单片机系统的电磁兼容性问题探讨

单片机系统中的EMC电磁兼容性设计EMC电磁兼容性包括EMI(interference)和EMS(susceptibility),也就是电磁干扰和电磁抗干扰。

随着智能化技术的发展，单片机的应用也日益广泛。

虽然单片机本身有一定的抗干扰能力，但是用单片机为核心组成的控制系统在应用中，仍存在着电磁干扰的问题。

为防止外界对系统的EMI，并确保单片机控制系统安全可靠地运行，必须采取相应的EMS措施。

1 EMI的产生原因分析在单片机系统的工作环境中，往往有许多强电设备，特别是电机启动和继电器的吸合将对单片机产生强烈的干扰，使用示波器的话可以看到电源电压波形上有明显的毛刺干扰。

此外受到条件限制有时单片机控制系统的各部分之间要有较远的距离，数据和控制线使用较长的导线且没有良好的屏蔽措施，这会使得电磁干扰就更容易混入系统之中。

总之对单片机系统的EMI总是以辐射、电源回路等方式进入的，其途径主要有三种，第一是输入途径，它使得模拟信号出现失真，数字信号产生错误，系统如根据有问题的信号进行运算处理结果将必然是错误的。

第二是输出途径，干扰会和各输出信号叠加，造成输出信号混乱，不能将系统真实的处理结果进行表达。

第三是单片机内部总线干扰，干扰使得控制、地址、数据总线上的内部数字信号错乱，使MCU出错，程序跑飞，甚至当机。

2 EMS技术的主要研究方向针对单片机系统中干扰产生的原因和途径，EMS技术主要研究方向集中于硬件的屏蔽、隔离、滤波、接地以及软件编程等方面。

屏蔽主要适用于切断通过静电耦合、感应耦合或交变电磁场耦合形成的电磁噪声传播途径。

分别对应于此三种耦合可以采取静电屏蔽、磁场屏蔽与电磁屏蔽。

屏蔽技术的研究方向主要是如金属、磁性、复合材料等各种材料的屏蔽效能，如多层、单层、孔隙等各种结构的屏蔽效能，各种形状的屏蔽体的屏蔽效能以及屏蔽体的设计以及屏蔽与接地的关系等。

隔离是用于切断传导形式的电磁噪声的传播途径。

隔离技术的研究方向主要采用直交流继电器、隔离变压器或光电隔离器件等进行隔离。

单片机硬件设计中的EMC兼容性与干扰抑制技术单片机硬件设计中的电磁兼容性（EMC）与干扰抑制技术引言在现代电子设备中，单片机（Microcontroller Unit，MCU）起到了至关重要的作用。

