单片机的EMC测试及EMC故障排除
引言
所谓EMC就是：设备或系统在其电磁环境中能正常工作，且不对该环境中任何事物构成不能承受的电磁骚扰的能力。EMC测试包括两大方面内容：对其向外界发送的电磁骚扰强度进行测试，以便确认是否符合有关标准规定的限制值要求；对其在规定电磁骚扰强度的电磁环境条件下进行敏感度测试，以便确认是否符合有关标准规定的抗扰度要求。对于从事单片机应用系统设计的工程技术人员来说，掌握一定的EMC测试技术是十分必要的。EMC 是电磁兼容（Electro-Magnetic Compatibility）的缩写，它包括电磁干扰（EMI）和电磁敏感性（EMS）两部分。由于电器产品在使用时对其它电器有电磁干扰，或受到其它电器的电磁干扰，它不仅关系到产品工作的可靠性和安全性，还可能影响其它电器的正常工作，甚至导致安全危险。
1 单片机系统EMC测试
（1）测试环境
为了保证测试结果的准确和可靠性，电磁兼容性测量对测试环境有较高的要求，测量场地有室外开阔场地、屏蔽室或电波暗室等。
（2）测试设备
电磁兼容测量设备分为两类：一类是电磁干扰测量设备，设备接上适当的传感器，就可以进行电磁干扰的测量；另一类是在电磁敏感度测量，设备模拟不同干扰源，通过适当的耦合/去耦网络、传感器或天线，施加于各类被测设备，用作敏感度或干扰度测量。
（3）测量方法
电磁兼容性测试依据标准的不同，有许多种测量方法，但归纳起来可分为4类；传导发射测试、辐射发射测试、传导敏感度（抗扰度）测试和辐射敏感度（抗扰度）测试。
（4）测试诊断步骤
图1给出了一个设备或系统的电磁干扰发射与故障分析步骤。按照这个步骤进行，可以提高测试诊断的效率。
（5）测试准备
①试验场地条件：EMC测试实验室为电波半暗室和屏蔽室。前者用于辐射发射和辐射敏感测试，后者用于传导发射和传导敏感度测试。
②环境电平要求：传导和辐射的电磁环境电平最好远低于标准规定的极限值，一般使环境电平至少低于极限值6dB。
③试验桌。
④测量设备和被测设备的隔离。
⑤敏感性判别准则：一般由被测方提供，并实话监视和判别，以测量和观察的方式确定性能降低的程度。
⑥被测设备的放置：为保证实验的重复性，对被测设备的放置方式通常有具体的规定。
（6）测试种类
传导发射测试、辐射发送测试、传导抗扰度测试、辐射抗扰度测试。
（7）常用测量仪
电磁干扰（EMI）和电磁敏感度（EMS）测试，需要用到许多电子仪器，如频谱分析仪、电磁场干扰测量仪、信号源、功能放大器、示波器等。由于EMC测试频率很宽（20Hz～4 0GHz）、幅度很大（μV级至kW级）、模式很多（FM、AM等）、姿态很多（平放、斜放等），因此正确地使用电子仪器非常重要。测量电磁干扰的合适仪器是频谱分析仪。频谱分析仪是一种将电压幅度随频率变化的规律显示出来的仪器，它显示的波形称为频谱。频谱分析仪克服了示波器在测量电磁干扰中的缺点，能够精确测量各个频率上的干扰强度，用频谱分析仪可以直接显示出信号的各个频谱分量。
在解决电磁干扰问题时，最重要的一个问题是判断干扰的来源。只有准确将干扰源定位后，才能够提出解决干扰的措施。根据信号的频率来确定干扰源泉是最简单的方法，因为在信号的所有特征中，频率特征是最稳定的，并且电路设计人员往往对电路中各个部位的信号频率都十分清楚。因此，只要知道了干扰信号的频率，就能够推测出干扰是哪个部位产生的。对于电磁干扰信号，由于其幅度往往远小于正常工作信号，用频谱分析仪做这种测量是十分简单的。由于频谱分析仪的中频带宽较窄，因此能够将与干扰信号频率不同的信号滤除掉，精确地测量出干扰信号频率，从而判断产生干扰信号的电路。
2 电磁兼容故障排除技术
（1）传导型问题的解决
①通过串联一个高阻抗来减少EMI电流。
②通过并联一个低阻抗将EMI电流短路到地或引到其它回路导体。
③通过电流隔离装置切断EMI电流。
④通过其自身作用来抑制EMI电流。
（2）电磁兼容的容性解决方案
一种常见的现象是不把滤波电容的一侧看成直接与一个分离的阻抗相连，而看成与传输线相连。典型的情况是，当一条输入输出线的长度达到或超过1/4波长时，该传输线变“长”。实际可以用下式近似表示这种变化：
l≥55/f
式中：l单元为m，f单位为MHz。这个公式考虑了平均传播速度，它是自由空间理论的0.75倍。
a. 电介质材料及容差
电磁干扰滤波使用的大部分电容是无极性电容。
b. 差模（线到线）滤波电容性电容。
c. 共模（线到地/机壳）滤波电容
共模（CM）去耦通常使用小电容（10～100nF）。小电容可以将不期望的高频电流在其进入敏感电路之前或在其离噪声电路较远时就将其短路到机壳上去。为了得到良好的高频衰减电路，减小或消除寄生电感是关键之所在。因此有必要使用超短导线，尤其希望使用无引线元器件。
（3）感性、串联损耗电磁兼容解决方案
就电容而言，Zs和Z1如果不是纯电阻的话，在计算频率时，要使用它们的实际值。电容器串联在电源或信号电路时，必须满足：
