適的濾波電路,，若信號為低頻型號，應(yīng)選擇低通濾波電路,，計(jì)算合適的截至頻率,，選擇對應(yīng)的電阻、電容等,。另對接口部分設(shè)計(jì)大電流泄放回路,，設(shè)置防雷器件，做到第三級的防雷,。


一,、元器件選型


我們常用的電子器件主要包括有源器件和無源器件兩種類型，有源器件主要指IC和模塊電路等器件,，無源器件主要是指電阻,、電容、電感等元件,。下面分別對這兩種類型元件的選型,、在電磁兼容方面要考慮的問題做一些介紹。


有源器件EMC選型


工作電壓寬的EMC特性好,，工作電壓低的EMC特性好,，在設(shè)計(jì)允許的范圍內(nèi)延時大（通常所說的速度慢）特性好一些，靜態(tài)電流小,、功耗小的比大的特性好,，貼片封裝的器件的EMC性能好于插裝器件。


無源器件選型


無源器件在我們的應(yīng)用中通常包括電阻,、電容,、電感等，對于無源器件的選型我們要注意這些元件的頻率特性和分布參數(shù),。


無源器件在某些頻率下,，會表現(xiàn)出不同特性,，一些電阻在高頻時擁有電感的特性，如線繞電阻,，電解電容的低頻特性好,，高頻特性差，而薄膜電容和瓷片電容高頻特性較好,，但通常容量較小,。考慮溫度對元器件的影響,，根據(jù)設(shè)計(jì)原理,，選用各種溫度特性的器件。


二,、印制板設(shè)計(jì)


印制板設(shè)計(jì)時,，要考慮到干擾對系統(tǒng)的影響，將電路的模擬部分和數(shù)字部分的電路嚴(yán)格分開,，對核心電路重點(diǎn)防護(hù),，將系統(tǒng)地線環(huán)繞，并布線盡可能粗,，電源增加濾波電路,，采用DC-DC隔離，信號采用光電隔離,，設(shè)計(jì)隔離電源,，分析容易產(chǎn)生干擾的部分（如時鐘電路、通訊電路等）和容易被干擾的部分（如模擬采樣電路等）,，對這兩種類型的電路分別采取措施,。對于干擾元件采取抑制措施，對敏感元件采取隔離和保護(hù)措施,，并且將它們在空間和電氣上拉開距離,。在板級設(shè)計(jì)時，還要注意元器件放置要遠(yuǎn)離印制板邊沿,，這對防護(hù)空氣放電是有利的,。


采樣電路的原理圖設(shè)計(jì)參見圖1：



圖1：采樣電路設(shè)計(jì)。


電路的合理布局可以降低干擾,，提高電磁兼容性能,。按照電路的功能劃分若干個功能模塊，分析每個模塊的干擾源與敏感信號,，以便進(jìn)行特殊處理,。

印制板布線時，需要注意以下幾個方面：


1,、保持環(huán)路面積最小,，例如電源與地之間形成的環(huán)路,，減小環(huán)路面積，將減小電磁干擾在此回路上的感應(yīng)電流,，電源線盡可能靠近地線,，以減小差模輻射的環(huán)面積，降低干擾對系統(tǒng)的影響,，提高系統(tǒng)的抗干擾性能,。并聯(lián)的導(dǎo)線緊緊放在一起，使用一條粗導(dǎo)線進(jìn)行連接,，信號線緊挨地平面布線可以降低干擾,。電源與地之間增加高頻濾波電容。


2,、使導(dǎo)線長度盡可能的縮短,，減小了印制板的面積，降低導(dǎo)線上的干擾,。


3,、采用完整的地平面設(shè)計(jì)，采用多層板設(shè)計(jì),，鋪設(shè)地層，便于干擾信號泄放,。


4,、使電子元件遠(yuǎn)離可能會發(fā)生放電的平面如機(jī)箱面板、把手,、螺釘?shù)?，保持機(jī)殼與地良好接觸，為干擾提供良好的泄放通道,。對敏感信號包地處理,，降低干擾。


