一只豌豆象的博客

创作三年以来，本平台始终专注信号完整性与电磁兼容领域，分享实用设计经验与解决方案。内容涵盖阻抗匹配、布线设计、电磁干扰对策、滤波与屏蔽技术，以及建模仿真与测试验证等关键环节。每篇文章均致力于深度解析电子产品性能优化，为你提供真知灼见与实践指引。

本文基于CISPR25(2021)标准，重点整理了汽车电子组件与模块的EMC测试要求。主要内容包括：1）传导发射测试（电压法和电流探头法）的布置规范，涉及参考接地板尺寸、人工网络配置及线束布局；2）辐射发射测量的两种方法——全电波暗室法（ALSE）和带状线法（Stripline）的实施细则，涵盖天线选型、EUT定位及测试流程；3）不同类型人工网络（低压/高压/直流充电/交流电源）的阻抗特性与应用场景。测试限值采用多级分类，由供需双方协商确定，以满足不同车载系统的EMC要求。

扩频时钟，又称展频（SSC-Spread Spectrum Clocking），当前PCIE、DDR、USB等几乎所有的高速接口都支持SSC的功能。电子工程师在日常的电气测试中经常与之接触，在电磁传导和辐射发射验证过程中，经常需要使用到芯片的SSC功能，它的物理表现形式，就是信号的比特率会在一个很小的范围内浮动，多见于周期性变化的时钟信号。

电磁学应用中的基本参数定义和常用转换关系，会常见于电磁兼容的分析应用中，值得牢记！

安全与电磁兼容》是工业和信息化部主管、中国电子技术标准化研究院主办的双月刊，创刊于1989年，内容涉及标准解读、设计、测试、预测与仿真、材料研发及应用、电磁环境构建、静电放电、信号和功率完整性、先进技术的研究进展以及在应用方面面临的挑战、未来的发展方向建议等。以下是近几年的《综述》《学术探讨》《新视角》栏目的精选文章，点击链接即可下载高清PDF原文，您可通过工具栏的“查找替换”按钮，搜索感兴趣的文献。

P沟道和N沟道晶体管的漏源通态电阻匹配良好时，形成的CANH和CANL信号匹配良好；如果驱动器的一半具有比另一半低得多的导通状态电阻，那么总线共模电压将从VCC/2的显性状态偏离，并回到VCC/2的隐性状态，这将导致每一次状态转换都会伴随着共模电压噪声，从而导致更高水平的传导和辐射能量发射。

电压电流在导体或导线中传播时，存在两种工作形态：共模和差模。电子设备的信号线在进行相互通信时，至少会存在两根导线以形成电传输回路，除此之外，通常还存在第三个导体，即“参考地”。当信号正常传输时，两根导线作为往返线路使用，此时，两根导线上出现幅度相同但方向相反的电流，称之为差模电流；当两根导线中同时存在干扰时，“参考地”会成为干扰信号的返回路径，此时，在干扰信号的驱动下，两根导线上出现幅度和方向相同的电流，称之为共模电流。前者称为差模形态，后者称为共模形态。

简单地说，如果没有能量源，就不会产生EMI干扰源；如果没有耦合路径，就不会产生复杂的EMI现象；如果没有敏感的接收器，即使发生了能量耦合，可能也不会产生严重的电性能问题，因此，耦合路径是三要素的关键所在。

本文分享了一个GPU设计中开关电源模块的电感器所导致的CE失效案例，随着显卡性能的不断提升，GPU功率也在不断提高，不仅导致开关电源相位数量的增加，而且也导致在每个相位上通过功率电感器的电流增加，从而产生了更高的泄露磁通量耦合到整个系统中，并最终导致了CE失效。

本文通过简单的建模仿真阐明了PCB共模辐射的基本发生机制，实际设计中，潜在激励源的隐蔽性往往更高，更不易被察觉，需要设计者更为严谨地对产品进行检查和评估。

ESD电子枪的全尺寸建模对于电子枪内部器件的还原度虽然很高，但是该方法受限于时域算法，需要许多时间步长来稳定静态场，并且需要许多单元才能达到所需的精度，非常耗时，且对于大多数的ESD应用场景来说，并不需要充分考虑其内部的物理过程。这样的技术背景下，ESD电子枪的简化等效建模，虽然不能如全尺寸建模一样可以准确地模拟电子枪放电过程所产生的电磁场效应，但是，对于电流在EUT中的注入和返回过程的模拟精度并不低，并且大幅降低了仿真所需的时间，在经济性和效率之间权衡考虑，是当下最为可行的ESD仿真应用解决方案。