①流过的工作电流不应该引起电感过热或过大的有过之而无不及降；
②流过的电流不能引起电感磁饱和，尤其是对高导磁材料是毫无疑问的。
解决方案有以下几种：
*磁芯材料；
*铁氧体和加载铁氧体的电缆；
*电感、差模和共模；
*接地扼流圈；
*组合式电感电容元件。
（4）辐射型问题的解决
在很多情况下，辐射电磁干扰问题可能在传导阶段产生并被排除，还有些解决方案是可以抑制干扰装置在辐射传输通道上，就像场屏蔽那样工作。根据屏蔽理论，这种屏蔽的效果主要取决于电磁干扰源的频率、与屏蔽装置之间的距离以及电磁干扰场的特性——电场、磁场或者平面波。
①导体带。使用铜或铝带要吧简单快速地建立一种直接的屏蔽和低阻连连接或总线。它们对于临时的解决方案和相对永久的解决方案来说是很方便的。厚度在0.035～0.1mm之间，并且背面带有导电黏合剂以便安装。如果使用铜导电带，其通过电阻约20mΩ/cm2。应用场合：电气屏蔽罩；发生故障时泄露点定位；作为一个应急的解决方案，将塑料连接器变成金属的、屏蔽普通的扁平电缆等。
②网状屏蔽带和拉链式外套。涂锡的钢网带：主要用来安装在一个已经装配好的电费护套上作为一种易安装的绷带型的屏蔽罩。为了降低电费的磁场辐射或敏感问题，钢网带是一种有效的解决方案。
拉链式屏蔽外套：当有明显迹象表明电费是主要的引起EMI耦合的原因时使用。
③EMI密封垫。应用场合：当下述条件存在，并且需要真正的SE时，EMI密封垫是最常用的解决辐射问题、敏感问题、ESD、电磁脉冲和TEMPEST问题的方法。
*已经把机箱泄漏确认为主要的辐射路径。
*啮合面不够光滑、平整或不够硬、本身无法提供良好的连接接触。
④窗口和通风板的EMI屏蔽：适合对孔径的屏蔽。
平面波的大概模型是：
SE≈104(-20-lgl)-20lgf
式中，SE单位为dB；l为网格或网孔的尺寸，单位为mm；f单位为MHz。当然，随着频率的下降，网孔的屏蔽效率SE的上限受限于金属本身。在近区场，对H场的屏蔽，其屏蔽功率SHE不受频率的影响，可由下式近似得出：
SEH≈10lg(πr/l)
其中，r为源到屏蔽罩之间的距离，l为网孔尺寸，两者单位均为mm。
⑤导电涂料：应用于在系统的塑料外壳建立EMI屏蔽罩、发送现有普通的或恶化的导电表面的屏蔽效能SE、防止ESD或静电积累现象、增大结合面或密封垫片的接触面积。
⑥导电箔：铝是一种良导体，在10MHz以下没有吸收损耗，但它对于电场的任何频率都有较好的反射损耗。应用场合请参阅有关资料。
⑦导电布：可应用于任何100kHz到GHz级频率范围需要达到30～30dB衰减的立体屏蔽场合中。
3 电磁兼容性新器件新材料的应用
3.1 电源线滤波器
电源线滤波器安装在电源线与电子设备之间，用于拟制电能传输中寄生的电磁干扰，对提高设备的可靠性有重要作用。滤波器允许一些频率通过，而对其它频率的成份加以拟制。根据干扰源的特性、频率范围、电压和阻抗等参数及负载特性的要求，适当选择滤波器。
3.2 信号阻隔变压器
脉冲型（数字或晶闸管门驱动）或模拟隔离式变压器与交流电源中使用的隔离变压器与交流电源中使用的隔离变压器的原理相同，但传输频带却完全不同，有用信号处理对变压器的一些性能要求（例如失真、3dB带宽、损耗、对称性、阻抗、脉冲延时等）非常严格。这种变压器属于宽带设备，最高频率与最低频率的比值fMAX/fMIN达到数十倍。通过在发送端或接收端切断共模地环路，隔离变压器在不改变差模信号的同时拟制共模噪声。由于共模电压是加在变压器一次侧、二次侧的两边，这种隔离器必须具有较高的击穿电压：典型值为1.5kV，某些场合则高达10kV。
信号变压器的主要优点是它的简单、耐用、持久和线性，而且价格适中。当频率增加时，其电磁兼容性能下降。
应用场合：
*当需要环路隔离时，其频率范围从直流到几十MHz；
*在低噪声和低失真条件下传输模拟小信号（≤10mV）时，信号线上可能存在几V至几kV的共模电压；
*在晶闸管应用电路中，将触发器驱动电路与共模电压隔离；
*作为一个现场解决方案，可用来切断一个地环路和搭建一个平衡连接或非平衡连接传输线路。
3.3 电源隔离变压器、电源稳压器和不间断电源
（1）电源隔离变压器
普通的隔离变压器可以在低频范围切断主电源线的接地环路。当频率升高时，电气隔离由于一次侧间寄存电容C1-2的存在而下降。为了减少寄生电容的影响，可以使用落系、螺旋状、分立式的一次和二次绕组，这样可以将寄生电容减小为原为的1/3～/10。
（2）法拉第屏蔽变压器
在一次和二次线圈之间包着一层铝箔或铜箔，并使之不与线圈接触以免形成短路。法拉第屏蔽或静电屏蔽层接地。应用范围如下：
*应用于入室电源或电源分配箱上，作为简单1：1的隔离变压器，隔离50/60Hz的地环路；
*在同一系统中的某一部分重新产生对地保持中性的交流电源，与总电源分配点保持电气隔离；
