EMI和RFI的基础知识

电磁干扰(EMI)通常指的是任何电磁产生的噪声源，可以干扰你的电子设备。在广泛的EMI可能类型中，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。无论你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，许多政府法规已经制定了电子产品的EMI和RFI排放标准，这样就不会对其他产品产生干扰。

对于PCB设计者来说，防止EMI和RFI的产生和接收是关系到物理布局和电路设计的每一个方面的重要点。幸运的是，一些帮助确保信号完整性的基本设计原则也针对EMI/RFI的生产和接收。对于低频电磁干扰的其他一些设计考虑更为专业，并在电力系统或音频系统等产品中实现。

EMI和RFI的概述

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，而且有充分的理由。

射频干扰(RFI)通常用于指射频的电磁场，有时侧重于无线电产品中使用的高端频率(100 MHz或更高)。这样，RFI一般是指辐射排放物，因此在缩写RFI中使用“无线电”一词。从某个源发出的电磁场随后会在受害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”一词可指频域中任何地方的噪声，包括通常与射频干扰有关的频率。虽然辐射的电磁干扰(即RFI)通常与较高的频率相关，但辐射或传导的电磁干扰可以由任何频率的设备产生或接收。

EMI和RFI源

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

EMI和RFI通常是指两种类型的破坏性，近距离电磁能量，发生在任何频率。环境干扰的必要要素包括:

• 电磁源: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。

尽管射频干扰是电磁干扰源产生的电噪声的一个子集，但它通常指的是来自窄带射频源而不是宽带射频源的辐射或电流。一些来源会引用RFI的范围从几千赫到最大30兆赫，但现实是它跨越任何地方，直到在无线产品中使用的非常高的频率。最后，尽管射频识别通常参考辐射发射，传导噪声电流也可以在无线电频率下看到，这在电力系统中很常见。

传导电磁干扰与辐射电磁干扰

系统设计者不是将噪声分为EMI和RFI，而是将噪声分为辐射EMI和传导EMI。这种分组集中于产生或接收电磁干扰的机制，而不是像射频干扰那样集中于一个频率范围。在一个设备,寄生虫起着重要的作用在物理布局内和周围的电磁干扰的生产、接收和传输，包括传导电磁干扰和辐射电磁干扰。

像这样的小型电源可以成为传导和辐射电磁干扰的强大来源

传导EMI存在于不必要的高频噪声在装置内产生的，可通过电容耦合或通过电磁场传递的。相反，辐射的电磁干扰是由一些像天线一样的源辐射出来的，它稍后被PCB布局或另一个系统中的一些其他元素接收。辐射的电磁干扰可以诱发电流，然后作为传导的电磁干扰进行测量。相反，传导电流在某些情况下会产生强辐射，然后在发射测试中被测量为强辐射。

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电磁干扰，并可能有不同水平的电磁干扰产生和敏感性。在PCB布局内部，在创建物理设计、将其放入外壳和设计功率调节策略时，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问题的几个高级领域。

接地和PCB堆叠

大多数电磁干扰问题都与接地有关，坏的接地通常从PCB堆叠开始。一些简单的东西，如包括一个接地平面和在整个系统中强制一个单一的接地电位，可以防止像共模噪声循环、EMI的接收和串扰等问题。射频干扰的一个常见来源是多个地电位的存在，这使得噪声耦合贯穿整个设计，包括通过外壳。EMI和RFI的抑制应该从接地策略开始，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、电容或直接传导耦合来接收和传输的。通过最小化路径电感，使用无槽的连续接地面，用接地填充信号平面的开放区域，设计者可以减少电路传输EMI的机会。另一种方法是将潜在的电磁干扰源划分在电路板的一端，将潜在的受体划分在电路板的另一端。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来抑制电磁波在PCB布局周围的传播。

电力系统噪音

电磁干扰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。在能量转化,开关电源电路通过开关动作产生辐射和传导噪声，产生大的辐射和电流峰值。电力系统中的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是从最小化源处的电磁干扰开始的，降低耦合介质的有效性，降低任何受体对电磁干扰的敏感性。在输入和输出端放置滤波电路是降低进入系统或发送到其他组件输出端的传导噪声的标准方法。除了设计一个有效的堆叠与明确的地面电位，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，那么屏蔽可能就不需要了。如果处理得当，噪声仍然太大，可以在目标部件上使用屏蔽来减少辐射噪声。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排放。

正如我们在上面看到的，在一定的频率范围内，有许多可能的策略来减少EMI的产生和接收。减少电磁干扰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以抑制噪声的产生。由于大多数电路和系统的互反特性，抑制EMI的产生也有助于减少EMI的接收。在你的设计中专注于这些点，你就有可能在你的设计努力中获得成功。

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