电磁兼容器件选型与设计技巧第一讲：EMC元器件的选择和应用技巧中心议题：EMC元器件之电容EMC元器件之电感EMC元器件之磁珠EMC元器件之二极管滤波器的结构选择在复杂的电磁环境中，每台电子、电气产品除了本身要能抗住一定的外来电磁干扰正常工作以外，还不能产生对该电磁环境中的其它电子、电气产品所不能承受的电磁干扰。
或者说，既要满足有关标准规定的电磁敏感度极限值要求，又要满足其电磁发射极限值要求，这就是电子、电气产品电磁兼容性应当解决的问题，也是电子、电气产品通过电磁兼容性认证的必要条件。
很多工程师在进行产品电磁兼容性设计时，对于如何正确选择和使用电磁兼容性元器件，往往束手无策或效果不理想，因此，很有必要对此进行探讨。
对于电磁兼容的相关理论，电子元件技术网通过线上的EMC半月谈、EMC大讲台以及线下电磁兼容研讨会等很多种方式进行了深入探讨。
现在我们通过一些图片，直观的系统的回顾电磁兼容的含义、电磁干扰的三要素以及抑制电磁干扰的原理。
再根据EMC设计原理和元器件不同的结构特点，主要讲解不同元器件在EMC设计中的选择及应用技巧，对EMC设计具有指导作用。
电磁兼容的定义电磁干扰的三要素抑制电磁干扰的原理EMC主要解决方法预防比屏蔽更加有效电磁兼容性元器件是解决电磁干扰发射和电磁敏感度问题的关键，正确选择和使用这些元器件是做好电磁兼容性设计的前提。
因此，我们必须深入掌握这些元器件，这样才有可能设计出符合标准要求、性能价格比最优的电子、电气产品。
而每一种电子元件都有它各自的特性，因此，要求在设计时仔细考虑。
接下来我们将讨论一些常见的用来减少或抑制电磁兼容性的电子元件和电路设计技术。
元件组有两种基本的电子元件组：有引脚的和无引脚的元件。
有引脚线元件有寄生效果，尤其在高频时。
该引脚形成了一个小电感，大约是1nH/mm/引脚。
引脚的末端也能产生一个小电容性的效应，大约有4pF。
因此，引脚的长度应尽可能的短。
与有引脚的元件相比，无引脚且表面贴装的元件的寄生效果要小一些。
其典型值为：0.5nH的寄生电感和约0.3pF的终端电容。
从电磁兼容性的观点看，表面贴装元件效果最好，其次是放射状引脚元件，最后是轴向平行引脚的元件。
一、EMC元件之电容在EMC设计中，电容是应用最广泛的元件之一，主要用于构成各种低通滤波器或用作去耦电容和旁路电容。
大量实践表明：在EMC设计中，恰当选择与使用电容，不仅可解决许多EMI问题，而且能充分体现效果良好、价格低廉、使用方便的优点。
若电容的选择或使用不当，则可能根本达不到预期的目的，甚至会加剧 EMI程度。
从理论上讲，电容的容量越大，容抗就越小，滤波效果就越好。
一些人也有这种习惯认识。
但是，容量大的电容一般寄生电感也大,自谐振频率低（如典型的陶瓷电容，0.1μF的f0=5 MHz,0.01μF的f0=15 MHz,0.001μF的f0=50 MHz），对高频噪声的去耦效果差，甚至根本起不到去耦作用。
分立元件的滤波器在频率超过10 MHz时，将开始失去性能。
元件的物理尺寸越大，转折点频率越低。
这些问题可以通过选择特殊结构的电容来解决。
贴片电容的寄生电感几乎为零，总的电感也可以减小到元件本身的电感，通常只是传统电容寄生电感的1/3~1/5，自谐振频率可达同样容量的带引线电容的2倍（也有资料说可达10倍），是射频应用的理想选择。
传统上，射频应用一般选择瓷片电容。
但在实践中，超小型聚脂或聚苯乙烯薄膜电容也是适用的，因为它们的尺寸与瓷片电容相当。
三端电容能将小瓷片电容频率范围从50 MHz以下拓展到200 MHz以上，这对抑制VHF频段的噪声是很有用的。