*应用于当系统中存在很大的对地漏电电流时，防止过渡频繁触发系统中的接地故障检测器；
*可以与电源线滤波器结合使用，电源线滤波器的衰减特性仅开始于几十或几百kHz以上。
3.4 暂态抑制器
变阻器和固态变阻器（transzorbs）是具有非线性V-I特性曲线的元件，可以作为稳压元件。当电压通过该器件后就被箝位在等于或大于击穿电压VBR的电压值上。该器件的响应速度快，但在处理的能量值上有一定限制。
3.5 搭接、接地连续性和减少RF阻抗器件
①接地编织层或金属带宽而扁的导线比同样横截而积的圆导线具有较小的电感。作为优先的选择参考，可以使用：
*扁平金属带；
*带有扁平接地端子的扁平编织层；
*圆形、多股绞线的跳线。
②印制电路板（PCB）接地垫片。为了建立一个更直接的低阻扰电磁干扰电流接收器，需要使用接地垫片。通常在树脂型垫片中间有一个弹簧夹，用以在一边的OV铜板上和加一边PCB的安装底盘上提供较强的可靠压力。由于弹簧是铜锡材料制成的，电气接触性能良好，接触电阻为mΩ数量级。
③金属电费线槽及其肥共的金属编织层。金属电缆托架、公共导线和金属编织层的作用是传输几个相互连接的设备之间的部分接地EMI环流。可以把它看作是不同底盘或地线之间的共模短路通道，但实际上除了直流或交流50/60Hz，这种方法不能应用于较长的距离；可用于计算机室、工厂车间或其它有许多非屏蔽电费的大型场地，不可能或很难将它们换成屏蔽电费或装入管道。
④地阻抗减小，垫高的金属底板接地衬垫。为了减少传导瞬态干扰的输入和周围环境射频场对系统的影响，可以通过设置室内参考接地板或接地网络加以改善。通过这种方法，可以很容易地在高达几百MHz的频率上达到20dB的改善，也可以减少在同一个房间里的不同设备之间的地电位偏差。
另一种技术：在室内，建议安装抬高的金属底板（RMF），利用地砖的筋条作为接地参考栅格；把把塑料减震垫片换成导电减震垫片，就可以建立很好的、持久的电气连接。
②临时接地板。这种后各解决方案最初是IBM公司的安装规划工程师们使用的，即安装一块铜板或电镀钢板。对于那些没有“实际地”的场合，由于临时接地板与建筑特结构之间有较大的电容（300～1000pF），这给电磁干扰滤波器、瞬态保护器和隔离变压器的法拉
第屏蔽层提供了有较的吸收装置。在高频端，这种虚地比长的、绿的或黄绿的接地导线更有效。
结语
在实际EMC测试应用中，除了通过标准资格实验室的鉴定测试以外，还有两种可行的方法也是被业界所认可的：TCF（Technical Construction File）和Self Ceritification(自检证明)。抗干扰能力测试是十分实用的测试项目。实现电磁兼容的最好办法是，将所有的数字及模拟电路均视为对高频信号响应的电路，用高频设计方法来处理电费屏蔽、PCB布线和共模滤波。采用整块地平面和电源面也很重要，对模拟电路也该如此，这样做有利于限制高频共模环环。大多数瞬态干扰均属高频，并产生很强的辐射能量。
公司EMC实验室建立
2007-09-08 15:21:59 根据国内外市场发展的需要，客户对电源产品在电磁兼容方面的要求会越来越高。我公司投入大量资金专门添置了EMC的专用测试设备，并根据测量环境的要求，实施实验室环境的改造。目前内部EMC 实验室己正式运作，成为公司新产品研发的重要一环。同时，也专门聘请了在EMC领域的专家，为客户排忧解难。
1,EMC实验室最好建在一楼或地下室,接地很关键,最好抗扰性地好发射地分开.
2,开始建前最好能测试一下周围的电磁环境.
3,根据公司的产品进行配电,并使其容量满足要求.
暂时想到这些,哈哈……
10月31日至11月3日，EMC全球董事长、总裁兼首席执行官乔图斯访华，并出席了EMC 位于北京的第二座研发中心的揭幕仪式，同时宣布在未来五年内在华投资追加5亿美元至
10亿美元。
以下为EMC中国研发总经理范承工讲话实录：
范承工：
尊敬的朱炎主任，尊敬的熊四皓司长，尊敬的傅首清主任，新闻媒体的朋友，大家好！
欢迎参加我们EMC公司的新闻发布会，去年6月份Joe Tucci先生来中国，宣布投资5亿美元，在上海建立研发中心。这一年来，我们研发工作发展非常迅速，现在我们有300多名工程师，进行核心项目的研发。这次Joe Tucci又一次来到中国，宣布他的决定，在华加大投资力度，同时在北京建立中国研发中心。
我们还将在北京建立EMC中国实验室。EMC中国实验室将是EMC在美国之外的第一个进行基础研究的实验室。在这里我非常荣幸给大家介绍我的两位同事。
艾佳斯先生，艾先生在EMC工作很多年，有卓越领导能力，他将担任北京研发中心的总
经理。
毛文波博士，毛文波在信息科学领域非常有名，非常权威的一位学者，他加入我们EMC 公司，将负责指导我们EMC中国实验室的研究工作。
我们北京的研发中心和中国实验室，会在艾先生和毛博士的指导下逐步展开。我相信