单片机的硬件设计必须考虑电磁兼容性（Electromagnetic Compatibility，EMC）和抑制干扰的技术。

本文将介绍单片机硬件设计中的EMC兼容性和干扰抑制技术，包括电磁干扰的来源、EMC设计要求、常用的干扰抑制技术以及正确的布线和接地技巧。

一、电磁干扰的来源电磁干扰可以由各种外部和内部因素引起。

以下是一些常见的电磁干扰来源：1. 射频辐射：包括无线通信、雷达或其他射频电源等设备产生的电磁波。

2. 电源线干扰：来自交流电源线的噪声，如谐波和干扰信号。

3. 开关电源：开关电源高频噪声会通过电源线和地线传播到其他电子设备中。

4. 过电压和静电放电：电气设备的开关、电磁阀等在操作时可能产生过电压和静电放电。

5. 瞬态电压：包括闪电击中电力线、开关电源的瞬态电压等。

二、EMC设计要求为了满足EMC设计要求，单片机硬件设计应考虑以下方面：1. 辐射和传导：抑制电磁辐射和传导干扰，以确保设备不会对其他设备产生干扰。

2. 抗干扰：增强设备的抗干扰能力，使其能够正常工作并受到外部干扰的影响较小。

3. 地址线、数据线和控制线的布局：合理的布局可以减少交叉耦合和串扰，降低电磁干扰。

4. 接地：良好的接地设计可以降低共模噪声和差模噪声，提高设备的抗干扰能力。

5. 输入输出端口的保护：通过使用适当的保护电路来保护单片机的输入输出端口，防止它们受到外部电磁干扰的损坏。

三、干扰抑制技术1. 滤波器：采用适当的滤波器可以抑制进入单片机的高频噪声。

常见的滤波器包括RC滤波器和LC滤波器。

2. 屏蔽：通过在关键部件周围添加屏蔽罩或屏蔽层，可以有效地防止电磁波的干扰。

3. 地线设计：良好的接地设计可以减少回路的回流电流，降低共模噪声，并提高设备的抗干扰能力。

基于单片机的多级通信系统的电磁兼容性分析一、引言多级通信系统的电磁兼容性（EMC）是保证各种设备在共同工作环境下正常运行的关键因素之一。

本文旨在基于单片机的多级通信系统进行电磁兼容性分析，以确保系统的可靠性和稳定性。

二、背景介绍随着科技的进步和无线通信技术的快速发展，多级通信系统被广泛应用于各个领域，包括无线传感器网络、物联网、汽车通信等。

然而，不同设备之间的电磁干扰问题日益突出，可能导致系统的故障、丢失数据或性能下降。

三、多级通信系统的组成多级通信系统通常由传感器、单片机、无线模块和网络接口等模块组成。

其中，单片机作为系统的核心控制器，负责处理输入信号、控制各个模块的工作以及与其他系统的通信。

四、电磁兼容性分析的方法和工具1. 电磁兼容性测试：通过实验室测试，获取系统在不同频段下的辐射和传导电磁干扰水平。

该测试可使用频谱分析仪、射频信号发生器和电磁屏蔽室等设备进行。

2. 电磁场建模与仿真：利用电磁场仿真软件，在计算机上建立系统的电磁场模型，模拟不同场景下的电磁干扰情况，优化系统设计。

3. 电磁兼容性标准：根据国际和国内的相关标准，如CISPR 22、IEC 61000系列标准等，制定合适的测试计划和规范。

五、电磁兼容性分析的关键问题1. 辐射干扰：分析系统在工作状态下的辐射干扰电磁场水平，并对辐射源进行优化设计，减少电磁辐射。

2. 传导干扰：分析系统内部信号线、地线、电源线等传导路径上的干扰问题，并采取屏蔽、滤波、地线设计等措施，减轻传导干扰。

3. 接地问题：合理设计系统的接地结构，减少接地电阻，提高系统的地电位一致性，减少共模干扰。

4. 过电压保护：分析系统在遭受瞬态过电压时的响应能力，设计过电压保护电路，预防系统损坏。

5. 多级通信系统集成：对系统各个模块的电磁兼容性进行分析和测试，确保各个模块之间的相互兼容性。

六、电磁兼容性分析案例研究以一个基于单片机的物联网智能家居系统为例，进行电磁兼容性分析。

单片机最小系统的电磁兼容问题讨论之1——作者： by小果(hdapple_2000)随着CCC强制标准实施后越来越多的产品需要进行EMC测试了，作为电子行业业者不管是做项目还是做产品都应该有电磁兼容这个概念，因为随着和国际接轨，如果一个电子产品要出口就需要通过UL，CE等认证，而一般这些认证都包含了一个电磁兼容测试；估计再过一段日子国内的电子产品在电磁兼容这方面也将控制得越来越严格。

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。

在这里我们不讨论EMC的定义和标准，我们从一个实际的单片机的最小系统的电磁兼容问题出发分析其产生原因以及解决方法。

下面先看一下我们的被测样品，图1为本人自行设计的一块S52学习板，板子的资源和其它具体资料可以到查询。

在本测试中使用到了板子上的如下资源：通过板载的MAX7219驱动8位7段LED进行时钟显示，时钟来自于板载的DS1302，时钟显示格式为：小时＋BLANK＋分钟＋BLANK ＋秒，其中小时和分钟以及秒均为两位显示，中间以空位隔开。

采用的Adaptor是一个220V~ 50Hz输入，9V 200mA DC输出。

考虑到Adaptor本身也是一个干扰源故先通过一个电阻模拟负载来模拟单片机最小系统的功耗，以进行对比。

单片机系统设计中的EMC问题随着单片机系统越来越广泛地应用于消费类电子、医疗、工业自动化、智能化仪器仪表、航空航天等各领域，单片机系统面临着电磁干扰（EMI）日益严重的威胁。

