9.1 简介

电子线路易于接收来自其他发射器的辐射信号，这些EMI（电磁干扰）使得设备内毗邻的元件不能同时工作。这就有必要进行电磁兼容设计以避免系统内有害的电磁干扰。

确保设备不产生多余的辐射，设备也不易受到射频辐射的干扰，采用好的EMC（电磁兼容）设计原则使这些成为可能。

（EMC不能只通过设计来保证，其必须受到测试）

9.2 定义

EMC是一个系统在预期的电磁环境内运行而不对其他系统产生不利影响或不受其它系统不利影响的能力。

一个系统的电磁兼容性应满足：

1、不干扰其他系统

2、不易受其他系统的干扰

3、自身不干扰

换言之，EMC包括辐射、免疫和自兼容。电磁兼容性的每一项包括三个因素：

a）源头。噪声的发射体

b）受体。噪声的接收者

c）耦合机理。通过这种机理噪声从源头传输到受体，并产生数种不同现象。

图中是四种基本的耦合机理：传导耦合、电容耦合、磁耦合或感应耦合、辐射耦合。

图中还显示噪声驱动电流，电流通过耦合途径六哦那个并产生压降。电压扰动传输到受体，如果电平足够高则导致其功能失常。采用好的设计原理避免这种情况非常重要。

术语：

EMI（电磁干扰）：电子设备中破坏性的电磁能量通过辐射或（和）传导途径传输到另一个电子设备的过程。

EMS（电磁敏感度）：对电器干扰和传导式电气噪声的抵抗能力。

ESD（静电放电）和FTB（快速瞬间触发）实验确定一个设备在不良电磁环境中运行时的可靠性水平。

图中是从源头到受体的非预期途径。

所以如果电动剃须刀厂商遵守了必要的EMC设计原则，那么在听AM广播时使用电动剃须刀也没有问题。这里，电动剃须刀电机电刷的电弧放电就是一种意外辐射；AM广播通过相关途径接收到噪声就是不必要的敏感度。

9.3 EMI理论及电流和频率之关系

电流是产生电磁辐射的关键。电流流过回路则产生磁场，磁场大小与回路面积成正比。回路面积定义为线路长度乘以到接地板的距离。变化的电压产生电场。这样电流回路生成了辐射。

电流、回路面积与电磁干扰频率的关系：

由于电路板层叠要求，到接地板的距离通常固定，因此，减少辐射的关键就是减少电路板设计的线路长度。

9.4 EMI的规则、标准和认证

目前已经有对应领域的EMS和EMI标准，但是还没有应用于子体系或电子元器件的官方标准。然而，EMC标准测试必须在子系统中执行，以用于评估和优化电磁兼容性性能的应用。

常见的EMC/EMI标准。

9.5 影响集成电路抗干扰性能的几个因素

随着半导体工艺进步，MCU能响应注入引脚的静电放电信号或EFT信号。除制造工艺，MCU对于ESD和EFT时间性能还取决于IC设计和封装、PCB设计、MCU上运行点的软件、系统设计和到达MCU的ESD或EFT波形的特征。

当对EMC一无所知时，通常做法是对一个未考虑任何EMC的产品加装必要的滤波器、电涌保护器、采取屏蔽等各种手段使其满足EMC。这是最不合理的方法，因为这样做的成本过高结果却不如预期。

设计新产品时应该在开始阶段就考虑遵循EMC指南。对于小批量快速上市的系统，如果不是大批量低成本使用，使用贵的元件仍是合理的，更好的方法是在设计上投入更多时间和资源以减少最终产品的总成本。

9.5.1 作为噪声源的微控制器

MCU的应用环境中，静电放电、电源、高电流或电压下的开关、RF发生器就是产生电磁辐射干扰或噪声的一些因素。

MCU既是源头也是受体。

电源和地线中的电流

作为CMOS设计的一部分，时变电流在电源和地间流动，以数种方式产生辐射和传到EMI。

振荡器行为

当振荡器为MCU提供时钟脉冲源时，它就是一个连续的RF源。在振荡器电路各部分流动的任何时变电流都是重要的发射源，包括流经输入、输出、电源和接地部分的电流。

系统时钟电路

系统时钟可能是系统中最大的噪声源。辐射主要由基波和低阶谐波产生（这里中文版翻译错了，low-order harmonics翻译成了低阶高次谐波，我：？？？？），常与高频FM波段冲突并干扰。迫使监管机构对可能使用时钟并产生辐射的PC和电子设备施加电磁辐射限制。

输出行为

包括时钟输出、数据和地址信号，都是潜在的发射源。EMI源于时变负载电流，这些电流不仅在信号线路钟流动，还留到地线或电源线中。输出信号相对权重取决于变换的频率和持续时间，转换时间越短，频谱越丰富。除此以外，输出线路的信号会产生串扰、开关噪声和反射。

开关噪声

当一个信号激发起通路电感和负载电容的谐振产生的干扰信号。开关噪声大到会引起误操作才会引起关注，但其也会增加额外的谐波量从而增加EMI。

IO开关

IO开关负载包括封装引脚和焊线电感。最坏情况下的噪声依赖于开关时间。

对于一些MCU，存储空间通常是外部的（SRAM、DDR等），这意味着信号在数个线路上的连续转换，这将对总体的EMC产生重大影响。

9.5.2 影响EMC的其他因素电压

较高的电源电压意味着更大的电压摆动和更多的辐射。较低的电压影响敏感性。

频率

频率越高发射越多。

接地

无论是什么EMC问题，最重要的问题是接地不充分影响EMC。单点接地低频率下是可以的，但是高频率下有高阻抗就不行了。多点接地最适用于高频率应用，如数字电路等。

集成电路设计/印刷电路板

芯片尺寸、制造工艺、版面布局和封装方式都会影响EMI。而且，恰当的印刷电路板布局对防范电磁干扰也必不可少。

9.5.3 噪声载体

EMI可通过电磁波、传到、容/感耦合来传递。EMI必须到达导体才能干扰元器件。意味着导体的回路、长的长度、大表面容易受到EMI干扰。