电磁干扰常用解决办法

电磁干扰常用解决办法
下面具体介绍，简单来说，数字地是数字电路部分的公共基准端，即数字电压信号的基准端；模拟地是模拟电路部分的公共基准端，模拟信号的电压基准端（零电位点）。

一、分为数字地和模拟地的原因
由于数字信号一般为矩形波，带有大量的谐波。

如果电路板中的数字地与模拟地没有从接入点分开，数字信号中的谐波很容易会干扰到模拟信号的波形。

当模拟信号为高频或强电信号时，也会影响到数字电路的正常工作。

模拟电路涉及弱小信号，但是数字电路门限电平较高，对电源的要求就比模拟电路低些。

既有数字电路又有模拟电路的系统中，数字电路产生的噪声会影响模拟电路，使模拟电路的小信号指标变差，克服的办法是分开模拟地和数字地。

存在问题的根本原因是，无法保证电路板上铜箔的电阻为零，在接入点将数字地和模拟地分开，就是为了将数字地和模拟地的共地电阻降到最小。

二、数字地和模拟地处理的基本原则如下
如果把模拟地和数字地大面积直接相连，会导致互相干扰。

不短接又不妥。

对于低频模拟电路，除了加粗和缩短地线之外，电路各部分采用一点接地是抑制地线干扰的最佳选择，主要可以防止由于地线公共阻抗而导致的部件之间的互相干扰。

而对于高频电路和数字电路，由于这时地线的电感效应影响会更大，一点接地会导致实际地线加长而带来不利影响，这时应采取分开接地和一点接地相结合的方式。

另外对于高频电路还要考虑如何抑制高频辐射噪声，方法是：尽量加粗地线，以降低噪声对地阻抗；满接地，即除传输信号的印制线以外，其他部分全作为地线。

不要有无用的大面积铜箔。

地线应构成环路，以防止产生高频辐射噪声，但环路所包围面积不可过大，以免仪器处于强磁场中时，产生感应电流。

但如果只是低频电路，则应避免地线环路。

数字电源和模拟电源最好隔离，地线分开布置，如果有A/D，则只在此处单点共地。

低频中没有多大影响，但建议模拟和数字一点接地。

高频时，可通过磁珠把模拟和数字地一点共地。

三、四种解决方法
模拟地和数字地间的串接可以采用四种方式：1、用磁珠连接；2、用电容连接（利用电容隔直通交的原理）；
3、用电感连接（一般用几uH到数十uH）；
4、用0欧姆电阻连接。

下面重点介绍一下磁珠和0欧姆电阻：
一般情况下，用0欧电阻是最佳选择，1、可保证直流电位相等；2、单点接地，限制噪声；3、对所有频率的噪声都有衰减作用（0欧也有阻抗，而且电流路径狭窄，可以限制噪声电流通过）；4、电容（利用电容隔直通交的原理）。

磁珠采用在高频段具有良好阻抗特性的铁氧体材料烧结面成，专用于抑制信号线、电源线上的高频噪声和尖峰干扰，还具有吸收静电脉冲的能力。

磁珠有很高的电阻率和磁导率，等效于电阻和电感串联，但电阻值和电感值都随频率变化。

它比普通的电感有更好的高频滤波特性，在高频时呈现阻性，所以能在相当宽的频率范围内保持较高的阻抗，从而提高调频滤波效果。

磁珠对高频信号才有较大阻碍作用，一般规格有100欧/100mMHZ，它在低频时电阻比电感小得多。

铁氧体磁珠（Ferrite Bead）是目前应用发展很快的一种抗干扰组件，廉价、易用，滤除高频噪声效果显着。

铁氧体磁珠不仅可用于电源电路中滤除高频噪声（可用于直流和交流输出），还可广泛应用于其它电路，其体积可以做得很小。

特别是在数字电路中，由于脉冲信号含有频率很高的高次谐波，也是电路高频辐射的主要根源，所以可在这种场合发挥磁珠的作用。

在电路中只要导线穿过它即可。

当导线中电流穿过时，铁氧体对低频电流几乎没有什么阻抗，而对较高频率的电流会产生较大衰减作用。

四.电感与磁珠的区别
有一匝以上的线圈习惯称为电感线圈，少于一匝（导线直通磁环）的线圈习惯称之为磁珠。

电感是储能元件，而磁珠是能量转换（消耗）器件，电感多用于电源滤波回路，磁珠多用于信号回路，用于EMC对策；磁珠主要用于抑制电磁辐射干扰，而电感用于这方面则侧重于抑制传导性干扰。

