硬件设计和EMC常见误区（转来的感觉写的不错）

本帖最后由 Evanma 于 2014-4-8 14:44 编辑

扳着指头算了下，从2004年大学毕业到现在，10年了，正好把手指头数完，经历了几分工作，但是都离不开技术范畴，即使现在做销售了，最喜欢的还是以Design in的方式去做。10年，经历了万用表/LCR-示波器-频谱仪-网络分析仪-阻抗分析仪-Smartbit-EMI暗室设备-时域分析仪-浪涌测试设备. 做的多了，看的多了，见的多了，就发现一些常见的误区，其中有些就是太常见了，以至于大家对这种误区已经默认了，现在泛泛的总结下，也为自己走过的路做下记录。

按照国际惯例，先介绍为啥会对EMC感兴趣

最早对MEC发生兴趣，是刚毕业没多久，作为新手硬件助理工程师，还处于协助工程师处理产品的的阶段，有一天，ME工程师提交了一份工程变更申请给我，内容是因为冲压磨具发生异常，造成用来接地的铜皮宽度由原来的5mm变成了3.5左右，我就想，铜的电导率多高啊  只是提供接地路径，肯定没问题了，我签了ECR，等我经理审批，下午，经理把我叫过去，说不能这么贸然下结论，你去把2中铜片拿过来，我们去测一下，于是我第一次接触到了高频仪器，阻抗分析仪，HP 8系列的，非常老的设备，（据说进口时是做了海关备案的，怕做武器使用)  校准好设备，测试了2钟铜片在500M频率下的阻抗，5mm的阻抗大概都在5欧姆多一点，而3.5左右的则上升到25欧姆左右，这个铜片是用来连接某个通讯模块的地到PE的，于是我认识到了问题，接地阻抗变大，能量很有可能会辐射出来，于是我拒签了那份ECR，于是，我开始研究各种高频现象和EMC设计。

先大概列个提纲，因为要全部写出来，估计要写很长。慢慢回忆，慢慢写！

1  品质过剩。为了追求一些不必要的参数，而花费更多的成本。

     1.1 从研发的角度来看，品质过剩意味不了解客户和市场需要什么，或者说需求不明确，说的更明确一些，就是增加了客户或者市场不需要的功能。
           譬如前几年流行的功能合一的产品，带播放器的电视，带机顶盒的电视，这些产品已经超出了受众对电视的需求，再譬如说某ESD TVS器件商标称 接触15KV，空气25KV，譬如某方案公司，推广的LAN 保护方案标称可以通过10/700uS  10KV, 或者8/20 2欧姆测试。这些都是典型的研发品质过剩，公司需要为这些比必要功能或者参数付出更多的成本。
     1.2  从销售的角度来看，品质过剩意味着不符合市场需求，恶意参数竞争，把高成本转嫁给客户，这是一种非常不道德的做法。例如，到目前为止，还有人经常在论坛推广LAN 端口三端气体放电管的方案，还有人为了多卖一个器件，忽悠客户TVS要串联一个电桥，确殊不知，现在的TVS结电容都可以做到1pf以下，某ESD防护TVS在USB2.0上应用，某品牌销售卖给客户的是0.5pf的高分子材料TVS。 这些都是属于典型的销售品质过剩。

       注意品质过剩和创新意识的区别，就像集成机顶盒的电视 和带米饭口味选择的电饭煲的区别，前者被市场淘汰，后者的市场确在增长，看不出区别的同学请私聊，嘿嘿！

2  不会引导客户。认为客户的要求就是铁律，不能讨论。

     客户的要求是铁律，不能讨论吗？ 很多做市场和做研发的同学都这样认为，其实不一定。在很多时候，客户自己都不知道自己想要什么东西。亲身经历过的案例，某天，客户需要一个带两层屏蔽壳的接口模块，并且给出了设计概念和预报价，非常有诱惑力，按照常理应该不会出现这样的应用，经过多次的沟通，客户是用来做家庭多媒体设备传输和控制用，其线路可能会走到室外，于是要考虑浪涌的问题，且他们的设备没有对应的浪涌标准。经过引导，客户放弃了原始概念，而采用放电管泄放的方法来实现其要求，并结合IEC相关规范，建议了浪涌的波形和内阻，经过测试，符合客户的预期要求。此举为客户节约了大量的磨具费用，且缩短了客户的新产品周期，并且提高了我们产品自身的毛利率，达到双赢的局面。这个客户是欧洲奢侈品家电第一品牌 B&O.