电磁兼容性（EMC）包含系统的发射和敏感度两方面的问题。

如果一个单片机系统符合下面三个条件，则该系统是电磁兼容的：① 对其它系统不产生干扰；② 对其它系统的发射不敏感；③ 对系统本身不产生干扰。

假若干扰不能完全消除，但也要使干扰减少到最小。

干扰的产生不是直接的（通过导体、公共阻抗耦合等），就是间接的（通过串扰或辐射耦合）。

电磁干扰的产生是通过导体和通过辐射，很多电磁发射源，如光照、继电器、DC电机和日光灯都可引起干扰；AC电源线、互连电缆、金属电缆和子系统的内部电路也都可能产生辐射或接收到不希望的信号。

在高速单片机系统中，时钟电路通常是宽带噪声的最大产生源，这些电路可产生高达300 MHz的谐波失真，在系统中应该把它们去掉。

另外，在单片机系统中，最容易受影响的是复位线、中断线和控制线。

1 干扰的耦合方式（1）传导性EMI一种最明显而往往被忽略的能引起电路中噪声的路径是经过导体。

一条穿过噪声环境的导线可捡拾噪声并把噪声送到其它电路引起干扰。

设计人员必须避免导线捡拾噪声和在噪声引起干扰前，用去耦办法除去噪声。

最普通的例子是噪声通过电源线进入电路。

若电源本身或连接到电源的其它电路是干扰源，则在电源线进入电路之前必须对其去耦。

（2）公共阻抗耦合当来自两个不同电路的电流流经一个公共阻抗时就会产生共阻抗耦合。

阻抗上的压降由两个电路决定，来自两个电路的地电流流经共地阻抗。

电路1的地电位被地电流2调制，噪声信号或DC补偿经共地阻抗从电路2耦合到电路1。

（3）辐射耦合经辐射的耦合通称串扰。

串扰发生在电流流经导体时产生电磁场，而电磁场在邻近的导体中感应瞬态电流。

（4）辐射发射辐射发射有两种基本类型：差分模式（DM）和共模（CM）。

共模辐射或单极天线辐射是由无意的压降引起的，它使电路中所有地连接抬高到系统地电位之上。

单片机系统中的EMC电磁兼容性设计EMC电磁兼容性包括EMI(interference)和EMS(susceptibility),也就是电磁干扰和电磁抗干扰。

随着智能化技术的发展，单片机的应用也日益广泛。

虽然单片机本身有一定的抗干扰能力，但是用单片机为核心组成的控制系统在应用中，仍存在着电磁干扰的问题。

为防止外界对系统的EMI，并确保单片机控制系统安全可靠地运行，必须采取相应的EMS措施。

1 EMI的产生原因分析在单片机系统的工作环境中，往往有许多强电设备，特别是电机启动和继电器的吸合将对单片机产生强烈的干扰，使用示波器的话可以看到电源电压波形上有明显的毛刺干扰。

此外受到条件限制有时单片机控制系统的各部分之间要有较远的距离，数据和控制线使用较长的导线且没有良好的屏蔽措施，这会使得电磁干扰就更容易混入系统之中。

总之对单片机系统的EMI总是以辐射、电源回路等方式进入的，其途径主要有三种，第一是输入途径，它使得模拟信号出现失真，数字信号产生错误，系统如根据有问题的信号进行运算处理结果将必然是错误的。

第二是输出途径，干扰会和各输出信号叠加，造成输出信号混乱，不能将系统真实的处理结果进行表达。

第三是单片机内部总线干扰，干扰使得控制、地址、数据总线上的内部数字信号错乱，使MCU出错，程序跑飞，甚至当机。

2 EMS技术的主要研究方向针对单片机系统中干扰产生的原因和途径，EMS技术主要研究方向集中于硬件的屏蔽、隔离、滤波、接地以及软件编程等方面。

屏蔽主要适用于切断通过静电耦合、感应耦合或交变电磁场耦合形成的电磁噪声传播途径。

分别对应于此三种耦合可以采取静电屏蔽、磁场屏蔽与电磁屏蔽。

屏蔽技术的研究方向主要是如金属、磁性、复合材料等各种材料的屏蔽效能，如多层、单层、孔隙等各种结构的屏蔽效能，各种形状的屏蔽体的屏蔽效能以及屏蔽体的设计以及屏蔽与接地的关系等。