两者都可用于处理EMC、EMI问题；电感一般用于电路的匹配和信号质量的控制上，在模拟地和数字地结合的地方用磁珠。

作为电源滤波，可以使用电感。

磁珠的电路符号就是电感但是型号上可以看出使用的是磁珠在电路功能上，磁珠和电感是原理相同的，只是频率特性不同罢了;磁珠由氧磁体组成，电感由磁心和线圈组成，磁珠把交流信号转化为热能，电感把交流存储起来，缓慢的释放出去。

电感是储能元件，而磁珠是能量转换（消耗）器件；电感多用于电源滤波回路，磁珠多用于信号回路，用于EMC 对策；磁珠主要用于抑制电磁辐射干扰，而电感用于这方面则侧重于抑制传导性干扰。

两者都可用于处理EMC、EMI 问题。

磁珠是用来吸收超高频信号，象一些RF电路，PLL，振荡电路，含超高频存储器电路（DDR SDRAM，RAMBUS 等）都需要在电源输入部分加磁珠，而电感是一种蓄能元件，用在LC振荡电路，中低频的滤波电路等，其应用频率范围很少超过50MHZ。

五、几种方法综述
电容隔直通交，造成浮地。

电容不通直流，会导致压差和静电积累，摸机壳会麻手。

如果把电容和磁珠并联，就是画蛇添足，因为磁珠通直，电容将失效。

串联的话就显得不伦不类。

电感体积大，杂散参数多，特性不稳定，离散分布参数不好控制，体积大。

电感也是陷波，LC谐振(分布电容)，对噪点有特效。

磁珠的等效电路相当于带阻陷波器，只对某个频点的噪声有抑制作用，如果不能预知噪点，如何选择型号，况且，噪点频率也不一定固定，故磁珠不是一个好的选择。

0欧电阻相当于很窄的电流通路，能够有效地限制环路电流，使噪声得到抑制。

电阻在所有频带上都有衰减作用(0欧电阻也有阻抗)，这点比磁珠强。

总之，关键是模拟地和数字地要一点接地。

建议，不同种类地之间用0欧电阻相连；电源引入高频器件时用磁珠；高频信号线耦合用小电容；电感用在大功率低频上。

磁珠和电感在解决EMI和EMC方面的作用有什么区别，各有什么特点，是不是使用磁珠的效果会更好一点呢?
磁珠专用于抑制信号线、电源线上的高频噪声和尖峰干扰，还具有吸收静电脉冲的能力。

磁珠是用来吸收超高频信号，像一些RF电路，PLL,振荡电路，含超高频存储器电路(DDRSDRAM,RAMBUS等)都需要在电源输入部分加磁珠，而电感是一种蓄能元件，用在LC振荡电路，中低频的滤波电路等，其应用频率范围很少超过50MHZ. 磁珠有很高的电阻率和磁导率，等效于电阻和电感串联，但电阻值和电感值都随频率变化。

磁珠的功能主要是消除存在于传输线结构(电路)中的RF噪声，RF能量是叠加在直流传输电平上的交流正弦波成分，直流成分是需要的有用信号，而射频RF能量却是无用的电磁干扰沿着线路传输和辐射(EMI)。

要消除这些不需要的信号能量，使用片式磁珠扮演高频电阻的角色(衰减器)，该器件允许直流信号通过，而滤除交流信号。

通常高频信号为30MHz以上，然而，低频信号也会受到片式磁珠的影响。

磁珠有很高的电阻率和磁导率，他等效于电阻和电感串联，但电阻值和电感值都随频率变化。

他比普通的电感有更好的高频滤波特性，在高频时呈现阻性，所以能在相当宽的频率范围内保持较高的阻抗，从而提高调频滤波效果。

磁珠可等效成一个电感，但这个等效电感与电感线圈是有区别的，磁珠与电感线圈的最大区别就是，电感线圈有分布电容。

因此，电感线圈就相当于一个电感与一个分布电容并联。

如图1所示。

图1中，LX为电感线圈的等效电感(理想电感)，RX为线圈的等效电阻，CX为电感的分布电容。

电感器(电感线圈)和变压器均是用绝缘导线(例如漆包线、纱包线等)绕制而成的电磁感应元件，也是电子电路中常用的元器件之一，相关产品如共模滤波器等。

当线圈中有电流通过时，线圈的周围就会产生磁场。

当线圈中电流发生变化时，其周围的磁场也产生相应的变化，此变化的磁场可使线圈自身产生感应电动势(电动势用以表示有源元件理想电源的端电压)，这就是自感。

两个电感线圈相互靠近时，一个电感线圈的磁场变化将影响另一个电感线圈，这种影响就是互感。

互感的大小取决于电感线圈的自感与两个电感线圈耦合的程度，利用此原理制成的元件叫做互感器。

理论上对传导干扰信号进行抑制，要求抑制电感的电感量越大越好，但对于电感线圈来说，电感量越大，则电感线圈的分布电容也越大，两者的作用将会互相抵消。

图2是普通电感线圈的阻抗与频率的关系图，由图中可以看出，电感线圈的阻抗开始的时候是随着频率升高而增大的，但当它的阻抗增大到最大值以后，阻抗反而随着频率升高而迅速下降，这是因为并联分布电容的作用。