      某日，某客户需要网口浪涌防护方案，且要求过10/700uS 6KV的差分电压，可以做吗？ 完全可以做，就单个防护方案来说，一点问题都没有，但是客户这样要求合理吗？ NO，根据各种规范/标准和双绞线传输原理，不可能出现这么高的差分电压，经过与客户的沟通与引导，客户降低标准到世面上常规的2KV。这个客户是台湾第一大集成连接器生厂商。

     接收到客户需求的时候，可以审视一下，为什么这样要求，合理吗？ 符合规范吗？ 如果有疑问，请不要马上埋头干，先把疑问弄清楚，这样或许会有意想不到的收获。

3  迷恋前者经验/或是保留自己的经验

   3.1  关于对待前辈的经验，非常赞同小白观点。尊重但是不迷信。
           需要知道，EMC技术/方案/器件各种因素也都是不断有新要求，新挑战。新技术出现，前辈的经验你要理解，但是最好带着质疑的态度去处理，如果自己能动手验证，并且能推出自己的结果，那再好不过。你不但要知道被为什么这样用，并且最好能结合新技术/新方案来改善原有的方案。你的前任或者上司的经验，并不一定是正确的，作为新入行的同学，一定要谨慎再谨慎，不能全盘接受，否则，遗骸终身！如果你不信，去市场上买几个SPD回来，拆开看看他们都是什么方案，很多使用的方案都是2008年以前的方案，这些都是经验，是结合那个年代的方案，可以知道原理，但是请不要传承，因为弊端太多了。
   3.2  关于保留自己的经验
           可能是受中国人传思想的影响，如果猫把爬树的技能也教给老虎，那么老虎就会吃掉师傅。我刚入行的时候，遭遇这中情况非常严重，世界第一电脑外设品牌的ODM工厂（台资），他们只会教你一些非常皮毛的东西，不愿意把一些技巧教给你，记得我的经理会用VB写键盘测试程序，这个工作只有他一个人做，全部工厂的测试程序都是出自他的亲历亲为。我知道这是个非常关键的技能，所以我非常感兴趣，我主动问他，主动自己调试代码，我甚至把我写的程序展示给他看，希望他能给我一些建议，从这之后，他就开始有意的疏远我，把我调到另外一个产品系列，等冷处理，冷压力。最终，我还是自己把那个程序完成了，我也不想再在那个地方呆了，走人。

         我的第二个经理，就是我帖子里刚开头提到的那个经理（美资/世界500强） 他是一位非常开明和有技巧的前辈，你去请教他问题，他不会直接告诉你答案，但是他会告诉你这个问题的理论支持是什么，你可以通过什么样的方法/试验/测试得到你想要的结果，如果你是一个勤快的人，一定会完成这些额外的工作的。在你得出结果之后，他会让你写一个含有数据结果的报告给他，他会就报告你很多的建议和指导，如果他觉得报告很出色，他会马上召集整个team成员，开一个小的经验分享会，他会介绍说，Evan今天做了一个很重要的试验，得出一个很重要的结果，我们大家感谢他。这样子会鼓励大家相互分享结果，让你自己有点小成就感，并且在分享的过程中，团队成员会提出质疑，解疑/答疑的过程，你又把问题仔细的复习了一遍，就对问题有更加深刻的认识。
我们大家都非常尊重他，他不会把我们当威胁，我们谁也从来没想过要取代他。

