现今掌上型设备大多是指手机或用作预约提示和电子地址簿的基本电子手册。现今的社会不仅存在着各种各样的掌上型设备，而且某些还能够执行全面的企业应用功能。随着掌上型设备继续趋向于融合单一、方便的多功能设备发展，可携式产品市场正以无法预测的速度成长。据业界研究显示，到2005年约40％的企业资料会储存于个人掌上型设备中。市场对于“小型-快速-多功能”掌上型设备的呼声愈来愈响，而业界正努力作出回应。

因此，今日掌上型产品不断成长的需求在便利性方面增加了诸多挑战。设计人员尤其需要面对遮罩性、可靠性及耐久性等严峻的要求。本文一开始将讨论一般电路配置的辐射和电磁相容，然后提出合理的回应，再讨论各种遮罩方案的经济效益。

由于掌上型设备数目不断上升，包括手机、PDA、数位相机等，对于有效和经济的EMI遮罩设备的需求亦相应成长。虽然这些设备一直都需要EMI防护，然而，由于技术和功能水平大幅提高，现在这些设备所要求的遮罩保护功能将会更高。

EMI概览

EMI（电磁干扰）的定义是当一个电子设备处于另一个电子设备产生的射频（RF）频谱​​电磁场（EM场）附近时出现的工作失灵。由电气设备产生的EMI可根据其主要的传播模式进行分类，即通过空间的能量辐射（如电视机和无线电信号发射）或传导线的能量传导辐射（电话信号和交流电源传送）。

从根本上说，电磁干扰是由通过电场移动的电荷或电场的变化而引起。最常见的是包含尖锐边缘的电气传输产生电磁辐射，例如资料、时脉、位址及控制信号等。在数位式系统中，EMI最大的来源就是周期性的时脉信号，虽然控制和定时信号、互联电缆/连接器以及位址和资料汇流排也会产生EMI。

电磁辐射的最普通模式是差动模式和共模模式，前者是由印刷电路板互连铜箔线和接地板之间的局部电流回路造成，后者是由接地板与电源板杂讯进入铜箔线、I/O汇流排及电缆线路而造成。

随着掌上型装置和无线通信设备的不断涌现和发展，由EMI引起的问题也正在增多。特别是，EMI会造成设备的工作中断、不正常关机、维护增加、串扰以及系统延迟。

降低EMI

EMI自电子设备推出后便存在，从那时起并出现了降低这类杂讯的理论和方法。在处理掌上型设备时，重要的是要将信号通路、电源以及印刷电路板的布局作为降低EMI的考虑因素。

差动方式发送信号和LVDS

降低掌上型设备EMI的一种方法是使用差动方式发送信号。差动方式发送信号比起单端方式具有更多优势。差动方式发送信号的其中一种技术是LVDS（低电压差动方式信号发送）​​。 LVDS具有不依赖电源电压的优势，这样可产生更快速、更稳定的信号。此外，平衡的差动线路具有紧密平衡耦合但极性相反的信号，可降低EMI。由于每个导体产生的辐射磁场相互均衡，因而可以抵消大部分磁场。

此外，差动方式发送信号亦提供共模抑制。接收器可略过差动信号上的平衡耦合杂讯，而仅辨认两个信号之间的差异。 LVDS接收器是按照TIA/EIA-644标准定义设计，在工作时驱动器和接收器之间的接地漂移为＋/－1V。 (图一)所示为图形说明。

《图一 LVDS接收器的接地漂移为＋/－1V》

低振幅的差动信号还可以改善高速状态下的信号完整性。由于通信界对资料传输量的需求增大，更高的频率和更大的位元宽会引起传输线路的反射和串扰问题。随着系统负载增加，系统的阻抗特性会改变并引起阻抗不匹配，从而造成传输线发送反射信号。这些反射会造成位元错误或延长系统稳定时间，令速度增加时的时间分配更为困难。如LVDS等差动方式发送信号的技术能通过接受差动线路的共模杂讯而解决这个问题。此外，较低振幅的差动技术可减少反射，因为低电压振幅能够限制供应给传输线路的能量。

