电磁兼容与信号完整性之间的藕断丝连

陆妹

EMC与SI之间的藕断丝连

随着数字电路的工作频率的提高，设计人员对于SI的关注也越来越加重视。

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作为EMC工程师们来说，他们已经处理这些问题很多年了。我们有些时候不愿意承认这一点，但是早在20世纪60年代起，工程师就开始测试那些问题，对于数据的控制和高速半导体的测试。

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现在，感谢于现代的高速电子技术，这些SI的问题知识才得于普片认识和理解。我们经常认为SI是EMC的一个特殊部分。然而，其实SI与EMC这两个学科之间存在几点关键的不同点。幸运的是，许多相同的对策都同时能适用于EMC和SI问题的解决。

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针对EMC与SI的关系问题，我们进行了一系列的比较，从目的，应用领域，信号的幅度，设计关注点，当然还有一些问题解决手段等。

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目的不同

NO.1

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SI最初的目的是改善信号质量，保证系统合理满意的工作。而EMC最初的目的是系统能够通过EMC测试就好，系统稳定的工作作为第二目的。曾经有人为了说“SI的重要性大于EMC“而争吵，因为他认为：如果系统不能正常工作，即使系统能够通过EMC试验也无济于事。

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应用领域

NO.2

在这点不同是, SI是趋向于系统内部的角度，而EMC一个广泛的角度。

SI通常关注点在于高速数字电路的PCB板和连接器，因为那些地方存在高速信号的传输。

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而EMC，则是从另一方面来说，它关注的是整个系统（包括PCB电路板，结构，电源系统的滤波和防护,电缆的设计和互连，接地等）。所以，EMC考虑的电路包括低电位的模拟电路、中高频的数字电路。

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信号幅度不同

NO.3

信号幅度的不同是EMC与SI的一个关键的不同点。

一般来说，SI是处理毫幅级的电压和电流信号，而EMC在处理的是微幅级的电压和电流信号。所以在信号的幅度上，SI与EMC就相差几个数量级，（记住：一个100MHz的微安的共模电流在一条电缆上就可以不通过FCC和CE的EMC辐射测试要求），所以仅仅有SI的设计技术是不够的。

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对于EMC的抗干扰设计，EMC幅度可能是KV和KAMP级的（例如ESD和雷击测试），这样就超越了SI的正常电位电流幅值要求。因此，EMC需要考虑的是电路之间的干扰和工作的稳定性，还有更高级的防护。

设计关注点的不同

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对于SI来说，设计关注点主要有四个：信号的反射、信号的耦合、地的弹跳、电源的去耦合。采用传输线分析技术是SI分析方法之一，因为在高速数字电路的影响是一个集中分布参数模式，而不是一个恒定不变的，这些都因为光速和波长因素引起。（如果光速是无穷大的话，我们将不会面临到SI的问题，也不会有EMC的问题，EMC/SI工程师也可能会没有工作。）

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对于EMC来说，它关注点主要有三个：辐射、抗干扰、自身的兼容。当然，以后可能还包括数字与模拟之间的干扰，继电器或马达引起的瞬态干扰等。

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传输线原理和天线原理分析技术对于理解EMC是非常必要的。而且，EMC考虑的频段是从直流到光速频宽的领域。

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SI与EMC解决手段

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如今，有很多的资料讨论过如何解决和阻止EMC和SI的问题。幸运的是，好的SI设计是与好的EMC设计相互兼容的。也就是说，对于在高速数字电路PCB板上，SI设计的好坏严重地影响着EMC设计的成功。

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好的SI/EMC设计开始于电路和PCB电路板的设计。如今普片的设计包括：重要电路的设计，PCB板，叠层数量及叠层的安排，电源的去耦合设计，控制信号的反射和耦合等。而EMC还包括系统地的设计、屏蔽设计、滤波器的设计和暂态抑制设计等。

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对于重要电路的设计，SI/EMC是相同的。例如减少时钟信号CLK的谐波，注意一些敏感信号（例如RESET等）。在设计的过程中，我们建议对于模拟电路和电源电路要进行额外的高频保护。

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5.1

多层PCB板的设计

多层电路板的设计对于SI/EMC是非常有利的。有完整的电源和地平面可以降低20至40dB对于EMC抑制能力。同样可以降低信号之间的耦合和地弹跳的影响。所以，不要忽视多层板对于SI的帮助，特别是对于敏感模拟信号的影响。

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5.2

电源的去耦合设计

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电源去耦合设计对于SI和EMC至关重要。但电源去耦合设计的目的对于SI和EMC有一小点的差异。对于SI来说，电源去耦合是为了减小电源的droop, 而对于EMC是减少高频的谐波和环路面积。

5.3

阻抗的控制

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阻抗的控制和反射的控制对于EMC/SI很重要。在SI的角度来看，它是改善信号品质；而对于EMC领域而言，它是减小辐射。

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5.4

不同之处

接地技术、滤波技术、屏蔽技术和暂态防护技术对于EMC更重要相对于SI来说。

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总结

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我们希望这篇文章能让大家了解EMC与SI之间的差异和相关性，以便在今后的设计中去注意SI与EMC的设计！

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电源去耦合设计对于SI和EMC至关重要

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