EMC語音芯片安規(guī)電磁兼容問題！

EMC主要是通過測試產(chǎn)品在電磁方面的干擾大小和抗干擾能力的綜合評定，是產(chǎn)品在質(zhì)量安全認證重要的指標之一。很多產(chǎn)品在做產(chǎn)品安全認證時都會遇到產(chǎn)品測試不合格的情況，尤其是在電磁兼容測試（即EMC測試）出錯頻率更是普遍。當產(chǎn)品一旦測試不合格，那么隨之而來的肯定是EMC整改通知書。在EMC整改過程中很多管理人和技術(shù)人員并不太明白該從何處入手，今天我們就來分析EMC整改常遇到的問題和一些整改建議。

首先我們來從EMC測試項目構(gòu)成說起，EMC主要包含兩大項：EMI（干擾）和EMS（產(chǎn)品抗干擾和敏感度）。當然這兩大項中又包括許多小項目，EMI主要測試項：RE（產(chǎn)品輻射，發(fā)射）、CE（產(chǎn)品傳導干擾）、Harmonic（諧波）、Ficker（閃爍）。EMS主要測試項：ESD（產(chǎn)品靜電）、EFT（瞬態(tài)脈沖干擾）、DIP（電壓跌落）、CS（傳導抗干擾）、RS（輻射抗干擾）、Surge（雷擊）、PMS（磁場抗擾）。通過這些測試項目我們不難看出EMC測試主要圍繞產(chǎn)品的電磁干擾和敏感度兩部分，如果一旦產(chǎn)品不符合安全認證標準需要EMC整改的時候我們可以通過降低其材料和零部件進行整改。

EMC安規(guī) ECM:Electro Magnetic Compatibility的縮寫。電磁兼容性（EMC）是指設(shè)備或系統(tǒng)在其電磁環(huán)境中符合要求運行并不對其環(huán)境中的任何設(shè)備產(chǎn)生無法忍受的電磁干擾的能力。因此，EMC包括兩個方面的要求：一方面是指設(shè)備在正常運行過程中對所在環(huán)境產(chǎn)生的電磁干擾不能超過一定的限值；另一方面是指器具對所在環(huán)境中存在的電磁干擾具有一定程度的抗擾度，即電磁敏感性。

語音芯片安規(guī)104電容接法：

語音芯片一般正負極要求接一顆104電容0.1uf,距離芯片越近越好,5mm內(nèi)最佳。環(huán)芯
常規(guī)應(yīng)用時為了節(jié)約成本，一般串一顆電容即可，但是電容有擊穿的可能性，
據(jù)安規(guī)要求：正負極需要串AC聯(lián)兩顆104電容，起到增強電容的電壓耐受能力的作用。 。

電容是串AC聯(lián)容量變小，并聯(lián)容量變大。

電容得單位分別是法拉（F),微法（UF），皮法（PF）。單位換算是10的6次方。
104就是10的4次方皮法，等于0.1微法 10的后面再加4個零，單位是PF。如果是103就是10的后面再加3個零，單位也是pf。這種電容為無極性電容，在電路中起到耦合、旁路的作用。

第三位數(shù)字表示后加0的個數(shù)。（如：104等于100000，等于0.1μF。）
標號為"104"的電容，其電容值就是在10后面再加上4個0 （pF），即100000pF，就是0.1uF。

電容串AC聯(lián)計算方法：等效電容公式類似于電阻并聯(lián)：C＝（C1*C2）/（C1+C2）。例如兩個100微法電容串AC聯(lián)以后，就成了1個50微法電容。

安規(guī)電容串AC聯(lián)在語音芯片電路中的作用
　　安規(guī)104電容串AC聯(lián)兩個在線路中的作用是什么呢：

　?。?） 可以提升線路中的電壓。

　?。?） 減少受電端電壓壓力。

　?。?） 提升線路運輸電力。

　?。?） 完善了系統(tǒng)趨勢動向的分散。

　?。?） 提升系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

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規(guī)電容在語音芯片電源線路板上的作用
一：安規(guī)電容作濾波用

　　濾波是安規(guī)電容的作用中很重要的一部分。幾乎所有的電源電路中都會用到。從理論上說，電容越大，阻抗越小，通過的頻率也越高。但實際上超過1uF的電容大多為電解電容，有很大的電感成份，所以頻率高后反而阻抗會增大。有時會看到有一個電容量較大電解電容并聯(lián)了一個小電容，這時大電容通低頻，小電容通高頻。電容的作用就是通高阻低，通高頻阻低頻。電容越大低頻越容易通過，電容越大高頻越容易通過。具體用在濾波中，大電容（1000uF）濾低頻，小電容（20pF）濾高頻。

