EMC

EMC( Electromagnetic Compatibility) 电磁兼容性对于一个产品而言是一个非常重要的性能指标，一个产品遇到EMC的坑，很多测试很难通过，很多软件同学可能会觉得EMC更多的是硬件攻城师要去应对的难题，与软件没毛关系。

个人认为这是一个不正确的认知，应该说EMC是一个系统性的综合性能指标。它与硬件设计、软件设计、机械结构设计都息息相关。本文就从软件编程的角度来分享一下个人的一些看法。

EMC是什么鬼？

电磁兼容性(EMC)是通过限制无意间产生、传播和接收电磁能量的电气设备和系统在其电磁环境中正常工作的能力。这些电磁能量可能会导致不必要的影响，例如电磁干扰(EMI：Electromagnetic Interference)甚至物理损坏、 设备功能异常、功能安全、人身财产安全等。

有这么严重吗？举个极端的例子，比如一个病人身上植入了心脏起搏器，他走到一个强干扰的环境中，外界的电磁干扰通过空间电磁波方式耦合进了心脏起搏器，心脏起搏器没扛住，然后就悲剧了。那么这样一个案例，就可以一体两面的来分析，干扰源从何而来？起搏器为啥没扛住？干扰咋进去的呢？.....

EMC研究三类主要问题：

设计人员在设计产品时必须考虑许多工程选择。从组件选择到机壳决定，产品的设计和构造都需要花费大量时间和精力。然而，设计师特别需要关注的是他们的产品在最终测试阶段的表现如何。

测试阶段最关键的部分之一是电磁兼容性（EMC）。EMC测试从本质上衡量产品中的两件事：其在预期环境中按预期运行的能力（抗扰度测试），以及设备对附近运行的其他设备造成有害干扰的可能性（排放测试）。

抗扰度测试可衡量设备在暴露于各种形式的电磁干扰或现象时如何反应，而排放测试则可测量设备产生的电磁（传导和辐射）能量。

两者都是设计人员在设计阶段必须考虑的极其重要的方面。如果控制不当，则会导致电磁不兼容对周围环境造成负面影响，从而导致产品故障，违反安全协议，丢失数据等。

避免失败的EMC合规性测试仅涉及在设计和制造过程中使用基本设计规则。为避免代价高昂的EMC测试失败，我们列出了设计未通过EMC测试的一些最常见原因，为什么会出现这些失败以及如何通过适当的设计实践来避免它们：

1）电磁兼容风险 EMC risk

产品因设计而导致出现电磁兼容问题的概率，在测试环境下为通不过电磁兼容测试的概率。

2）AC-DC转换器 AC-DC CONVERTER

一个把交流电转到直流电的器件，通常是指离线转换器，当中交流电压被整流为直流电，或包括功率因素校正或其它功能。

3）桥式转换器 BRIDGE CONVERTER

桥式转换器是直流—直流转换器的一种电路结构。在功率变压器两端的桥式结构中，采用两或四只有源开关器件。

4）电源转换器 POWER CONVERTER

利用电感及电容滤波配合高频开关作用，而将直流输入电压转换为不同直流输出电压的电路。

5）DC-DC转换器 DC-DC CONVERTER

把直流电从一个电压转换到另一个电压的电路。

6）DC-DC电源 DC-DC POWER SUPPLY

供一个或多个直流输出电压的电源系统。

7）安全超低电压 SAFETY EXTRA LOW VOLTAGE （SELV）

安全机构将该电压定义为：人员可以触及幷且不会引起伤害的最高电压，该电压的数值为30Vac或42.4Vdc。

8）次级 SECONDARY

1、前言

EMC问题是电子工程师在研发设计时遇到的最大挑战，由于EMC的设计经验较少，经常在设计完成之后才进行 EMC 的测试，一旦测试发现问题，会出现产品准备上市销售了，EMC 的问题总是没有时间来解决，项目总是要不断的延迟，需要再花费大量的时间去解决，相信这是每位遇到 EMC 问题的研发人员的深刻体会。所以解决 EMC 的问题应该在产品研发的过程之中予以解决，而不是在产品研发完成之后再进行修补，在设计中应遵循一些 EMC 的设计规则，项目团队对电路设计和 PCB 设计 进行评审，并在每个研发阶段应进行相应的 EMC工程测试，以发现潜在的问题。

时钟EMC一直是EMC中比较难解决的问题，下面和大家分享一下时钟在设计阶段的十大规则。

2、时钟源外壳接地

在PCB板上晶体外壳应该接地处理 。

磁珠和电感在解决EMI和EMC方面的作用有什么区别，各有什么特点，是不是使用磁珠的效果会更好一点呢？

磁珠专用于抑制信号线、电源线上的高频噪声和尖峰干扰，还具有吸收静电脉冲的能力。磁珠是用来吸收超高频信号，象一些RF电路，PLL，振荡电路，含超高频存储器电路（DDRSDRAM，RAMBUS等）都需要在电源输入部分加磁珠，而电感是一种蓄能元件，用在LC振荡电路，中低频的滤波电路等，其应用频率范围很少超过50MHZ. 磁珠有很高的电阻率和磁导率，等效于电阻和电感串联，但电阻值和电感值都随频率变化。

