所有世界市場上的電子産品在銷售給大衆之前，都要進行某種EMI/EMC測試，來證明其不會産生幹擾，或者不會被其它設備幹擾。出於測試目的，這些産品被分成兩類：主動輻射體和非主動輻射體。例如，手機和對講機就會主動輻射能量，而電視機、電腦或者筆記本電腦則不會。

取決於産品種類和所涉及的中介不同，EMI/EMC測試的要求也有不同，但還是可以大緻分爲兩大類：

?幹擾性測試：限定瞭(le)某産品能輻射或者傳導的振幅和頻率，從而使其不會對其它設備(bèi)産生幹擾；

?抗幹擾性測試（也叫免疫性測試）：限定瞭(le)會幹擾其它設備(bèi)以及發出輻射的輻射信号和傳導信号的振幅和頻率。

一個設備發出EMI的方式有兩種：傳導和輻射。這些都是相關的，因爲所有的輻射EMI都是由電流而産生，但並不是所有的電流都會産生輻射。因此，首先要研究和抑制輻射幹擾問題，然後再處理傳導幹擾問題。

在這兩者中，輻射更難預測(cè)和抑制，因此是造成大多數非主動輻射體産品EMI測(cè)試失敗(bài)的原因。在此我們将集中解決産品中普遍帶有的音頻/視頻接口的輻射幹擾問題。要滿足EMI/EMC規則所規定的限度可以有很多方法，但是他們大都可以被納入屏蔽和過濾兩大類。

在實際操作中，這兩大類方法都要與特殊應用方法相結合，來實現一個總的EMI方案。例如，在很多産(chǎn)品中都會有一個金屬底盤來屏蔽輻射，以及LC或RC濾波器來降低入線和出線的傳(chuán)導幹擾。另外，我們還可以“高頻抖動”一個時鍾來擴展其頻譜，以及降低某個特别應用所要求的過濾或者屏蔽的等級。

如果一個産品的性能得到瞭(le)初步認證，它就會被拿到一個正規實驗室進行正規測試，如果通過瞭(le)測試，那就可以投入銷售瞭(le)。如果不能通過測試，那問題就來瞭(le)。如果有問題，那麽即便是一個小小的改變也會需要很長時間，而且會推遲産品的上市，因爲所有國際和國内市場都要求産品通過EMI/EMC測試。因此，如果是某個視頻産品，其EMI設計将不得不犧牲視頻的性能，來確(què)保該産品能夠通過測試。而爲瞭(le)通過測試，又需要考慮物理尺寸和組件成本，從而使得這一現象在現代設計中更爲嚴重。

在産品尺寸最小化而性能期望值卻最高化的現代音頻－視頻模拟接口領域，這一點體現的尤爲明顯。要解決這一問題，第一步就是找到EMI/EMC測試失敗(bài)最多的地方，然後在此基礎上找到可能的解決辦(bàn)法。

測試失敗的原因所在

EMI/EMC測試的失敗發生在一個産品設計過程中的最薄弱的地方，在這種情況下，會有一個信号(以及幹擾)進入或者離開産品的屏蔽或者過濾結構。對於(yú)某個設備的音頻/視頻接口，最薄弱的地方就是将該設備與其它設備連接並(bìng)作爲天線使用的連接線纜。對於(yú)電腦來說，将顯示器和揚聲器連接到電腦的連接線是最容易收到幹擾的，也是在EMI/EMC測試中最容易産生問題的地方。

我們可能會認爲隻有涉及到大帶寬的視頻接口才會有這樣的情況，而低頻率的音頻接口應該不會有這種問題，但真的是這樣嗎？這隻有在過去A類音頻放大器中才會成立，而目前所用的高頻D類放大器都帶有高頻轉換信号，如果沒有适當屏蔽或者過濾，它們也會在EMI測(cè)試中産(chǎn)生問題。