电源

除信号通路外，电源设计选择也有助于降低EMI。特别是滤波器、扼流线圈及控制器频率的调变元件，都是降低携带型设备有害辐射的方法。

EMI滤波器可以是单节或多节的。单节滤波器较小型且便宜，但可能出现电路寄生和元件寄生现象。相反地​​，多节滤波器可减少发射并增加低于规格限制的裕量，但是不一定能够满足尺寸和成本要求。为了达到所需的衰减要求，滤波器布局相当重要。

此外，扼流器是电源领域的重要考虑因素。电源包含桥式整流输入滤波器，可吸收宽度相当窄且峰值相对较高的电源频率​​电流。差动模式扼流器的最基本形式可以传输电源频率（直流）同时过滤/阻隔高频传导发射的一系列电感器。通常，差动模式扼流线圈缠绕在由铁粉或铁磁材料制成的螺线管蕊上。

共模扼流线圈是设计用于共模EMI滤波器的简单电感器。这种扼流线圈由两个绕制相同的绕组构成，以消除差模电流​​引起的电磁场。

环形扼流线圈是减弱辐射最好的扼流线圈之一。圆环是一些环状成型铁蕊，带有穿过环状中心的线圈。磁场环绕铁蕊的中央运动，将磁场限制在铁蕊的内部。

有关电源和降低EMI的另一个重要设计问题是切换器的频率调变。频率调变可通过在更宽的频率范围分散能量而将EMI减至最小。与EMI降低量直接相关的是调变电平（FMOD）和调变速度。频率调变可以使用经济的电感器而不是AC输入模式扼流线圈，以满足EMI极限和规范要求。如(图二)所示。

《图二 频率调变使用电感器可满足EMI极限和规范要求》

印刷电路板布局

降低掌上型设备EMI的最后设计考虑是印刷电路板的物理布局。例如，在大多数情况下电路板的表面安装元件产生的发射比电路板铜箔线产生的大。流过铜箔线的相同电流必须同样流过IC。保证铜箔线及其最近的参考基准面之间的面积小于从晶片I/O脚到电路板并返回器件的电源和接地引脚的电流回路面积，可使晶片发出较铜箔线辐射更大的能量。此外，假如两条铜箔线等长并载有相同的信号，在物理上位处高于最近实心基准面的铜箔线的辐射会较大。简单地说，距离基准面越高，辐射越高 [1]。

遮罩EMI

如先前所讨论，可使用多种方法来降低EMI。不幸的是，EMI无处不在，因此不管采用何种技术，杂讯都总会或多或少地存在。从积极方面看，有助于处理干扰的遮罩技术出现了不少进步。讨论遮罩时，有许​​多方面值得注意，包括遮罩物和外部元件、铁蕊、线缆和连接器以及本文讨论的接地问题。

接地基准面

一种限制控制器中信号的回路区域和降低总体接地阻抗的方法是使用闸型或实心接地基准面。在封装内使用多个接地引脚来连接内部微处理器接地和外部印刷线路板接地，可进一步改善接地性能。

为了真正地降低电磁杂讯并改善抗静电放电（ESD）能力，应设计高品质的接地系统以达到多个目标，包括：

如果可能，实心接地参考基准面可达到上述目标，并对于所有信号实现最低的阻抗和最短的返回通路。然而，闸型接地方式只在闸总体阻抗够低的情况下有效。

遮罩电缆

近年来，线缆制造商为了满足不断提高的资料传输频率做出了很大努力。在掌上型设备中，通常使用带状电缆进行板与板之间的信号传送。遮罩带状电缆的方法有很多，包括金属箔和金属编制物方法。线缆遮罩可为信号电流提供非常低电感的对地返回通路。此外，出于严格的EMI考虑，线缆连接器的引脚应该交叉排列，每隔一个引脚插入一个接地引脚以减小寄生电容。

结语

EMI并不会消失，而掌上型设备只会在消费市场中越来越流行，功能越来越多而体积则越来越小。正如今日所见，将各种元件和信号装入掌上型设备窄小的空间（且越来越小）内会对EMI产生更多威胁。因此，设计人员必须对差动方式发送信号、电源问题、布局选择和遮罩方案予以周详考虑，全力将这些干扰减至最小。

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