資深工程師教你如何優(yōu)化設計來減少RE超標

1、再設計過程中，如何優(yōu)化設計，減少輻射發(fā)射（RE）的帶來的影響呢？什么事電磁輻射及分類：電場和磁場的交互變化產生電磁波，電磁波向空中發(fā)射或泄露的現(xiàn)象，叫電磁輻射。電磁輻射是以一種看不見、摸不著的特殊形態(tài)存在的物質。人類生存的地球本身就是一個大磁場，它表面的熱輻射和雷電都可產生電磁輻射，太陽及其他星球也從外層空間源源不斷地產生電磁輻射。圍繞在人類身邊的天然磁場、太陽光、家用電器等都會發(fā)出強度不同的輻射。電磁輻射（有時簡稱EMR）的形式為在真空中或物質中的自傳播波。電磁輻射有一個電場和磁場分量的振蕩，分別在兩個相互垂直的方向傳播能量。電磁輻射波的頻率或波長分為不同類型，主要包括（按序增加頻率）：無線

2、電波、微波、太赫茲輻射、紅外輻射、可見光、紫外線、X射線和伽瑪射線等。其中，無線電波的波長最長而伽馬射線的波長最短。除X射線和伽瑪射線之外的電磁輻射都具有較弱電離能力，即非電離輻射。電磁輻射所衍生的能量，取決于頻率的高低：頻率愈高，能量愈大。頻率極高的X光和伽瑪射線可產生較大的能量，能夠破壞合成人體組織的分子。事實上，X光和伽瑪射線的能量之巨，足以令原子和分子電離化，故被列為“電離”輻射。這兩種射線雖具醫(yī)學用途，但照射過量將會損害健康。X光和伽瑪射線所產生的電磁能量，有別于射頻發(fā)射裝置所產生的電磁能量。射頻裝置的電磁能量屬于頻譜中頻率較低的那一端，不會電離物質，而會改變分子或原子之旋轉，振動或

3、價層電子軌態(tài)，故被列為“非電離”輻射。那么哪里會有電磁輻射呢？其實人體內外均布滿由天然和人造輻射源所發(fā)出的電能量和磁能量。自然電磁輻射源：(1) 雷電(2) 太陽黑子活動(3) 宇宙射線(4) 太陽風暴等人為電磁輻射源：(1) 電腦、電視、音響、微波爐、電冰箱等家用電器；(2) 手機、傳真機、通訊站等通訊設備；(3) 高壓電線以及電動機、電機設備等；(4) 飛機、電氣鐵路等；(5) 廣播、電視發(fā)射臺、手機發(fā)射基站、雷達系統(tǒng)等；(6) 電力產業(yè)的機房、衛(wèi)星地面工作站、調度指揮中心等；(7) 應用微波和X射線等的醫(yī)療設備等；自然界的電磁輻射源，很難人為的影響，但是日常的電子產品，我們可以通過優(yōu)化設

4、計，預處理等辦法，將電磁輻射值控制在安全范圍內。電子電氣設備的電磁輻射發(fā)射（RE）是產品“3C認證”測試項目的重要內容之一。RE測試頻率通常為30MHz1GHz，在半電波暗室中進行。當設備的電磁輻射發(fā)射量超過相關電磁兼容標準規(guī)定的限值后，如何正確判斷超標的原因和應當采取何種相應的對策是工程師們十分關注的問題，那么到底應該怎樣來判斷超標的原因呢？首先，定位沒有定位過程的優(yōu)化就像無頭蒼蠅一樣到處亂撞，有時候即使問題搞定了，工程師們也不知道哪些優(yōu)化措施是必須的，哪些是多余的（帶來附加成本）；定位有兩種手段：一種是直覺判斷，需要完全依靠工程師積累的EMC經驗來判斷，另一種是比較測試，依靠測試儀器和EM

5、C經驗的結合來對問題進行詳細的定位判斷。以下幾種RE超標定位流程小編得之不易，希望能夠輔助設計者更加準確的找到RE超標的源頭所在。找到了原因，下一步就是確定應對之策。常用的措施：減小高頻信號頻率、減小高頻電流回路面積、減小共阻抗藕合或感應藕合、選用低速、低輻射器件、選用屏蔽機箱、屏蔽電纜和I/O濾波器等。設計優(yōu)化：1、方案結構設計：主要部件、集成電路的選型主要考慮減少輻射騷擾或提高射頻輻射抗干擾能力，盡量選用本身發(fā)射小的芯片；所選器件不工作在非線性區(qū)，以免產生諧波分量成為干擾源；考慮電源電路防外部騷擾包括浪涌、快速脈沖群、靜電、電壓跌落、電壓變化等；使數(shù)字信號波形產生過沖，應使無用的諧波振蕩幅

