1. 共振的原理

共振可以說是一種宇宙間最普遍和最頻繁的自然現象之一，在某種程度上甚至可以說共振就沒有世界。共振現象在生活中也被廣泛應用，蕩秋千暫且不論，看的電視，上的網絡，甚至是眼睛看到的一切事物，都是根據共振原理而接受信號的。

共振的原理是大部分事物都是由分子組成的，每種分子都有固有頻率，當某種能量接近它的固有頻率時，它將更容易釋放或吸收能量，帶來的效果就是振動效果的放大。因此，共振也是同一物理系統在其自然的振動頻率下趨于從周圍環境吸收更多能量，從而產生振動的現象。這些特定頻率稱之為“共振頻率”。

2. 共振的現象

自然中有許多地方有共振的現象如：樂器的音響共振、太陽系一些類木行星的衛星之間的軌道共振、動物耳中基底膜的共振，電路的共振等。

19世紀初，一隊拿破侖士兵在指揮官的口令下（另一種說法是二戰期間的德國），邁著威武雄壯、整齊劃一的步伐，通過法國昂熱市一座大橋。快走到橋中間時，橋梁突然發生強烈的顫動并且最終斷裂坍塌，造成許多官兵和市民落入水中喪生。后經調查，造成這次慘劇的罪魁禍首，正是共振！

機床運轉時，運動部分總會有某種不對稱性，從而對機床的其他部件施加周期性作用力引起這些部件的受迫振動，當這種作用力的頻率與機床的固有頻率接近或相等時，會發生共振，從而影響加工精度，加大機械鋼鐵的疲勞破壞，加大機械的損害力度。

弦樂器中的共鳴箱、無線電中的電諧振等，就是使系統固有頻率與驅動力的頻率相同，發生共振。電臺通過天線發射出短波/長波信號，收音機通過將天線頻率調至和電臺電波信號相同頻率來引起共振。

音樂的頻率、節奏和有規律的聲波振動，是一種物理能量，而適度的物理能量會引起人體組織細胞發生和諧共振現象，這種聲波引起的共振現象，會直接影響人的腦電波、心率、呼吸節奏等，使細胞體產生輕度共振，使人有一種舒適、安逸感，音律的變化使人的身體有一種充實、流暢的感覺。它活化了體內的細胞，加快了血液的流動，激活了人的物理層次的生命潛能。當人處在優美悅耳的音樂環境中，可以改善精神系統、心血管系統、內分泌系統和消化系統的功能，促使人體分泌一種有利健康的活性物質，提高大腦皮層的興奮性，振奮人的精神，讓人的心靈得到了陶冶和升華。所以，運用音樂產生的共振，可以緩解人由于各種因素造成的緊張、焦慮、憂郁等狀態。

3. 電路共振（諧振）

電路中也會引起共振（通常叫諧振）。

不同頻率信號通過LC串聯電路時，頻率較高的信號通過電感會衰減很大，而直流信號則無法通過電容器。當輸入信號的頻率等于LC諧振的頻率時，LC串聯電路的阻抗最小。此時，經過LC電流達到最大。信號很容易通過電容器和電感器輸出。此時，LC相當于向信號源吸收了最大的電流。

不同頻率的信號通過LC并聯諧振電路時的狀態，根據電感器和電容器的阻抗特性，較高頻率的信號則容易通過電容器到達輸出端，較低頻率的信號則容易通過電感器到達輸出端。LC回路在并聯諧振頻率處的阻抗最大，諧振頻率點的信號不能通過LC并聯振蕩電路。此時，相當于LC并聯回路向電源吸收了最大的電壓。

4. 80%以上的EMC問題與共振有關

a） 濾波器內部共振

產品的EMC問題在電路中可以解釋為各種額外回路的形成，這種回路中存在大量的諧振現象，因為回路中總少不了電感、也少不了電容。

可以說80%以上的EMC問題都與諧振有關。諧振使EMC問題的解釋變得更加復雜，在EMI方面諧振會插入損耗很高的濾波器濾波效果失效。下圖是濾波器的插入損耗圖，圖中的尖峰就是濾波器件LC形成的諧振點，在該頻率上，LC濾波器不但沒有濾波效果，而且還會放大原來的EMI信號。因此，濾波器中電感電容參數選擇時，其諧振點一定要遠小于被濾波的頻點。