要在VHF或更高的频段获得更好的滤波效果，特别是保护屏蔽体不被穿透，必须使用馈通电容。
二、EMC元件之电感电感是一种可以将磁场和电场联系起来的元件，其固有的、可以与磁场互相作用的能力使其潜在地比其他元件更为敏感。
和电容类似，聪明地使用电感也能解决许多 EMC问题。
下面是两种基本类型的电感：开环和闭环。
它们的不同在于内部的磁场环。
在开环设计中，磁场通过空气闭合；而闭环设计中，磁场通过磁芯完成磁路，如下图所示。
电感中的磁场电感比起电容一个优点是它没有寄生感抗，因此其表面贴装类型和引线类型没有什么差别。
开环电感的磁场穿过空气，这将引起辐射并带来电磁干扰（EMI）问题。
在选择开环电感时，绕轴式比棒式或螺线管式更好，因为这样磁场将被控制在磁芯（即磁体内的局部磁场）。
开环电感对闭环电感来说，磁场被完全控制在磁心，因此在电路设计中这种类型的电感更理想，当然它们也比较昂贵。
螺旋环状的闭环电感的一个优点是：它不仅将磁环控制在磁心，还可以自行消除所有外来的附带场辐射。
电感的磁芯材料主要有两种类型：铁和铁氧体。
铁磁芯电感用于低频场合（几十KHz），而铁氧体磁芯电感用于高频场合（到MHz）。
因此铁氧体磁芯电感更适合于EMC应用。
在EMC应用中特别使用了两种特殊的电感类型：铁氧体磁珠和铁氧体磁夹。
铁和铁氧体可作电感磁芯骨架。
铁芯电感常应用于低频场合（几十KHz），而铁氧体芯电感常应用于高频场合（MHz）。
所以铁氧芯感应体更适合于EMC应用。
三、滤波器结构的选择EMC设计中的滤波器通常指由L，C构成的低通滤波器。
不同结构的滤波器的主要区别之一，是其中的电容与电感的联接方式不同。
滤波器的有效性不仅与其结构有关，而且还与联结的网络的阻抗有关。
如单个电容的滤波器在高阻抗电路中效果很好，而在低阻抗电路中效果很差。
滤波器分类（基于功能）滤波器分类（基于结构）滤波器选型四、EMC元件之磁珠磁珠由氧磁体组成，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。
磁珠工作原理磁珠选型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。
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，侧重于抑止传导性干扰；磁珠多用于信号回路，主要用于EMI方面。
磁珠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，而电感是一种储能元件，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、EMC元件之二极管二极管是最简单的半导体器件。
由于其独特的特性，某些二极管有助于解决并防止与EMC相关的一些问题。
下表列出了典型的二极管。
第一讲总结：电磁兼容性元器件是解决电磁干扰发射和电磁敏感度问题的关键，正确选择和使用这些元器件是做好电磁兼容性设计的前提。
因此，我们必须深入掌握这些元器件，这样才有可能设计出符合标准要求、性能价格比最优的电子、电气产品。
第二讲：EMC 四大设计技巧中心议题：EMC四大设计技巧解决方案：EMC滤波设计技巧EMC接地设计技巧EMC屏蔽设计技巧PCB设计之布局布线策略电磁干扰的主要方式是传导干扰、辐射干扰、共阻抗耦合和感应耦合。
对这几种途径产生的干扰我们应采用的相应对策：传导采取滤波，辐射干扰采用屏蔽和接地等措施，就能够大大提高产品的抵抗电磁干扰的能力，也可以有效的降低对外界的电磁干扰。
