专题：手把手学习硬件基础------13、EMC和ESD
一、EMC基本概述
1、EMC概念：电磁兼容性，是指设备在其电磁环境中符合要求运行并且不对其环境中的任何设备产生无法忍受的电磁干扰的能力。
a、设备在正常运行过程中对所在环境产生的电磁干扰不能超过一定的限值；
b、设备对所在环境中存在的电磁干扰具有一定程度的抗扰度；
2、电磁兼容措施与产品成本的关系
电磁兼容设计解决越后解决，所花的成本就越高
3、电磁兼容设计与产品成本的关系
4、电磁兼容设计三要素
a、电磁骚扰源：任何形式的自然或电能装置所发射的电磁能量，能使共享同一环境的人或其他生物受到伤害，或使其他设备、分系统或系统发生电磁危害，导致性能降低或失效，即称为电磁骚扰源；
b、耦合途径：即传输电磁骚扰的通路或媒介
c、敏感设备：是指当受到电磁骚扰源所发射的电磁量的作用时，会受到伤害的人或其他生物，以及会发生电磁危害，导致性能降低或失效的器件、设备、分系统或系统；许多器件、设备、分系统或系统可以既是电磁骚扰源又是敏感设备；
电磁骚扰源产生的电磁骚扰，通过耦合途径，传输给敏感设备，即造成电磁骚扰
5、常用的EMC认证
a、CCC认证
CCC认证是“中国强制认证”
b、CE认证
CE认证是欧盟各成员国的强制认证，产品要想在欧盟销售，必须贴上CE标志
c、FCC认证
FCC认证美国强制性认证，产品要想在美国销售，必须贴上FCC标志
6、各类信号频谱
时域：电压信号随时间变化曲线图，代表仪器为示波器
频域：谐波幅度随频率变化曲线图，代表仪器为频谱仪
a、周期信号频谱
b、非周期信号频谱
c、高速时钟信号
二、EMC器件---磁珠和磁环
1、磁珠：
磁珠对高频信号具有较高的阻碍作用，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；
选型
如上图：磁珠选型，主要考虑4个参数：阻抗、DCR、电流、封装。
a、阻抗
下图是磁珠120R/100MHz的曲线图，意味，频率100M的信号通过磁珠时，磁珠的阻抗为120Ω；
不同的信号经过磁珠时，表现的阻抗不同，选型时，通过示波器测量干扰频率，再选择此干扰频率下，阻抗较高的磁珠；
b、DCR
重要参数，特别是磁珠用于电源线时，DCR会导致电源线上的压降比如3.3V电源，如果电流1A，DCR超过0.3Ω，压降会超过0.3V，导致电压低于3V，导致IC工作异常。
通常来说，阻抗越小，封装越大，DCR越小
c、电流
流过磁珠的最大电流，用在电源线上时需要特别注意，防止过热烧毁
d、封装
封装影响上面的3个参数，同时影响占用PCB的面积
应用
2、磁环
又称铁氧体磁环。它是电子电路中常用的抗干扰元件，对于高频噪声有很好的抑制效果，一般使用铁氧体材料（Mn-Zn）制成。磁环在不同的频率下有不同的阻抗特性，一般在低频时阻抗很小，当信号频率升高磁环表现的阻抗急剧升高。
2、选型
如下图，磁环选型，主要考虑2个参数：阻抗、尺寸
a、阻抗
不同的信号经过磁环时，表现的阻抗不同，选型时，通过示波器测量干扰频率，再选择此干扰频率下，阻抗较高的磁环
b、尺寸
磁环通过用于导线，选用的尺寸，确保导线可以穿过，此外，尺寸也符合结构要求；
c、应用
三、EMC-原理图设计考虑
1、数字IC电源管脚放置滤波电容，考虑开关速度与谐振频率，典型值0.1uF
2、晶体电路串电阻
3、BUCK电路EMC设计考虑
4、磁珠
5、高速信号线增加RC
6、接口电路
四、EMC-PCB设计考虑
1、高频滤波电容紧靠IC，环路最小
环路最小，要像S2环路
2、BUCK拓扑，环路最小设计
3、晶体电路，走线短，背面覆铜
4、高速信号RC电路靠近源端
五、EMC-优化措施
如果产品做好了，经过测试超标，测试需要进行优化，从3个方向考虑
1、干扰源
对于BUCK、BOOST等功率环路引起的干扰，PCB设计时尽量减小环路，另外，可以选择开关频率较低的IC，比如MP2451的开关频率2M，而MP1584可以设置为100k，频率低，EMC会好些。
满足要求的情况下，尽量降低系统时钟频率，也可以充分利用时钟电路的倍频器。比如系统时钟72M，采用8M*9倍频或4M*18倍频；
2、耦合路径
a、对于高速电路，可以使用屏蔽罩，阻断路径
b、对于导线，可以使用磁环
3、设备
尽量远离干扰源
六、ESD
1、技术理论
2、静电测试
3、静电危害
4、ESD设计
专用ESD TVS管
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