隔离是用于切断传导形式的电磁噪声的传播途径。

隔离技术的研究方向主要采用直交流继电器、隔离变压器或光电隔离器件等进行隔离。

单片机驱动的PWM变频电源设计及电磁兼容性分析一、简介随着工业化的发展，工业电力的需求量越来越大，为了满足不同负载电器的需求，电源设备也不断在进行更新、升级。

变频电源因其电能质量好、具有稳定输出、可靠性强等优点，在工业领域得到了广泛的应用。

单片机驱动的PWM变频电源，是指通过单片机控制，利用PWM技术对设备进行变频控制的电源。

本文将介绍如何设计出这种变频电源，并对其电磁兼容性进行分析。

二、PWM技术的介绍PWM技术，即脉冲宽度调制技术，是一种经典的模拟调制技术，利用周期恒定、占空比可变的方波信号，通过滤波得到可控电压输出。

PWM技术具有控制简单、输出精确、效率高等优点，被广泛应用于各种场合。

利用PWM技术可以实现电压、电流、功率甚至是频率等各种参数的控制。

三、基于单片机的PWM变频电源设计1. 硬件设计对于基于单片机的PWM变频电源设计，首先需要进行的是硬件设计。

硬件设计过程中，需要考虑到设备的输出电压、输出电流、功率要求，以及可控范围等因素。

同时还需要考虑电源的质量、可靠性等方面。

2. 软件设计软件设计是基于单片机控制的PWM变频电源设计中不可或缺的一部分。

在软件设计中，需要编写控制代码，实现对设备的控制。

针对不同应用场合，软件设计也是需要进行调整的。

因为不同负载电器的参数不同，对于控制代码也会从而发生变化。

四、电磁兼容性分析作为重要的工业设备，电源输出电磁干扰对于其他设备的影响是不可避免的。

因此，在PWM变频电源设计完成后，需要进行电磁兼容性测试。

电磁兼容性测试，涵盖了多方面的测试内容，如辐射测试、传导测试等。

通过对测试结果的分析，可以确定设备是否达到了国际标准要求。

同时，在设计过程中，也需要考虑到电源的电磁兼容性。

例如，选用合适的滤波器和屏蔽等措施，可以有效的减少电磁干扰。

五、结论基于单片机的PWM变频电源，在工业领域具有广泛的应用前景。

通过精确控制输出电压、电流、功率等参数，可以满足不同设备的需求。

单片机的电磁兼容设计与接口层次划分电磁兼容性（Electromagnetic Compatibility，简称EMC）是指电子设备在特定的电磁环境中，能够在不产生或接受不可接受的电磁干扰的情况下，正常运行的能力。

