EMI和RFI的基础知识

电磁干扰(EMI)通常是指任何电磁产生的噪声源，可以干扰你的电子设备。在可能的EMI类型的广泛范围内，射频干扰(RFI)通常指的是一个子集，但这两个术语可以互换使用。无论您喜欢使用这些术语中的哪一个，EMI和RFI在PCB中都是不可取的。事实上，许多政府法规对电子产品发出的EMI和RFI设定了标准，这样就不会对其他产品产生干扰。

对于PCB设计人员来说，防止EMI和RFI的产生和接收是涉及物理布局和电路设计的各个方面的重要点。幸运的是，一些有助于确保信号完整性的基本设计原则也针对EMI/RFI的产生和接收。低频EMI的其他一些设计考虑因素更加专业化，并在电源系统或音频系统等产品中实现。

EMI和RFI概述

EMI和RFI是指同一组现象的两个术语，尽管RFI可以被认为是更广泛的EMI领域的一个简单子集。这两个术语经常互换使用，并且有充分的理由。

射频干扰(RFI)通常用于指无线电频率的电磁场，有时侧重于无线电产品中使用的高端频率(100 MHz或更高)。在这种情况下，RFI通常指的是辐射发射，因此“无线电”一词在缩写RFI中使用。从某些源发出的电磁场随后会在受损PCB中产生噪声，这将被测量为电路或互连中的传导电流。

电磁干扰(EMI)是一个更广泛的术语，可以指来自设备的传导电流或辐射电磁场。就频率而言，“EMI”一词可以指频域内的任何地方的噪声，包括通常与RFI相关的频率。虽然辐射EMI(即RFI)通常与较高的频率相关，但辐射或传导EMI可以在任何频率下由设备产生或接收。

EMI和RFI源

在电路系统中发现的EMI可能起源于设备内部，例如由串扰或寄生耦合产生的EMI，也可能来自外部源。创建EMC法规是为了针对设备中的EMI(接收和磁化率)两个方面，以便在任何其他设备存在的情况下都能正确运行。然而，EMC并没有说明发生在设备内部并可能干扰操作的EMI。

EMI和RFI通常是指发生在任何频率的两种破坏性短程电磁能量。电磁干扰的必要要素包括:

• 传导或辐射电磁能量的源电路或元件。
• 易受电磁能量影响的接收电路或元件

尽管RFI是任何EMI源产生的电噪声的子集，但它通常是指从窄带RF源接收到的辐射或电流，而不是宽带源。一些消息来源会引用RFI的范围从几千赫到最大30兆赫，但现实是它可以跨越任何地方，直到无线产品中使用的非常高的频率。最后，尽管RFI通常引用辐射发射，但在无线电频率上也可以看到传导噪声电流，这在电力系统中很常见。

传导与辐射电磁干扰

系统设计者不是将噪声分为EMI和RFI，而是将噪声分为辐射和传导EMI。这种分组侧重于产生或接收EMI的机制，而不是像RFI那样侧重于频率范围。在设备内部，寄生在其中扮演着重要的角色在物理布局内和周围的EMI的产生、接收和传输中，无论是传导的还是辐射的EMI。

像这样的小电源可能是传导和辐射EMI的强源

传导电磁干扰存在于不必要的高频噪声在器件内产生的，可以通过电容耦合或通过电磁场传输。相比之下，辐射EMI是从某种类似天线的源辐射出来的，然后被PCB布局或另一个系统中的其他一些元件接收。辐射电磁干扰可以诱导电流，然后将其作为传导电磁干扰进行测量。相反，传导电流在某些情况下可以强烈辐射，然后在发射测试中测量为强辐射。

EMI从PCB布局开始

PCB设计团队似乎在与电磁干扰进行一场永无止境的战斗。任何系统或电路都可能产生EMI，并且具有不同水平的EMI产生和灵敏度。在PCB布局内部，在创建物理设计、将其放入外壳和设计电源调节策略时，有一些基本的设计要点需要考虑。

下面是系统中可以解决EMI和RFI问题的一些高级领域。

接地和PCB堆叠

大多数电磁干扰问题都与接地有关，而糟糕的接地通常始于PCB堆叠。简单到在整个系统中包含一个地平面并强制使用一个地电势，就可以防止共模噪声循环、EMI接收和串扰等问题。RFI的一个常见来源是存在多个地电位，从而允许噪声在整个设计中耦合，包括通过外壳。EMI和RFI抑制应从接地策略开始，并创建有助于接地的PCB堆叠。

寄生

PCB布局中的噪声是通过电感式、电容式或直接传导耦合接收和传输的。通过最小化路径电感，使用无槽的连续地平面，并在信号平面上用地填充开放区域，设计人员可以减少电路传输EMI的机会。另一种方法是在电路板的一端划分潜在的EMI源，在另一端划分潜在的接收器。寄生电容更具挑战性，是高频噪声耦合的主要机制。克服寄生电容通常依赖于放置谐振结构，将抑制电磁波在PCB布局周围传播。

电力系统噪音

EMI可以通过交流输入的电源连接以传导电流的形式传播到系统中。在功率转换中，开关电源电路通过开关动作产生辐射和传导噪声，产生大辐射和电流峰值。电力系统噪声是一个与寄生有关的问题，通过适当的接地和滤波可以解决噪声问题。

控制干扰的基本步骤首先是从源头最小化EMI，降低耦合介质的有效性，并降低任何受体对EMI的敏感性。在输入和输出端安装滤波电路是降低进入系统或发送到其他元件输出端的传导噪声的标准方法。除了设计一个有效的叠加与明确的地面电位，过滤是最简单的方法之一减少电磁干扰，特别是大功率系统中的共模噪声。

屏蔽

如果PCB的其余部分设计正确，则可能不需要屏蔽。如果处理得当，噪声仍然很强，则可以对目标组件使用屏蔽来降低辐射噪声。金属屏蔽罐、屏蔽化合物、金属化外壳和其他措施可以通过吸收PCB布局发出的电磁波来帮助减少辐射辐射。

正如我们在上面所看到的，有许多可能的策略可以减少一定频率范围内EMI的产生和接收。降低EMI最有效的策略包括创造性的PCB布局、组件放置、路由和正确的接地策略来抑制噪声的产生。由于大多数电路和系统的互反性质，抑制EMI的产生也有助于减少EMI的接收。在你的设计中关注这些要点，你就有可能在你的设计努力中取得成功。

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