提高电子工程电磁兼容性的方法探讨

提高电子工程电磁兼容性的方法探讨

张彬

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摘　要：随着电子设备电路板的尺寸设计越来越小，布线的密度越来越大，电路板中各电子元器件的工作频率也日益提高，导致电路中的电磁干扰问题日益严重。电磁干扰不但对电子设备自身，而且对周围其他的电子设备都带来了干扰，影响这些设备的正常运行。因此，如何提高电子工程的电磁兼容性，最大限度地降低电磁干扰的影响，对于保障电子工程的正常运行至关重要。本文对提高电子工程电磁兼容性的方法进行了探讨。

关键词：电子系统；电磁兼容；方法

近年来，随着电子信息技术日新月异的发展，越来越多的电子设备进入到人类社会的各个方面，为人们的工作和生活提供了极大的便捷。然而，随着电子设备电路板的尺寸设计越来越小，布线的密度越来越大，电路板中各电子元器件的工作频率也日益提高，导致电路中的电磁干扰问题日益严重。电磁干扰不但对电子设备自身，而且对周围其他的电子设备都带来了干扰，影响这些设备的正常运行。因此，如何提高电子工程的电磁兼容性，最大限度地降低电磁干扰的影响，对于保障电子工程的正常运行至关重要。

1　电子工程电磁兼容概述

电子工程电磁兼容，指的是各个电子设备，在共同的电磁环境中，各自都能够正常运行，对其他的电子设备，不产生电磁干扰，不影响其他电子设备的正常运行，它们能够和谐共存，互不干扰，处于兼容的状态。电子工程的电磁兼容性，一般从电磁干扰和电磁敏感度这两个方面，进行考量。其中的电磁干扰，指的是任何对电子设备的正常运行造成干扰和影响的电磁能量；电磁敏感度，指的是在电磁干扰的环境条件下，处于其中的电子设备，受到干扰和影响的程度；电磁抗扰性，就是在存在电磁干扰的环境下，电子设备能够正常运行、不降低性能的能力。一般情况下，电子设备的电磁敏感度越高，其抗电磁干扰的能力越低。 电子工程中，必须具备三个基本的条件，才会造成电磁干扰现象。第一个条件是存在干扰源，即产生有害电磁场的装置，或者仪器、设备。第二个条件是存在传播干扰的途径，传播干扰的途径，主要有传导耦合方式、辐射耦合方式这两种方式。第三个条件是存在敏感的电子设备，易于受到电磁干扰的影响。因此，要提高电子工程的电磁兼容性，最大限度地降低电磁干扰的影响，就要从造成电磁干扰的三个条件出发，针对性的采取三条路径，降低有害磁场的干扰强度、切断电磁干扰的传播途径、降低电子设备对电磁干扰的敏感度。

2　提高电子工程电磁兼容性的方法

2.1 对电子工程进行电磁兼容性设计

对电子工程进行电磁兼容性设计，可以使电子设备在处于干扰的电磁环境中，也能够正常运行，不受外界的电磁干扰，对周围其它电子设备也不造成电磁干扰。（1）合理选择导线的长度与宽度。电子工程电路板上布置的印制导线，其电感量的大小，与导线的长度成正比、宽度成反比，因此，短而精的导线，最为有利于抑制电磁干扰。时钟引线，驱动器的信号线，这些线载有大的瞬变电流，印制导线的选择不要太长，在允许的条件下，越短越好。对于分立组件的电路，印制导线的宽度，通常选择 1.5 毫米左右最好。对于集成电路来说，印制导线的宽度的选择区间比较大，0.2 毫米到 1.0 毫米之间的宽度都可以。对于同一元件来说，其各条地址线，或数据线，不要长短不一，要在条件允许的情况下尽可能保持长度的一致。电路输入、输出的导线，不要进行相邻平行的布置方式，采取在它们之间加接地线的办法，可有效避免串扰现象的发生。（2）配置去耦电容。在电子工程直流电源回路中，当负载发生变化时，会导致电源出现噪声的问题。对此，可以采取配置去耦电容的方法，来抑制由于负载变化导致的噪声，提高印制电路板的设计的可靠性。这种配置去耦电容的方法，主要是在电子工程电源输入端，跨接一个10~100uF 的电解电容器；在印制电路板条件允许的情况下，跨接 100uF 以上的电解电容器，可以取得更好的抗干扰效果。 （3）采用正确的布线策略。在布局条件允许的情况下，采用井字形网状的布线结构，是最好的布线方法。具体的做法是，在印制板的一面，进行横向布线的方法。在另一面，进行纵向布线的方法，在它们交叉的地方，用金属化孔进行连接。为降低印制板导线之间的串扰，在设计布线的时候，要避免长距离的平等走线。对于电源线的布局，电源线要尽量靠近地线，以减小供电环路的面积，可以降低电路交扰。不同电源的供电环路，要分别进行布置，不要出现相互重叠的情况，以降低相互干扰的情况。电源平面与地平面的隔离，可采用完全介质。电源平面要布置在接地平面下面，这样可以屏蔽掉电源平面分布的辐射电流。对于信号线的布局，在使用单层薄膜工艺时，可以采用简便适用的方法：首先，布好地线，然后，将关键信号靠近地回路布置，最后，进行其它电路的布线。信号线的布置方向，要根据电路板信号的流向，进行顺序的安排，确保信号的走向顺畅自然。

2.2 优化电子工程印制电路板的尺寸与器件的布置

对于印制电路板的尺寸，大小要适中，否则容易受到附近线路的干扰。在器件布置方面，对于相互之间有关联的器件，要尽量靠近布置。对于易产生噪声的器件，布置时要远离逻辑电路，这样抗噪声效果比较好。对于时钟电路、高频电路等，这些主要的辐射源，要单独进行安排，使之远离敏感电路。对于高频元器件，要缩短连线，以降低相互间的电磁干扰。对于易受干扰的元器件，由于对电子干扰比较敏感，他们之间要布置的远一些，不能离得太近，输入、输出的导线，都要尽可能地远离。震荡器的布置，要靠近使用时钟芯片，它们都远离信号接口，以及低电平信号芯片。元器件的排列，要按照一定的顺序进行，可与基片的一边平行或垂直，不能杂乱无章。对于时钟线路的布局，要采用星型结构，即：所有的时钟负载，直接与时钟功率驱动器连接；所有连接晶振输入 / 输出端的导带，要在条件允许的情况下尽可能短一些，以减小噪声的干扰，降低分布电容对晶振的不良影响。

2.3 降低电子工程电路的电磁敏感性

降低电路的电磁敏感性，可以提高集成电路的抗干扰能力，第一，可采用差分电路，使电路的版图设计优化，电路分布匀称，避免整流现象产生。第二，通过滤波，限制敏感器件的频率范围。第三，采用安装施密特触发器的办法，来降低电磁敏感性。第四，采取高共模抑制比和电源抑制比的方法，避免电路受到整流干扰。第五，采用保护器件，将高于电磁兼容性的电平部分消灭。第六，可采用异步电路，增加片上电容的办法，降低电子工程电路的电磁敏感性。

综上所述，要最大限度地降低电磁干扰的影响，就要对电磁干扰产生的原因进行分析，并采取相应的抗干扰措施，才能提高电子工程的电磁兼容性，保障电子工程设备的正常运行。

参考文献:

［1］ 黄琪琳． 电子工程现代化的应用和发展 ［J］． 电子技术与软件工程，2017，( 14) : 104．