基于S3C2440嵌入式系統主板的電磁兼容性設計

摘要：為解決嵌入式高速主板存在的電磁兼容性問(wèn)題，以基于S3C2440的嵌入式系統主板為平臺，結合 EMIStream，Hyperlynx仿真軟件，對整個(gè)主板設計進(jìn)行板極電磁干擾控制，采用源端串聯(lián)端接阻抗的方法有效地減小了共模輻射和差模輻射干擾對整個(gè)主板產(chǎn)生的電磁兼容性影響。結合仿真，采用源端端接阻抗的方法可消除潛在電磁干擾問(wèn)題，減小了開(kāi)發(fā)周期和開(kāi)發(fā)成本。
關(guān)鍵詞：電磁干擾；源端串聯(lián)端接；共模輻射；差模輻射

隨著(zhù)電子設備的頻率越來(lái)越高，世界各國對電子產(chǎn)品電磁輻射標準的執行變得越來(lái)越嚴格，如何保證能在有限時(shí)間很好地在設計階段發(fā)現并解決EMI／EMC問(wèn)題非常重要，而PCB往往是一個(gè)電子系統的核心構成部分，一個(gè)經(jīng)仔細電磁干擾設計的PCB板，能大幅度降低阻抗不匹配、傳輸線(xiàn)問(wèn)題、信號互相耦合等現象引發(fā)的信號反射、延遲等線(xiàn)路不穩定因素，同時(shí)也可達到降低電磁輻射發(fā)射干擾，大大提高系統的穩定性和可靠性。本文將以嵌入式系統主板為平臺，運用 EMIStream仿真軟件，并采用源端串聯(lián)端接阻抗的方法分析了解決嵌入式高速主板存在的電磁干擾問(wèn)題。

1 電磁兼容性
1．1 電磁兼容和電磁干擾
電磁兼容(electro magnetic compatibility，EMC)是指設備或系統在其電磁環(huán)境中符合要求運行，并不對其環(huán)境中的任何設備產(chǎn)生無(wú)法忍受的電磁干擾能力。因此，EMC包括兩個(gè)方面的要求：一方面是指設備在正常運行過(guò)程中對所在環(huán)境產(chǎn)生的電磁干擾(EMI)不能超過(guò)一定的限值；另一方面是指器具對所在環(huán)境中存在的電磁干擾具有一定程度的抗擾度(EMS)，即電磁敏感性。
電磁干擾(EMI)是指由于電磁騷擾而引起設備、系統或傳播通道的性能下降。電磁干擾形成需要3個(gè)要素：
(1)電磁干擾源：產(chǎn)生電磁干擾的任何電子設備或自然現象。
(2)耦合途徑：將電磁干擾能量傳輸到受干擾設備的通道或媒介。
(3)被干擾的敏感設備：受到電磁干擾的設備。
電磁干擾的耦合途徑可分為傳導耦合和輻射耦合兩種。傳導耦合主要是指沿電源線(xiàn)或信號線(xiàn)傳輸的電磁耦合。電子系統內各設備之間或電子設備內各單元電路之間存在各個(gè)連線(xiàn)，如電源線(xiàn)、傳遞信號的導線(xiàn)，以及公用地線(xiàn)等，這樣就可能使一個(gè)設備或單元電路的電磁能量沿著(zhù)這類(lèi)導線(xiàn)傳輸到其他設備和單元電路，從而造成干擾；輻射耦合是指通過(guò)空間傳播進(jìn)入設備的電磁干擾。干擾源的電源電路、輸入／輸出信號電路和控制電路等導線(xiàn)在一定條件下都可以構成輻射天線(xiàn)。若干擾源的外殼流過(guò)高頻電流時(shí)，則該外殼本身也成為輻射天線(xiàn)。在PCB電路板中，電磁能通常存在兩種形式，差模EMI和共模EMI。
1．2 電磁干擾的危害
(1)對電子系統、設備的危害。電磁干擾有可能使系統或設備的性能發(fā)生有限度的降級，甚至可能使系統或設備失靈，干擾嚴重時(shí)會(huì )使系統或設備發(fā)生故障或損壞。
(2)對武器裝備的危害?，F代的無(wú)線(xiàn)電發(fā)射機和雷達能產(chǎn)生很強的電磁輻射場(chǎng)。這種輻射場(chǎng)能引起裝在武器裝備系統中的靈敏電子引爆裝置失控而過(guò)早啟動(dòng)；對制導導彈會(huì )導致偏離飛行彈道和增大距離誤差；對飛機會(huì )引起操作系統失穩，航向不準，高度顯示出錯，雷達天線(xiàn)跟蹤位置偏移等。
(3)電磁能對人體的危害。電磁輻射能一旦進(jìn)入人體細胞組織就要引起生物效應，即局部熱效應和非熱效應。電磁輻射引起人體病變癥狀有：頭暈、乏力、記憶力減退、心悸、多汗、脫發(fā)和睡眠障礙等。
因此，電磁輻射已成為必須予以控制的環(huán)境污染內容之一，許多國家都已制訂了《電磁波照射衛生標準》。
1．3 EMC的標準和規范
(1)國際級，例如IEC標準；
(2)分會(huì )議級，例如CISPR出版物；
(3)CE級，例如歐洲協(xié)調標準EN；
(4)國家級，例如國家GB，FCC等；
(5)軍用標準，例如國家軍標GJB，美軍標MIL。