全世界幾乎所有政府都在嘗試控制他們國家生產(chǎn)的電子產(chǎn)品產(chǎn)生的有害電磁干擾（EMI）（見圖1）。為了向用戶提供一定的保護(hù)和安全等級，政府都會(huì)制訂涉及電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)的非常特殊的一些規(guī)則和規(guī)定。

　　當(dāng)然這是好事。但這也意味著為了盡量減少他們的EMI特征并通過官方的EMI認(rèn)證測試，許多公司必須在產(chǎn)品設(shè)計(jì)和測試方面花費(fèi)大量的人力物力。壞消息是，即使采用了好的設(shè)計(jì)原理、選擇了高質(zhì)量的元件并且仔細(xì)地表征了產(chǎn)品，當(dāng)進(jìn)行一致性測試時(shí)，如果測試并不是所有階段都進(jìn)展順利，那么EMI故障仍有可能影響到產(chǎn)品的發(fā)布日程。

　　通常公司為了避免這樣的情景出現(xiàn)，會(huì)在設(shè)計(jì)和原型建立階段做一些“預(yù)先的一致性”測量。更好的做法是在產(chǎn)品發(fā)出去做一致性測試之前就能夠確定和修復(fù)潛在的EMI問題。

　　當(dāng)然，大多數(shù)公司的實(shí)驗(yàn)室并不具備做絕對EMI測量所需的測試室條件。好消息是，無需復(fù)制測試室條件就確定和解決EMI問題是完全可行的。本文討論的一些技術(shù)可以幫助你減少一個(gè)產(chǎn)品在測試室進(jìn)行最終完整的EMC一致性評估時(shí)失敗的風(fēng)險(xiǎn)。本文還舉了一個(gè)確定信號特征和一致性以便找出EMI發(fā)射源的例子。

　　圖1：信號中不斷變化的電壓和電流會(huì)產(chǎn)生電磁場。

　　理解EMI報(bào)告

　　在討論排查技術(shù)之前，介紹一下EMI測試報(bào)告是很有必要的。乍一看，EMI報(bào)告似乎直接提供了有關(guān)特定頻率點(diǎn)故障的信息，因此事情看起來很簡單，就是使用報(bào)告中的數(shù)據(jù)確定設(shè)計(jì)中的哪個(gè)元件包含問題源頻率，并特別加以注意，以便通過下一輪測試。然而，雖然許多測試條件在報(bào)告中是明確表示的，但一些需要考慮的重要事情可能并不那么明顯。在審查設(shè)計(jì)并試圖判斷問題源時(shí)，理解測試室如何生成這種報(bào)告是很有幫助的。

　　請看圖2所示的EMI測試報(bào)告，這份報(bào)告顯示大約90MHz處有個(gè)故障。

　　圖2：這份EMI測試報(bào)告顯示大約90MHz處有個(gè)故障。

　　圖3是對應(yīng)的列表數(shù)據(jù)報(bào)告，其中詳細(xì)列出了測試頻率、測量得到的幅度、校準(zhǔn)后的校正因子以及調(diào)整后的場強(qiáng)。然后將調(diào)整后的場強(qiáng)與下一欄中的指標(biāo)進(jìn)行比較，確定余量或超額量，顯示在最右欄。

　　在圖3所示的余量欄中，你可以看到有一個(gè)峰值超出了這個(gè)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)在88.7291MHz處規(guī)定的極限，與規(guī)范相差-2.3。

　　圖3：這個(gè)列表數(shù)據(jù)對應(yīng)的是圖2，它顯示故障點(diǎn)位于88.7291MHz處，但有許多因素令人懷疑這是否是實(shí)際的頻率。

　　你完工了，是嗎？不，沒這么快。不要讓所有這些數(shù)字讓你相信這是問題EMI源的精確頻率。事實(shí)上，測試報(bào)告中給出的頻率很有可能不是實(shí)際的源頻率。國際無線電干擾特別委員會(huì)（CISPR）指出，在執(zhí)行輻射發(fā)射測試時(shí)，依據(jù)具體的頻率范圍必須使用不同的測試方法。每種范圍要求特定分辨率帶寬的濾波器和檢測器類型，如表1所示。濾波器帶寬決定了解析實(shí)際感興趣頻率的能力；這意味著頻率范圍在排查問題源好多方面會(huì)有變化。

　　表1：CISPR測試要求根據(jù)不同頻率范圍而有所變化，并影響頻率分辨率。

　　這里需要著重指出的是，對某些頻率范圍，CISPR測試要求提倡使用準(zhǔn)峰值（QP）這種檢測器類型，這將掩蓋實(shí)際頻率。通常EMI部門或外部實(shí)驗(yàn)室一開始是使用簡單的峰值檢測器執(zhí)行掃描來發(fā)現(xiàn)問題區(qū)域的。但當(dāng)所發(fā)現(xiàn)的信號超過或接近規(guī)定極限時(shí)，他們也執(zhí)行準(zhǔn)峰值測量。準(zhǔn)峰值是EMI測量標(biāo)準(zhǔn)定義的一種方法，用來檢測信號包絡(luò)的加權(quán)峰值。它根據(jù)信號的持續(xù)時(shí)間和重復(fù)率對信號進(jìn)行加權(quán)，以便對從廣播角度看解釋為“騷擾”的信號施加更多的權(quán)重。與不頻發(fā)的脈沖相比，發(fā)生頻率更高的信號將導(dǎo)致更高的準(zhǔn)峰值測量結(jié)果。換句話說，問題信號發(fā)生的越頻繁，問題信號的絕對幅度就越可能被準(zhǔn)峰值測量所屏蔽。

