第2版 序言

《EMC（电磁兼容）设计与测试案例分析》在2006年出版以来，受到了广大读者的关注，同时在这两年的时间内也发现了本书不少缺陷，本书修改了第一版的不少缺陷，并且在原来已有案例分析的基础上，通过案例进一步澄清了以下几个重要的EMC设计要点的原理及具体处理措施。

（1）EMC测试的实质，解析标准规定的各种EMC测试项目的实质；

（2）澄清了电源端口滤波电路设计方法，包括滤波电路的选择，滤波元件参数的选择；

（3）澄清了数模混合电路的EMC设计方法，不但澄清了数模混合电路数模电路之间的串扰问题，而且澄清了如何从系统上考虑EMC问题。特别是广大设计者比较疑惑的数字地与模拟地的处理问题；

（4）澄清了对PCB中地平面进行分地的优缺点；

（5）澄清了金属外壳产品PCB中各种工作地与金属外壳之间的互连的方法与原理，涉及两者之间要不要连？如何连？怎么连？在哪里连？等问题；

（6）澄清了PCB边缘为何不能布置敏感线、敏感器件、时钟线或时钟器件等的原理，并澄清了具体的解决与弥补措施；

（7）澄清了多层PCB设计时的层叠设计与EMC问题；

（8）澄清环路引起的差模辐射量级。

中国EMC起步较晚，但是发展较快，经过几年的发展，越来越多的企业及其工程师已经渐渐了解了EMC，也逐渐掌握了一些EMC设计规则，并用以指导产品的设计。然而，在电子技术飞速发展的中国，在产品设计过程中，还存在许多对EMC本质问题的误解。消除这些误解才能帮助读者解决不可避免的EMC难题，这些误解主要体现在：

[接地] “接地”这个词在接触EMC之前已经进入广大电子产品设计者的视野中了，大家最熟悉的“地”，就是自然界的地球。电子、电气产品为了安全，最终需要把产品的某个金属导体接入“大地”（称为“保护地”），即自然界的地球中（通常通过建筑物中或专用的接地线排接入）。对于EMC来讲，“接地”可以最大限度地降低产品的EMI辐射，也可以最大限度地减小进入产品的外界干扰。然而，需要把产品接自然界的地球吗？如何正确理解EMC中的“接地”？案例14《PCB工作地与金属外壳直接相连是否会导致ESD干扰进入电路》、案例13《金属外壳屏蔽反而导致EMI测试失败》和案例69《数模混合电路的PCB设计详细解析案例》在一定程度上给出了以上问题的答案，控制好产品EMC并不一定需要把产品接入自然界地球的“地”，对于EMC来说，“接地”是为了引导共模电流的流向。实际上，对于EMI，EMI的骚扰源的参考点是PCB中工作地上的某一点，为了让骚扰源通过各种途径流入“天线”（如产品中的电缆），正确的接“地”点应该为这个PCB中工作地上的某一点，可见，这种“接地”从EMI骚扰的流向看，应该发生在“天线”（如电缆）之前；对于产品的大多数高频抗扰度来说，干扰源的参考点为测试时的参考接地板，正确的接“地”点应该为参考接地板，它“接地”的目的是为了让外部注入的共模电流不流入产品中的电路。可见，这种“接地”从干扰的流向看，发生在产品的电路之前。产品的“接地”设计首先需要考虑的并非选择或设计“单点接地”或“多点接地”而是考虑“接地”点的位置和“接地”的措施。如果产品具有金属外壳，以上的两种“接地”都可以借助于金属外壳或其他寄生参数很好的实现，这就是金属外壳设备为什么更容易通过EMC测试原因，对于非金属外壳，这两种接地相对变得更为困难，通过EMC测试也会变得更难。

[环路与差模辐射] 产品中辐射是如何产生的？PCB中的信号环路会产生差模辐射，这是无可争议的事实。公式E（μV /m）=1.3×I（A）·S（cm2）·F（MHz）/D（m）

给出了这种差模辐射的量级，其中：

E（μV /m）：辐射强度，单位为μV /m；

I（A）：环路中一定频率下的电流强度，单位为A；

S（cm2）：信号环路面积，单位为cm2；

F（MHz）：环路中产生辐射的信号频率，单位为MHz；

D（m）：测试点到环路的距离，单位为m。

根据这个公式，假设一个时钟信号的电压幅度为3.3 V，频率为20 MHz（工作电流为3.3 V/100 Ω=33 mA，3次谐波60 MHz的电流分量有效值为0.005 A），环路面积为1 cm × 1 cm（通常认为这是一个很差的PCB设计），这个时钟环路在其谐波频率60 MHz、3 m处所产生的辐射强度为7 μV /m，这是一个远比标准规定的辐射发射限值小的辐射值。也就是说，当环路面积还没有达到很大时（随着多层板技术的普及引用，环路面积远可以设计得更小），这种辐射不会超过当今EMC标准所规定的辐射限值。但是值得注意的是，环路面积增加，随之带来的共模辐射问题，案例25：《环路引起的辐射发射超标》给出了一种分析。因此，不要过分地强调差模辐射，而忽略了更为重要的共模辐射。

[屏蔽] 假设以上所说的差模辐射超标是一种现实（或产品所导致辐射超标的等效“天线”在屏蔽体内），那么，只要用一个开孔不是很大的金属外壳进行屏蔽就可以解决。此时，金属外壳不需要与PCB做任何连接。但是，随着以上误解的消除，并且产品所导致辐射超标的等效“天线”通常也在屏蔽体外（如电缆），这时，这种金属外壳“屏蔽”的必要性也逐渐下降，案例13《金属外壳屏蔽反而导致EMI测试失败》是产生这种误解的一个典型案例。利用金属外壳取得更好的EMC性能，是因为金属外壳提供了更好的“接地”路径或旁路路径，想要这种路径变得更为直接，就需要考虑PCB与金属外壳之间做合理的互连。设计人员必须消除这种误解，当你有意为你的产品增加“屏蔽”时，你必须对此“屏蔽”所产生的后果负责。为产品设计屏蔽时，必须考虑所产生辐射等效“天线”物理位置，如果不能将其也屏蔽在内，那么就必须考虑PCB与金属外壳之间做合理的互连，实现“屏蔽”与“旁路”的转化。

[滤波] 电容、电感是滤波电路的基本元器件。电感会产生感抗，并随频率增大而增大；电容会产生容抗，并随频率增大而减小。当原来的电路中串入一个电感，或并联一个电容，电感、电容所形成的分压网络会降低负载上的干扰电压，这似乎没有任何问题，或者说：“多串联一个电感或多并联一个电容或多或少是会有好处的”。事实上，电感、电容作为储能元器件，其上的电压、电流存在相位关系，电感、电容所组成滤波网络的一种极端的表现就是谐振。如LC滤波电路发生谐振发生时，干扰信号并没有被衰减，相反被放大了，这非常可怕。设计好滤波电路，就必须消除这种误解，滤波电路的谐振点必须远离EMC测试频点。同样，滤波器件也并非越多越好。

编著者