電磁干擾抑制技術概述

　　摘要：本文圍繞電磁干擾三要素，介紹了各種不同的電磁干擾抑制技術以及電磁兼容設計思路，強調了電子產品在設計初即進行EMC研究的重要性。

　　提起電磁干擾(EMI)這個詞，人們或許還感陌生，但EMI的影響卻是幾乎每個人都曾身經歷過的。例如，觀看電視時，附近有人使用電鉆、電吹風等電器，會使電視畫面出現雪花點，所聲器里發出剌耳的噪聲……這類現象人們早已司空見慣、習以為常了，但是電磁干擾的危害卻遠不止如此。事實上，電磁干擾已使民航系統失效、通信不暢、計算機運行錯誤、自控設備誤動作等，甚至危及人身安全。因此，加強電磁容性(EMC)知識的普及，提高EMI抑制技術，已成為當務之急。

　　所謂電磁兼容性是指電子線路、系統相互不影響，在電磁方面相互兼容的狀態。對于EMC技術的研究，國外是從本世紀三十年代開始的，一些國家和國際組織如美國聯邦通信委員會(FCC)，德國電氣電子工程師協會(VDE)、國際無線電干擾特別委員會(CISPR)等先后制定了一些指導性文件和規程，目前已形成一套較完整的體系，并得到嚴格遵守，美國計算機業即全面執行FCC規程。我國電磁兼容性工作起步較晚，相關標準自八十年代才陸續出臺，應用方面則由于缺乏經驗和技術而舉步艱難。如何盡快趕上國際先進水平，使我國電子產品能滿足日益迫切的國內需求并在國際市場占一席之地，已成為為大家關心的重大課題。本文愿就電磁干擾抑制技術談一點淺見，拋磚引玉，與各位共同切磋。

　　電磁干擾的定義，是指由外部噪聲和無用電磁波在接收中所造成的騷擾。一個系統或系統內某一線路受電磁干擾程度可以表示為如下關系式：

　　N=G×C/I

　　G：噪聲源強度；

　　C：噪聲通過某種途徑傳到受干擾處的耦合因素；

　　I：受干擾電路的敏感程度。

　　G、C、I這三者構成電磁干擾三要素。電磁干擾抑制技術就是圍繞這三要素所采取的各種措施，歸納起來就是三條：一、抑制電磁干擾源；二、切斷電磁干擾耦合途徑；三、降低電磁敏感裝置的敏感性。下面就這三方面分別作出介紹。

　　一、抑制干擾源

　　要想掏干擾源，首先必須確定何處是干擾源，在越靠近干擾源的地方采取措施，抑制效果越好。一般來說，電流電壓劇變即di/dt或du/dt大的地方就是干擾源；具體來說繼電器開合、電容充電、電機運轉、集成電路開關工作等都可能成為干擾源。另外，市電電源也并非理想的50Hz正弦波，而是充滿各種頻率噪聲，是個不可忽視的干擾源。抑制方法可以采用低噪聲電路、瞬態抑制電路、旋轉裝置抑制電路、穩壓電路等；器件的選擇則盡可能采用低噪聲、高頻特性好、穩定性高的電子元件。要注意，抑制電路中不適當的器件選擇可能會產生新的干擾源。

　　二、切斷電磁干擾耦合途徑

　　電磁干擾耦合途徑主要為傳導和輻射兩種。噪聲經導線直接耦合到電路中最常見的。抑制傳導干擾的主要措施是串接濾波器。濾波器分為低通(LPF)、高通(HPE)、帶通(BPF)、帶阻(BEF)四種，根據信號與噪聲頻率的差別選擇不同類型的濾波器。如果噪聲頻率遠高于信號頻率，常采用LC低通濾波器，這種濾波器結構簡單，濾除噪聲效果也較好。但是對于軍用或TEMPEST技術以及要求較高的民用產品，則必須采用穿心式濾波器。

　　穿心式濾波器(Feed－thruFilters)也稱為穿越式濾波器，電路結構有C型、T型和LC型，其特點在于高頻特性優良，可工作在1GHz以上。這是其“同軸”性質決定的，由于它無寄生電感，提高了自諧頻率。穿心式濾波器體積小、重量輕，允許電流大大，可廣泛用于各種不同場合。