在過去，大型外置濾波器和屏蔽線纜都可以解決這些問題，成本也不高，但卻讓産品性能大打折扣，而且增大瞭産品的體積。随著(zhe)這些産品縮減尺寸，並(bìng)發展到現代的音頻和視頻播放器，這些方案必須減小尺寸，同時又要保持甚至改進性能。爲瞭實現這一目的，MAX9511圖像視頻接口和MAX9705 D類音頻放大器等芯片都紛紛被開發出來，來在縮減尺寸的同時確保EMI性能。

爲瞭(le)展示這一目的是如何達到的，我們來看看一台普通電腦的音頻和顯示器接口，以及其通過這些小尺寸的設備(bèi)達到的EMI性能。首先，我們要瞭(le)解音頻/視頻接口設計要解決的不同的EMI問題，以及解決的方法。

視頻接口和EMI

電腦普遍採(cǎi)用的視頻方式，也就是我們所說的“顯卡”，和電視的是不一樣的。它帶(dài)有紅、綠、藍(RGB)模拟視頻信号，以及由水平和垂直同步和DDC組成的單獨邏輯信号，這些信号的上升和下降時間都很快。電腦一般都採(cǎi)用一個高密度D-subminiature連接器作爲視頻連接器，将顯示器和主機相連。如圖1。

圖1: 典型的VGA連接以及産生輻射EMI的信号(點擊放大圖)

盡管這個方案已經結合瞭(le)視頻信号屏蔽和共模扼流圈來降低輻射和傳導EMI，但還是需要再增加過濾這一環節，才能夠確(què)保滿足EMI要求。

爲瞭(le)以最可能高的分辨率複制“開”“關”象素的棋盤狀圖案，廣播視頻領域也會採用類似的過濾來從電視圖像中消除赝樣鋸齒，但不是電腦圖像。因此，爲瞭(le)實現最好的顯示性能，我們都想希望帶寬越大越好，但是在實際中，EMI性能和視頻性能卻無法兼得，因此隻好犧牲視頻帶寬。對於(yú)多信号視頻接口，這是由多個原因造成的。

例如，當你過濾這些視頻時，會産生一個時間延遲，而如果RGB視頻通道不能和時序緊密匹配，那麽在圖像的邊(biān)緣就會産生“散射”這樣的問題。爲瞭(le)避免這一現象，視頻通道的群延遲和群延遲匹配必須得到很好的控制。RGB視頻很容易受到這兩種因素的影響。

爲瞭(le)實現最好的性能，群延遲必須随頻率保持一緻，通道之間組延遲匹配最小要保持在±1/2個象素時間之内。如果匹配能有如此緊密，那麽同步信号也必須跟蹤通道延遲，這樣才能正確(què)地構成圖像。如果這樣做，我們又還要解決多個分辨率的問題，電腦的顯示器就可以做到這一點。

在此應用中，要通過一個固定頻率濾波器來優化性能是很難的。因爲如果我們在最低分辨率情況下設計濾波器來抑制EMI，濾波器的阻帶可能會介入到高分辨率格式的信号帶寬中，從而對其性能産(chǎn)生不利影響。而如果是爲瞭(le)最高分辨率而設計，你可能也滿足不瞭(le)EMI要求。

很顯然，最好的方案就是一個頻率響應能夠跟蹤所用的顯示分辨率的“可調”濾波器，但是這又增加瞭(le)成本，而且可能增加産品尺寸。另外，同步和DDC驅動的快速升降時間對於(yú)EMI性能也仍然重要，因此在任何完整的EMI方案中，都要把這些考慮在那。當然，還有一些很久以來就存在的問題，例如爲瞭(le)滿足即插即用要求而由視頻DAC進行的負載檢測。

MAX9511就可以滿足所有這些要求，圖2顯示瞭(le)一個利用MAX9511的高分辨率圖形闆輸出的典型前後性能，並(bìng)将之和在原始輸出上使用一個LC濾波器的方案做瞭(le)對比。

圖 2: 三種輻射情況(點擊放大圖)