     说这么多，总结一下就是，吝啬的不愿意传承经验是非常让人唾弃的，但是也请尽量不要把结果直接告诉新手，这样会让他失去动力，有技巧的，引导式的传承经验，是最好的方法。

4  迷恋书本/崇尚数学推导/  有必要吗？

    有很多硬件和EMC行业的新手，非常迷恋书本知识和崇尚数学推导，这样好吗？

    我自己的经验告诉我，书本和基本原理是必须的，但是请不要迷恋，过度的迷恋书本和数学原理的推导，会让原理和实际现象之间脱节。书本上不会直接给你你工作中要用的方案，麦克斯韦方程式，是解决所有电磁兼容的基本原理，但是你知道麦克斯韦方程组怎么推导，怎么计算，你能解决问题吗？举个例子， 遭遇过HP的一个48口路由器（千兆网络）EMI超标，超标频率点是500M和750M， 如果你按照书本上的原理，EMI电磁辐射是因为电磁场突变引起的，于是你要找到各种噪声源，然后对噪声源做各种改善，于是你可能要重新更改硬件电路，需要重新打板/做样机，投入巨大的人力物力，而不一定能解决问题。
现在我们暂时不需要理论引导，从现象出发来解决这个问题，这是一个金属壳子的通讯设备，电磁场穿透金属壳辐射出来而且达到超标的级别，基本不可能出现，那么电磁场怎么从设备中出来的呢? 连接线！ 那么这台设备什么类型的连接线最可能出现电磁辐射呢？ 网口，因为有48个端口。那么网络通讯模块为什么会产生真么高频率的辐射呢？  接下来的工作，就需要理论支持了，电磁波的高频谐波理论，你发现500M和750M正好是通讯模块时钟频率125M的高次谐波，然后分析高频谐波为什么会辐射出来， 这个时候需要用到信号完整性理论， 哦， 网络是差模传输的，如果共模信号得不抑制或者泄放，就会变成空间电磁场辐射出去，那么我们采用调整共模电感磁材料的方式，配合调整共模电感的工艺，使其在125M的频率时，对共模呈现出最大的阻抗，很短的时间内，没有改板，问题得到完美解决。

好问解决了，我们得到什么启发吗？  这个是个电磁辐射的问题，但是我们却是通过高频谐波理论结合一些信号完整性理论来解决的，且共模电感可以抑制共模信号的理论，大家都知道，但是要针对某个频率点，对磁芯和绕线工艺做出调整，则不是理论能给你的，需要你自己动手去做，再测试。在这个过程中，我们又把共模电感的理论从书本理论推广到实际应用，再通过对实际应用的改善，让你对共模电感的理论有更深一层的认识。

    从这个案例可以看出，书本和理论知识之能作为你选则方案或者分析的时候作为理论支持，而不能作为指导方向，做选择理论作为支持的时候，要结合实际情况/实际系统，对实际应用做出改善，这样你才能脱离书本，这样你才能脱离数学推导，这样你才能成长。

5  专业知识不系统。 只了解自己做的这个小“模块”，不能放在系统中讨论。

     一个好的硬件工程师或者EMC工程师，需要非常广的知识体系。可能你不能全部掌握，但是你至少要知道用的时候，去哪里找，方向是什么。

     举例1   Moto的一个企业路由器，EMI辐射不良，经过分析，问题出在带滤波器的RJ45 ICM连接器，某供应商为了降低生产成本和材料成本，对原始设计做了一些改动，为了方便员工生产时折弯屏蔽壳组装，工程师把折弯处的连接位孔槽扩大，拉长，同时，将原本为铜材料的壳子更换为不锈钢材料。在他们看来是没有问题的， 真的没问题吗?    如果这个工程师知道无线电衍射理论和屏蔽材料导电率对电磁辐射的影响，就不会出这样的问题。

     举例2  浪涌防护方面，业界水平良莠不齐，特别是台湾和国内的一些小公司，只知道防护原理，而不能放到实际应用或者放到实际应用中就会出问题。我们都知道浪最经典的涌泄放的原理就是分压退耦，使前级管子驱动。只知道这些够吗？于是，我们看到在通讯口串联10欧姆退耦电阻的方案，于是，我们经常遇见网口 IEEE802/.3  测试失败，于是，我们的视频传输噪点升高，于是，我们的485传输距离大打折扣。在做相应防护方案的时候，对相应端口的电路和协议不了解，不知道所选器件会造成什么影响。

     举例3  这个案例是国内最大的通讯设备生产商，在这里就不点名了。某系统传导干扰测试失败，他们的EMC工程师知道是共模电流流出端口造成的，于是便给压力给网口滤波器的供应商，想从传输途径上把低频共模电流干掉。网口滤波器的供应商研发也不太熟悉这么低频的噪声是如何来的，于是他们尝试使用多种材料，最终没有把问题解决，因为已知道的共模电感磁芯材料，频宽不可能做到传导和辐射兼顾的范围，这个是一对矛盾体，需要做抑制低频，就要降低磁导率，降低磁导率后，整个频宽范围内电感值降低，EMI明显变差。HW的EMC工程师和滤波器的研发那边做了很多努力，最终问题没有解决。因为知识体系的不系统，严重拖了项目进度。

   一个合格的硬件工程师和EMC工程师，是尽可能的丰富自己的知识体系，解决问题的方法很多，你的体系越完善，你的方案才更有效和准确。

6  对相关国际标准/国家法规/行业规范/ 不了解，研究不深。 容易被竞争对手牵着走，没有创新，

7  相关的结果 数据化  报告化。  很多新入行的朋友，平时不注意结果的数据化，报告化，只注重结果，这样注定你只是漂在上边，永远不会有沉淀。