EMC在中国的事业将蓬勃的发展。
大家看到我们今天活动的名字叫长风破浪云帆沧海，这是来自李白非常有名的一首诗。为什么会有这个名字。当时我们想名字的时候，就想到这首诗，我觉得这首诗非常贴切的形
容我们EMC公司的情况。
长风就是信息爆炸增长，同时我们
中国经济和信息产业蓬勃发展，以及广泛合作伙伴对我们EMC的厚爱，汇聚成了长风，使
EMC公司有着非常快速卓越的表现。
在纽约股市上EMC市值过去一年上升了100%，EMC中国在叶成辉领导下，中国团队也有非常骄傲的业绩。这样的形势下，我们中国研发中心的建立，希望为EMC公司再树起一面云帆，使EMC这条船在信息的大海上破浪前进，直进沧海。
最后我代表EMC中国研发中心的各位同事，再次对各位表示欢迎，祝大家工作顺利，身
体健康。
组建一个电磁兼容实验室的方法
来源:网络时间:2007-06-07 20:38:44 字体:[大中小] 收藏我要投稿产品必须符合EMC(电磁兼容)要求，欧洲规定：销售违反电磁兼容法令(89/336/EEC)的产品将面临高额罚款，因此，商家越来越重视产品的电磁兼容性问题，为了降低成本，要根据公司需求和规模的不同，组建一个EMC实验室，本文介绍建设公司内部EMC测试设备的优点、缺点和方法。
组建一个电磁兼容实验室的最小需求取决于公司的需要和财务状况。通常，公司将力求节省经费(在设备和人力资源两方面)，并尽量降低风险。但有一点必须明白，世界上不会有“低成本、低风险和低EMC技术”这样的好事。工程师必须掌握高度的技巧，才可能设计出具有相当性能的低成本设备。精度越低的产品，其风险也会越高。
在组建一个公司内部EMC实验室时，无论其规模大小如何，都必须遵从一些最起码的指导原则。首先，建成EMC实验室的房间或地方必须洁净，没有无关物品，完全专用于EMC 测量。只要条件许可，绝对需要一个由金属制成并可靠连接大地的地参考平面；如果条件不允许(如房间不在第一层)，至少应该接保护地系统。实验室内的所有金属物体必须可靠接地或予以清除。电源系统必须“净化”(在电源进入EMC实验室之前的某处正确接入线滤波器)。
EMC测试设备的配置
1) 传导发射测试---需要一台频谱分析仪(或EMI接收器)、电缆和LISN(线阻抗稳定网络，手工制作或外购)，如果可能的话，还应该有一个屏蔽房间(最起码有一个屏蔽帐篷)和一张距地面80cm的绝缘桌。
2) 辐射发射测试---需要同样的频谱分析仪或EMI接收器、一副天线、电缆和OATS(开放区域测试场地或(半)电波暗室)；为测量干扰功率而制作或外购的吸收钳。
3) 谐波测试(与闪烁测试)---如果要进行完全兼容测试，则需要专用设备(专用谐波分析仪)；但如果仅为评估的话，一台便携式谐波分析仪甚至一台能进行FFT评估的示波器就足够了。
4) ESD(静电释放)抗扰度测试---只有ESD枪才能可靠评估该项测试的结果。
5) VSPACE=12 HSPACE=12 ALT="图2：辐射发射测试装置。"> 辐射电磁场抗扰度测试---需要与辐射发射测试类似的设备，此外还需要信号发生器、放大器、衰减器、场强仪，可能还需要一台计算机。
6) 传导骚扰抗扰度测试---需要的设备与1)和5)类似，另外再加上CND(异种耦合解耦网络)，但不需要天线。
7) 电快速瞬变(EFT/Burst)抗扰度测试。
8) 浪涌抗扰度测试。
9) 电源频率磁场抗扰度测试。
10) 电压骤降、短时中断与电压变化抗扰度测试。
从7) 到10)的最后四项测试需要专用设备，这些设备可从多个厂商买到。
值得注意的是，测量设备的制造商和经销商通常提供执行不同测试的包装和(或)全套装置，以及有关如何按照最新标准执行这些测试的指导甚至培训。请向最近的当地销售代表查询设备的性能和功用。大部分情况下，设备都有根据标准需求预设的测试程序，请首先阅读说明手册。
公司内部预兼容测试
预兼容测试并无定义，但最起码我们有理由假定测试必须在尽可能接近标准要求的条件下进行。
1) 传导发射的测试
多年来，电子产品制造商遇到的最困难的问题可能就是在传导发射方面，因此本文首先就此进行讨论。传导发射的测试装置如图1所示。
这个装置是根据CISPR 22 (EN 55022)组建的，而且使用的设备必须符合CISPR 16-1的要求。该装置主要包括：EUT(被测设备)，如果它是台式的，必须安放在一个距地面80cm高的绝缘桌上；辅助设备(外设)，按正常使用方式连接，未使用的输入和输出必须正确端接，多余的电缆必须截短，或绕成直径30~40cm的一卷。频谱分析仪(或EMI接收器) 在
0.15~30 MHz的频率范围内必须具有9kHz的分辨率带宽(RBW)。测量过程在CISPR 16-1和产品规范标准中有详细描述，如果正确执行，其结果与第三方实验室的测试将3) 谐波和闪烁测试
