EMI
EMI的意思是電磁干擾。我們都知道當(dāng)電路出現(xiàn)一個你不希望看到的現(xiàn)象，而且原因無法解釋，并且是有的時候出現(xiàn)有的時候不出現(xiàn)時，我們就可能碰到了EMI。
EMI從本質(zhì)上講就是你不想看到的信號出現(xiàn)在你的電路中。EMI出現(xiàn)在電路中的途徑有兩種：一種的傳導(dǎo)，一種的輻射。傳導(dǎo)就是信號通過走線或者其他路徑進(jìn)入到被干擾的地方。輻射就是通過耦合的方式進(jìn)行干擾。
怎么定位是傳導(dǎo)還是輻射EMI呢？就是把電路一塊一塊的斷開連接，看干擾現(xiàn)象有沒有消失，這樣可以判斷是不是傳導(dǎo)的EMI。其實(shí)輻射和傳導(dǎo)最終所有的EMI都是會變成傳導(dǎo)的，因?yàn)橹挥蠩MI變成傳導(dǎo)的之后才會使電路受到干擾。
輻射的EMI可以分為兩類，近端場效應(yīng)和射頻場效應(yīng)。有一個大概的劃分，距離在一個波長以內(nèi)的是近端場效應(yīng)，一個波長以外的是遠(yuǎn)端場效應(yīng)。
近端場的磁場會引起電流干擾。近端場的電場會引起電壓的干擾。
有一種很簡單的方法測試電場。當(dāng)示波器的地線懸著的時候，它的探針就是一個二級子天線。能夠很好的感應(yīng)電場。當(dāng)示波器的地線和探針連在一起的時候，就組成了回路，它能測試出磁場。
在一本資料上看到過。在點(diǎn)對點(diǎn)的布線中（我們的主板上很多線都是點(diǎn)對點(diǎn)的布線，比如說一個兩層的FPC），分布系統(tǒng)會產(chǎn)生振鈴（無端接的情況），集總系統(tǒng)有可能會有可能不會。大概區(qū)分分布系統(tǒng)和集總系統(tǒng)的的數(shù)字是L/6。L=信號上升時間/傳播延遲。所以當(dāng)線長度超過上升沿的電長度的1/6時，就應(yīng)該端接。
集總參數(shù)電路可能振鈴可能不振鈴。這取決于電路的Q值。電路的Q值顯示出電路中信號消逝消逝的快慢。在低Q值電路中，信號衰減得很快，在高Q值電路中，信號卻來回振蕩，經(jīng)過幾個振鈴周期才會消失。
Q值為1的數(shù)字電路中，會顯示出16%的過沖，Q值為2的數(shù)字電路，則顯示44%的過沖。任何Q值低于二分之一的電路都不會振鈴。（傳輸線的Q值臨界點(diǎn)是1）一個電路上產(chǎn)生的振鈴是電路本身的固有諧振頻率和驅(qū)動器上升時間之間關(guān)系的一個函數(shù)。
Q值的計(jì)算公式大概由驅(qū)動器的源端電阻，導(dǎo)線的串聯(lián)電感和接收器的負(fù)載電容組成。
R是驅(qū)動器的輸出電阻，L是電路的電感，C是接收器的負(fù)載電容。
其中電路的電感計(jì)算公式為
D為繞接線的直徑，H為線路對接地平面的高度，X為線長。
所以，直徑越大，對地距離越近，線長越短Q值就越小。
所以在一個系統(tǒng)中長線反射和短線振鈴的時候都應(yīng)該端接。
端接分為末端端接，源端端接和中間端接。
阻性的端接器能夠防止反射或振鈴問題。
當(dāng)使用末端端接的時候，每個驅(qū)動門短路直接連接到傳輸線。末端端接器位于接收器。末端端接線的特點(diǎn)是：
驅(qū)動波形以滿幅度沿著整個電纜的路徑傳播。
所有的反射被末端端接電阻衰減。
接收到的電壓等于傳輸電壓。
源端端接方式指的是把每個驅(qū)動門電路通過一個串聯(lián)電阻連接到傳輸線上。串聯(lián)電阻的值加上驅(qū)動門的輸出阻抗，應(yīng)該等于傳輸線的特性阻抗。這樣，源端的反射系數(shù)為零。
源端端接電路的特性為：
驅(qū)動波形在傳輸?shù)骄€路之前被串聯(lián)端接電阻分擔(dān)一半。
驅(qū)動信號以一半的強(qiáng)度傳播到線路末端。
遠(yuǎn)端（開路）的信號反射系數(shù)是1。反射信號的強(qiáng)度是信號強(qiáng)度的一半。一半強(qiáng)度的反射加上一半強(qiáng)度的初始輸入信號，在接收端達(dá)到信號的完整電平。
反射信號沿著線路向源端反向傳播，被源端端接衰減。
末端反射返回到源端后，驅(qū)動電流下降為零。一直保持到下個信號轉(zhuǎn)換。在快速系統(tǒng)中，下個轉(zhuǎn)換在末端反射到達(dá)之前就開始了。
