電磁干擾抑制技術(shù)概述

　　摘要：本文圍繞電磁干擾三要素，介紹了各種不同的電磁干擾抑制技術(shù)以及電磁兼容設(shè)計(jì)思路，強(qiáng)調(diào)了電子產(chǎn)品在設(shè)計(jì)初即進(jìn)行EMC研究的重要性。

　　提起電磁干擾(EMI)這個(gè)詞，人們或許還感陌生，但EMI的影響卻是幾乎每個(gè)人都曾身經(jīng)歷過(guò)的。例如，觀看電視時(shí)，附近有人使用電鉆、電吹風(fēng)等電器，會(huì)使電視畫(huà)面出現(xiàn)雪花點(diǎn)，所聲器里發(fā)出剌耳的噪聲……這類現(xiàn)象人們?cè)缫阉究找?jiàn)慣、習(xí)以為常了，但是電磁干擾的危害卻遠(yuǎn)不止如此。事實(shí)上，電磁干擾已使民航系統(tǒng)失效、通信不暢、計(jì)算機(jī)運(yùn)行錯(cuò)誤、自控設(shè)備誤動(dòng)作等，甚至危及人身安全。因此，加強(qiáng)電磁容性(EMC)知識(shí)的普及，提高EMI抑制技術(shù)，已成為當(dāng)務(wù)之急。

　　所謂電磁兼容性是指電子線路、系統(tǒng)相互不影響，在電磁方面相互兼容的狀態(tài)。對(duì)于EMC技術(shù)的研究，國(guó)外是從本世紀(jì)三十年代開(kāi)始的，一些國(guó)家和國(guó)際組織如美國(guó)聯(lián)邦通信委員會(huì)(FCC)，德國(guó)電氣電子工程師協(xié)會(huì)(VDE)、國(guó)際無(wú)線電干擾特別委員會(huì)(CISPR)等先后制定了一些指導(dǎo)性文件和規(guī)程，目前已形成一套較完整的體系，并得到嚴(yán)格遵守，美國(guó)計(jì)算機(jī)業(yè)即全面執(zhí)行FCC規(guī)程。我國(guó)電磁兼容性工作起步較晚，相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)自八十年代才陸續(xù)出臺(tái)，應(yīng)用方面則由于缺乏經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)而舉步艱難。如何盡快趕上國(guó)際先進(jìn)水平，使我國(guó)電子產(chǎn)品能滿足日益迫切的國(guó)內(nèi)需求并在國(guó)際市場(chǎng)占一席之地，已成為為大家關(guān)心的重大課題。本文愿就電磁干擾抑制技術(shù)談一點(diǎn)淺見(jiàn)，拋磚引玉，與各位共同切磋。

　　電磁干擾的定義，是指由外部噪聲和無(wú)用電磁波在接收中所造成的騷擾。一個(gè)系統(tǒng)或系統(tǒng)內(nèi)某一線路受電磁干擾程度可以表示為如下關(guān)系式：

　　N=G×C/I

　　G：噪聲源強(qiáng)度；

　　C：噪聲通過(guò)某種途徑傳到受干擾處的耦合因素；

　　I：受干擾電路的敏感程度。

　　G、C、I這三者構(gòu)成電磁干擾三要素。電磁干擾抑制技術(shù)就是圍繞這三要素所采取的各種措施，歸納起來(lái)就是三條：一、抑制電磁干擾源；二、切斷電磁干擾耦合途徑；三、降低電磁敏感裝置的敏感性。下面就這三方面分別作出介紹。

　　一、抑制干擾源

　　要想掏干擾源，首先必須確定何處是干擾源，在越靠近干擾源的地方采取措施，抑制效果越好。一般來(lái)說(shuō)，電流電壓劇變即di/dt或du/dt大的地方就是干擾源；具體來(lái)說(shuō)繼電器開(kāi)合、電容充電、電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)、集成電路開(kāi)關(guān)工作等都可能成為干擾源。另外，市電電源也并非理想的50Hz正弦波，而是充滿各種頻率噪聲，是個(gè)不可忽視的干擾源。抑制方法可以采用低噪聲電路、瞬態(tài)抑制電路、旋轉(zhuǎn)裝置抑制電路、穩(wěn)壓電路等；器件的選擇則盡可能采用低噪聲、高頻特性好、穩(wěn)定性高的電子元件。要注意，抑制電路中不適當(dāng)?shù)钠骷x擇可能會(huì)產(chǎn)生新的干擾源。