谐波和闪烁测试没有环境方面的要求。只需将EUT连接到谐波分析仪的电源入口，并根据厂商的说明和标准的要求执行测试即可。同样，测试设备将包含一些已有的设置，但工程师必须确保这些测试设置符合自己产品的标准要求。如果评估时使用其他方法(如便携式电源谐波分析仪)，请仔细阅读标准要求，然后再评估测量结果。
4) ESD抗扰度测试
ESD抗扰度测试对于大型设备可能并不是很重要。但在今天这个各种产品普遍小型化的时代，ESD测试已成为大部分设备的“关键”EMC测试之一，例如对便携式计算器、MP3和MD 播放器、USB存储棒、音频设备等等。其测试装置如图3所示。
由图可见，EUT仍然安放在一张绝缘桌上，位于HCP(水平耦合平面，由一种金属传导材料制成)上，并通过一个绝缘抗静电衬垫与其隔离。VCP(垂直耦合平面)和HCP分别连接到地参考平面，每个连接端各使用一只470 kΩ的电阻。对于EUT的每个侧面和VCP、HCP，以及EUT上每个用手能触摸到的金属表面，分别使用锋利尖端进行接触放电(直接放电)，通常每个极性5次。对于机箱的所有塑料部分，则利用圆形尖端进行空气放电(间接放电)。5) 辐射电磁场抗扰度的测试
辐射电磁场抗扰度的测试装置与辐射发射测试非常类似，但是在这项测试中，信号发生器和功率放大器将馈送给天线，以便在EUT附近产生“均匀电磁场”(±6dB)(在频率范围80~1000 VSPACE=12 HSPACE=12 ALT="图4(a)和(b)：磁场探针、电场探针和一根管脚探针的实例。"> MHz、AM、1kHz、80％调制深度下为3V/m或10V/m)。需要注意的是，不同产品的频率范围也不相同。
6) 传导骚扰抗扰度测试
传导骚扰抗扰度测试的目的是在EUT端口输入建立3V电平(有效值，150 kHz~230 MHz、AM、1kHz、80%调制深度)。信号发生器和功率放大器必须提供足够的功率，以便CDN能将信号耦合到被测线。由于测试项目3)、7)、8)、9)、10)使用的是高度专业化的设备，如果实验室中有这些设备，工程师无需太多操作，只要正确连接EUT就可以了，最重要的任务是监控EUT的工作方式。
如何进行近场测试
本文前面的介绍部分讲过，近场测试非常适合产品开发阶段。在这个阶段，标准测试方法或许能给出精确的结果，但却无法显示问题的来源所在。在挑选元件时，有些控制器芯片的辐射要比其他芯片低40dB，或具有更高的抗扰度。即使在产品开发完成，执行兼容测试未通过之后，标准测试方法也几乎无法给出有关问题来源的任何信息。在印制板一级，工程师们使用近场测试探针进行测量，也可能使用缺陷检测器等。然而另一方面也必须了解，近场测试探针(几乎)不能给出有关设备传导或辐射水平的任何信息，其误差为20～40dB。但近场测试探针可以保证一点：每次使用时，其测量结果总要好于前述的各种测量。为了通过近场测试探针大致了解产品是否能通过EMC测试，需要在已经确知结果的样品上进行多次尝试。图4(a)和(b)是一些磁场探针、电场探针和一根管脚探针的例子。它们的优点是容易制作，外购也相当便宜。它们都使用50Ω的电缆，并连接到一台(廉价的)频谱分析仪。
近场探针用来拾取电磁场的全部两个分量。虽然市场上有一些非常灵敏的电磁场场强仪，但电磁场的近场场强并不太容易测量。它们无法给出辐射噪声频率成分的任何信息，但可以方便地指出“问题分量”。近场探针在连接到频谱分析仪时，还可给出频率成分信息。
磁场探针提供一个与磁射频(RF)场强成比例的输出电压。利用这个探针很容易找到电路的射频源。不过，磁场的场强随距离迅速变化(成三次方关系)。另外，探针的方向至关重要，因为磁场方向一定是垂直于磁环路的。前面已经指出，探针将不会给出太多的量化信息，但对于某个元件(IC、开关三极管等)，随着探针距离元件越来越近，探针的电压输出也将增大。即使周围有许多元件，通过研究原理图，设计者也可以很容易地辨认出噪声源。如果工程师决定更换元件，他将很容易测量出更换后的结果，这使得在开始时就选择可靠的元件成为可能。VSPACE=12 HSPACE=12 ALT="图4(a)和(b)：磁场探针、电场探针和一根管脚探针的实例。">
管脚探针允许直接在IC管脚或PCB的细导线上鉴别噪声电压。还能方便地判断滤波器的效果，尽管只是一种定性的判断。管脚探针可以在滤波器的前、后分别进行接触测量，并观察其效果情况。但工程师必须正确估计接触电容，并选择电容较小的探针(不大于10pF)。
电场探针可拾取共模电压和需要的信号。共模电压是辐射电压的一个重要来源。此外，磁场探针无法拾取电场。可以证明，使用全部三种探针是有益和省时的。
本文小结
本文介绍了拥有公司内部EMC测试设备的优点和缺点。总体而言，除了设备成本、占用空间，以及可能的人员培训这些投入之外，拥有EMC能力并没有什么不利。无论如何，EMC 技术在产品开发中必不可少，公司必须以某种方式进行这方面的投资(如依靠第三方咨询公司的服务)，忽视它的代价将是高昂的。