除了濾波器內部器件所形成的諧振點，濾波器中的濾波參數還與與濾波器之外的LC參數發生諧振。如：

濾波器中的電感與濾波器之外的分布電容諧振；

濾波器中的電容與濾波器之外的分布電感諧振；

濾波器中的分布電容與濾波器之外的分布電感諧振；

濾波器中的分布電感與濾波器之外的電感諧振等。

…… 好可怕！！！

這也是為何一個插入損耗值非常好的濾波器，在實際產品中卻發揮不出其應有的衰減效果的原因。

b） 諧振會讓EMI發射值變得更高

下圖所示是，有個產品內部的接地線過長，導致內部的近場噪聲耦合到紅色的接地線上，在電路上，表現為干擾從分布電容耦合到接地線，接地線的分布電感與耦合電容串聯諧振。在諧振時，接地線AG兩端的電平最高，最終導致設備外接的系統接地線上的共模電流最大，輻射最高。

下圖是進行傳導騷擾測試時，EUT的接地線、電源線、參考接地板、LISN組成回路的諧振點與EUT中騷擾源頻率的諧波同頻，諧振時，騷擾源會在EUT的接地線、電源線、參考接地板、LISN組成回路中感應出最大的共模電流，從而導致該諧振頻點上傳導騷擾值最高。

變EUT的接地方式后（即如下圖所示，將EUT的接地線平行與電源線布置），傳導騷擾值大大下降。

下圖是開關電源中，功率管上的高dV/dt由于PCB布局布線的原因，引起與電源輸入印制線間的容性耦合。在等效電路上，引起容性耦合的分布電容與電源端口的電感值引起諧振，最終導致LISN兩端產生較高的EMI電位差，傳導騷擾超標。

下圖也是開關電源中，開關回路主回路中的分布電容和分布電感發生諧振，當開關信號的諧波頻率與諧振頻率同頻時，主回路中的電流達到最大，從而引起向外部共模回路的感性耦合，最終使共模傳導騷擾超標。

c） 共振會讓干擾變大

在抗擾度方面，諧振也會在特定的頻點上表現出最強的干擾能力，最典型的測試表現是進行頻率掃描的抗擾度測試時，同樣的干擾值（如RS測試10V/m），卻只在某個特定的頻點fail。原因是因為干擾頻率與系統某LC諧振點同頻時，就可能感應出最大的感應電流，如果該感應電流是經過PCB板的，那么此時PCB板上就相當于出現了最大的干擾。

諧振也會讓測試的復現性變差，因為EMC測試時，有關測試布置的因素，如線纜的長短、線纜距離參考接地板的高度、線纜之間的距離、EUT的放置位置等因素都會影響分布參數，從而改變被測系統的諧振點，最終導致測試現象變化。

總之，一個產品中存在大量的諧振點，大部分是分布參數引起的，它很難測算，EMC測試頻段從數KHz到GHz級，諧振點在這個頻段范圍內也很難避免（也可以說無法避免），因此它是EMC問題的一大難題，也可認為是EMC問題的最大本質。

5. 如何解決共振引起的EMC問題

雖然諧振無法避免，但是仍有措施可以降低EMC風險，主要措施有：

1、 增大LC分立元件參數的值，讓LC諧振點遠離測試頻段范圍，如電源濾波器設計時，就要求電源濾波器的諧振點遠小于150KHz，此時濾波器才能取得較好的濾波效果；

2、 深刻理解EMC設計的精髓，控制分布參數值，（如減小接地線長度、縮短電容的引線、線間鋪銅，減小信號回路面積等）。減小分布參數可以使諧振點頻率變高，而隨著頻率的變高，騷擾源的諧波幅度也會越來越小，即使諧振，產生的整體騷擾也會變低；

3、 增加EMI信號源的上升沿時間，因為上升沿時間影響著信號源高次諧波的幅度，沿越緩，高次諧波幅度更低，就可以有效降低高頻諧振頻點上的幅度，如開關驅動信號中串電阻，并聯電容等；

6. 工作中的“濾波器效應”

前面談到濾波器，一個插入損耗值非常優秀的濾波器，放在產品中卻不能發揮很好的濾波效果。什么原因，那是因為插入損耗值是濾波器作為單獨個體時的性效能評價值，而濾波器用在產品中時，濾波器中電感和電容，也會與濾波器外的電感或電容發生諧振，導致濾波器內部器件與外部器件相互“合作”，改變原來信號的分布，表現為濾波效果失效。

在我們工作中，也經常會發生類似現象。在一個團隊里，一位具有較強個體工作能力的員工，在團隊里卻不能發揮很大的價值。究其原因，是這位所謂強能力的員工，與團隊之外的某個體之間有著千絲萬縷的關系，并且在不斷共振。這種關系的存在，會不斷的、甚至最大程度的吸取著公司的利益。自然這位員工在公司是無法被評價為優秀的，甚至可以成為害群之馬。這就是人事中的濾波器效應。

世界萬物是一個共振體，也由無數個共振體組成，應該有效的選擇共振體，讓其產生正向效果，而避免共振帶來的負面影響。