實(shí)際工作中，設(shè)計(jì)工程師通常認(rèn)為自己能夠接觸到的EMC問(wèn)題就是PCB板級(jí)設(shè)計(jì)。然而在考慮EMI控制時(shí)，首先應(yīng)該考慮對(duì)集成電路芯片的選擇。電磁兼容設(shè)計(jì)通常要運(yùn)用各項(xiàng)控制技術(shù)，一般來(lái)說(shuō)，越接近EMI源，實(shí)現(xiàn)EMI控制所需的成本就越小。PCB上的集成電路芯片是EMI最主要的能量來(lái)源，因此，如果能夠深入了解集成電路芯片的內(nèi)部特征，可以簡(jiǎn)化PCB和系統(tǒng)級(jí)設(shè)計(jì)中的EMI控制。集成電路的某些特征如封裝類型、偏置電壓和芯片的工藝技術(shù)（例如CMOS、ECL、TTL）等都對(duì)電磁干擾有很大的影響。如果能夠深入了解集成電路芯片的內(nèi)部特征，可以簡(jiǎn)化PCB和系統(tǒng)級(jí)設(shè)計(jì)中的EMI控制。

　　集成電路芯片的EMI來(lái)源

　　PCB中集成電路EMI的來(lái)源主要有：數(shù)字集成電路從邏輯高到邏輯低之間轉(zhuǎn)換或者從邏輯低到邏輯高之間轉(zhuǎn)換過(guò)程中，輸出端產(chǎn)生的方波信號(hào)頻率導(dǎo)致的EMI；信號(hào)電壓和信號(hào)電流電場(chǎng)和磁場(chǎng)；IC芯片自身的電容和電感等。集成電路芯片輸出端產(chǎn)生的方波中包含頻率范圍寬廣的正弦諧波分量，這些正弦諧波分量構(gòu)成工程師所關(guān)心的EMI頻率成分。最高EMI頻率也稱為EMI發(fā)射帶寬，它是信號(hào)上升時(shí)間（而不是信號(hào)頻率）的函數(shù)。計(jì)算EMI發(fā)射帶寬的公式為：

　　F=0．35／Tr

　　式中，F(xiàn)是頻率，單位是GHz；Tr信號(hào)上升時(shí)間或者下降時(shí)間，單位為ns。

　　從上述公式中可以看出，如果電路的開(kāi)關(guān)頻率為50MHz，而采用的集成電路芯片的上升時(shí)間是1ns，那么該電路的最高EMI發(fā)射頻率將達(dá)到350MHz，遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于該電路的開(kāi)關(guān)頻率。而如果IC的上升時(shí)間為500ps，那么該電路的最高EMI發(fā)射頻率將高達(dá)700MHz

　　當(dāng)IC芯片的輸出在邏輯高低電平間變換時(shí)，信號(hào)電壓和信號(hào)電流就會(huì)產(chǎn)生電場(chǎng)和磁場(chǎng)，而這些龜場(chǎng)和磁場(chǎng)的最高頻率就是發(fā)射帶寬。電場(chǎng)和磁場(chǎng)的強(qiáng)度以及對(duì)外輻射的百分比，不僅是信號(hào)上升時(shí)間的函數(shù)，同時(shí)也取決于對(duì)信號(hào)源到負(fù)載點(diǎn)之間信號(hào)通道上電容和電感的控制的好壞，因此，信號(hào)源位于PCB板的IC內(nèi)部，而負(fù)載位于其他的IC內(nèi)部，這些IC可能在PCB上，也可能不在該P(yáng)CB上。為了有效地控制EMI，不僅需要關(guān)注IC芯片自身的電容和電感，同樣需要重視PCB上存在的電容和電感。

　　當(dāng)IC芯片的輸出端發(fā)生跳變并驅(qū)動(dòng)相連的PCB導(dǎo)線為邏輯高電平時(shí)，IC芯片將從電源中吸納電流，提供輸出端所需能量。對(duì)于IC不斷轉(zhuǎn)換所產(chǎn)生的超高頻電流而言，電源總線始于PCB上的去耦網(wǎng)絡(luò)、止于IC的輸出端。如果輸出信號(hào)上升時(shí)間為1．0ns，那么IC要在1．0ns內(nèi)從電源上吸納足夠的電流來(lái)驅(qū)動(dòng)傳輸線。電源總線上電壓的瞬變?nèi)Q于電源總線路徑上的電感、吸納電流以及電流的傳輸時(shí)間。電壓的瞬變由下面的公式所定義：