参考文献：
1. CISPR 16-1 and CISPR 16-2 Specification for Radio Disturbance and Immunity Measuring Apparatus and Methods.
2. EN 55022 Information Technology Equipment - Radio Disturbance characteristics - Limits and Methods of Measurement.
3. EMC Testing Part 1 to Part 6 by Eur Ing Keith Armstrong and Tim Williams.
4. HAMEG GmbH web site, www.hameg.de
作者：Radu Cristian Gosav
学习、实践、提高 EMC试验讲解
概述 电磁兼容性（EMC）：设备或系统在其电磁环境中能正常工作，且不对该环境中的任何事物构成不能承受的电磁骚扰的能力 EMC包括EMI和EMS两个方面 电磁干扰（EMI）：电磁骚扰引起的设备、传输通道或系统性能的下降 电磁敏感性（EMS）：在存在电磁骚扰的情况下，装置、设备或系统不能避免性能降低的能力
EMC试验项目 EMI试验：辐射发射测试（RE） 传导发射测试（CE） EMS试验：静电放电抗扰度试验（ESD） 浪涌抗扰度试验（Surge） 电快速瞬变脉冲群抗扰度试验（EFT） 电压瞬时跌落和短时中断抗扰度试验 射频场感应传导抗扰度试验（CS） 射频电磁场辐射抗扰度试验（RS） 工频磁场抗扰度试验 电力线接触和电力线感应试验
辐射发射测试 参考标准GB9254-1998（idt CISPR 22:1997) 测试目的：检查被测设备以辐射方式向外发出 的电磁骚扰水平是否在规定的限值范围内 测试方法：被测设备和宽带天线置于电波暗室中，用天线接收被测设备各个方向的对外辐射骚扰，通过测量接收机扫描测出骚扰值
辐射发射测试注意事项 应尽量保证环境噪声电平至少比标准规定的限值低6dB EUT要放在一个可360度旋转的转台上，天线应可以在1m与4m高度范围内升降，天线应测量水平和垂直两种极化，EUT必须在30－1000MHz频带内满足准峰值限值的要求 EUT的配置、安装、布置和运行应与典型应用情况一致，应将接口电缆、负载或装置与EUT中的每一种类型的接口端口中的至少一个端口相连。如果可能，应按照设备实际应用 中的典型情况端接每一根电缆 如果存在同一类型的多个接口，依据预试验的结果，可能有必要对EUT添加互连电缆、负载或装置。添加电缆的数目会受限于：电缆增加的结果不会使预试验中相应于限值的余量有明显的降低（如2dB），有关端口的配置和负载的选择，其理由应在试验报告中注明 互连电缆应符合具体设备要求中所规定的型号和长度，如果规定的长度可变，则应选用会产生最大发射的长度 如果在测试期间使用了屏蔽的或特殊的电缆以满足限值的要求，则应在使用说明书中注明建议使用这种电缆 电缆超长部分应在电缆的中心附近折叠后捆扎起来，折叠长度为30cm—40cm。如果由于电缆体积过大或不易弯曲，或由于在用户安装场所所进行测试而无法这样做，则应在测试报告中准确注明对电缆超长部分所做的安排 对于通常带有多个模块的设备应按典型应用中的模块数目和组合情况进行试验，实际使用的附加的插卡数量受限于：添加的线路板或扩充卡的数量不会使其相应限值和余量有明显的下降（如2dB），选择模块的数量和类型的理由应在试验报告中注明
EMC测试与理解心得 均为个人理解，或许与传统资料教材有差异，请自己斟酌。EMC产生以及测试时测得的结果如何去理解：简单来说就是如何对症下药，很多情况拿到第一轮测试结果，怎么将结果和电源去对照分析；主题思路如下： 1、针对传导，测试范围标准15K-30M，常见的EN55022是150K起。传导的源头是怎么产生的呢？针对低频，主要是开关频率以及其倍频（后续有图解），这种从源头是无法解决的，开关频率是无法消除的，当然你可以改变开关频率，那也只是将测试结果移动了，并没有真正意义上消除。只能通过滤波器来解决，一般来说对于低频采用R10K这种高磁通材质有很好的效果，磁环大小跟你功率有关系，一般达到10MH感量，甚至更大到20MH，配合Y电容一般能很好解决，低频不是难点；真正的难点是高频，个人认为，高频的起因就复杂多了，有开关导致，有变压器可能，也有电感的可能，也就就是一切存在开关状态的地方都可能存在(怎么判断具体位置，后续讲解），这里需要一番摸索；找到源头未必源头能解决，可能有改善，还是的配合滤波器。针对高频，采用低磁通材质，如镍锌环，感量一般都是UH级别的，配合合适Y电容（比较复杂的电源，建议布板时多留几个Y电容位置，方便整改）； 2、一些配合手段，很多教材都提到增大X电容判断差模还是共模，有一定意义可能现实帮助不大，设计时一般我们X电容都会放到合适的值。并且增大X电容就能解决差模问题，也是瞎扯，所以很多教材都是提供一定意义指导，个人觉得没什么用。我觉得比较好的手段有几个：1.对照接地和不解地总结差异，不接地可能更差，原因是系统构造的传导途径少了；也可能有改善，说明是通过地回路传导到端口。具体解决措施，针对电路接地的点Y电容进行调节以及加磁珠。2.在输入端口套磁环，若套低U环有改善，调节第一级滤波电感。3复杂的系统注意EMI电路的屏蔽措施。若措施都没什么效果，反省PCB 设计，这方面在PCB设计中会涉及。 3、针对辐射：必须找出源头去解决，观测第一次测试结果，若是30M附近超出，跟接地相关，系统上找接地，并且要判断测试时是
