電磁幹擾(EMI)是指電路受到瞭來自外部的非預期性電磁輻射幹擾。這種幹擾可以中斷、阻礙或降低電路的性能表現。在現今的便攜式消費電子設備設計中，空間已躍升爲第一要素。設計師經常需要移除外殼或屏罩，並且通過更加嚴謹的電路隔離來抑制EMI和噪聲。毫無疑問，較小的空間和更多的功能增加瞭電路闆的密度，此外還需要考慮圓片級封裝和微型電路設計規範，因此EMI問題更加值得關注。

 

EMI包含有兩個方面：放射和電磁耐受性。放射是指哪些設備(bèi)會産生輻射噪聲。電磁耐受性是指哪些設備(bèi)會受到其它設備(bèi)的電磁波影響。在稍候的篇幅中，我們将會多讨論一些有關電磁耐受性的問題。因爲如果能有效地控制電磁放射，那麽處理後續的電磁耐受性就變得相對容易瞭(le)。放射一般來說大體分爲輻射性放射和傳導性放射兩類。輻射性放射來自電路闆、走線或電線，以電磁波的形态經大氣傳播影響附近的接收器。需要注意的是“接收器”可泛指任何因外來電磁能量幹擾而影響其運行的電路。例如，PCB走線或IC的引線。傳導性放射是指能量經電線或電纜逃脫或傳導出來。傳導性放射可以直接影響電路性能，或者轉化爲輻射性放射。

 

圖1：波長和頻率之間的物理關系。

 

要瞭(le)解兩種放射，我們必須對天線有一定的瞭(le)解。圖1所示波長和頻率之間的物理關系。一根天線的有效長度必須達到波長的四份之一。如果在大氣中，其介電特性爲1。那麽在FR4或玻璃環氧電路闆中，其介電特性便會降低至4.8。因此信号一旦到達FR4的電介質梯度，其傳播走線就會變慢。於(yú)是會引起“波長縮減”效應。例如，一個200MHz的信号在大氣中的四分之一波長爲16.7cm，如果在内層的電路闆走線，那麽波長就變爲16.7/4.8(1/2)=7.6cm。

 

即使PCB走線的長度短於(yú)波長的四分之一，仍可以是有效的天線，能夠同時增強放射性和電磁耐受性。除瞭(le)内層外，表面的走線也可表現出波長縮減效應。因爲電介質的一面已足可改變傳遞的整個介電特性。

 

PCB走線等非意願天線(unintended antenna)，可以說是數字系統中輻射噪聲背後的黑手。從輻射性放射的角度考慮，我們可發現D類音頻放大器本質上可被看作成一個數字系統。電磁學中一個關鍵原理是電磁互易(reciprocity)，因爲電流的流動可産生一個電場，並且電通量的變化可引發電流的流動。按照這個原理，一條天線既可以用來接收電磁信号也可以用來發送電磁信号。假如非意願天線受到噪聲電流的刺激，而其長度接近波長的四分一接近時，此時便會産生輻射性放射。

 

圖2：常用的天線設計。

 

如圖2所示，常用的天線設計有兩種：偶極天線和鞭形天線。一個有趣的事實是鞭形天線本身就是半條偶極天線，水平接地經感應後，鞭形天線可成爲另外的半條偶極天線。衆所周知，天線的作用是通過電(diàn)氣能量的輻射來發送和接收信号。不過，如圖3所示，PCB中的非意願天線可包括：長(zhǎng)走線；通路；元件的引線和接腳；無載電(diàn)路闆的連接器和插座。

 

圖3：PCB中的非意願天線。

 

PCB上一些沒有端接的表面走線或埋在下面的走線可以變(biàn)成非意願鞭形天線。在不同電位勢下的走線片段可以因不良布局而變(biàn)成振子天線。同時，PCB的導電層(céng)可作爲雙極天線的另一條腿，而闆子本身會被耦合到電場中。

 

D類音頻放大器

 

由於自身的效率很高，D類音頻放大器很快就在消費電子設備中獲得瞭(le)廣泛的應用。D類音頻放大器通過輸入的模拟信号來調制一個高頻方波，該方波的頻率可以是固定的也可以是可變的，甚至可以是随機脈沖。低通濾波器用來過濾信号中的高頻内容以及恢複原始音頻信号。在沒有濾波器的拓樸中，揚聲器本身的電感會被合並(bìng)成濾波器的一部份。脈沖寬度調制(PWM)是一種普遍的D類拓樸技術，它採用固定頻率的波形，並(bìng)通過改變工作周期在低通濾波器後面産生出一個移動平均信号(圖4)。

 

圖4：PWM是一種普遍的D類拓樸技術。