从过往的讨论中，已知PCB中的辐射问题，通常可以被简化为对偶极子和环形天线辐射模型的分析，这里所说的分析，并不是进行天线参数的严格审查，而是需要设计者了解这两种天线产生辐射的机理和特点，以及不同结构对辐射效率的影响，因此，即便没有深厚的天线理论功底，只要具备一定的辐射效率相关的知识并借助电磁仿真工具，也可以完成对此问题的有效分析。

设计高性能的柔性PCB时，由于采用了网格地的参考面构造，因此，需要按照特定的结构进行布局，才可以保证所需目标阻抗的稳定性，该结构的配置过程称为“Hatch Configuration”，合理的参数配置将有助于得到满意的设计效果。

进行电磁辐射和屏蔽研究时，存在近场和远场的概念，大概意思是，辐射源周围的空间按照距场源的位置远近可以分成两个区域，在接近场源的观测点，场的性质取决于源的特点，在远离场源的观测点，场的性质取决于传播场的媒介，清楚这点，将有助于在仿真和近似计算中灵活处理数据。

本文简要概述了介电常数和耗散因子的基本定义以及物理意义，并引出了损耗角正切以及有损传输线的概念，不难发现，通过介电常数实部、损耗角正切和频率相关特性，就可以完整描述电介质材料的电气特性。

通过本文的讨论，可以知道PCB层数、层的分配和层的顺序对EMC性能的影响，除此之外，还有一些因素同样也很重要，比如：1. 层间距；2. 正交布线时的信号层分配；3. 对信号布局的整体规划，如时钟、总线、高速、低频等等。因为每种叠层都有其优缺点，只有尽可能地考虑更多的影响因素，才可能做出合理的设计选择，而做出这些选择则需要理论和实践不断的累积，希望通过对本文的阅读和理解，可以为PCB设计提供必要的技术参考。

在电路应用中，高频时钟信号往往会采用差分线传输模式，其优点是在提高速率的同时减小功耗和提高抗扰度，因此，差模辐射就成为电路正常工作的结果，是电流流过导体形成的环路所产生，差模辐射模型可以被模拟为一个小环形天线，对于环形天线的辐射原理的分析，是进行复杂设计的理论基础。

从信号与系统理论中，可以知道，对于占空比为50%的周期信号，只含有奇次谐波，但在实际中，时钟信号并不是理想的占空比为50%的梯形波，因此，会同时含有奇偶次谐波，本文以一个典型的DDR时钟的仿真与测试的案例，深入探讨了这个问题。

众所周知，最有效的滤波电路应靠近噪声源放置，滤波的作用是对噪声电流进行及时有效地阻止和转移，实际设计中，工程师经常使用高的串联阻抗（电阻、电感和铁氧体）阻止电流，并使用低的并联阻抗（电容）转移电流。通常情况下，我们期望滤波器可以对噪声信号衰减大约30~40dB，然而又必须注意不能让滤波器过于影响有用信号。本文以最常见的RC滤波器为例，详细讲解该如何根据工作信号选择合适的滤波器参数。

电感和磁珠不仅在外形上相似，而且功能上也存在很多相同之处，有些应用场景下，两者甚至可以相互替代使用，但是，电感和磁珠之间真的能完全划上等号吗？答案是否定的。

现实中，需要利用电路来模拟人体放电进行ESD测试，不同的测试标准具备不同的参数值，最常用的是欧盟的基础静电放电标准EN 61000-4-2规定的模型，包含一个150pF电容和一个330Ω电阻，并规定了在专用的2欧姆测试负载上产生的典型参考波形，这个典型波形实际上是两个放电波形的合成：快速上升的窄脉冲是静电放电测试探针的自由空间电容放电波形，标准中定义了该探针的大小和形状，相对缓慢变化的宽脉冲是与测试仪器的接地线电感串联的150pF电容的放电波形。

研究ESD电子枪建模仿真的工程师，想必肯定拜读过Federico Centola的早期的经典论文“ESD Excitation Model for Susceptibility Study”，该论文的研究成果，已经被引用并实践了无数次，可谓是ESD研究入门的“模范”文章。

在“Numerical Modeling of Electrostatic Discharge Generators”一文中，采用一个经过改进的商用电子枪用于数值建模分析，改进后的电子枪新增了新的放电尖端，并包含了新的高压继电器、脉冲形成滤波器、两个铜环以及330ohm放电电阻和110pF储能电容。

本文利用CST的MWS工作室，快速地对屏蔽体中的缝隙结构的屏蔽效能进行分析，由于是流程演示，因此，并未过多考虑理论、实际工况和参数优化的细节，仅希望本文能起到“抛砖引玉”之效果。

典型的PCB同轴连接器大致可分为两个主要部分：拧紧同轴电缆的圆柱形部分和组装到PCB上的部分，连接器的使用带宽受到这两个部分中产生的第一个共振频率的限制，在谐振频率下，连接器内部的波阻抗会急剧增加，从而导致反射的增加。