　　對于通過供電電源線傳導的噪聲可以用電源濾波器來濾除。只符合VDE0871標準的電源濾波器在30K－30MHZ范圍內插入損耗為20－100dB。電源濾波器不僅可以接在電網輸入處，也可接在噪聲源電路的輸出處，以抑制噪聲輸出，而且交直流兩用。電源濾波器端口分高阻和低阻兩端，應根據輸入及負載阻抗不同來選擇正確的接法。連接的原則是依照阻抗最失配，即高阻輸入端接濾濾器阻端，低阻負載端接濾波器高阻端；反之亦然。

　　對傳輸線路及印刷電路板的布線設計，應注意進線與出線、信號線與電源線盡量分開。對于重點線路可采用損耗線濾波器、三端子電容、磁環等器件進行干擾抑制。對于接口端，國外有帶濾波的D型、圓形、方形連接器產品，這類連接器是在普通連接器上加裝電容或電感，構成濾波電路，其特點是不占用。PCB空間，不增加體積，這對于現代元件高密度設計極為重要。最近，國內也有廠家生產，質量不低于國外水平，可以替代進口。

　　對于輻射干擾，主要措施是采用屏蔽技術和分層技術。屏蔽技術是一門科學，選擇適當的屏蔽材料，在適當的位置屏蔽，對屏蔽效果至關重要。尤其是屏蔽室的設計?？晒┻x擇的屏蔽材料種類繁多，有各種金屬板、指形鈹銅合金簧片、銅絲網、編織銅帶、導電橡膠、導電膠、導電玻璃等等。應根據需要選擇。屏蔽室的設計應充分考慮門窗、通風口、進出線口的屏蔽與搭接。除靜電屏蔽外，還需考慮磁屏蔽以及接地和接大地技術。

　　三、降低電磁敏感裝置的敏感度

　　電磁敏感裝置的敏感是一柄雙刃劍；一方面人們希望接收裝置靈敏度高，以提高對信號的接收能力；另一方面，靈敏高受噪聲影響的可能性也就越大。因此，根據具體情況采用降額設計、避設計、網絡鈍化、功能鈍化等方法是解決問題的辦法。

　　綜上所述，對于電磁干擾的抑制方法很多，可以選擇一種或多種綜合運用。但不論選擇什么方法都應從設計之初就著手系統電磁兼容性的考慮，而不是亡羊補牢。據報道，若在產品開始研制時即進行電磁兼容設計，大約90％的傳導和輻射干擾都可以得到控制。根據可靠性、安全性、質量要求、環境控制、效/費權衡，選擇適當的電磁干擾抑制技術，這就是電磁兼容性的研究內容。?

　　中共中央***、國家主席江澤民9月24日視察了“909"工程核心項目—上海華虹NEC電子有限公司,并欣然題詞:"建好九零九工程，推動信息產業發展。"

　　上海華虹（集團）有限公司是我國電子行業建國以來最大的投資項目——總投資100億元的“909”工程的承擔主體。她將以市場為導向，以不斷升級的生產線為基礎，以自主設計開發產品、建立全球市場營銷網絡和高水平的經營管理隊伍為依托，建設集芯片設計、生產、銷售為一體，并與整機發展緊密結合的中國微電子行業大型跨國企業集團。上海華虹NEC電子有限公司是她6個子公司之一。

　　上海華虹NEC電子有限公司承擔的8英寸0.35微米超大規模集成電路芯片生產線的建成投產，標志著中國集成電路制造技術跟上了當今世界主流?！?09"工程芯片生產線自今年2月試投片以來，經過嚴格的可靠性試驗，成品率逐月提高，產量逐月增加。目前，生產線已提前2個月達到并超過月投5000片生產能力，成品率已實現可行性報告中的2001年以后的指標?；谌A虹NEC的出色表現和對中日雙方合作的信心，日本輸出入銀行在亞洲金融危機之后，經過嚴格評估，于8月17日與華虹NEC簽訂了3億美元的貸款協議，中國建設銀行按中方股比(71.4％)進行擔保。8月末開始，擴產到1萬片生產能力的設備開始安裝，并爭取年內完成。計劃到2000年底之前提前實現月投2萬片的生產能力。

　　據介紹，“909"工程芯片生產線具有完整、先進的生產和質量控制系統、生產保證系統，整個加工過程使用計算機控制，實現無人化操作。生產線的順利運行證明中方人員已經有足夠的能力掌握好這條先進的生產線，同時也說明與NEC公司的合作是成功的?！?09"工程芯片生產線的建成，標志著我國從此有了自己的深亞微米超大規模集成電路芯片生產線，圓了電子工業幾代人的夢想，標志著我國集成電路制造水平又邁進了一大步，跟上了當今世界的主流水平。