本文将探讨电磁兼容性(EMC)，自1996年1月以来，其正式意义有所增加。我们在此讨论进入欧盟(EU)市场的所有设备的强制性特殊要求和标准，并从EMC的角度考虑获得“CE”(communauteurop 通讯材料交换器)标志的要求。为满足这些要求而设计的新一代RS-232产品体现了Devices为实现IC级EMC而采取的措施。这些措施包括内置保护电路，提供远远超过以往任何现有的抗扰度;通过新的更严格的测试方法，实现了对超过15kv的静电放电(ESD)的抗扰度。我们还讨论了对过电压和电快速瞬变(EFT)的保护。从发射的角度来看，我们检查了电磁发射和我们在集成电路中采取的措施，以消除昂贵的屏蔽程序。

欧盟电磁兼容指令:1989年5月，欧盟发布了一项理事会指令89/336/EEC，涉及成员国市场上产品的电磁兼容性。后来的修正案92/31/EEC将强制执行推迟到1996年1月1日。本指令适用于容易引起电磁干扰或其本身受电磁干扰影响的设备，因此适用于所有电气或电子产品。它超越了更熟悉的FCC B级排放控制要求，因为它还解决了免疫和排放问题。虽然该指令仅适用于在欧盟境内销售的产品，但该标准可能会在全球范围内采用。

符合欧盟电磁兼容性指令要求
产品会

• 对其他来源的排放物具有高度的内在免疫力

• 将不受欢迎的排放控制在非常严格的范围内，制造商有责任满足规定;从1996年1月1日起，所有在欧盟销售的电子产品必须贴上CE标志以示符合。

定义:

电磁兼容性(Electromagnetic compatibility, EMC):能够在电磁干扰环境中工作，但不会过度影响环境。当达到这个目标时，所有的电子设备在彼此存在的情况下都能正常运行。

电磁干扰(EMI):从一个设备发出的电磁能量导致另一个设备的性能下降。

电磁抗扰度(EMS):对电磁能量存在的容忍度。

EMC测试:全面的EMC评估需要同时测试EMI和EMS。需要不同的测量方法和测试方法，它们在单独的标准中规定。发射的能量可以通过供电线路或输入/输出电缆传导，也可以通过空间传导。它可以开始沿着电缆传导，然后在屏蔽不足时被关闭。同样，电磁抗扰度或磁化率也必须对传导干扰和额定干扰进行测试。传导干扰包括静电放电(ESD)和电快速瞬变(EFT)。

排放测试并不新鲜，但直到现在，免疫测试才成为商业产品的强制性规定——这是欧盟法规的结果。商业免疫测试的标准，无论是实施的还是评估的，都是多年来不断发展的。

IEC1000-4-x抗扰度规格:欧洲的电磁兼容抗扰度基本标准来自国际电工委员会(IEC)。内容和文档数量多年来一直在不断发展。在最新一轮中，IEC已将IEC1000-4-x指定为以前称为IEC801-x系列的抗扰度标准家族。例如，处理ESD抗扰度的规范，以前称为IEC801-2，现在已成为IEC1000-4-2。

EMC和I-O端口

据估计，高达75%的EMC问题与I-O端口有关。I-O端口是一个开放的网关，用于静电放电或快速瞬态放电进入设备，并用于干扰信号的逃逸，通过在I-O线上传导杂散信号或通过从I-O电缆返回。因此，连接到端口的I-O收发器设备的EMC性能对整个封装的EMC性能至关重要。

I-O口电磁磁化率:I-O端口特别容易受到EMI的损坏，因为它们在“正常”操作期间可能受到各种形式的过电压。简单地插拔带静电的电缆会损坏收发器。RS-232串行端口特别容易受到攻击。标准串行端口使用暴露的9路公D连接器。连接器上的引脚太容易接近，使它们成为意外放电的主要目标。在走过铺有地毯的房间后，简单地拿起笔记本电脑就会造成静电放电损伤。

确保I-O端口(包括RS-232)不受ESD影响的传统方法是使用某种形式的电压箝位结构，如Tranzorbs或限流电阻。集成电路的损坏是由电流过大引起的，通常是由高压引起的。保护可以通过电流分流或电流限制来实现。