　　二、切斷電磁干擾耦合途徑

　　電磁干擾耦合途徑主要為傳導(dǎo)和輻射兩種。噪聲經(jīng)導(dǎo)線直接耦合到電路中最常見(jiàn)的。抑制傳導(dǎo)干擾的主要措施是串接濾波器。濾波器分為低通(LPF)、高通(HPE)、帶通(BPF)、帶阻(BEF)四種，根據(jù)信號(hào)與噪聲頻率的差別選擇不同類型的濾波器。如果噪聲頻率遠(yuǎn)高于信號(hào)頻率，常采用LC低通濾波器，這種濾波器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，濾除噪聲效果也較好。但是對(duì)于軍用或TEMPEST技術(shù)以及要求較高的民用產(chǎn)品，則必須采用穿心式濾波器。

　　穿心式濾波器(Feed－thruFilters)也稱為穿越式濾波器，電路結(jié)構(gòu)有C型、T型和LC型，其特點(diǎn)在于高頻特性優(yōu)良，可工作在1GHz以上。這是其“同軸”性質(zhì)決定的，由于它無(wú)寄生電感，提高了自諧頻率。穿心式濾波器體積小、重量輕，允許電流大大，可廣泛用于各種不同場(chǎng)合。

　　對(duì)于通過(guò)供電電源線傳導(dǎo)的噪聲可以用電源濾波器來(lái)濾除。只符合VDE0871標(biāo)準(zhǔn)的電源濾波器在30K－30MHZ范圍內(nèi)插入損耗為20－100dB。電源濾波器不僅可以接在電網(wǎng)輸入處，也可接在噪聲源電路的輸出處，以抑制噪聲輸出，而且交直流兩用。電源濾波器端口分高阻和低阻兩端，應(yīng)根據(jù)輸入及負(fù)載阻抗不同來(lái)選擇正確的接法。連接的原則是依照阻抗最失配，即高阻輸入端接濾濾器阻端，低阻負(fù)載端接濾波器高阻端；反之亦然。

　　對(duì)傳輸線路及印刷電路板的布線設(shè)計(jì)，應(yīng)注意進(jìn)線與出線、信號(hào)線與電源線盡量分開(kāi)。對(duì)于重點(diǎn)線路可采用損耗線濾波器、三端子電容、磁環(huán)等器件進(jìn)行干擾抑制。對(duì)于接口端，國(guó)外有帶濾波的D型、圓形、方形連接器產(chǎn)品，這類連接器是在普通連接器上加裝電容或電感，構(gòu)成濾波電路，其特點(diǎn)是不占用。PCB空間，不增加體積，這對(duì)于現(xiàn)代元件高密度設(shè)計(jì)極為重要。最近，國(guó)內(nèi)也有廠家生產(chǎn)，質(zhì)量不低于國(guó)外水平，可以替代進(jìn)口。

　　對(duì)于輻射干擾，主要措施是采用屏蔽技術(shù)和分層技術(shù)。屏蔽技術(shù)是一門科學(xué)，選擇適當(dāng)?shù)钠帘尾牧?，在適當(dāng)?shù)奈恢闷帘?，?duì)屏蔽效果至關(guān)重要。尤其是屏蔽室的設(shè)計(jì)?？晒┻x擇的屏蔽材料種類繁多，有各種金屬板、指形鈹銅合金簧片、銅絲網(wǎng)、編織銅帶、導(dǎo)電橡膠、導(dǎo)電膠、導(dǎo)電玻璃等等。應(yīng)根據(jù)需要選擇。屏蔽室的設(shè)計(jì)應(yīng)充分考慮門窗、通風(fēng)口、進(jìn)出線口的屏蔽與搭接。除靜電屏蔽外，還需考慮磁屏蔽以及接地和接大地技術(shù)。

　　三、降低電磁敏感裝置的敏感度

　　電磁敏感裝置的敏感是一柄雙刃劍；一方面人們希望接收裝置靈敏度高，以提高對(duì)信號(hào)的接收能力；另一方面，靈敏高受噪聲影響的可能性也就越大。因此，根據(jù)具體情況采用降額設(shè)計(jì)、避設(shè)計(jì)、網(wǎng)絡(luò)鈍化、功能鈍化等方法是解決問(wèn)題的辦法。

