基于S3C2440嵌入式系統(tǒng)主板的電磁兼容性設(shè)計(jì)

摘要：為解決嵌入式高速主板存在的電磁兼容性問題，以基于S3C2440的嵌入式系統(tǒng)主板為平臺，結(jié)合 EMIStream，Hyperlynx仿真軟件，對整個主板設(shè)計(jì)進(jìn)行板極電磁干擾控制，采用源端串聯(lián)端接阻抗的方法有效地減小了共模輻射和差模輻射干擾對整個主板產(chǎn)生的電磁兼容性影響。結(jié)合仿真，采用源端端接阻抗的方法可消除潛在電磁干擾問題，減小了開發(fā)周期和開發(fā)成本。
關(guān)鍵詞：電磁干擾；源端串聯(lián)端接；共模輻射；差模輻射

隨著電子設(shè)備的頻率越來越高，世界各國對電子產(chǎn)品電磁輻射標(biāo)準(zhǔn)的執(zhí)行變得越來越嚴(yán)格，如何保證能在有限時間很好地在設(shè)計(jì)階段發(fā)現(xiàn)并解決EMI／EMC問題非常重要，而PCB往往是一個電子系統(tǒng)的核心構(gòu)成部分，一個經(jīng)仔細(xì)電磁干擾設(shè)計(jì)的PCB板，能大幅度降低阻抗不匹配、傳輸線問題、信號互相耦合等現(xiàn)象引發(fā)的信號反射、延遲等線路不穩(wěn)定因素，同時也可達(dá)到降低電磁輻射發(fā)射干擾，大大提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。本文將以嵌入式系統(tǒng)主板為平臺，運(yùn)用 EMIStream仿真軟件，并采用源端串聯(lián)端接阻抗的方法分析了解決嵌入式高速主板存在的電磁干擾問題。

1 電磁兼容性
1．1 電磁兼容和電磁干擾
電磁兼容(electro magnetic compatibility，EMC)是指設(shè)備或系統(tǒng)在其電磁環(huán)境中符合要求運(yùn)行，并不對其環(huán)境中的任何設(shè)備產(chǎn)生無法忍受的電磁干擾能力。因此，EMC包括兩個方面的要求：一方面是指設(shè)備在正常運(yùn)行過程中對所在環(huán)境產(chǎn)生的電磁干擾(EMI)不能超過一定的限值；另一方面是指器具對所在環(huán)境中存在的電磁干擾具有一定程度的抗擾度(EMS)，即電磁敏感性。
電磁干擾(EMI)是指由于電磁騷擾而引起設(shè)備、系統(tǒng)或傳播通道的性能下降。電磁干擾形成需要3個要素：
(1)電磁干擾源：產(chǎn)生電磁干擾的任何電子設(shè)備或自然現(xiàn)象。
(2)耦合途徑：將電磁干擾能量傳輸?shù)绞芨蓴_設(shè)備的通道或媒介。
(3)被干擾的敏感設(shè)備：受到電磁干擾的設(shè)備。
電磁干擾的耦合途徑可分為傳導(dǎo)耦合和輻射耦合兩種。傳導(dǎo)耦合主要是指沿電源線或信號線傳輸?shù)碾姶篷詈?。電子系統(tǒng)內(nèi)各設(shè)備之間或電子設(shè)備內(nèi)各單元電路之間存在各個連線，如電源線、傳遞信號的導(dǎo)線，以及公用地線等，這樣就可能使一個設(shè)備或單元電路的電磁能量沿著這類導(dǎo)線傳輸?shù)狡渌O(shè)備和單元電路，從而造成干擾；輻射耦合是指通過空間傳播進(jìn)入設(shè)備的電磁干擾。干擾源的電源電路、輸入／輸出信號電路和控制電路等導(dǎo)線在一定條件下都可以構(gòu)成輻射天線。若干擾源的外殼流過高頻電流時，則該外殼本身也成為輻射天線。在PCB電路板中，電磁能通常存在兩種形式，差模EMI和共模EMI。
1．2 電磁干擾的危害
(1)對電子系統(tǒng)、設(shè)備的危害。電磁干擾有可能使系統(tǒng)或設(shè)備的性能發(fā)生有限度的降級，甚至可能使系統(tǒng)或設(shè)備失靈，干擾嚴(yán)重時會使系統(tǒng)或設(shè)備發(fā)生故障或損壞。
(2)對武器裝備的危害?，F(xiàn)代的無線電發(fā)射機(jī)和雷達(dá)能產(chǎn)生很強(qiáng)的電磁輻射場。這種輻射場能引起裝在武器裝備系統(tǒng)中的靈敏電子引爆裝置失控而過早啟動；對制導(dǎo)導(dǎo)彈會導(dǎo)致偏離飛行彈道和增大距離誤差；對飛機(jī)會引起操作系統(tǒng)失穩(wěn)，航向不準(zhǔn)，高度顯示出錯，雷達(dá)天線跟蹤位置偏移等。
(3)電磁能對人體的危害。電磁輻射能一旦進(jìn)入人體細(xì)胞組織就要引起生物效應(yīng)，即局部熱效應(yīng)和非熱效應(yīng)。電磁輻射引起人體病變癥狀有：頭暈、乏力、記憶力減退、心悸、多汗、脫發(fā)和睡眠障礙等。
因此，電磁輻射已成為必須予以控制的環(huán)境污染內(nèi)容之一，許多國家都已制訂了《電磁波照射衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》。
1．3 EMC的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范
(1)國際級，例如IEC標(biāo)準(zhǔn)；
(2)分會議級，例如CISPR出版物；
(3)CE級，例如歐洲協(xié)調(diào)標(biāo)準(zhǔn)EN；
(4)國家級，例如國家GB，F(xiàn)CC等；
(5)軍用標(biāo)準(zhǔn)，例如國家軍標(biāo)GJB，美軍標(biāo)MIL。