电流分流:集成电路可以通过将一些电流从外部分流到地来保护，通常采用提供电压箝位的结构。电压钳必须快速打开，并能够安全地处理从IC转移的电流。tranzorb是一种流行的选择，但它们昂贵且占用空间。例如，RS-232端口有8条I-O线，每条线都需要单独的保护;保护组件通常比收发器本身占用更多的面积。在今天的笔记本电脑中，成本和电路板空间都必须最小化，这远非理想。外部箝位结构的另一个缺点是它们在I-O线上的大电容损耗。这限制了最大数据速率，并且数据边缘的充电/放电会导致电池耗尽——这是便携式设备的另一个严重缺陷。

限流:使用简单串联电阻的限流保护是一种流行的选择，其中可能遇到的过电压相对较低。但对于电压可高达15 kV的ESD保护，这不是一个可行的选择。将电流保持在安全范围内(200毫安左右)所需的电阻值将如此之高，以至于无法正常运行收发器。其他电流限制元件，如热敏电阻偶尔使用;但是，同样，保护是以牺牲输出阻抗为代价实现的。限流通常与电压箝位结合使用，以达到良好的折衷，提供高水平的保护，但不降低正常的操作规范。然而，外部结构在便携式低成本设备中是不可取的。

I-O口的EMC辐射:人们可能不会认为RS-232端口是可能的违规者，因为数据速率相当适中。但排放确实令人担忧，原因有很多。

近年来，传输速度已经被原先预期的RS-232速度提高了10倍。现在常见的V.34调制解调器要求数据速率超过115kbps。现在出现了更高速度的调制解调器，将速率提高到133 kbps。ISDN将其推高至230kbps。更高的频率，加上更高的电压，转化为更高的排放水平。向单电源、基于电荷泵的收发器的转变导致了片上高频时钟振荡器的出现。最新一代基于电荷泵的产品使用0.1µF电荷泵电容器，以节省电路板空间，但代价是振荡器频率更高，导致更高的排放水平。高压开关(20v)、高频和驱动长且通常无屏蔽的电缆，除非非常小心，否则会造成电磁干扰。RS-232电缆作为一个非常有效的天线，甚至低水平的噪声耦合到RS-232电缆可以显着降低。

“修复”vs.预防

通常，EMC问题是在产品设计周期的后期发现的，需要昂贵的重新设计，包括屏蔽、额外接地、电压箝位结构等。这种“创可贴”式的修复既费时又费钱，而且缺乏成功的保证。它有助于尽早在设计周期中了解和消除潜在的EMI问题，包括发射和抗扰度。*在可能的情况下，包括已经经过符合性测试和特征的产品将会很有帮助，这样你就知道你运行的产品有多接近极限。

ADM2xxE系列RS-232接口收发器产品(对话30-3，第19页)是将EMC合规性作为重要考虑因素设计的设备的一个示例。高水平的对电磁干扰的固有免疫力以及低水平的辐射使系统设计者更少头痛。优点包括低成本、节省空间、内置坚固性和低排放。

芯片上的免疫力:片内ESD、EFT和EMI保护结构符合IEC1000-4-2、IEC1000-4-3和IEC1000-4-4的要求。所有输入和输出都有静电放电保护，最高可达±15kv，最高可达±2kv的电气快速瞬变。这非常适合在电气恶劣环境或RS-232电缆经常插入或拔出的环境中运行的设备。它们也不受高R-F场强(1000-4-3)的影响，允许在非屏蔽外壳中运行。

所有这些固有的保护意味着可以消除昂贵的外部电路，节省成本和电路板空间;更少的组件意味着更高的系统可靠性;数据传输速度通常会受到外部保护的影响。

保护结构:所使用的保护结构的简化版本如下所示。它基本上采用了两个背靠背的二极管。在正常工作条件下，这些二极管中的一个或另一个是反向偏置的。如果I-O引脚上的电压超过±50v，则发生反向击穿，电压被箝位，使电流通过二极管分流。需要两个二极管，因为RS-232信号线是双极的，通常从Š10 V到+10 V摆动。发射机输出和接收机输入采用相同的保护结构。接收器输入端的5科姆电阻也有助于电流分流。

二极管必须能够耗散ESD脉冲中的能量。它们必须能够高速切换，安全地消耗能量，并占用最小的模具面积。下面的图表说明了这是如何实现的，它是用于接收器输入和发射器输出的实际结构。每个焊盘周围的环形结构体现了P-N结，以最小的模具面积实现了最佳的电荷分布。