　　V=Ldi/dt

　　式中，L為電流傳輸路徑上的電感，di為信號(hào)上升時(shí)間間隔內(nèi)電流的變化，dt為電流的傳輸時(shí)間（信號(hào)的上升時(shí)間）

　　由于IC管腳以及內(nèi)部電路都是電源總線的一部分，而且吸納電流和輸出信號(hào)的上升時(shí)間也在一定程度上取決于IC的工藝技術(shù)，因此選擇合適的IC就可以在很大程度上控制上述公式中提到的所有三個(gè)要素

　　IC封裝特征在電磁干擾控制中的作用

　　IC封裝通常包括硅基芯片、一個(gè)小型的內(nèi)部PCB以及焊盤。硅基芯片安裝在小型的PCB上，通過(guò)綁定線實(shí)現(xiàn)硅基芯片與焊盤之間的連接，在某些封裝中也可以實(shí)現(xiàn)直接連接。小型PCB實(shí)現(xiàn)硅基芯片上的信號(hào)和電源與IC封裝上的對(duì)應(yīng)管腳之間的連接，這樣就實(shí)現(xiàn)了硅基芯片上信號(hào)和電源節(jié)點(diǎn)的對(duì)外延伸。因此，該IC的電源和信號(hào)的傳輸路徑包括硅基芯片、與小型PCB之間的連線、PCB走線以及IC封裝的輸入和輸出管腳。對(duì)電容和電感（對(duì)應(yīng)于電場(chǎng)和磁場(chǎng)）控制的好壞在很大程度上取決于整個(gè)傳輸路徑設(shè)計(jì)的好壞，某些設(shè)計(jì)特征將直接影響整個(gè)IC芯片封裝的電容和電感。

　　首先看硅基芯片與內(nèi)部小電路板之間的連接方式。許多IC芯片都采用綁定線來(lái)實(shí)現(xiàn)硅基芯片與內(nèi)部小電路板之間的連接，這是一種在硅基芯片與內(nèi)部小電路板之間的極細(xì)的飛線。硅基器件的熱脹系數(shù)與典型的PCB材料（如環(huán)氧樹(shù)脂）的熱脹系數(shù)有很大的差別。如果硅基芯片的電氣連接點(diǎn)直接安裝在內(nèi)部小PCB上的話，那么IC封裝內(nèi)部溫度的變化導(dǎo)致熱脹冷縮，連接就會(huì)因?yàn)閿嗔讯?。綁定線則可以承受大量的彎曲變形而不容易斷裂。

　　采用綁定線的問(wèn)題在于，每一個(gè)信號(hào)或者電源線的電流環(huán)路面積的增加將導(dǎo)致電感值升高。獲得較低電感值的優(yōu)良設(shè)計(jì)就是實(shí)現(xiàn)硅基芯片與內(nèi)部PCB之間的直接連接，也就是說(shuō)硅基芯片的連接點(diǎn)直接黏結(jié)在PCB的焊盤上。這就要求選擇使用一種特殊的PCB板基材料，這種材料應(yīng)該具有極低的熱膨脹系數(shù)。而選擇這種材料將導(dǎo)致IC芯片整體成本的增加，因而采用這種工藝技術(shù)的芯片并不常見(jiàn)，但是只要這種將硅基芯片與載體PCB直接連接的IC存在并且在設(shè)計(jì)方案中可行，那么采用這樣的IC器件就是較好的選擇。

　　在IC封裝設(shè)計(jì)中，降低電感并且增大信號(hào)與對(duì)應(yīng)回路之間或者電源與地之間的電容是選擇集成電路芯片過(guò)程中的首選考慮。從EMC角度考慮，表貼元件是首選器件，因?yàn)槠浼纳鷧?shù)小得多，而且能在很高的頻率中提供令人滿意的參數(shù)。例如表貼電阻（1kΩ以下）在1GHz時(shí)仍保持電阻性。而小間距的表面貼裝與大間距的表面貼裝工藝相比，應(yīng)該優(yōu)先考慮選擇采用小間距的表面貼裝工藝封裝的IC芯片。BGA封裝的IC芯片同任何常用的封裝類型相比具有最低的引線龜感。從電容和電感控制的角度來(lái)看，小型的封裝和更細(xì)的間距通常代表性能的提高。