5,、盡量采用貼片元器件,，貼片器件比直插器件的電磁兼容性能要好得多。


6,、模擬地與數(shù)字地在PCB與外界連接處進(jìn)行一點(diǎn)接地,。


7、高速邏輯電路應(yīng)靠近連接器邊緣,，低速邏輯電路和存儲器則應(yīng)布置在遠(yuǎn)離連接器處,，中速邏輯電路則布置在高速邏輯電路和低速邏輯電路之間。


8,、電路板上的印制線寬度不要突變,，拐角應(yīng)采用圓弧形,，不要直角或尖角。


9,、時鐘線,、信號線也盡可能靠近地線，并且走線不要過長,，以減小回路的環(huán)面積,。


三、系統(tǒng)布線設(shè)計(jì)


印制板設(shè)計(jì)出來后,，進(jìn)行試制,，焊接調(diào)試，系統(tǒng)裝機(jī),，考慮電磁兼容設(shè)計(jì)因素,，機(jī)柜結(jié)構(gòu)、線纜設(shè)計(jì)需要注意以下幾個方面：


1,、機(jī)柜選用電磁屏蔽柜,，具有良好的屏蔽性能，很好地對系統(tǒng)進(jìn)行屏蔽,，降低外界電磁干擾對系統(tǒng)的影響,。


2、總電源進(jìn)線選用屏蔽電源線,，并加磁環(huán),，屏蔽層在進(jìn)入機(jī)柜處360度接地。


3,、對系統(tǒng)外部信號線選用屏蔽線,，屏蔽層機(jī)柜入口處良好接地。


4,、設(shè)備外殼就近接機(jī)柜,，避免交叉。


5,、系統(tǒng)設(shè)置隔離變壓器和ups,，保證系統(tǒng)供應(yīng)純凈電源。


6,、嚴(yán)格將電源線和信號線分開,，設(shè)備外殼的各個面之間和各個板子面板之間要良好接觸，接觸電阻要小于0.4歐,，越小越好,，保證設(shè)備外殼良好接大地，這樣在有靜電釋放時，不會影響到系統(tǒng)的正常工作,。


四,、系統(tǒng)接地設(shè)計(jì)


接地是最有效的抑制騷擾源的方法，可解決50%的EMC問題,。系統(tǒng)基準(zhǔn)地與大地相連,，可抑制電磁騷擾。外殼金屬件直接接大地,，還可以提供靜電電荷的泄漏通路,，防止靜電積累。


1,、地線的概念


安全接地 包括保護(hù)接地和防雷接地,。 

保護(hù)接地 為產(chǎn)品的故障電流進(jìn)入大地提供一個低阻抗通道；

防雷接地 提供泄放大電流的通路,；

參考接地 為產(chǎn)品穩(wěn)定可靠工作提供參考電平,，為電源和信號提供基準(zhǔn)電位。


安全接地是為了當(dāng)出現(xiàn)一些電氣異常時,，為大電流和高電壓提供一個泄放的回路,，主要是對電路的一種保護(hù)措施。參考地主要是信號地和電源地,，是保證電路實(shí)現(xiàn)功能的基礎(chǔ),。


2、接地方式


懸浮接地 對一個獨(dú)立的與外部沒有接口的系統(tǒng)來說一般也沒有什么問題,，但是如果該系統(tǒng)與其他的系統(tǒng)之間存著接口如通訊口和采樣線,，那么懸浮接地很容易受到靜電和雷擊的影響，所以一般電子產(chǎn)品大多不采用懸浮接地,。


單點(diǎn)接地 當(dāng)f<1MHz時可以選擇單點(diǎn)接地，可分為并聯(lián)單點(diǎn)接地和多級電路串聯(lián)單點(diǎn)接地兩種,。