IEC1000-4-2 ESD防护测试:这种结构符合IEC1000-4-2的测试要求，比通常的MIL-STD-883B或人体模型测试要严格得多。大多数半导体制造商使用的这种传统的ESD测试方法旨在测试产品在处理和电路板制造过程中对ESD损坏的易感性。它们不能充分测试产品对真实世界放电的敏感性。每个引脚相对于所有其他引脚进行测试，模拟在操作或使用自动插入设备时可能发生的放电类型。这些测试与IEC测试之间有重要的区别。

IEC1000-4-2与MIL-STD-883B: IEC测试在放电能量方面要严格得多。下图是ESD测试发生器的简化示意图。电容器C1通过R1充电至所需的测试电压。然后，C1中的能量通过R2释放到被测器件中。峰值电流和放电能量由R2和C1决定。从表中可以看出，对于IEC测试，R2从1.5欧姆降低到330欧姆，导致峰值电流增加了4倍。此外，C1从100 pF增加到150 pF，增加了50%。此外，当电源加到器件上时，对I-O引脚进行IEC1000-4-2测试，以检查可能由ESD瞬态引起的潜在破坏性锁存。

因此，IEC测试更好地代表了设备在通电情况下正常工作的实际I-O放电情况。但是，为了最大程度的安心，应该进行这两项测试，以确保在处理和制造期间以及后来的现场服务期间提供最大的保护。

IEC1000-4-4(以前的IEC801-4)电快速瞬态抗扰度:由于开关和继电器中的电弧触点而发生电快速瞬变。IEC1000-4-4中定义的测试模拟了当电源继电器断开感性负载时产生的干扰。电弧产生，由于高反电动势(Ldi/dt)。由于开关打开时触点反弹，电弧实际上是爆发;因此，出现在线路上的电压由一组极快的瞬态脉冲组成。IEC1000-4-4中定义的快速瞬态突发测试试图用下图所示的波形来模拟由此类事件引起的干扰。

波形包括以300毫秒的间隔重复的15毫秒的2.5至5千赫瞬态爆发。使用1米电容钳将这些瞬态耦合到I-O线上。电压高达2千伏，显示快速转换时间。这可能会立即破坏连接到I-O线的未受保护的IC，或者导致延迟故障导致性能下降。上述用于ADM2xxE的保护方案将过电压箝位到安全水平。

IEC1000-4-3(原IEC801-3) R级抗扰度:本规范描述了测量方法，并定义了对额定电磁场(EM)的抗扰度等级。它最初的目的是模拟由便携式射频收发器等源产生的电磁场，这些源产生连续波的电磁能量。它的范围已经扩大到包括伪电磁能量，它可以从荧光灯、晶闸管驱动、电感负载等产生。

在抗扰度测试中，设备以多种方式中的一种被电磁场照射。集成电路使用某种形式的带状线单元进行测试很方便，带状线单元由两个平行板组成，在它们之间形成电场。高功率射频放大器产生该场，其扫频范围为80 MHz至1 GHz。被测设备置于电池内并暴露在电场中。当频率变化时，小区内的场强度监测器提供反馈以保持恒定的场电平。定义了三个严重级别，场强从1到10v /m。结果的分类方式与IEC1000-4-2类似。

排放:EN55 022, CISPR22定义了来自信息技术(IT)设备的额定和传导干扰的允许限制。该标准的目标是尽量减少两种类型的辐射，例如由涉及高频开关电流的开关电路产生的辐射。为了便于测量和分析，假设传导辐射在30 MHz以下占主导地位，而在30 MHz以上占主导地位。

减少排放的最佳和最简单方法是在源头上减少排放;例如，ADM2xxE系列中使用的电荷泵设计的主要目标是在没有任何额外滤波或屏蔽组件的情况下最小化开关瞬态。这简化了系统设计人员的任务，通过消除外部滤波器和其他高频抑制或屏蔽元件节省了成本和空间，并完全避免了滤波连接器，这通常是昂贵的最后手段。

*见“EMC/EMI/ESD参考书目”，对话30-2(1996)。

数据也可在北美全天候通过传真 ，1-800-446-6212;请求1992年和1991年。