单片机作为电子设备的核心部件之一，其电磁兼容性设计尤为重要。

本文将介绍单片机的电磁兼容设计原则，并讨论接口层次划分的重要性。

第一部分：单片机的电磁兼容设计原则1. 接地设计接地是电磁兼容设计中最基础也是最重要的环节之一。

单片机的接地设计应遵循以下原则：（1）保持接地层次简洁：单片机的接地系统应尽量简洁，避免形成独立的接地站。

（2）减小接地回路面积：通过控制接地回路面积，可以减小电磁波的传播路径和辐射。

（3）避免接地回路共地：将不同类型的接地回路分离，避免形成共地回路。

2. 电源设计单片机电源设计也是电磁兼容性的关键。

以下是几个电源设计原则：（1）使用滤波器：在电源输入端加装滤波器可以有效地抑制电源线传入的高频噪声。

（2）增加电源隔离：将地线与电源线进行隔离能减小回流电流和电磁干扰。

（3）稳压：采用稳压电源可以减小电源波动对单片机的功耗和运行产生的影响。

3. 信号线设计单片机与外部设备之间的信号线传输需要注意以下几点：（1）信号线走向：尽量避免信号线沿着高频电流传输路径或敏感信号线走向走。

（2）屏蔽：对于高频、敏感信号线，可以采用屏蔽线、扭绞线等防止电磁干扰。

（3）长度调整：保持信号线长度尽可能短，并根据信号的传输速度来调整长度。

第二部分：接口层次划分的重要性在单片机的设计中，接口的层次划分对于电磁兼容性至关重要。

接口层次划分包括物理层、数据链路层、网络层等不同的层次。

以下是接口层次划分的重要性：1. 硬件与软件的分离通过接口层次划分，可以将硬件与软件分离开来，便于并行开发和测试。

硬件层面的设计主要包括物理层和数据链路层，而软件层面主要是网络层和传输层等。

通过明确的层次划分可以更好地分工合作，提高开发效率和系统可靠性。

智能型框架式断路器单片机系统的电磁兼容性分析
一、简述
随着单片机技术的不断发展与完善，单片机已被广泛地应用于各行各业中，其应用程度和应用水平已逐渐成为衡量一个行业或一个部门技术水平的重
要标志。

框架式断路器做为低压配电系统的主开关也已突破传统的结构模式，
在其保护和信息处理单元采用了单片机技术，典型产品有施耐德公司的M系列、美国GE公司的S系列、日本三菱公司的AE-SS系列、我国的DW45系列等。

众所周知，框架式断路器对低压配电系统的安全、可靠运行起着至关重要的作用，而其单片机系统的电磁兼容性又是其安全、可靠、稳定运行的核心问题。

以下对电磁兼容试验的目的、电磁干扰噪声对单片机系统的危害、单片机本身
的硬件和软件的抗干扰性进行分析，以期进一步改善单片机系统的电磁兼容性。

 二、电磁兼容的试验目的
所谓电磁兼容性是指设备或系统在其预定的电磁环境中实际运行时，既
不受周围电磁环境的影响，又不影响周围环境，也不发生性能恶化或误动作，
而能够按照技术要求正常工作的性能。

为保证智能型框架式断路器具有优良的电磁兼容性，一般要进行以下电
磁兼容性试验。

1. 电力线路低频骚扰抗扰度试验，目的是验证当电力系统出现谐波、电流骤降、电流分断时的抗干扰能力。

2. 静电放电抗扰度试验，目的是验证当人体或物体所带静电荷对断路器可触及部位放电时的抗干扰能力。

电磁兼容性问题及其解决方案探讨随着电子技术的飞速发展，电子产品已经全面进入了我们的日常生活中，如手机、电脑、电视、智能家居等，这些电子产品虽然给我们带来了极大的便利，但是也带来了问题，其中就包括电磁兼容性问题。

电磁兼容性问题是指电子设备在使用中，两个或多个设备之间由于电磁干扰而导致的设备工作异常。

而这个问题的出现将对人们日常生活和生产工作带来诸多困扰。

本文将围绕着电磁兼容性问题及其解决方案进行深入探讨。

一、电磁兼容性问题系列电磁兼容性问题是一个系统性问题，其主要包括以下方面的问题：1.电磁波的发射问题。

2.电磁波的传输问题。

3.电磁波在接受设备中的电磁兼容性问题。

4.电磁波在引起干扰设备中的电磁兼容性问题。

其中，电磁波的发射问题是指电子设备发出的电磁波是否能够满足国家和地方的有关电磁波辐射标准。

电磁波的传输问题是指电磁波是否能够在无线电环境中稳定传输。

电磁波在接收设备中的电磁兼容性问题是指接收设备能否正常解析和处理接收到的电磁波信号。

而电磁波在干扰设备中的电磁兼容性问题是指是否会因为其它设备的电磁干扰而影响本设备的正常工作。

二、电磁兼容性问题产生的原因1.人为因素：电子设备在实际使用时有可能不符合国家和地方制定的电磁辐射标准，以及设备的电磁兼容性问题没有得到充分考虑等人为因素是电磁兼容性问题的主要因素。

2.设备因素：电子设备在设计之初就没有注意到电磁兼容性问题，或者设计中没有考虑到一些必要的电磁兼容保护措施。

3.外部因素：外部环境中的电磁干扰较强，也会导致设备出现电磁兼容性问题。

三、解决电磁兼容性问题的主要方法1.增强电磁屏蔽能力：这是一种解决电磁兼容性问题的主要方法。

电磁屏蔽能力的增强可以通过改变电磁屏蔽材料的种类、数量和结构等方法来完成。

同时，合适的结构设计和电子设备的摆放也是增强电磁屏蔽能力的重要因素。

2.增强接地保护能力：接地是电磁波传输的必要途径，使用合适的接地能够有效地防止电磁波干扰的产生。