本文从滤波设计、接地设计、屏蔽设计和PCB 布局布线技巧四个角度，介绍EMC的设计技巧。
一、EMC滤波设计技巧EMC设计中的滤波器通常指由L，C构成的低通滤波器。
滤波器结构的选择是由"最大不匹配原则"决定的。
即在任何滤波器中，电容两端存在高阻抗，电感两端存在低阻抗。
图1是利用最大不匹配原则得到的滤波器的结构与ZS和ZL的配合关系，每种情形给出了2种结构及相应的衰减斜率(n表示滤波器中电容元件和电感元件的总数)。
图1 滤波器的结构与ZS和ZL的配合关系去耦电容的自谐振频率电容的寄生电感Ls的大小基本上取决于引线的长度，对圆形、导线类型的引线上的典型值为10nH／cm。
典型的陶瓷电容的引线约有6 mm长，会引入约15nH的电感。
引线电感也可由下式估算:其中：l和r分别为引线的长度和半径。
寄生电感会与电容产生串联谐振，即自谐振，在自谐振频率fo处，去耦电容呈现的阻抗最小，去耦效果最好。
但对频率f高于f／o的噪声成份，去耦电容呈电感性，阻抗随频率的升高而变大，使去耦或旁路作用大大下降。
实践中，应根据噪声的最高频率fmax 来选择去耦电容的自谐振频率f0，最佳取值为fo=fmax。
去耦电容容量的选择在数字系统中，去耦电容的容量通常按下式估算：其中：△I为瞬变电流；△V为逻辑器件允许的电源电压变化，△t为开关时间。
实践中，去耦电容的容量可按C=1/f选用，f为电路频率，去耦电容的容量选择还必须满足以下条件：（1）芯片于去耦电容两端电压差△V。
必须小于噪声容限Vni：（2）从去耦电容为芯片提供所需的电流的角度考虑，其容量应满足：（3）芯片开关电流Ic的放电速度必须小于去耦电流的最大放电速度：此外，当电源引线比较长时，瞬变电流会引起较大的压降，此时就要加容纳电容以维持器件要求的电压值。
二、EMC接地设计接地是最有效的抑制骚扰源的方法，可解决50%的EMC问题。
系统基准地与大地相连，可抑制电磁骚扰。
外壳金属件直接接大地，还可以提供静电电荷的泄漏通路，防止静电积累。
在地线设计中应注意以下几点：（1）正确选择单点接地与多点接地在低频电路中，信号的工作频率小于1MHz，它的布线和器件间的电感影响较小，而接地电路形成的环流对干扰影响较大，因而应采用单点接地。
当信号工作频率大于10MHz时，地线阻抗变得很大，此时应尽量降低地线阻抗，应采用就近多点接地。
当工作频率在1～10MHz时，如果采用一点接地，其地线长度不应超过波长的1/20，否则应采用多点接地法。
（2）将数字电路与模拟电路分开电路板上既有高速逻辑电路，又有线性电路，应使它们尽量分开，而两者的地线不要相混，分别与电源端地线相连。
要尽量加大线性电路的接地面积。
（3）尽量加粗接地线若接地线很细，接地电位则随电流的变化而变化，致使电子设备的定时信号电平不稳，抗噪声性能变坏。
因此应将接地线尽量加粗，使它能通过三位于印制电路板的允许电流。
如有可能，接地线的宽度应大于3mm。
（4）将接地线构成闭环路设计只由数字电路组成的印制电路板的地线系统时，将接地线做成闭环路可以明显的提高抗噪声能力。
其原因在于：印制电路板上有很多集成电路组件，尤其遇有耗电多的组件时，因受接地线粗细的限制，会在地结上产生较大的电位差，引起抗噪声能力下降，若将接地结构成环路，则会缩小电位差值，提高电子设备的抗噪声能力。
三、EMC屏蔽设计屏蔽就是以金属隔离的原理来控制某一区域的电场或磁场对另一区域的干扰。
它包括两个含义：一是将电路、电缆或整个系统的干扰源包围起来，防止电磁干扰向外扩散；二是用屏蔽体将接收电路、设备或系统包围起来，防止它们受到外界电磁干扰的影响。
