3. EMI 基本概念：分类、路径与单位
做 LVDS 设计，EMI 是绕不开的坎。
我个人习惯，在讲具体怎么“治” EMI 之前，先把“什么是 EMI”理清楚。很多朋友一上来就想着加磁珠、加屏蔽罩，但噪声源在哪里，能量是怎么跑出去的，其实没搞明白。
这一章，我们就聊聊 EMI 的基本概念。
说白了，EMI 就是电磁干扰。它是电子设备在工作时，不想发射却被发射出去的电磁能量。你想想看，LVDS 信号虽然本身是差分、低摆幅，但高速跳变时，还是有共模分量会跑出来，这个“跑出来”就成了 EMI。
3.1 EMI 分类
按传播路径分，EMI 分成两大类：
- 传导发射（Conducted Emission, CE）：通过电源线、信号线等金属导体传出去的干扰。频率一般集中在 150kHz 到 30MHz。
- 辐射发射（Radiated Emission, RE）：通过空间以电磁波形式发射出去的干扰。频率通常在 30MHz 以上，最高能到几个 GHz。
我记得有一次帮客户调试一个 LVDS 显示接口的案子。机器工作时，收音机里传来了“滋滋”声。客户以为是电源噪声，我在实验室测了一下，发现其实是 LVDS 时钟线的 5 次谐波通过排线辐射了出去，被收音机接收到了。这就是典型的辐射发射问题。
这里我特别建议大家注意：LVDS 的高速边沿速率，可能会产生丰富的谐波成分，覆盖到几百 MHz 甚至 GHz 频段。所以，辐射发射往往是 LVDS 系统 EMI 的主要形式。
分类总结：
- 传导发射（CE）： 频率 150kHz ~ 30MHz，走物理线缆。
- 辐射发射（RE）： 频率 30MHz ~ 几个 GHz，走空间传播。
3.2 辐射发射与传导发射
这两者怎么区分？
我给你打个比方。传导发射，就像水管里的水，沿着管道流出去，只要管道有漏点，水就会往外冒。辐射发射，就像广播电台的发射塔，能量直接通过天线向外辐射。
在 LVDS 系统中，
- 传导发射：主要通过 LVDS 的输入输出线缆、电源线、地线传播。比如共模电流耦合到了 I/O 电缆上。
- 辐射发射：主要通过差分走线形成的环路、连接器缝隙、排线、屏蔽层上的缝隙等向外辐射。
避坑指南：
我曾经遇到过一款产品，辐射发射超标很严重。单独测 LVDS 差分线，时域波形非常漂亮，眼图清晰。但整机一跑，EMI 就超标。后来发现，是差分走线跨越了电源层分割，导致回流路径变差，产生了很大的共模辐射。
| 对比项 | 辐射发射 (RE) | 传导发射 (CE) |
|---|---|---|
| 频率范围 | 30MHz ~ 几 GHz | 150kHz ~ 30MHz |
| 传播途径 | 空间电磁波 | 金属导体 |
| LVDS 常见频段 | 时钟谐波、边沿谐波 | 开关电源噪声耦合 |
| 应对手段 | 屏蔽、接地、Layout 优化 | 滤波、隔离、Layout 优化 |
你可能会问：为什么辐射发射超标，很多时候整改起来比传导发射更难？
我个人经验是：传导发射的路径相对确定，量在哪根线上，加个共模扼流圈或者电容，往往就能压下去。而辐射发射，你想想看，干扰源可能来自芯片内部，辐射天线可能是一段无意中形成的“偶极子”——比如一根过长的 PCB 走线，或者一个连接器没有接地好的屏蔽外壳。
3.3 EMI 单位 dBμV 归纳总结
接下来这部分，我觉得是很多工程师容易模糊的地方。
EMI 测试中，我们用的单位是 dBμV。
为什么不用伏特（V）或者毫伏（mV）？因为 EMI 的动态范围很大，从几微伏到几伏甚至更高。用线性单位，你会看到一串长长的零。用对数单位，数据更直观，对比也更方便。
dBμV 的定义：
V_dBμV = 20 × log10 ( V / 1 μV )
其中 V 是测量到的电压值，单位是 μV。
举个简单的例子：
- 1 μV => 20 × log10(1) = 0 dBμV
- 10 μV => 20 × log10(10) = 20 dBμV
- 100 μV => 20 × log10(100) = 40 dBμV
- 1 mV (1000 μV) => 20 × log10(1000) = 60 dBμV
- 10 mV => 80 dBμV
- 100 mV => 100 dBμV
你看，从 1 μV 到 100 mV，跨越了 5 个数量级，但用 dBμV 表示，只是 0 到 100 dBμV 的范围，表格画起来也容易。
换算速查表：
| 电压值 | dBμV | 备注 |
|---|---|---|
| 1 μV | 0 | 参考基准 |
| 3.16 μV | 10 | 每变化 10 倍，变化 20dB |
| 10 μV | 20 | |
| 31.6 μV | 30 | |
| 100 μV | 40 | |
| 1 mV | 60 | 注意：1mV = 1000 μV |
| 10 mV | 80 | |
| 100 mV | 100 |
常见的 EMI 限值参考：
- CISPR 22/EN 55022 Class B 辐射发射限值（3m 法）：
- 30MHz ~ 230MHz：准峰值 ≤ 40 dBμV/m
- 230MHz ~ 1GHz：准峰值 ≤ 47 dBμV/m
- CISPR 22 传导发射限值（电源端口）：
- 150kHz ~ 500kHz：准峰值 66 ~ 56 dBμV（随频率线性下降）
- 500kHz ~ 30MHz：准峰值 56 dBμV
这里有个关键点：辐射发射的单位是 dBμV/m，是场强；传导发射的单位是 dBμV，是电压。不做严格区分的时候，很多文档直接写“dBμV”，但你心里要清楚，具体是哪一种。
注意：
不要混淆 dBμV 和 dBm。dBm 是以 1mW 为参考的功率单位，而 dBμV 是电压单位。在 50Ω 系统中，0 dBm ≈ 107 dBμV。但 EMI 测试常用 dBμV，尤其是传导发射。如果你想换算，要用阻抗匹配公式。
3.4 本章知识结构图
为了让你更直观地理解 EMI 基本概念的架构，我画了一张结构图。
嗯，到这里，EMI 基本概念的核心内容都梳理完了。传导发射和辐射发射的区别，你搞清楚了吗？单位 dBμV 和常见的限值，心里有数了吗？
我刚开始接触 EMI 的时候，对这些单位换算也很头疼。每次看到测试报告上的“某某频率超标 3dB”，都琢磨半天这代表多少电压。后来习惯了，发现其实就一个对数公式的事。