1.1 什么时候需要电磁兼容整改及对策 对一个电子、电气产品来说，在设计阶段就应该考虑其电磁兼容性，这样可以将产品在生产阶段出现电磁兼容问题的可能性减少到一个较低的程度。但其是否满足要求，最终要通过电磁兼容测试检验其电磁兼容标准的符合性。 由于电磁兼容的复杂性，即使对一个电磁兼容设计问题考虑得比较周全得产品，在设计制造过程中，难免出现一些电磁干扰的因素，造成最终电磁兼容测试不合格。在电磁兼容测试中，这种情况还是比较常见的。 当然，对产品定型前的电磁兼容测试不合格的问题，我们完全可以遵循正常的电磁兼容设计思路，按照电磁兼容设计规范法和系统法，针对产品存在的电磁兼容问题重新进行设计。从源头上解决存在的电磁兼容隐患。这属于电磁兼容设计范畴。 而目前国内电子、电气产品比较普遍存在的情况是：产品在进行电磁兼容型式试验时，产品设计已经定型，产品外壳已经开模，PCB板已经设计生产，部件板卡已经加工，甚至产品已经生产出来等着出货放行。 对此类产品存在的电磁兼容问题，只能采取“出现什么问题，解决什么问题”的问题解决法，以对产品的最小改动使其达到电磁兼容要求。这就属于电磁兼容整改对策的范畴，这是我们这次课程需要探讨的问题。 1.2 常见的电磁兼容整改措施 对常见的电磁兼容问题，我们通过综合采用以下几个方面的整改措施，一般可以解决大部分的问题： 可以在屏蔽体的装配面处涂导电胶，或者在装配面处加导电衬垫，甚至采用导电金属胶带进行补救。导电衬垫可以是编织的金属丝线、硬度较低易于塑型的软金属(铜、铅等)、包装金属层的橡胶、导电橡胶或者是梳状簧片接触指状物等。 在不影响性能的前提下，适当调整设备电缆走向和排列，做到不同类型的电缆相互隔离。改变普通的小信号或高频信号电缆为带屏蔽的电缆，改变普通的大电流信号或数据传输信号电缆为对称绞线电缆。 加强接地的机械性能，降低接地电阻。同时对于设备整体要有单独的低阻抗接地。 在设备电源输入线上加装或串联电源滤波器。 在可能的情况下，对重要器件进行屏蔽、隔离处理，如加装接地良好的金属隔离板或小的屏蔽罩等。在各器件电源输入端并联小电容，以旁路电源带来的高频干扰。 下面，我们分别就电子、电器产品在传导发射、辐射发射、谐波电流、静电放电、电快速脉冲、浪涌等电磁兼容测试项目试验过程中较常出项的问题及解决方案和补救措施与大家共同探讨。 我们根据各项目的特点，将这些内容分为三大类分别进行讨论： 电磁骚扰发射类：传导发射、辐射发射 谐波电流类
EMC主要测试项目及测试方法详解 第一篇：传导发射(Conducted Emission) 传导发射（Conducted Emission）测试，通常也会被成为骚扰电压测试，只要有电源线的产品都会涉及到，包括许多直流供电产品，另外，信号/控制线在不少标准中也有传导发射的要求，通常用骚扰电压或骚扰电流的限值（两者有相互转换关系）来表示，灯具中的插入损耗测试（直接用dB表示）也属于传导测试范畴。 1. 测试标准：有CISPR22（ITE），CISPR14-1（家电和工具），CISPR13（A V），CISPR15（灯具），CISPR11（ISM），其他产品及产品类标准都是引用以上标准的测试方法，以引用CISPR22居多。 2. 测试方法： 1) 仪器和设备：接收机、LISN（线路阻抗稳定网络，或叫AMN人工电源网络）、模拟手、被动电压探头、电流探头（与电流探头配合使用的CDN，容性电压探头）、DIA（断续干扰分析仪，用于测试CISPR14-1中的断续干扰）、测插入损耗的一整套设备等，当然，PC也不可少，DIA需要遵循CISPR16-1-1的要求，其他辅助设备需要遵循CISPR16-1-2的要求。 2) 测试布置：分台式与落地式，台式设备离LISN 80cm，离接地平板40cm（这里的接地平板可以是水平接地板，也可以是屏蔽室的垂直接地内墙），落地式设备离接地平板距离随不同标准有不同的偏差允许，CISPR14-1,15里面是10cm +/- 25%，13里面是up to 12mm，22里面是up to 15cm, 11里没有明确距离，只说了需要与接地板用绝缘材料隔开。辅助设备的布置也随测试标准的不同有出入，CISPR22中辅助设备离主设备10cm，相互之间的互联线至少离接地平板40cm。手持II类设备需要包模拟手。CISPR15中自镇流荧光灯需要罩在一个辅助锥形金属罩里。 3) 测试频段：大多是150kHz-30MHz，CISPR15是例外（骚扰电压9kHz-30MHz，插入损耗150kHz-1,605kHz）。 4) 测试限值：随不同标准，不同的产品分类（Group 1/2, Class A/B）而限值不同。xc [8UV {l 5) 测试过程： a) 交/直流电源端骚扰电压：这个最常见，将电源插头连到LISN上，接收机RF输入连到LISN的RF输出（可能中间会插入RF衰减器或脉冲限幅器），切换LISN的L/N开关来选择测试电源线的对地共模骚扰电压。 b) 断续干扰：CISPR14-1及一些引用CISPR14-1的标准有要求。通常使用断续干扰分析仪，配合LISN测量。标准也允许用示波器与接收机的组合来替代。示波器观察骚扰持续时间，接收机观察骚扰电平幅度。 c) 负载端骚扰电压：CISPR14-1、CISPR15和CISPR11中有要求。使用被动电压探头，将需要测试的负载线绝缘剥开，直接用探头连接收机测量负载线导线端子对地的骚扰电压。补充一句，如果设备额定电流过大，没有合适的LISN可用，也可以直接用电压探头来测量电源端的骚扰电压。 d) 通讯线骚扰电压/骚扰电流：CISPR22中提及。针对不同类型的通讯线有不同的测试方法。Annex C有详细描述，Annex F有各种方法的优缺点分析。主要是依靠电流探头与CDN、150欧姆接地电阻、容性电压探头的不同组合来测试不同类型的通讯线缆，需要保证的前提是测试线缆的对地阻抗是150欧姆。结果可以直接用骚扰电流dBuA表示，也可以换算成骚扰电压dBuV表示，换算阻抗是150欧姆，也就是两者量值相差44dB。 e) 插入损耗：CISPR15提到。使用RF正弦波发生器经过平衡/不平衡转换器、模拟灯、LISN，最后用接收机测量比较电压来得出插入损耗的数值。 3. 结果判定：这个简单，接收机检波器的测量值（QP/A V）分别与限值线比较，低于限制线PASS，高出FAIL。 4. 注意事项：传导测试因为是对地的共模骚扰测量，因此关键在测试布置上，布置没问题了用接收机测就行了，而布置上的差异会导致结果的出入。悬而未决的问题：接收机RF输入端脉冲限幅器的使用：有些测试机构使用，保护接收机；有些抵制，认为限幅器中包含非线性元件对脉冲进行限
