EMI的產(chǎn)生分析

　　我們參考圖3來(lái)分析信號回流對EMI的影響，可以看到：信號和回流外部區域，由于磁場(chǎng)的極性相反，可以相互抵消，而中間部分是加強的，這也是對外輻射的主要來(lái)源。很明顯，我們只要縮短信號和回流之間的距離，就可以更好的抵消外圍的電磁場(chǎng)，同時(shí)也能降低中間加強部分的面積，大大抑制EMI。

　　圖3信號回路的磁場(chǎng)耦臺分析

3 共模和差摸EMI

　　當兩條或者多條信號線(xiàn)以相同的相位和方向從驅動(dòng)端輸出到接收端的時(shí)候，就會(huì )產(chǎn)生共模干擾。共模特性表現為這些導線(xiàn)組中的感生電流方向全部相同，而產(chǎn)生的磁場(chǎng)也是他們相同方向磁場(chǎng)的迭加，增大了磁場(chǎng)強度，向外輻射能量的大天線(xiàn)就是這樣形成的。在共模的情況下，會(huì )導致磁場(chǎng)強度的變大和電場(chǎng)強度減小，這樣就相當于增加了傳輸線(xiàn)的電感和減小傳輸線(xiàn)的電容值。因此，如果傳輸線(xiàn)的阻抗變大，電磁場(chǎng)能量外泄增加，電磁干擾也變大。

　　電源線(xiàn)上電流從驅動(dòng)端流到接收端的時(shí)候和它回流之間耦合產(chǎn)生的干擾，就叫做差模干擾。電流流向負載時(shí)，會(huì )產(chǎn)生等值的回流，這兩個(gè)方向相反的電流，當回流電流完全居于傳輸電流下方的時(shí)候，就形成了標準的差模信號。由于它們相互之間產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向相反，因而可以抵消大部分的磁場(chǎng)，抑制了磁場(chǎng)的外泄比率，而其中殘留的電磁場(chǎng)就形成了差模EMI。

　　通常，線(xiàn)路上這兩種電磁干擾是同時(shí)存在的，由于線(xiàn)路的阻抗不平衡，兩種分量在傳輸過(guò)程中回相互轉變，情況十分復雜。干擾在線(xiàn)路上經(jīng)過(guò)長(cháng)距離傳輸后，由于線(xiàn)路阻抗和地線(xiàn)阻抗不同，差模干擾的衰減要比共模干擾的衰減大，因此控制共模干擾往往比控制差模干擾要困難的多。

　　在PCB的電磁兼容設計中，主要考慮的標準是電路板對外輻射能量的多少，所有的輻射分為共模輻射和差模輻射兩種。PCB上的每根信號走線(xiàn)都會(huì )引起一定的共模輻射，在傳輸線(xiàn)阻抗很高、終端開(kāi)路的情況下引起的共模輻射最強，也可以從單根天線(xiàn)的角度考慮。而由信號走線(xiàn)和回流之間的回路引起的輻射稱(chēng)為差模輻射，可以看為簡(jiǎn)單的環(huán)形天線(xiàn)。一般來(lái)說(shuō)，共模輻射的影響要更為嚴重，所以在高速PCB抑制EMI的設計中，有一個(gè)很重要的思想就是“將共模輻射轉化為差模輻射”。這是如何實(shí)現的呢?剛才說(shuō)到，造成強烈的共模輻射的條件就是高阻抗走線(xiàn)和高阻抗的負載(開(kāi)路)，如果我們能有效地降低走線(xiàn)的阻抗，即縮小信號走線(xiàn)到參考平面的距離，就可以大大減小共模輻射的強度。此外，對終端進(jìn)行合理的匹配，也可以降低高阻抗負載的影響。這時(shí)，對外電磁能量輻射的主體就轉變?yōu)樾盘柡突亓髦g的差模輻射。所以，我們在高速PCB的EMC設計中，往往更多地考慮電流回路，這并不是忽略共模輻射，而是在將共模輻射有效地轉化為差模輻射的前提下，對EMI的整體控制。