　　好消息是，峰值和準(zhǔn)峰值掃描對預(yù)先一致性測試來說仍然是有用的。圖4給出了一個(gè)峰值和準(zhǔn)峰值檢測的例子。圖中顯示了峰值檢測和準(zhǔn)峰值檢測中都能看到的脈寬為8μs、重復(fù)率為10ms的信號。結(jié)果準(zhǔn)峰值的檢測結(jié)果比峰值低了10.1dB。

　　圖4：峰值檢測和準(zhǔn)峰值檢測的比較。

　　需要記住的一個(gè)好規(guī)則是，準(zhǔn)峰值檢測值總是小于或等于峰值檢測值，永遠(yuǎn)不會(huì)大于峰值檢測值。因此你可以使用峰值檢測來開展你的EMI排查和診斷。你不需要達(dá)到與EMI部門或?qū)嶒?yàn)室掃描同等程度的精度，因?yàn)闇y量都是相對值。如果你的實(shí)驗(yàn)室報(bào)告中的準(zhǔn)峰值檢測值表明，設(shè)計(jì)超過了3dB，峰值檢測值超過了 6dB，那么你就知道你需要的修復(fù)工作是將信號減小3dB或更多。

　　測試室為出EMI報(bào)告而開展的掃描通常是在特殊條件下進(jìn)行的，你的公司實(shí)驗(yàn)室也許無法復(fù)制這些條件。舉例來說，待測設(shè)備（DUT）可能放在一個(gè)轉(zhuǎn)盤上，以便于從多個(gè)角度收集信號。這種方位角信息是很有用的，因?yàn)樗苤甘締栴}發(fā)生的DUT區(qū)域。或者EMI測試室可能在校準(zhǔn)過的射頻房內(nèi)開展他們的測量，并報(bào)告作為強(qiáng)場的測量結(jié)果。

　　幸運(yùn)的是，你并不需要完全復(fù)制測試室的條件才能排查EMI測試故障。與在高度受控的EMI測試線上執(zhí)行的絕對測量不同，可以使用測試報(bào)告中的信息、深入理解用于產(chǎn)生報(bào)告的測量技術(shù)以及對待測設(shè)備周邊的相對觀察以隔離問題源并估計(jì)糾正有效性來開展問題的排查工作。

　　從哪里開始發(fā)現(xiàn)EMI輻射？

　　現(xiàn)在是把我們的目光專注到有害的EMI源上面的時(shí)候了。當(dāng)我們從EMI的角度看任何一款產(chǎn)品時(shí)，整個(gè)設(shè)計(jì)可以被看作是能量源和天線的一個(gè)集合。EMI問題的常見（但絕不是唯一）源包括：

　　電源濾波器

　　地阻抗

　　沒有足夠的信號返回

　　LCD輻射

　　元件寄生參數(shù)

　　電纜屏蔽不良

　　開關(guān)電源（DC/DC轉(zhuǎn)換器）

　　內(nèi)部耦合問題

　　金屬外殼中的靜電放電

　　不連續(xù)的返回路徑

　　為了確定一塊特定電路板上的能量源以及位于特定EMI問題中心的天線，你需要檢查被觀察信號的周期。信號的射頻頻率是多少？是脈沖式的還是連續(xù)的？這些信號特征可以使用基本的頻譜分析儀進(jìn)行監(jiān)視。

　　你還需要查看巧合性。待測設(shè)備（DUT）上的哪個(gè)信號與EMI事件是同時(shí)發(fā)生的？一般常見的做法是用示波器探測DUT上的電氣信號。檢查EMI問題與電氣事件的巧合性無疑是EMI排查中最耗時(shí)間的工作。過去，將來自頻譜分析儀和示波器的信息以同步方式關(guān)聯(lián)在一起一直是很難做的一件事。

　　然而，混合域示波器（MDO）的推出使情況有了改觀，它能提供同步的而且與時(shí)間相關(guān)聯(lián)的觀察和測量功能。如圖5所示的這種儀器能夠相當(dāng)容易地讓我們觀察哪個(gè)信號與哪個(gè)EMI事件同時(shí)發(fā)生，從而可以簡化EMI排查過程。

　　圖5：混合域示波器（MDO）將頻譜分析儀、示波器和邏輯分析儀組合在一臺(tái)儀表內(nèi)，可以從全部三臺(tái)儀器中產(chǎn)生同步的而且與時(shí)間關(guān)聯(lián)的測量結(jié)果。圖中顯示的是泰克公司的MDO4000B。

　　MDO將混合信號示波器的功能和頻譜分析儀的功能整合在一起。借助這種組合，你能夠自動(dòng)顯示模擬信號特征、數(shù)字時(shí)序、總線事務(wù)以及射頻并在這些信息基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)觸發(fā)。一些MDO還能捕獲或觀察頻譜和時(shí)域軌跡，包括射頻幅度對時(shí)間、射頻相位對時(shí)間以及射頻頻率對時(shí)間的關(guān)系曲線。射頻幅度與時(shí)間軌跡如圖6所示。

　　圖6：這張圖顯示了MDO提供的時(shí)間關(guān)聯(lián)觀察功能，圖中顯示了射頻幅度與時(shí)間的關(guān)系軌跡。