　　其他相關(guān)的IC工藝技術(shù)問(wèn)題

　　集成電路芯片偏置和驅(qū)動(dòng)的電源電壓Vcc是選擇IC時(shí)要注意的重要問(wèn)題。從IC電源管腳吸納的電流，主要取決于該電壓值以及該IC芯片輸出級(jí)驅(qū)動(dòng)的傳輸線（PCB線和地返回路徑）阻抗。5V電源電壓的IC芯片驅(qū)動(dòng)50Ω?jìng)鬏斁€時(shí)，吸納的電流為100mA；3．3V電源電壓的IC芯片驅(qū)動(dòng)同樣的50Ω?jìng)鬏斁€時(shí)，吸納電流將減小到66mA；1．8V電壓的IC芯片驅(qū)動(dòng)同樣的50Ω?jìng)鬏斁€時(shí)，吸納電流將減小到36mA．。由此可見(jiàn)，在公式V=印刷電路板中的電磁兼容設(shè)計(jì)方法總結(jié)，驅(qū)動(dòng)電流從100mA減少到36mA可以有效地降低電壓的瞬變電壓，因而也就降低了EMI。低壓差分信號(hào)器件（LVDS）的信號(hào)電壓擺幅僅有幾百毫伏，可以想像這樣的器件技術(shù)對(duì)EMI的改善將非常明顯。

　　電源系統(tǒng)的去耦也是一個(gè)特別值得關(guān)注的問(wèn)題。IC輸出級(jí)通過(guò)IC的電源管腳吸納的電流都是由電路板上的去耦網(wǎng)絡(luò)提供的。降低電源總線上壓降的一種可行辦法是縮短去耦電容到IC輸出級(jí)之間的分布路徑，這樣將降低公式中的“L”項(xiàng)。一種最直接的解決方法是將所有的電源去耦都放在IC內(nèi)部。最理想的情況是直接放在硅基芯片上，并緊鄰被驅(qū)動(dòng)的輸出級(jí)。目前僅有少數(shù)高端微處理器采用了這種技術(shù)，但是IC廠商們對(duì)這項(xiàng)技術(shù)的興趣正與日俱增，可以預(yù)見(jiàn)這樣的設(shè)計(jì)技術(shù)必將在未來(lái)大規(guī)模、高功耗的IC設(shè)計(jì)中普遍應(yīng)用。

　　在IC封裝內(nèi)部設(shè)計(jì)的電容通常數(shù)值都很?。ㄐ∮趲装倨しǎ?，所以系統(tǒng)設(shè)計(jì)工程師仍然需要在PCB板上安裝數(shù)值在0．001～0．1uF之間的去耦電容，然而IC封裝內(nèi)部的小電容可以抑制輸出波形中的高頻成分，這些高頻成分是EMI的最主要來(lái)源。

　　某些IC芯片輸出信號(hào)的斜率也受到控制。對(duì)大多數(shù)的TTL和CMOS器件來(lái)說(shuō)，當(dāng)它們的輸出級(jí)信號(hào)發(fā)生切換時(shí)，輸出晶體管完全導(dǎo)通，這樣就會(huì)產(chǎn)生很大的瞬間電流來(lái)驅(qū)動(dòng)傳輸線。電源總線上如此大的浪涌電流勢(shì)必產(chǎn)生非常大的電壓瞬變。而許多ECL、MECL。和PECL器件通過(guò)在輸出晶體管線性區(qū)的高低電平之間的轉(zhuǎn)換來(lái)驅(qū)動(dòng)輸出級(jí)，通常稱之為非飽和邏輯，其結(jié)果是輸出波形的波峰和波谷會(huì)被削平，因而減小了高頻諧波分量的幅度。這種技術(shù)通過(guò)提升信號(hào)上升時(shí)間“d”項(xiàng)來(lái)減小EMI。