汽車電子處于一個(gè)充滿噪聲的環(huán)境，因此汽車電子必須具有優(yōu)秀的電磁兼容(emc)性能。而汽車電子的emc設(shè)計(jì)中最主要的是微處理器的設(shè)計(jì)，作者將結(jié)合實(shí)際設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，分析噪聲的產(chǎn)生機(jī)理并提出消除噪聲的方法。

    汽車電子常常工作環(huán)境很惡劣：環(huán)境溫度范圍為－40oc到125oc；振動(dòng)和沖擊經(jīng)常發(fā)生；有很多噪聲源，如刮水器電動(dòng)機(jī)、燃油泵、火花點(diǎn)火線圈、空調(diào)起動(dòng)器、交流發(fā)電機(jī)線纜連接的間歇切斷，以及某些無線電子設(shè)備，如手機(jī)和尋呼機(jī)等。

    汽車設(shè)計(jì)中一般都有一個(gè)高度集成的微控制器，該控制器用來完成大量的計(jì)算并實(shí)現(xiàn)有關(guān)車輛運(yùn)行的控制，包括引擎管理和制動(dòng)控制等。汽車電子設(shè)計(jì)不僅需要在這種噪聲環(huán)境中實(shí)現(xiàn)對(duì)mcu的保護(hù)，同時(shí)也必須規(guī)范mcu模塊設(shè)計(jì)，確保mcu模塊發(fā)射的噪聲滿足相關(guān)的規(guī)范。

    在概念上，電磁兼容性(emc)包含系統(tǒng)本身對(duì)噪聲的敏感性以及噪聲發(fā)射兩個(gè)部分。噪聲可以通過電磁場(chǎng)的方式傳播從而產(chǎn)生輻射干擾，也可以通過芯片上或者芯片外的寄生效應(yīng)傳導(dǎo)。

    在大多數(shù)汽車控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，emc變得越來越重要。如果設(shè)計(jì)的系統(tǒng)不干擾其它系統(tǒng)，也不受其它系統(tǒng)發(fā)射影響，并且不會(huì)干擾系統(tǒng)自身，那么所設(shè)計(jì)的系統(tǒng)就是電磁兼容的。

    在美國(guó)出售的任何電子設(shè)備和系統(tǒng)都必須符合聯(lián)邦通訊委員會(huì)(fcc)制定的emc標(biāo)準(zhǔn)，而美國(guó)主要的汽車制造商也都有自己的一套測(cè)試規(guī)范來制約其供應(yīng)商。其它的汽車公司通常也都有各自的要求，如：

    sae j1113(汽車器件電磁敏感性測(cè)試程序)給出了汽車器件推薦的測(cè)試級(jí)別以及測(cè)試程序。

    sae j 1338則提供關(guān)于整個(gè)汽車電磁敏感性如何測(cè)試的相關(guān)信息。

    sae j1752/3和iec 61967的第二和第四部分是專用于ic發(fā)射測(cè)試的兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)。

    歐洲也有自己的標(biāo)準(zhǔn)，歐盟emc指導(dǎo)規(guī)范89/336/eec于1996年開始生效，從此歐洲汽車工業(yè)引入了一個(gè)新的emc指導(dǎo)標(biāo)準(zhǔn)(95/54/eec)。

    檢查汽車對(duì)于電磁輻射的敏感性，應(yīng)該確保整個(gè)汽車在20到1000mhz的90％帶寬范圍內(nèi)參考電平限制在24v/米的均方根值以內(nèi)，在整個(gè)帶寬范圍以內(nèi)的均方根值在20v/米以內(nèi)。在測(cè)試過程中要試驗(yàn)駕駛員對(duì)方向盤、制動(dòng)以及引擎速度的直接控制，而且不允許產(chǎn)生可能導(dǎo)致路面上任何其他人混淆的異常，或者駕駛員對(duì)汽車直接控制的異常。

    由于芯片幾何尺寸不斷減小，以及時(shí)鐘速度的不斷增加都會(huì)導(dǎo)致器件發(fā)射超過500mhz的時(shí)鐘諧波，因此emc設(shè)計(jì)非常重要。如摩托羅拉公司最新基于e500架構(gòu)的微控制器mpc5500系列，該芯片采用0.1微米工藝技術(shù)，時(shí)鐘頻率為200mhz。

    此外，產(chǎn)品成本的要求迫使生產(chǎn)商設(shè)計(jì)電路板時(shí)不使用地層并盡可能減少器件數(shù)量，汽車設(shè)計(jì)工程師將面對(duì)非常嚴(yán)格的設(shè)計(jì)約束挑戰(zhàn)。設(shè)計(jì)的電子系統(tǒng)必須高度可靠，即使一百萬輛汽車中有一輛存在一個(gè)簡(jiǎn)單的故障都是不允許的。沒有考慮emc設(shè)計(jì)而召回所有汽車的事實(shí)證明這種做法不僅損失巨大，而且影響汽車廠商的聲譽(yù)。

    在電磁兼容設(shè)計(jì)中，“受害方”的概念通常指那些由于設(shè)計(jì)缺乏emc考慮而受到影響的部件。受害部件可能在基于mcu的pcb或者模塊的內(nèi)部，也可能是外部系統(tǒng)。通常的受害部件是汽車免持鑰匙入車 (keyless-entry)模塊中的寬帶接收器或者是車庫門開啟裝置接收器，由于接收到mcu發(fā)出的足夠強(qiáng)的噪聲，這些模塊中的接收器會(huì)誤認(rèn)為接收到了一個(gè)遙控信號(hào)。

    汽車收音機(jī)通常也是受害部件：mcu可能產(chǎn)生大量的fm波段諧波，嚴(yán)重降低聲音質(zhì)量。分布在汽車中的其它模塊也可能受到類似的影響，基于mcu的模塊產(chǎn)生的發(fā)射噪聲經(jīng)由線纜傳播出去，如果mcu產(chǎn)生足夠強(qiáng)的噪聲對(duì)文本和語音進(jìn)行干擾，那么無繩電話和尋呼機(jī)也容易受到干擾。

    emc設(shè)計(jì)

    很多emc設(shè)計(jì)技術(shù)都可以應(yīng)用到電路板和soc設(shè)計(jì)中。最具共性的部分就是傳輸線效應(yīng)，以及布線和電源分布網(wǎng)絡(luò)上的