第一篇：传导发射(Conducted Emission) 传导发射（Conducted Emission）测试，通常也会被成为骚扰电压测试，只要有电源线的产品都会涉及到，包括许多直流供电产品，另外，信号/控制线在不少标准中也有传导发射的要求，通常用骚扰电压或骚扰电流的限值（两者有相互转换关系）来表示，灯具中的插入损耗测试（直接用dB表示）也属于传导测试范畴。 1. 测试标准：有CISPR22（ITE），CISPR14-1（家电和工具），CISPR13（AV），CISPR15（灯具），CISPR11（ISM），其他产品及产品类标准都是引用以上标准的测试方法，以引用CISPR22居多。 2. 测试方法： 1) 仪器和设备：接收机、LISN（线路阻抗稳定网络，或叫AMN人工电源网络）、模拟手、被动电压探头、电流探头（与电流探头配合使用的CDN，容性电压探头）、DIA（断续干扰分析仪，用于测试CISPR14-1中的断续干扰）、测插入损耗的一整套设备等，当然，PC也不可少，DIA需要遵循CISPR16-1-1的要求，其他辅助设备需要遵循CISPR16-1-2的要求。 2) 测试布置：分台式与落地式，台式设备离LISN 80cm，离接地平板40cm（这里的接地平板可以是水平接地板，也可以是屏蔽室的垂直接地内墙），落地式设备离接地平板距离随不同标准有不同的偏差允许，CISPR14-1,15里面是10cm +/- 25%，13里面是up to 12mm，22里面是up to 15cm, 11里没有明确距离，只说了需要与接地板用绝缘材料隔开。辅助设备的布置也随测试标准的不同有出入，CISPR22中辅助设备离主设备10cm，相互之间的互联线至少离接地平板40cm。手持II类设备需要包模拟手。CISPR15中自镇流荧光灯需要罩在一个辅助锥形金属罩里。 3) 测试频段：大多是150kHz-30MHz，CISPR15是例外（骚扰电压9kHz-30MHz，插入损耗150kHz-1,605kHz）。 4) 测试限值：随不同标准，不同的产品分类（Group 1/2, Class A/B）而限值不同。 5) 测试过程： a) 交/直流电源端骚扰电压：这个最常见，将电源插头连到LISN上，接收机RF输入连到LISN 的RF输出（可能中间会插入RF衰减器或脉冲限幅器），切换LISN的L/N开关来选择测试电源线的对地共模骚扰电压。 b) 断续干扰：CISPR14-1及一些引用CISPR14-1的标准有要求。通常使用断续干扰分析仪，配合LISN测量。标准也允许用示波器与接收机的组合来替代。示波器观察骚扰持续时间，接收机观察骚扰电平幅度。 c) 负载端骚扰电压：CISPR14-1、CISPR15和CISPR11中有要求。使用被动电压探头，将需要测试的负载线绝缘剥开，直接用探头连接收机测量负载线导线端子对地的骚扰电压。补充一句，如果设备额定电流过大，没有合适的LISN可用，也可以直接用电压探头来测量电源端的骚扰电压。 d) 通讯线骚扰电压/骚扰电流：CISPR22中提及。针对不同类型的通讯线有不同的测试方法。Annex C有详细描述，Annex F有各种方法的优缺点分析。主要是依靠电流探头与CDN、150欧姆接地电阻、容性电压探头的不同组合来测试不同类型的通讯线缆，需要保证的前提是测试线缆的对地阻抗是150欧姆。结果可以直接用骚扰电流dBuA表示，也可以换算成骚扰电压dBuV表示，换算阻抗是150欧姆，也就是两者量值相差44dB。 e) 插入损耗：CISPR15提到。使用RF正弦波发生器经过平衡/不平衡转换器、模拟灯、LISN，最后用接收机测量比较电压来得出插入损耗的数值。 3. 结果判定：这个简单，接收机检波器的测量值（QP/AV）分别与限值线比较，低于限制线PASS，高出FAIL。 4. 注意事项：传导测试因为是对地的共模骚扰测量，因此关键在测试布置上，布置没问题
三种EMC主要测试项目测试方法介绍 第一篇：传导发射(Conducted Emission) 传导发射（Conducted Emission）测试，通常也会被成为骚扰电压测试，只要有电源线的产品都会涉及到，包括许多直流供电产品，另外，信号/控制线在不少标准中也有传导发射的要求，通常用骚扰电压或骚扰电流的限值（两者有相互转换关系）来表示，灯具中的插入损耗测试（直接用dB表示）也属于传导测试范畴。 1. 测试标准：有CISPR22（ITE），CISPR14-1（家电和工具），CISPR13（AV），CISPR15（灯具），CISPR11（ISM），其他产品及产品类标准都是引用以上标准的测试方法，以引用CISPR22居多。 2. 测试方法： 1) 仪器和设备：接收机、LISN（线路阻抗稳定网络，或叫AMN人工电源网络）、模拟手、被动电压探头、电流探头（与电流探头配合使用的CDN，容性电压探头）、DIA（断续干扰分析仪，用于测试CISPR14-1中的断续干扰）、测插入损耗的一整套设备等，当然，PC也不可少，DIA需要遵循CISPR16-1-1的要求，其他辅助设备需要遵循CISPR16-1-2的要求。 2) 测试布置：分台式与落地式，台式设备离LISN 80cm，离接地平板40cm（这里的接地平板可以是水平接地板，也可以是屏蔽室的垂直接地内墙），落地式设备离接地平板距离随不同标准有不同的偏差允许，CISPR14-1,15里面是10cm +/- 25%，13里面是up to 12mm，22里面是up to 15cm, 11里没有明确距离，只说了需要与接地板用绝缘材料隔开。辅助设备的布置也随测试标准的不同有出入，CISPR22中辅助设备离主设备10cm，相互之间的互联线至少离接地平板40cm。手持II类设备需要包模拟手。CISPR15中自镇流荧光灯需要罩在一个辅助锥形金属罩里。 3) 测试频段：大多是150kHz-30MHz，CISPR15是例外（骚扰电压9kHz-30MHz，插入损耗150kHz-1,605kHz）。