当阻抗增到最大值的地方，就是电感线圈的分布电容与等效电感产生并联谐振的地方。

图中，L1 》 L2 》 L3，由此
可知电感线圈的电感量越大，其谐振频率就越低。

从图2中可以看出，如果要对频率为1MHz的干扰信号进行抑制，选用L1倒不如选用L3，因为L3的电感量要比L1小十几倍，因此L3的成本也要比L1低很多。

如果我们还要对抑制频率进一步提高，那么我们最后选用的电感线圈就只好是它的最小极限值，只有1圈或不到1圈了。

磁珠，即穿心电感，就是一个匝数小于1圈的电感线圈。

但穿心电感比单圈电感线圈的分布电容小好几倍到几十倍，因此，穿心电感比单圈电感线圈的工作频率更高。

穿心电感的电感量一般都比较小，大约在几微亨到几十微亨之间，电感量大小与穿心电感中导线的大小以及长度，还有磁珠的截面积都有关系，但与磁珠电感量关系最大的还要算磁珠的相对导磁率。

图3、图4是分别是指导线和穿心电感的原理图，计算穿心电感时，首先要计算一根圆截面直导线的电感，然后计算结果乘上磁珠相对导磁率就可以求出穿心电感的电感量。

另外，当穿心电感的工作频率很高时，在磁珠体内还会产生涡流，这相当于穿心电感的导磁率要降低，此时，我们一般都使用有效导磁率。

有效导磁率就是在某个工作频率之下，磁珠的相对导磁率。

但由于磁珠的工作频率都只是一个范围，因此在实际应用中多用平均导磁率。

在低频时，一般磁珠的相对导磁率都很大(大于100)，但在高频时其有效导磁率只有相对导磁率的几分之一，甚至几十分之一。

因此，磁珠也有截止频率的问题，所谓截止频率，就是使磁珠的有效导磁率下降到接近1时的工作频率fc，此时磁珠已经失去一个电感的作用。

一般磁珠的截止频率fc都在30～300MHz之间，截止频率的高低与磁珠的材料有关，一般导磁率越高的磁芯材料，其截止频率fc反而越低，因为低频磁芯材料涡流损耗比较大。

使用者在进行电路设计的时候，可要求磁芯材料的提供商提供磁芯工作频率与有效导磁率的测试数据，或穿心电感在不同工作频率之下的曲线图。

图5是穿心电感的频率曲线图。

磁珠另一个用途就是用来做电磁屏蔽，它的电磁屏蔽效果比屏蔽线的屏蔽效果还要好，这是一般人不太注意的。

其使用方法就是让一双导线从磁珠中间穿过，那么当有电流从双导线中流过时，其产生的磁场将大部份集中在磁珠体内，磁场不会再向外辐射;由于磁场在磁珠体内会产生涡流，涡流产生电力线的方向与导体表面电力线的方向正好相反，互相可以抵消，因此，磁珠对于电场同样有屏蔽作用，即：磁珠对导体中的电磁场有很强的屏蔽作用。

使用磁珠进行电磁屏蔽的优点是磁珠不用接地，可以免去屏蔽线要求接地的麻烦。

用磁珠作为电磁屏蔽，对于双导线来说，还相当于在线路中接了一个共模抑制电感，对共模干扰信号有很强的抑制作用。

由此可知，电感线圈主要是用于对低频干扰信号进行EMI抑制，而磁珠主要是对高频干扰信号进行EMI抑制，因此，对一个频带很宽的干扰信号进行EMI抑制，必须同时采用多个不同性质的电感才会有效。

另外，对共模传导
干扰信号进行EMI抑制，还要注意抑制电感与Y电容的连接位置。

Y电容和抑制电感尽量靠近电源的输入端，即电源插座的位置，并且高频电感要尽量靠近Y电容，而Y电容还要尽量靠近与大地连接的地线(三心电源线的地线)，这对EMI抑制才有效。