導(dǎo)讀

由于日常與硬件開(kāi)發(fā)/互連等人員合作的過(guò)程中，他們經(jīng)常問(wèn)及EMC與SI的問(wèn)題，且時(shí)常發(fā)生因電磁兼容與信號(hào)完整性問(wèn)題的爭(zhēng)論不休，特考慮寫(xiě)了此文來(lái)談?wù)勛约簩?duì)于EMC和SI之間關(guān)系的一些看法！如有不妥之處，還請(qǐng)給予指正。

EMC與SI之間的藕斷絲連

隨著數(shù)字電路的工作頻率的提高，設(shè)計(jì)人員對(duì)于SI的關(guān)注也越來(lái)越加重視。

作為EMC工程師們來(lái)說(shuō)，他們已經(jīng)處理這些問(wèn)題很多年了。我們有些時(shí)候不愿意承認(rèn)這一點(diǎn)，但是早在20世紀(jì)60年代起，工程師就開(kāi)始測(cè)試那些問(wèn)題，對(duì)于數(shù)據(jù)的控制和高速半導(dǎo)體的測(cè)試。

現(xiàn)在，感謝于現(xiàn)代的高速電子技術(shù)，這些SI的問(wèn)題知識(shí)才得于普片認(rèn)識(shí)和理解。我們經(jīng)常認(rèn)為SI是EMC的一個(gè)特殊部分。然而，其實(shí)SI與EMC這兩個(gè)學(xué)科之間存在幾點(diǎn)關(guān)鍵的不同點(diǎn)。幸運(yùn)的是，許多相同的對(duì)策都同時(shí)能適用于EMC和SI問(wèn)題的解決。

針對(duì)EMC與SI的關(guān)系問(wèn)題，我們進(jìn)行了一系列的比較，從目的，應(yīng)用領(lǐng)域，信號(hào)的幅度，設(shè)計(jì)關(guān)注點(diǎn)，當(dāng)然還有一些問(wèn)題解決手段等。

目的不同

NO.1

SI最初的目的是改善信號(hào)質(zhì)量，保證系統(tǒng)合理滿(mǎn)意的工作。而EMC最初的目的是系統(tǒng)能夠通過(guò)EMC測(cè)試就好，系統(tǒng)穩(wěn)定的工作作為第二目的。曾經(jīng)有人為了說(shuō)“SI的重要性大于EMC“而爭(zhēng)吵，因?yàn)樗J(rèn)為：如果系統(tǒng)不能正常工作，即使系統(tǒng)能夠通過(guò)EMC試驗(yàn)也無(wú)濟(jì)于事。

應(yīng)用領(lǐng)域

NO.2

在這點(diǎn)不同是, SI是趨向于系統(tǒng)內(nèi)部的角度，而EMC一個(gè)廣泛的角度。

SI通常關(guān)注點(diǎn)在于高速數(shù)字電路的PCB板和連接器，因?yàn)槟切┑胤酱嬖诟咚傩盘?hào)的傳輸。

而EMC，則是從另一方面來(lái)說(shuō)，它關(guān)注的是整個(gè)系統(tǒng)（包括PCB電路板，結(jié)構(gòu)，電源系統(tǒng)的濾波和防護(hù),電纜的設(shè)計(jì)和互連，接地等）。所以，EMC考慮的電路包括低電位的模擬電路、中高頻的數(shù)字電路。

信號(hào)幅度不同

NO.3

信號(hào)幅度的不同是EMC與SI的一個(gè)關(guān)鍵的不同點(diǎn)。

一般來(lái)說(shuō)，SI是處理毫幅級(jí)的電壓和電流信號(hào)，而EMC在處理的是微幅級(jí)的電壓和電流信號(hào)。所以在信號(hào)的幅度上，SI與EMC就相差幾個(gè)數(shù)量級(jí)，（記住：一個(gè)100MHz的微安的共模電流在一條電纜上就可以不通過(guò)FCC和CE的EMC輻射測(cè)試要求），所以?xún)H僅有SI的設(shè)計(jì)技術(shù)是不夠的。

對(duì)于EMC的抗干擾設(shè)計(jì)，EMC幅度可能是KV和KAMP級(jí)的（例如ESD和雷擊測(cè)試），這樣就超越了SI的正常電位電流幅值要求。因此，EMC需要考慮的是電路之間的干擾和工作的穩(wěn)定性，還有更高級(jí)的防護(hù)。