在相同傳輸線阻抗和相同的負(fù)載情況下，源端端接電路的上升時間是末端端接電路的兩倍。
在驅(qū)動電壓和傳輸線阻抗都相同的條件下，源端端接電路的功耗小于末端端接負(fù)載的功耗。
在低速系統(tǒng)中，源端端接線所需的平均電流比較低。在高速系統(tǒng)中，末端反射回到源端之前，源端端接線上的下一個跳變已經(jīng)開始，所以需要驅(qū)動電源保持最大值。
中間端接模型
中間端接付出了信號衰減的代價，但是可以改善系統(tǒng)的階躍響應(yīng)。
端接電阻時應(yīng)考慮
1，端接電阻阻值的準(zhǔn)確性
一個端接電阻應(yīng)該減少或消除傳輸線上的不必要的反射。只有當(dāng)它的阻抗值和傳輸線特性阻抗匹配時才能完成這項(xiàng)功能。
2，端接電阻的功耗
當(dāng)電路的反射能量全部消耗在電阻上時，電阻會發(fā)熱。電阻過熱的結(jié)果是其阻抗值可能漂移，引起反射。嚴(yán)重的時候會直接爆裂。
3，端接電阻的串聯(lián)電感
端接電阻的寄生電感，可能會引起不必要的反射。
下面再回顧下一個串?dāng)_公式
串?dāng)_：
如圖中顯示，流經(jīng)環(huán)路A的電流產(chǎn)生的一些磁力線穿過了環(huán)路B。因此，環(huán)路A的電流變化改變了由環(huán)路B所包圍的磁通量。環(huán)路B中的磁通量變化感應(yīng)產(chǎn)生了環(huán)路B上的噪聲電壓，稱為串?dāng)_。環(huán)路A中的電流變化與環(huán)路B中電壓成比例，比例常數(shù)稱為環(huán)路A和B的互感。
互感
h為據(jù)地平面的高度，s為兩線之間的距離,L為一條導(dǎo)線的電感。
傳輸線降低EMI的原因是，限制信號返回電流的流動路徑，保證返回電流緊貼著信號的輸出線路。產(chǎn)出的電路環(huán)路面積非常小，由輸出和返回電流路徑產(chǎn)生的磁場相互抵消。
處理導(dǎo)線中EMI還有另外兩種方法：
1， 小電流的信號更容易受到干擾。
當(dāng)電壓一定的時候，因?yàn)橐拗乒β剩噪娏鞅容^小。小功率的信號被一個小的功率的信號就干擾。所以增大驅(qū)動能力可能是解決EMI的一種方法。
2， 在射頻干擾時，找到接收天線，并破壞它。
天線可能是在前面提到過的，二極子天線（一根導(dǎo)線和一根地線），或者是天線環(huán)。它們可能接收到磁場或者電場的信號。
任何非正弦波信號在頻域內(nèi)都有非常豐富的諧波分量，這些諧波分量便是引起EMI輻射的“罪魁禍?zhǔn)住薄?/p>
影響其諧波分量的最主要因素是信號的上升沿，所以在邏輯器件的選擇以及編程方面有一個原則：“信號的上升沿能夠滿足功能要求且留一定的裕量即可，不要強(qiáng)求過小的上升時間”。
從下圖可以看出，即使是相同的信號頻率，上升時間小的信號在頻域覆蓋的頻帶要寬，并且基頻后的相同頻點(diǎn)上幅度要大，所以信號的上升沿越小，其干擾強(qiáng)度越大。
在滿足產(chǎn)品功能要求的情況下，沿盡可能緩；
如下圖所示，使沿變緩的方法是增大電阻R和電容C的值；
所以，單板原理圖設(shè)計(jì)時，在時鐘信號的輸出端串聯(lián)一個電阻R，此電阻同時可以用來進(jìn)行匹配（見后續(xù)描述）；
電容C的實(shí)現(xiàn)可以采用在PCB設(shè)計(jì)時預(yù)留焊盤或通過信號線的對地分布電容來控制。
一般的處理方法是端接：
從下圖中的左圖可以看出，原先的過沖沒有了，所以右圖中的頻域輻射圖得到了很大的改善。
對于可編程的總線輸出芯片，建議使用軟件控制其沿的陡度；
對于不可編程的芯片，采用的方法同時鐘源，但給每根總線都并電容的可能性不大，因?yàn)槊扛偩€對地都有分布電容，所以增大下圖中的R同樣可以減緩信號上升沿。
匹配電阻的選擇：22歐姆～51歐姆。
一般不建議采用阻排，因?yàn)樽枧湃菀桩a(chǎn)生串?dāng)_，并且阻排之中如果有一個電阻故障，整個阻排都需要更換，成本大。
但是我們在FLASH數(shù)據(jù)總線是用的排阻一樣的東西，它內(nèi)部還有個下地的電容?？梢怨?jié)省布板的空間。
燚智能周教授
原文來自燚智能硬件開發(fā)網(wǎng)（燚，yi，熊熊大火燃燒的樣子）