音頻和EMI

要在不産(chǎn)生EMI的情況下達到效率和性能，音頻有一系列不同的問題。在便攜式應用中，我們希望将電池壽命越長(zhǎng)越好，但又不希望低效設計産(chǎn)生熱量，因此我們廣泛使用D類音頻放大器。

問題是D類放大器運用PWM來實現高效率，這一點和交換式電源供應器很類似。将未屏蔽揚聲器的連接線接到輸出上，會使其像天線那樣輻射EMI。盡管時鍾頻率高於(yú)音頻頻譜，一般是在300 kHz 到1 MHz，但它是一個諧波含量很大的方波，而且用來消除諧波的濾波器又大又昂貴。因此，就因爲尺寸原因，在便攜式應用如筆(bǐ)記本電腦中，這不是一個可行的方案。

一般的設計拓撲也起不到作用。要将輸出音頻功率最大化，便攜式設備(bèi)隻有採(cǎi)用一個輸出連接，我們稱爲橋接式負載(BTL)，此時揚聲器的兩根線都得到有效驅動。如圖3所示範例：

圖3: 一個典型的D類放大器方案(點擊放大圖)

此方案採用一個比較儀來監控模拟輸入電壓，並(bìng)将之比作一個三角時鍾波形。當三角波形的輸入量超過音頻輸入電壓時，比較儀會斷開，同時一個逆變器會産生互補PWM波形，來驅動BTL輸出部位的另一面。因此，帶有兩個感應器(L1和L2)和兩個電容器(C1和C2)的輸出濾波器的要求實際上是一個單端音頻輸出所要求的兩倍。由於需要處理峰值輸出電流，感應器尺寸都很大，並(bìng)占據瞭(le)大部分空間。

借助於(yú)揚聲器聲音線圈的感應和離散電容器，D類放大器可以用來運行一個濾波器，但是由於(yú)連接線仍然會輻射相當數量的能量，使用内置揚聲器還是會有限制。有一個方法是更改交換流程，使得放大器在保持高效的同時，又能減少EMI，並(bìng)因此而需要一個更小的濾波器。

要實現這一目的，可以調(diào)制時鍾的頻率降低能量。在縮小點(diǎn)返回之前，時鍾頻率的擴頻調(diào)制或者“抖動”擴展頻譜的範圍是有限的。如圖4，我們可以看到這種技術對一個典型輻射圖案的作用。

圖4: MAX9705輻射數據(MAX9705EV套件，SSM模式，12英寸長的非屏蔽雙絞線)(點擊放大圖)

由於輸出功率水平高於數百毫瓦，一部分帶有SSM並(bìng)超過幾英寸的揚聲器連線會輻射太多的能量。此時，即便提高時鍾頻率也是無濟於事的，因爲随著(zhe)頻率的升高，D類放大器的輸出光譜會降低，但是揚聲器的連接線會變得像天線一樣高效，使得任何性能上的改進都無法實現。要進一步改進EMI性能，就要求更改D類放大器本身所採用的PWM波形。這可以通過一種已經申請專利的，被稱爲有效輻射限制(AEL)的方法來實現。

AEL電路所採(cǎi)取的第一步，就是設置放大器的最小脈寬，這不像圖3中的那樣受到設計的限制。結合重疊、升降時間和時鍾頻率，最小脈寬将過程中産生的功率譜限制在一個給定的輸出功率的水平。這樣做的目的是爲瞭(le)将之降低到一定的水平，使得各部分在沒有外置過濾的情況下都可以運行，同時即便是帶有24英寸長的外置揚聲器連接線，其輻射也能保持在輻射幹擾限制範圍之内。

我們也希望能夠實現足夠的音頻性能，而達到這一目的需要至少2瓦的峰值功率輸出。同時，我們還想将熱量最小化，並(bìng)讓電池壽命延長至極限，所以我們需要能在低電壓單輸入運行的情況下實現高效率，以及适用於(yú)耳機的低功率關閉模式。此時，總諧波失真加噪音(THD+N)必須很低，而信噪比必須很高，並(bìng)能進行咔嗒聲-怦然聲抑制，同時輸入必須能和單端或者微分輸入相兼容。