磁珠的功能主要是消除存在于传输线结构（电路）中的RF噪声，RF能量是叠加在直流传输电平上的交流正弦波成分，直流成分是需要的有用信号，而射频RF能量却是无用的电磁干扰沿着线路传输和辐射（EMI）。要消除这些不需要的信号能量，使用片式磁珠扮演高频电阻的角色（衰减器），该器件允许直流信号通过，而滤除交流信号。通常高频信号为30MHz以上，然而，低频信号也会受到片式磁珠的影响。磁珠有很高的电阻率和磁导率，他等效于电阻和电感串联，但电阻值和电感值都随频率变化。他比普通的电感有更好的高频滤波特性，在高频时呈现阻性，所以能在相当宽的频率范围内保持较高的阻抗，从而提高调频滤波效果。

电子技术的发展变化必然给板级设计带来许多新问题和新挑战。首先，由于高密度引脚及引脚尺寸日趋物理极限，导致低的布通率；其次，由于系统时钟频率的提高，引起的时序及信号完整性问题；第三，工程师希望能在PC平台上用更好的工具完成复杂的高性能的设计。由此，我们不难看出，PCB板设计有以下三种趋势：-高速数字电路（即高时钟频率及快速边沿速率）的设计成为主流。

——产品小型化及高性能必须面对在同一块PCB板上由于混合信号设计技术（即数字、模拟及射频混合设计）所带来的分布效应问题。

设计难度的提高，导致传统的设计流程及设计方法，以及PC上的CAD工具很难胜任当前的技术挑战。以下介绍高速设计中使用的技巧。

一、高频电路布线技巧

1）高频电路往往集成度较高，布线密度大，采用多层板既是布线所必须的，也是降低干扰的有效手段。

2）高频电路器件管脚间的引线弯折越少越好。高频电路布线的引线最好采用全直线，需要转折，可用45°折线或圆弧转折，这种要求在低频电路中仅仅用于提高铜箔的固着强度，而在高频电路中，满足这一要求却可以减少高频信号对外的发射和相互间的耦合。

3）高频电路器件管脚的引线越短越好。

对于从事单片机应用系统（软硬件）设计的工程技术人员来说，掌握一定的EMC测试技术是十分必要的。

一、关于EMC

EMC：Electromagnetic Compatibility，即电磁兼容性。指设备或系统在其电磁环境中符合要求运行并不对其环境中的任何设备产生无法忍受的电磁骚扰的能力。

它包括电磁干扰（EMI）和电磁敏感性（EMS）两部分。由于电器产品在使用时对其它电器有电磁干扰，或受到其它电器的电磁干扰，它不仅关系到产品工作的可靠性和安全性，还可能影响其它电器的正常工作，甚至导致安全危险。

二、EMC测试两大内容

1.对其向外界发送的电磁骚扰强度进行测试，以便确认是否符合有关标准规定的限制值要求；

2.对其在规定电磁骚扰强度的电磁环境条件下进行敏感度测试，以便确认是否符合有关标准规定的抗扰度要求。

三、单片机系统EMC测试

1.测试环境

为了保证测试结果的准确和可靠性，电磁兼容性测量对测试环境有较高的要求，测量场地有室外开阔场地、屏蔽室或电波暗室等。

2.测试设备

6、计算过滤器响应

我们可以通过使用典型分压器计算的频率相关版本来计算低通滤波器的理论行为。电阻分压器的输出表示如下：

RC滤波器使用等效结构，但是我们有一个电容器代替R 2。首先，我们用电容器的电抗（X C）代替R 2（在分子中）。接下来，我们需要计算总阻抗的大小并将其放在分母中。因此，我们有：

电容器的电抗表示与电流的相反量，但与电阻不同，相反量取决于通过电容器的信号频率。因此，我们必须计算特定频率的电抗，我们用于此的等式如下：

让我们一起来看看处理EMC问题中最常用的手段-RC滤波。

本文介绍了滤波的概念，并详细说明了电阻 - 电容（RC）低通滤波器的用途和特性。

1、时域和频域

当我们在示波器上查看电信号时，会看到一条线，表示电压随时间的变 化。在任何特定时刻，信号只有一个电压值。我们在示波器上看到的是信号的时域表示。

典型的示波器很直观，但它也有一定的限制性，因为它不直接显示信号的频率内容。与时域表示相反，频域表示（也称为频谱）通过识别同时存在的各种频率分量来传达关于信号的信息。