开关信号的上升沿时间对传导发射的影响

做EMC整改的小伙伴们都知道增大驱动电阻就能减小EMI传导发射的幅值。那么这是为什么呢？有些小伙伴可能会说，老司机带我的时候都是这样说的，增大驱动电阻，延长开关信号的上升沿时间，对我们EMC整改很有效果。

小编是硬件工程师出身，对EMC整改其实经验一般，也没各位小伙伴们专业。小编今天从频谱分析的角度来聊一聊：开关信号的上升沿时间对EMI传导发射的影响。如果有说得不好的或者不对的地方，欢迎指正。 在这里要引入一个将上升时间与频率联系在一起的重要概念：转折频率，也就是fknee，转折频率的计算表达式为：

根据傅里叶变换，方波可以分解为无穷次正弦波的谐波叠加形式，方波的边沿即上升沿或下降沿越陡峭，其包含的谐波次数就越多，转折频率表示谐波能量累加占总能量95%的谐波次数值。由此可知，fknee越高，就表示速度越高，速度越高转折频率就越高，从而将速度与频率联系到一起。

通过这些理论学习，让我们能更加充分的理解，为什么方波信号或者CLK信号上升时间越短，高次谐波分量越大，对EMC的影响越大，因此我们在电路设计过程中在满足系统时序的前提下，应该尽量降低这些高频信号的上升时间。

那么这个公式：转折频率=0.35/信号上升沿时间是怎么来的，这个0.35常数又是怎么得到的。

带宽1GHz以下的示波器通常是高斯响应示波器，如图，高斯响应示波器在-3dB处表现出缓慢的下降特征，最大平坦度响应，在-3dB处表现出更快的下降特性，并且带内响应更加平坦。

高斯频响可以表示为式

废话不多说，直接上公式推导：

接着我们来激励一个10kHz的方波信号，为什么要用频率是10kHz，因为电机控制很多都用的10kHz的开关频率。方波信号的周期就是100us。我们分别设置三个不同上升沿时间的方波信号，上升沿时间分别为0.01us，0.1us还有1us。如图

红色上升沿时间0.01us，转折频率35MHz

绿色上升沿时间0.1us，转折频率3.5MHz

蓝色上升沿时间1us，转折频率0.35MHz

上图我们可以总结出：

相同频率的方波信号，上升沿时间越长，转折频率越小，频谱的带宽就越小，对高频的衰减就越大。反之，上升沿时间越短，转折频率越大，频谱的带宽就越大，对高频的衰减就越小。

另外我们拿上升沿时间为0.01us方波信号的频谱看一看，如图

我们发现：

（1）基波频率至转折频率之间，频谱是呈现-20dB/十倍频衰减

（2）过了转折频率之后，频谱斜率更大，衰减大于20dB/十倍频

所以最后我们得出一个结论：增大驱动电阻，时间常数增加，开关信号上升沿时间增加，开关信号的谐波分量减少，转折频率变小，高次谐波的衰减增大。

但是也不能将开关信号的上升沿时间设置的过大，这样会使开关器件的开关损耗过大，导致器件过热。所以设置合适的驱动电阻和控制开关元器件的损耗需要做一个权衡。

审核编辑：汤梓红