　　安規(guī)電容作為語音芯片濾波電容用，可比作"水塘"。由于電容的兩端電壓不會突變，由此可知，信號頻率越高則衰減越大，可很形象的說電容像個水塘，不會因幾滴水的加入或蒸發(fā)而引起水量的變化。 它把電壓的變動轉(zhuǎn)化為電流的變化，頻率越高，峰值電流就越大，從而緩沖了電壓。濾波就是充電，放電的過程。

二：安規(guī)電容作旁路用

　　旁路電容是為本地器件提供能量的儲能器件，它能使穩(wěn)壓器的輸出均勻化，降低負載需求。就像小型可充電電池一樣，旁路電容能夠被充電，并向器件進行放電。為盡量減少阻抗，旁路電容要盡量靠近負載器件的供電電源管腳和地管腳。這能夠很好地防止輸入值過大而導致的地電位抬高和噪聲。地彈是地連接處在通過大電流毛刺時的電壓降。

一、EMC整改意見：
1、在拿到整改意見書以后，需要提前定位好EMC整改計劃。沒有定位好計劃就去盲目的整改產(chǎn)品就像無頭的蒼蠅一樣到處亂動，這樣只會增加整改的成本。
2、定位手段，對于這里小編覺得主要可以分為兩點。第一：直覺判斷，需要完全依托工程師的直覺和經(jīng)驗來進行判斷。第二：比較測試，根據(jù)測試儀器所提供的數(shù)據(jù)來進行分析問題。
二、EMC整改流程：
1、RE超標整改流程：

2、電線電纜超標整改流程：

3、信號電纜整改流程：

4、屏蔽體泄漏整改流程：

三、EMC整改的一些小建議
1、電容的濾波作用

即頻率f越大，電容的阻抗Z越小。 環(huán)芯

當?shù)皖l時，電容C由于阻抗Z比較大，有用信號可以順利通過；
當高頻時，電容C由于阻抗Z已經(jīng)很小了，相當于把高頻噪聲短路到GND上去了。
2、電容濾波在何時會失效
整改中常常會使用電容這種元器件進行濾波，往往有“大電容濾低頻，小電容濾高頻”的說法。
以常見的表貼式MLCC陶瓷電容為例，進行等效模型如下：

容值10nF，封裝0603的X7R陶瓷的模型參數(shù)如下：

由于等效模型中既有電容C，也有電感L，組成了二階系統(tǒng)，就存在不穩(wěn)定性。對電路回路來說，就是會發(fā)生諧振，諧振點在如下頻率處：

下圖是諧振曲線的示例：

即常說的在諧振點前是電容，諧振點之后就不再是電容了。
3、LC濾波何時使用
如果串AC聯(lián)電感L，再并聯(lián)組成C，就形成了LC濾波： atchip.com

單獨一個電容C是一階系統(tǒng)，單獨一個電感L也是一階系統(tǒng)，在幅值衰減斜率是-20dB。但LC組成的二階系統(tǒng)，幅值衰減斜率是-40dB，更靠近理想的“立陡”的截止頻率的效果，即濾波效果更好。

4、PWM頻率到底是多少
往往提到PWM，比如會說用20kHz PWM驅(qū)動電機等。但實際上，這個20kHz僅代表PWM的脈沖周期是50us：

那么所謂的20kHz PWM在頻域上的頻率點落在哪里呢，如下公式：

對于階躍信號來說，由于上升時間tr無窮小，則頻率f無窮大。當頻率高了之后，寄生參數(shù)則不能在忽略，會引發(fā)很多諧振的問題。
從信號上來看，就是很陡峭的階躍信號會有過沖和振蕩的問題。簡單來說就是頻率f越大，則噪聲所占的頻率就會越寬泛，即EMC特性就會越差。
5、如何將原理圖和PCB對應(yīng)起來
由于細分工種的問題，原理圖和PCB被割裂開來，由兩組人進行分工作業(yè)：

例如在原理圖上有如下的電路： 環(huán) 芯

其隱含一個問題就是在PCB上其實V1的負極和C1的負極是有一條線（PCB layout工具軟件中用的詞比較準確，Trace，蹤跡/軌跡）。
往往在設(shè)計階段A->B->C是都會關(guān)注的。如果EMC出現(xiàn)問題，除了要在原理圖上查找電路參數(shù)的問題，還需要特別關(guān)注C->D，即回流路徑。

如果回流路徑不順暢，會造成信號的畸變：

比如在EMC試驗時，MCU的ADC采集到的信號被干擾到了，則除了在原理圖上分析外，在PCB上講該信號高亮出來，然后再耐心尋找該信號的回流路徑是否有不順暢的地方：

對著信號線頭腦中想象回流路徑，有點意識流的感覺。
四、總結(jié)

請注意！ 靜電敏感器件請做好電磁干擾防范。

文章出處：電子工程師。

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