　　綜上所述，對(duì)于電磁干擾的抑制方法很多，可以選擇一種或多種綜合運(yùn)用。但不論選擇什么方法都應(yīng)從設(shè)計(jì)之初就著手系統(tǒng)電磁兼容性的考慮，而不是亡羊補(bǔ)牢。據(jù)報(bào)道，若在產(chǎn)品開(kāi)始研制時(shí)即進(jìn)行電磁兼容設(shè)計(jì)，大約90％的傳導(dǎo)和輻射干擾都可以得到控制。根據(jù)可靠性、安全性、質(zhì)量要求、環(huán)境控制、效/費(fèi)權(quán)衡，選擇適當(dāng)?shù)碾姶鸥蓴_抑制技術(shù)，這就是電磁兼容性的研究?jī)?nèi)容。?

　　中共中央***、國(guó)家主席江澤民9月24日視察了“909"工程核心項(xiàng)目—上海華虹NEC電子有限公司,并欣然題詞:"建好九零九工程，推動(dòng)信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展。"

　　上海華虹（集團(tuán)）有限公司是我國(guó)電子行業(yè)建國(guó)以來(lái)最大的投資項(xiàng)目——總投資100億元的“909”工程的承擔(dān)主體。她將以市場(chǎng)為導(dǎo)向，以不斷升級(jí)的生產(chǎn)線為基礎(chǔ)，以自主設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)產(chǎn)品、建立全球市場(chǎng)營(yíng)銷網(wǎng)絡(luò)和高水平的經(jīng)營(yíng)管理隊(duì)伍為依托，建設(shè)集芯片設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、銷售為一體，并與整機(jī)發(fā)展緊密結(jié)合的中國(guó)微電子行業(yè)大型跨國(guó)企業(yè)集團(tuán)。上海華虹NEC電子有限公司是她6個(gè)子公司之一。

　　上海華虹NEC電子有限公司承擔(dān)的8英寸0.35微米超大規(guī)模集成電路芯片生產(chǎn)線的建成投產(chǎn)，標(biāo)志著中國(guó)集成電路制造技術(shù)跟上了當(dāng)今世界主流。“909"工程芯片生產(chǎn)線自今年2月試投片以來(lái)，經(jīng)過(guò)嚴(yán)格的可靠性試驗(yàn)，成品率逐月提高，產(chǎn)量逐月增加。目前，生產(chǎn)線已提前2個(gè)月達(dá)到并超過(guò)月投5000片生產(chǎn)能力，成品率已實(shí)現(xiàn)可行性報(bào)告中的2001年以后的指標(biāo)?；谌A虹NEC的出色表現(xiàn)和對(duì)中日雙方合作的信心，日本輸出入銀行在亞洲金融危機(jī)之后，經(jīng)過(guò)嚴(yán)格評(píng)估，于8月17日與華虹NEC簽訂了3億美元的貸款協(xié)議，中國(guó)建設(shè)銀行按中方股比(71.4％)進(jìn)行擔(dān)保。8月末開(kāi)始，擴(kuò)產(chǎn)到1萬(wàn)片生產(chǎn)能力的設(shè)備開(kāi)始安裝，并爭(zhēng)取年內(nèi)完成。計(jì)劃到2000年底之前提前實(shí)現(xiàn)月投2萬(wàn)片的生產(chǎn)能力。

　　據(jù)介紹，“909"工程芯片生產(chǎn)線具有完整、先進(jìn)的生產(chǎn)和質(zhì)量控制系統(tǒng)、生產(chǎn)保證系統(tǒng)，整個(gè)加工過(guò)程使用計(jì)算機(jī)控制，實(shí)現(xiàn)無(wú)人化操作。生產(chǎn)線的順利運(yùn)行證明中方人員已經(jīng)有足夠的能力掌握好這條先進(jìn)的生產(chǎn)線，同時(shí)也說(shuō)明與NEC公司的合作是成功的?！?09"工程芯片生產(chǎn)線的建成，標(biāo)志著我國(guó)從此有了自己的深亞微米超大規(guī)模集成電路芯片生產(chǎn)線，圓了電子工業(yè)幾代人的夢(mèng)想，標(biāo)志著我國(guó)集成電路制造水平又邁進(jìn)了一大步，跟上了當(dāng)今世界的主流水平。