随着单片机系统在消费类电子、医疗设备、工业自动化、智能仪器仪表及航空航天等领域的广泛应用，其面临的电磁干扰（EMI）问题日益严峻。金沙js5线路单片机开发工程师介绍，为了确保系统在复杂电磁环境中的稳定运行，电磁兼容性（EMC）设计成为单片机系统开发中的关键环节。

一、电磁兼容性的基本概念

电磁兼容性（EMC）包含系统的发射性能与抗干扰性能两个方面。一个理想的单片机系统应满足以下三个条件：
（1）对其他系统不产生干扰；
（2）对外部电磁发射不敏感；
（3）系统内部模块之间无相互干扰。

即使无法完全消除干扰，也必须将其抑制在可接受范围内，确保系统的可靠性和安全性。

二、电磁干扰的主要来源与耦合路径

电磁干扰的产生途径主要包括直接耦合（如传导）与间接耦合（如辐射、串扰）。以下是几种典型的干扰耦合方式：

1. 传导性 EMI（Conductive EMI）

通过导线、电源线或公共电阻路径传递的干扰。例如：
（1）噪声可能由电源线引入；
（2）不合理的去耦设计会放大噪声信号。

2. 公共阻抗耦合（Common Impedance Coupling）

当不同电路的电流流经同一地线或公共路径时，产生的电压降可引入耦合干扰。例如：模拟信号地与数字信号地共用地线，容易引发信号畸变或误触发。

3. 辐射耦合（Radiated Coupling）

又称串扰（Crosstalk），是高速信号在PCB走线中通过电磁感应影响相邻导线的典型现象，常见于：时钟线、复位线、通信总线附近。

4. 辐射发射（Radiated Emission）

主要包括：
（1）差模（DM）辐射：由信号线上存在的差模电流引起；
（2）共模（CM）辐射：因系统地电位漂移或共地电流不平衡而产生，CM辐射通常更难抑制。

三、影响EMC的主要因素

1. 电源电压

（1）电压越高，干扰信号幅度越大；
（2）低电压系统虽然减小了发射，但对外部干扰更加敏感。

2. 系统工作频率

（1）高频产生更强的电磁发射；
（2）高速开关器件在状态切换时易产生电流尖峰；
（3）高频系统更需重视布线、去耦与屏蔽设计。

3. 接地方式

合理接地是EMC设计的基础：
（1）当频率< 1MHz，单点接地。
（2）当频率>10MHz，多点接地。
（3）当频率1~10MHz，应视具体情况选择混合接地。

4. PCB设计

良好的PCB布局可大幅降低系统发射与敏感度问题，是EMC设计的核心。

5. 电源去耦

（1）瞬态电流尖峰可能通过电源线扩散，需用去耦电容和滤波网络吸收；
（2）高频电路尤其敏感，高di/dt信号线附近应放置陶瓷电容。

四、PCB的EMC设计策略

1. 元器件布局原则

特殊元件布局：
（1）缩短高频器件之间的连接路径；
（2）强干扰或敏感元件避免靠近；
（3）热源远离热敏元件；
（4）高压元件应远离操作区，防止电击与干扰；
（5）大质量元件应物理加固，避免机械应力损坏PCB。

一般元件布局：
（1）按功能单元划分区域布局；
（2）元件排列整齐、方向一致，利于焊接与自动化装配；
（3）元件之间保持合理间距，避免高频干扰。

2. PCB布线原则

（1）输入/输出端走线避免平行，必要时插入地线隔离；
（2）高频走线短直、少拐弯，避免90°直角；
（3）电源线和地线尽量宽，地线宽度≥3mm更佳；
（4）防止大面积铜箔脱落，可采用栅格化设计。

3. 焊盘设计

（1）焊盘孔径比器件引脚略大，避免虚焊；
（2）对于高密度PCB，焊盘最小直径为（引线孔径 + 1mm）。

4. 接地系统设计

（1）数字地与模拟地分开；
（2）高频模拟/数字信号尽量隔离接地；
（3）地线可形成闭环，有助于减少地电位差。

5. 电源退耦电容配置

常见配置如下：

需要注意的是：高频旁路电容引线应尽可能短。

6. 晶振电路设计

（1）晶体与相关电容靠近单片机布置；
（2）优选陶瓷或晶体振荡器而非RC；
（3）石英晶体外壳应接地。

7. 防雷与防浪涌设计

对于室外设备或连接外部线路的接口，应增加防护元件：
（1）气体放电管：适用于高电压防护；
（2）TVS（二极管）：抑制瞬时过压浪涌；
（3）RC吸收回路：适用于按键、继电器等电弧干扰源。

以上就是金沙js5线路单片机开发工程师分享的如何处理嵌入式开发的EMC问题。金沙js5线路专注单片机应用方案设计与开发，提供8位单片机、32位单片机。