設(shè)計(jì)關(guān)注點(diǎn)的不同

NO.4

對(duì)于SI來(lái)說(shuō)，設(shè)計(jì)關(guān)注點(diǎn)主要有四個(gè)：信號(hào)的反射、信號(hào)的耦合、地的彈跳、電源的去耦合。采用傳輸線(xiàn)分析技術(shù)是SI分析方法之一，因?yàn)樵诟咚贁?shù)字電路的影響是一個(gè)集中分布參數(shù)模式，而不是一個(gè)恒定不變的，這些都因?yàn)楣馑俸筒ㄩL(zhǎng)因素引起。（如果光速是無(wú)窮大的話(huà)，我們將不會(huì)面臨到SI的問(wèn)題，也不會(huì)有EMC的問(wèn)題，EMC/SI工程師也可能會(huì)沒(méi)有工作。）

對(duì)于EMC來(lái)說(shuō)，它關(guān)注點(diǎn)主要有三個(gè)：輻射、抗干擾、自身的兼容。當(dāng)然，以后可能還包括數(shù)字與模擬之間的干擾，繼電器或馬達(dá)引起的瞬態(tài)干擾等。

傳輸線(xiàn)原理和天線(xiàn)原理分析技術(shù)對(duì)于理解EMC是非常必要的。而且，EMC考慮的頻段是從直流到光速頻寬的領(lǐng)域。

SI與EMC解決手段

NO.5

如今，有很多的資料討論過(guò)如何解決和阻止EMC和SI的問(wèn)題。幸運(yùn)的是，好的SI設(shè)計(jì)是與好的EMC設(shè)計(jì)相互兼容的。也就是說(shuō)，對(duì)于在高速數(shù)字電路PCB板上，SI設(shè)計(jì)的好壞嚴(yán)重地影響著EMC設(shè)計(jì)的成功。

好的SI/EMC設(shè)計(jì)開(kāi)始于電路和PCB電路板的設(shè)計(jì)。如今普片的設(shè)計(jì)包括：重要電路的設(shè)計(jì)，PCB板，疊層數(shù)量及疊層的安排，電源的去耦合設(shè)計(jì)，控制信號(hào)的反射和耦合等。而EMC還包括系統(tǒng)地的設(shè)計(jì)、屏蔽設(shè)計(jì)、濾波器的設(shè)計(jì)和暫態(tài)抑制設(shè)計(jì)等。

對(duì)于重要電路的設(shè)計(jì)，SI/EMC是相同的。例如減少時(shí)鐘信號(hào)CLK的諧波，注意一些敏感信號(hào)（例如RESET等）。在設(shè)計(jì)的過(guò)程中，我們建議對(duì)于模擬電路和電源電路要進(jìn)行額外的高頻保護(hù)。

5.1

多層PCB板的設(shè)計(jì)

多層電路板的設(shè)計(jì)對(duì)于SI/EMC是非常有利的。有完整的電源和地平面可以降低20至40dB對(duì)于EMC抑制能力。同樣可以降低信號(hào)之間的耦合和地彈跳的影響。所以，不要忽視多層板對(duì)于SI的幫助，特別是對(duì)于敏感模擬信號(hào)的影響。

5.2

電源的去耦合設(shè)計(jì)

電源去耦合設(shè)計(jì)對(duì)于SI和EMC至關(guān)重要。但電源去耦合設(shè)計(jì)的目的對(duì)于SI和EMC有一小點(diǎn)的差異。對(duì)于SI來(lái)說(shuō)，電源去耦合是為了減小電源的droop, 而對(duì)于EMC是減少高頻的諧波和環(huán)路面積。

5.3

阻抗的控制

阻抗的控制和反射的控制對(duì)于EMC/SI很重要。在SI的角度來(lái)看，它是改善信號(hào)品質(zhì)；而對(duì)于EMC領(lǐng)域而言，它是減小輻射。

5.4

不同之處

接地技術(shù)、濾波技術(shù)、屏蔽技術(shù)和暫態(tài)防護(hù)技術(shù)對(duì)于EMC更重要相對(duì)于SI來(lái)說(shuō)。

總結(jié)

NO.6

我們希望這篇文章能讓大家了解EMC與SI之間的差異和相關(guān)性，以便在今后的設(shè)計(jì)中去注意SI與EMC的設(shè)計(jì)！

今天看到這個(gè)帖子《80張CCC認(rèn)證證書(shū)被撤銷(xiāo)（文章原文參考百度）》之后，讓我不由自主地想起了自己這個(gè)帖子《對(duì)于電磁兼容的認(rèn)識(shí)，你是否掉入這些誤區(qū)（上）？》中談到的內(nèi)容：

但，同時(shí)我也更相信我在這個(gè)帖子《對(duì)于電磁兼容的認(rèn)識(shí)，您是否掉入這些誤區(qū)（下）？》中所談到的一樣：

責(zé)任編輯：xj

原文標(biāo)題：電磁兼容與信號(hào)完整性之間的藕斷絲連

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