6、度最小，使無用的高次諧波成分最少；集總參數(shù)電路增加阻尼、減小Q 值，防止振蕩。2、PCB的設計:盡量減小所有的高速信號及時鐘信號線構成的環(huán)路面積，連接線要盡可能短，并使信號線緊鄰地回路；使用小型化器件和多層線路板，多層印制板可緊縮布線空間，高頻特性好；印制板層數(shù)選擇應考慮關鍵信號的屏蔽和隔離要求；印制板分層原理與布置印刷電路、布置排線的原理一樣，即元件面下面為地平面，關鍵電源平面與其對應的地平面相鄰；布線設計考慮的順序為：電源和地/時鐘線/信號線，布線應該短、直、粗、均，不應有“之”字形，用圓角代替尖銳走線，盡可能加寬電源和地的布線，電源和地層的分割盡量符合微帶線和帶狀線要求；走線盡可能遠離騷

7、擾源，布線考慮鐵氧體材料的使用，預留磁珠和貼片濾波器的位置，以備按需加減。3、電與接地、高速信號線路及內部線纜的設計:芯片間使用低阻抗地連接(地平面）， 不同芯片供電腳間阻抗盡量小，芯片供電腳與地間接高頻旁路電容，供電布線預留磁珠和貼片濾波器的位置，以備按需加減；布線、I/O 排線的核心原則就是減小電流環(huán)面積，布置排線的原理與印制板分層原理一樣； 關鍵電源線與其對應的地線相鄰，其余的信號層特別是高速信號、時鐘信號線與地線相鄰，盡量避免兩信號線相鄰；為避免接地線長度過長，可采用多點就近接地，接地線高頻阻抗要??；減小電纜的天線效應及減小偶極子天線效應，跨線、I/O  排線采用屏

8、蔽性能好的線纜；I/O  接口注意高速電路阻抗匹配，減小、消除反射。4、屏蔽設計:屏蔽好的要求有三： 完整的電連續(xù)體；濾波措施；良好的接地。5、輸入/ 輸出的濾波設計：傳導騷擾問題處理的方法主要是低通濾波，綜合運用抑制傳導發(fā)射和輻射發(fā)射的技術措施，如屏蔽、去藕和濾波；濾波電路與負載的阻抗失配越大，濾波器衰減電磁騷擾的效果越好；減共模和差模電容，加減共模和差模線圈，調整電容和線圈匝數(shù)，共模和差模插入損耗對頻率的曲線都可改變；電源濾波器安裝位置應靠近電源線入口處， 如能與接口一體化更好。除了以上設計優(yōu)化之外，元器件的選擇也很重要，電路的基本元件滿足電磁特性的程度將決定著功能單元

9、和最后的設備滿足電磁兼容性的程度。選擇合適的電磁元件的主要準則包括帶外特性和電路裝配技術。因為是否能夠實現(xiàn)電磁兼容性往往是由遠離基頻的元件響應特性來決定的。而在許多情況下，電路裝配又決定著帶外響應（例如引線長度）和不同電路元件之間互相耦合的程度。具體規(guī)則是： 在高頻時，和引線型電容器相比，應優(yōu)先使用引線電感小的穿心電容器或支座電容器來濾波。 在必須使用引線式電容時，應考慮引線電感對濾波效率的影響。 鋁電解電容器可能發(fā)生幾微秒的暫時性介質擊穿，因而在紋波很大或有瞬變電壓的電路里，應該使用固體電容器。 使用寄生電感和電容量小的電阻器。片狀電阻器可用于超高頻段。 大電感寄生電容大，為了提高低頻部分的插損，不要使用單節(jié)濾波器，而應該使用若干小電感組成的多節(jié)濾波器。 使用磁芯電感要注意飽和特性，特別要注意高電平脈沖會降低磁芯電感的電感量和在濾波器電路中的插損。 盡量使用屏蔽的繼電器并使屏蔽殼體接地。 選用有效地屏蔽、隔離的輸入變壓器。 用于敏感電路的電源變壓器應該有靜電屏蔽，屏蔽殼體和變壓器殼體都應接地。 設備內部的互連信號線必須使用屏蔽線，以防它們之間的騷擾耦合。&#