用現場(chǎng)電磁兼容性理論剖析單片機系統設計解析方案

可見(jiàn)，它們的幅頻特性相似，諧振頻率不同。從濾波效果來(lái)看，兩者對于降低來(lái)自交流電的差模干擾效果差不多，但是后者對于降低共模干擾效果更好。不過(guò)同，對于采用浮地方式的裝置，由于電容不可能直正接到大地，所以只能用者。

設計濾波器時(shí)必須注意讓諧振頻率遠小于干擾頻率，處理不好不僅不能衰減干擾，反而放大干擾。以圖 1(a)的雙II型濾波器為例，如果取L=1mh，R= 1Ω，C=0.47μF(這是許多資料推薦的參數)，可計算出f0=5.2kHz。而EMC測試中的快速脈沖群頻率是5.0kHz(2kV)或 2.5kHz(4kV);5.0kHz剛好諧振，2.5kHz也不會(huì )被衰減，如圖2虛線(xiàn)的示?？梢?jiàn)，不是所有的電源濾波器都能提高EMC性能。工程中，許多裝置盡管采用了成本不菲的濾波器，但EMC測試仍難過(guò)程，原因大多在此。

實(shí)際上，如果取L=30mh，R=5Ω，C=0.47μF，可計算出f0=0.95kHz，5.0kHz脈沖群幅值減為3.73%，2.5kHz脈沖群幅值衰減為16.78%。這時(shí)，電源濾波器確實(shí)提高了系統的EMC性能。圖2實(shí)線(xiàn)是相慶的幅頻特性。

3 誤區之三：光偶器件隔離干擾很徹底

光偶器件是最常用的隔離干擾器件。例如現場(chǎng)的開(kāi)關(guān)量引到測控裝置后都要加光隔，以切斷來(lái)自現場(chǎng)的傳導干擾;RS485通訊口經(jīng)光隔再與外部通訊線(xiàn)連接，防止來(lái)自外部通訊線(xiàn)的傳導干擾。

有不少人認為：光偶器件隔離干擾很徹底，用了光偶隔離干擾就過(guò)不去了。其實(shí)，光電隔離并非萬(wàn)全之策。

首先，光偶器件本身只能隔離傳導干擾，它隔離不斷幅射、感應干擾。幅射來(lái)自空間，感應來(lái)自相鄰的導體。最常見(jiàn)的敗筆是：設計PCB時(shí)將光偶器件的輸入和輸出電路布在了一起，這時(shí)干擾從光偶器件是過(guò)不去了，但卻很容易輸入電路感應到輸出電路。

其次，光偶器件隔離傳導干擾的能力也只有1kV左右，1kV以上的干擾或浪涌一般是力所不的及的。比如EMC的快速脈沖群測試，施加的干擾信號幅值是2kV、4kV、8kV，光偶器件是無(wú)法隔離的。

4 誤區之四：PCB布線(xiàn)要橫平豎直

提起PCB布線(xiàn)，許多工程技術(shù)人員都知道一個(gè)傳統的經(jīng)驗：正面橫向走線(xiàn)、反面縱向走線(xiàn)，橫平豎直，既美觀(guān)又短捷;還有個(gè)傳統經(jīng)驗是：只要空間允許，走線(xiàn)越粗越好?？梢悦鞔_地說(shuō)，這些經(jīng)驗在注重EMC的今天已經(jīng)過(guò)時(shí)。

要使單片機系統有良好的EMC性能，PCB設計十分關(guān)鍵。一個(gè)具有良好的EMC性能的PCB，必須按高頻電路來(lái)設計——這是反傳統的。單片機系統按高頻電路來(lái)設計PCB的理由在于：盡管單片機系統大部分電路的工作頻率并不高，但是EMI的頻率是高的，EMC測試的模擬干擾頻率也是高的[5]。要有效抑制 EMI，順利通過(guò)EMC測試，PCB的設計必須考慮高頻電路的特點(diǎn)。PCB按高頻電路設計的要點(diǎn)是：

(1)要有良好的地線(xiàn)層。良好的地線(xiàn)層處處等電位，不會(huì )產(chǎn)生共模電阻偶合，也不會(huì )經(jīng)地線(xiàn)形成環(huán)流產(chǎn)生天線(xiàn)效應;良好的地線(xiàn)層能使EMI以最短的路徑進(jìn)入地線(xiàn)而消失。建立良好的地線(xiàn)層最好的方法是采用多層板，一層專(zhuān)門(mén)用作線(xiàn)地層;如果只能用雙面板，應當盡量從正面走線(xiàn)，反面用作地線(xiàn)層，不得已才從反面過(guò)線(xiàn)。

(2)保持足夠的距離。對于可能出現有害耦合或幅射的兩根線(xiàn)或兩組或要保持足夠的距離，如濾波器的輸入與輸出、光偶的輸入與輸出、交流電源線(xiàn)與弱信號線(xiàn)等。

(3)長(cháng)線(xiàn)加低通濾波器。走線(xiàn)盡量短捷，不得已走的長(cháng)線(xiàn)應當在合理的位置插入C、RC或LC低通濾波器。

(4)除了地線(xiàn)，能用細線(xiàn)的不要用粗線(xiàn)。因為PCB上的每一根走線(xiàn)既是有用信號的載體，又是接收幅射干擾的干線(xiàn)，走線(xiàn)越長(cháng)、越粗，天線(xiàn)效應越強。