高速電路的電磁兼容分析與設計

摘要：設計的線路板首要任務是能夠正常工作，但如今PCB板的層數越來越高，厚度越來越薄，線寬、線間距等越來越小，出現電磁干擾等影響印制板的質量的因素層出不窮。基于此主要探討電磁兼容產生的因素、電磁兼容產生的要素并對相應的解決問題的方法進行詳細分析與探討。
關鍵詞：電磁兼容；高速電路；電磁干擾

0 引言
電磁兼容性是指電氣和電子系統及設備在特定的電磁環境中，在規定的安全界限內以設定的等級運行時，不會由于外界的電磁干擾而引起損壞或導致性能惡化到不可挽救的程度，同時它們本身產生的電磁輻射不大于檢定的極限電平，不影響其他電子設備或系統的正常運行，以達到設備與設備、系統與系統之間互不干擾、共同可靠地工作的目的。

1 電磁兼容產生的因素
(1)電阻的頻率特性。在數字電路中，電阻的主要作用在于限流和確定固定電平，在高頻電路中，存在于電阻兩端的高頻寄生電容會對正常的電路特性造成破壞。同樣電阻的引腳電感對電路的EMC影響很大。
(2)電容的頻率特性。電容器一般應用在電源總線，它提供去耦合、旁路和維持固定的直流電壓和電流的作用。但是在高頻電路中，當電路的工作頻率超過了電容的自諧振頻率時，其寄生電感將使電容表現為電感特性，從而失去原有的功能并影響電路的工作性能。
(3)電感的頻率特性。電感器是用來控制PCB內的EMI。當電路的工作頻率增加時，電感的等效阻抗會隨著頻率的增加而增大，當電路的工作頻率超過電感的工作頻率上限時，電感將會影響電路的正常工作。
(4)導線的頻率特性。PCB上的走線和元器件的引腳導線都有寄生電感和電容，這些寄生電感和電容會影響到導線的頻率特性，從而有可能在元器件和導線之間產生諧振，致使導線成為電磁干擾的重要發射天線。通常，導線在低頻段表現為電阻特性，在高頻段則表現為電感特性，因此在PCB上，導線的長度一般要求小于工作頻率波長的二十分之一，以避免導線成為電磁干擾的發射源。
(5)靜電。靜電放電問題已經成為電子產品的一大公害，可能給產品帶來永久性的損壞，因此在產品設計中，必須采取相應的靜電防護措施。常用的防靜電措施包括選擇具有防靜電材料，采用電氣隔離措施，提高產品的絕緣強度以及設置良好的靜電屏蔽層和泄放通道等。
(6)電源。隨著高頻開關電源的廣泛應用和電力系統負荷的不斷增加，電源對產品的干擾問題逐漸成為影響產品EMC特性的一個重要因素。因此，一些易受干擾的敏感設備已經不直接采用交流供電而改用直流供電，這樣雖然增加了系統的復雜性和成本，但是有效提高了系統工作的穩定性。
(7)雷電。雷電實質上是一種正負電荷中和的強靜電放電過程，由此產生的強電磁脈沖導致各種電子設備受損的主要原因。雷電對電子設備的影響包括直擊雷和感應雷兩種，現在各種室內使用的電子設備，一般不容易遭受直擊雷的影響，但是依然容易受到感應雷的損害。為了確保電子設備的安全運行，必須對電子設備進行防雷擊保護。常用的防雷措施包括設置避雷針、安裝避雷器和避雷線等。