并聯(lián)單點(diǎn)接地：每個電路模塊都接到一個單點(diǎn)地上,，每個單元在同一點(diǎn)與參考點(diǎn)相連。


多級電路的串聯(lián)單點(diǎn)接地：將具有類似特性的電路的地連接在一起,，形成一個公共點(diǎn),，然后將每一個公共點(diǎn)連接到單點(diǎn)地。


多點(diǎn)接地 當(dāng)f>10MHz時會采用多點(diǎn)接地,。 設(shè)備中的電路都就近以接地母線為參考點(diǎn),。


單點(diǎn)接地各電路接在同一點(diǎn)，提供公共電位參考點(diǎn),，沒有共阻抗耦合和低頻地環(huán)路,，但對高頻信號存在較大的地阻抗。多點(diǎn)接地為就近接地,，每條地線可以很短,，提供較低接地阻抗,。1MHz~10MHz可根據(jù)實(shí)際需要選用哪種接地方法。


混合接地 是綜合單點(diǎn)接地與多點(diǎn)接地的優(yōu)點(diǎn),，對系統(tǒng)中的低頻部分采用單點(diǎn)接地,，對系統(tǒng)中高頻部分采用多點(diǎn)接地。


信號線屏蔽接地 有高頻和低頻之分,，高頻采用多點(diǎn)接地,，低頻電纜采用單點(diǎn)接地。低頻電場屏蔽要求在接收端單點(diǎn)接地,，低頻磁場屏蔽要求在兩端接地,。多點(diǎn)接地，除在兩端接地外,，并以3/20或1/10工作波長的間隔接地,。


系統(tǒng)做到良好接地，才能有效的抑制電磁干擾,，一個大的系統(tǒng)機(jī)柜首先要保證每個面接觸良好,，接觸緊湊，其次是機(jī)柜內(nèi)部設(shè)備要就近接地,，避免二次干擾,，就近泄放電磁干擾。接口屏蔽線要進(jìn)行環(huán)接,，再就近接機(jī)架,。機(jī)柜下方設(shè)置接地銅排，系統(tǒng)總地線選用銅帶比較好,，對電磁干擾進(jìn)行很好的泄放,，保證了系統(tǒng)的正常運(yùn)行。

電磁兼容測試


系統(tǒng)功能測試,，滿足現(xiàn)場功能需要后,，進(jìn)行電磁兼容測試，電磁兼容測試容易出問題是靜電,、群脈沖,、浪涌、射頻場傳導(dǎo)等


1,、靜電抗擾度檢測


參與了幾個項(xiàng)目的靜電抗擾度檢測,，對靜電有一定認(rèn)識。靜電分為接觸放電和空氣放電,，靜電是積累的高壓,，當(dāng)接觸到設(shè)備的金屬外殼時會瞬間放電，會影響到電子設(shè)備的正常工作，可能引起設(shè)備故障或重啟,，在安全性要求較好的場合這是不允許的,。


靜電會影響顯示效果，可能出現(xiàn)顯示閃爍或黑屏,，影響正常顯示和操作,。靜電還可能引起CPU工作異常，程序死機(jī)或重啟,。


如果在產(chǎn)品詳細(xì)設(shè)計(jì)階段采用電磁兼容的相關(guān)設(shè)計(jì),，做靜電試驗(yàn)不必過分擔(dān)心，通過設(shè)計(jì),，對靜電積累的電荷進(jìn)行良好的泄放,，不會影響系統(tǒng)的正常工作。


2,、電快速瞬變脈沖群抗擾度檢測


電快速瞬變脈沖群是一系列的高頻高壓瞬變脈沖施加在設(shè)備上,，觀察設(shè)備是否受到其影響。防護(hù)群脈沖主要的方法是“疏導(dǎo)”“堵”,，“疏導(dǎo)”就是提供泄放回路,，是干擾在進(jìn)入系統(tǒng)之前，泄放至大地,，良好的屏蔽層接地,，可以泄放大部分動干擾，“堵”是使群脈沖濾除在設(shè)備之外,，增加磁環(huán),，效果明顯，封閉磁環(huán)的效果好于對扣磁環(huán),，也可以將磁環(huán)加入到板級中,，固定在印制板中，這樣使設(shè)備更可靠,。


