Cadence电磁兼容性设计：预防与解决电磁干扰，专家的实战技巧


参考资源链接：[Candence入门教程：从零开始的原理图绘制与版图设计](https://wenku.csdn.net/doc/5m73s0sf7h?spm=1055.2635.3001.10343)
# 1. 电磁兼容性设计概述

## 简介
电磁兼容性（EMC）设计是保证电子系统稳定运行的关键。随着技术的发展，越来越多的设备受到电磁干扰（EMI）的影响，这要求工程师在设计时就要考虑EMC，避免后期问题的发生。

## 重要性
电磁干扰可以导致设备出现误操作、性能下降甚至完全失效，因此从项目初期就融入EMC设计，对于确保电子设备在复杂的电磁环境中可靠运行至关重要。

## 基础框架
为了达成电磁兼容性目标，设计者需要遵循一定的原则和实践，这涉及到理解电磁干扰的类型、传播途径，以及如何在硬件和软件设计中采取有效的预防措施。下一章节将详细探讨这些关键的理论基础。

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# 第二章：电磁干扰的理论基础

## 2.1 电磁干扰的分类与特性

### 2.1.1 传导干扰

传导干扰是指干扰信号通过导体传播的现象，它包括差模干扰和共模干扰两种类型。差模干扰是电流在导体间流通时产生的干扰，而共模干扰是电流经由导体和地线传播的干扰。

在电路设计中，传导干扰的抑制主要依赖于滤波电路的设计，其中包括差模滤波和共模滤波。差模滤波器可以使用共扼电感和电容组成低通滤波器，以抑制高频噪声。共模滤波器则需要在电源线和地之间并联共模电感，并与电容结合形成滤波电路。

graph LR
A[传导干扰] --> B[差模干扰]
A --> C[共模干扰]
B --> D[差模滤波设计]
C --> E[共模滤波设计]
D --> F[共扼电感和电容组成低通滤波器]
E --> G[并联共模电感与电容形成滤波电路]

### 2.1.2 辐射干扰

辐射干扰是通过空间电磁场传播的干扰，这种干扰在无线通讯、电子设备密集的环境中尤为突出。辐射干扰的强度受到干扰源频率、距离、路径以及接收器天线特性的影响。

为了减少辐射干扰，设计者通常需要遵循良好的布线和布局规则。例如，在PCB设计中，可以使用封闭的返回路径来限制干扰信号的辐射。此外，屏蔽和接地策略也是减轻辐射干扰的有效措施。

### 2.1.3 公共阻抗干扰

公共阻抗干扰发生在多电路共享同一阻抗路径时，例如，一个电路的地线被另一个电路用作回路的一部分。这种共享路径可能导致两个电路之间的耦合和干扰。

在设计阶段，应尽量避免公共阻抗的使用，如果无法避免，则需要最小化公共阻抗路径的阻抗。这可以通过在布局中合理安排电源和地线，以及使用星形接地技术来实现。

## 2.2 电磁干扰的传播途径

### 2.2.1 电源线干扰

电源线是电磁干扰进入系统的常见途径之一。电源线干扰通常包含两种类型：差模干扰和共模干扰。差模干扰由于电源线之间的电压波动而产生，而共模干扰由于电源线和地线之间电位差变化而产生。

设计者可以通过在电源输入端加入滤波器来减少电源线干扰。这通常涉及到LC电路的使用，其中电感可以抑制高频干扰，而电容则提供了从干扰信号到地的路径。

### 2.2.2 信号线干扰

信号线干扰主要是由外部电磁场对信号线的耦合引起的。这种干扰可以通过各种途径进入系统，例如通过导线的电容性耦合、电感性耦合以及电磁波的辐射耦合。

为减少信号线干扰，可以采取的措施包括使用屏蔽电缆、双绞线、合理的布线和布局，以及在信号线附近布置适当的去耦电容。

### 2.2.3 接地线干扰

接地线干扰发生在接地系统中，由于接地电阻和接地回路电感引起的电压降，导致干扰信号的产生。当多个电路共用一个接地系统时，容易产生接地线干扰。

解决接地线干扰的方法包括采用单点接地或多点接地策略，优化接地路径，以及确保接地系统的阻抗足够低。

## 2.3 电磁兼容性设计的原则

### 2.3.1 电磁兼容性标准概述

电磁兼容性（EMC）是指设备或系统在其电磁环境中能正常工作，同时不对其他设备或系统造成不能忍受的电磁干扰。国际电工委员会（IEC）和美国联邦通信委员会（FCC）等机构制定了许多电磁兼容性标准。

设计时，工程师应参考相应的EMC标准，了解辐射发射、辐射敏感度、传导发射和传导敏感度等关键指标，从而确保产品满足规定要求。

### 2.3.2 设计中的EMC原则和实践

在电磁兼容性设计中，有三大基本原则：减少干扰源、切断干扰传播途径和提高敏感设备的抗干扰能力。设计者应根据这些原则，在产品设计初期就将EMC考虑在内。

在实践中，可以通过设计合理的滤波器、使用屏蔽技术和合理的布线、布局方法来实现EMC设计。此外，进行EMC测试和评估也是确保产品满足EMC要求的关键步骤。

通过本章节的介绍，我们对电磁干扰的分类、传播途径以及EMC设计的原则有了初步的了解。下一章将详细介绍电磁兼容性设计的预防措施，帮助设计者在实际工作中更好地应用这些知识。

# 3. 电磁兼容性设计的预防措施

## 3.1 硬件设计中的EMC预防技巧

### 3.1.1 布局与布线的EMC策略

在硬件设计中，电磁兼容性（EMC）的预防首先需要在布局与布线阶段就开始实施。电路板的设计布局应当考虑到信号的完整性以及