圖5展示瞭(le)美信D類放大器中有效輻射限制所用的技術。從圖中我們並(bìng)不能馬上看出交換是如何完成的。如果将驅動調整到最佳，並(bìng)採用零死時控制，MAX9705 D類放大器的效率可以高於90％。獨特的專利型擴頻調制模式抑制瞭(le)光譜組件，降低瞭(le)連接線和揚聲器輻射出的EMI。

在立體聲或者多通道操作中，一個同步輸入将放大器的頻率控制在80 kHz到2 MHz之間，以便能将互調産(chǎn)生的輻射最小化，否則互調産(chǎn)生的輻射就會由多個自由運行的輻射源産(chǎn)生。這個方案結合瞭(le)兩種獨特技術：SSM和AEL，使得美信的D類放大器可以在FCC第15部分規定的EMI限制範圍之内，在帶有24英寸長的未屏蔽揚聲器連接線的情況下運行"filter-less"，如圖4所示。

圖5: 美信的D類放大器帶有一個内部産生的鋸齒，和一個微分輸入；如果使用一個單端輸入，就會從内部産生一個爲微分輸入。(點擊放大圖)

除瞭(le)EMI，音頻的THD+D在功率爲1W時可低至0.02%，而在功率爲2.3瓦時增至1%，SNR爲90dB。輸入可以由一個帶有+6dB, +12dB, +15.6dB或+20dB的固定增益的微分或者單端源來供給，並(bìng)适用於任何應用。另外還有一個可以将功耗最小化的關閉模式，以及一個同步輸入，讓MAX9705可以提供單聲道、立體聲或者多通道高性能音頻，同時又在帶有外置揚聲器但不需要濾波器的情況下滿足EMI輻射要求。

圖5所示的MAX9511圖形視頻接口給RGB視頻提供瞭(le)一個匹配的、三通道的可調EMI濾波器，範圍覆蓋瞭(le)從VGA到UXGA的分辨率，通道至通道偏移誤差小於(yú)0.5ns。另外，它更換瞭(le)一個單電阻器，從而實現瞭(le)調諧功能。

這使得在最終的EMI/EMC測試中，不需要對機械或者電氣部分作出任何更改，就可以改進一個産品的EMI性能。RGB視頻輸出是低阻抗(Zout小於(yú)1Ω)，再結合75Ω的反向終端，可在遠程監控器和塢站之間提供一個45到50dB的隔離。以前，要驅動兩個不同的輸出，這個方法需要進行一次交換，以避免LC濾波器的輸出上會附上一個長的未終止端頭。在圖6中，我們可以看到輸出負載是如何被檢測到，並(bìng)作爲一個DAC終端阻抗上的明顯改變被映射到輸入上的。

圖6: 帶有EMI抑制功能的MAX9511 VGA接口(點擊放大圖)

驅動RGB輸入的視頻控制器可以感應到，同時，如果沒有負載，可以通過關閉管腳來關閉視頻和同步輸出。爲瞭(le)支持即插即用式應用，DDC會一直處於(yú)開啓狀态，同時，驅動器可以将低電壓控制器水平轉換到标準的5V的接口水平。同步驅動器具有一個标準的50 Z的輸出阻抗，可以通過一個單外置電容器來配置以過濾邊緣，如圖7所示，而同步抖動(沒有電容器的情況下)則一般都少於(yú)0.5ns。

圖7: 一個MAX9511驅動多個輸出，帶有由一個MAX5432 I2C可調節數字電位計控制的可調節過濾。(點擊放大圖)

視頻性能：增益爲+6dB，SNR爲50dB，線性誤差爲0.036%，過沖(chōng)和下沖(chōng)小於(yú)1%，帶有抑制良好的響應。