對電源線,、信號線、通訊線兩端增加磁環(huán),，可以對群脈沖干擾進(jìn)行防護(hù)。


3,、雷擊浪涌檢測


雷擊浪涌主要包含兩個方面,，一個是電源防雷，一個是信號防雷,。


電源防雷主要是針對系統(tǒng)級而言的,，系統(tǒng)級設(shè)計(jì)要按照三級防雷設(shè)計(jì)，總電源進(jìn)入端設(shè)置電源防雷（如OBO公司的V20-C/3-PH 385），可以對系統(tǒng)的電源進(jìn)行一級防護(hù),，電源經(jīng)過電源防雷后,，進(jìn)入隔離變壓器，隔離變壓器可以對電磁干擾信號進(jìn)行較好的防護(hù),，抑制其對系統(tǒng)的影響,。后進(jìn)入UPS，UPS可以濾除一部分干擾信號,，這樣電源再進(jìn)入系統(tǒng)設(shè)備,，電源是一種純凈的電源，可以使系統(tǒng)更好,、更可靠的工作,。



圖2：系統(tǒng)電源部分設(shè)計(jì)示例。


信號防雷是對系統(tǒng)的信號通路進(jìn)行防護(hù),，主要涉及的是板級設(shè)計(jì),，在板級設(shè)計(jì)中增加防雷器件，如氣體放電管,，增加TVS泄放回路,，當(dāng)有大電流時通過配套電阻和TVS、氣體放電管泄放,，對后級電路起到保護(hù)作用,。而后信號進(jìn)行光電隔離，再進(jìn)入系統(tǒng),，系統(tǒng)可以采集到一個穩(wěn)定的信號,，使系統(tǒng)正常分析判斷，正常發(fā)出指令,，正常工作,。另一方面就是設(shè)計(jì)較寬的信號范圍，信號正常波動時,，系統(tǒng)正常工作,。


4、射頻場感應(yīng)傳導(dǎo)的抗擾度檢測


射感試驗(yàn)可能會對顯示信號,、采集驅(qū)動等造成影響,，可能使顯示閃爍或黑屏，影響設(shè)備操作,，可能使采集驅(qū)動工作異常,，采集不到需要的信號，無法驅(qū)動現(xiàn)場設(shè)備,。


射頻試驗(yàn)是0.15k～80M頻率范圍內(nèi)對信號線,、電源進(jìn)行干擾,，3級強(qiáng)度是10V/m。


射感防護(hù)的原則是將電源,、信號線的屏蔽做好,，屏蔽層良好接地，選擇合適頻率進(jìn)行濾波,，將干擾濾除,。


5、輻射發(fā)射檢測,、射頻場輻射抗擾度檢測


該測試主要是測試系統(tǒng)的抗射頻信號及整體屏蔽性能,，只要系統(tǒng)做好良好的屏蔽，系統(tǒng)地線接地良好,，系統(tǒng)就可以通過檢測,。


通過相關(guān)電磁兼容測試，產(chǎn)品就可以推向市場,，進(jìn)行試運(yùn)行了,，對試運(yùn)行中出現(xiàn)的問題，進(jìn)行匯總,，以備產(chǎn)品的改進(jìn),。


電子產(chǎn)品滿足相關(guān)的電磁兼容測試標(biāo)準(zhǔn)，通過測試,，才可以推向市場,，用戶才能放心使用，極大地減小因電磁干擾發(fā)生的事故,，對企業(yè)的效益,、產(chǎn)品的推廣起到積極的作用。