在電子產品設計中，為了截斷產品內部電路與外界的干擾傳輸通道，或出于安全隔離的考慮，通常會在I/O端口或內部電路信號傳輸過程中采用隔離的方式，這種隔離技術是EMC 中的重要技術之一，其主要目的是試圖通過隔離元件把噪聲干擾的路徑切斷，從而達到抑制噪聲干擾的效果。在低頻情況下，采用了隔離的措施以后，絕大多數電路都能夠取得良好的抑制噪聲的效果，使設備符合低頻EMC的要求。

　　隔離分類

　　常見的電路隔離常用在以下幾種情況：

　　模擬電路內的隔離

　　對于模擬信號測量系統，其隔離電路相對比較復雜，既要考慮其精度、頻帶寬度的因素，又要考慮其價格因素。

　　同時既有高電壓、大電流信號，又有微電壓、微電流信號，這些信號之間需要進行隔離，實現在一定的頻率下的隔離。

　　數字電路內的隔離

　　數字量輸人系統主要采用脈沖隔離變壓器隔離、光電耦合器隔離；而數字量輸出系統主要采用光電耦合器隔離、繼電器隔離，個別情況也可采用高頻隔離變壓器隔離。

　　模擬電路與數字電路之間的隔離

　　一般來說，模擬電路與數字電路之間的轉換通過模/數轉換器（A/D）或數/模轉換器（D/A）來實現。但是，若不采取一定的措施，數字電路中的高頻周期信號就會對模擬電路帶來一定的干擾，影響測量的精度。

　　為了抑制數字電路對模擬電路帶來的干擾，一般須將模擬電路與數字電路分開布線，但這種布線方式有時還不能徹底排除來自數字電路的干擾。要想排除來自數字電路的干擾，可以把數字電路與模擬電路隔離開來。常用的隔離方法是在A/D轉換器與數字電路之間加入光電耦合器，把數字電路與模擬電路隔離開。如果這種電路還不能從根本上解決模擬電路中的干擾問題，就把信號接收部分與模擬處理部分也進行隔離。

　　例如，在前置處理級與模數轉換器（A/D）之間加人線性隔離放大器，在模/數轉換器（A/D）與數字電路之間采用光電耦合器隔離，把模擬地與數字地隔開。這樣一來，既防止了數字系統的干擾進人模擬部分，又阻斷了來自前置電路部分的共模干擾和差模干擾。數模轉（D/A）電路的隔離與模數轉換（A/D）電路的隔離類似，因而所采取的技術措施也差不多。

　　EMC中隔離分析

　　接下來以通過光耦隔離、繼電器隔離和共模扼流圈（共模電感）隔離案例，理解EMC中隔離設計方法。

　　2.1、光耦隔離

　　光電耦合器具有體積小、使用壽命長、工作溫度范圍寬、無觸點等特點，因而在各種電子設備上得到廣泛的應用。光電耦合器可用于隔離電路、負載接口及各種工業產品、家用電器等電路中。硬件上常用光電耦合器件實現“電—光—電”的隔離，能在一定程度上破壞共模電流的進入，可靠地實現信號的隔離，并易構成各種功能狀態。

　　使用光電耦合器（簡稱光耦）可以切斷電信號的直接連接，用光實現信號的傳輸。光電隔離是由光電耦合器件來完成的。光電耦合器件是把發光器件（如發光二極管）和光敏器件（如光敏三極管）組裝在一起，通過光電耦合構成的電—光和光—電轉換的器件。下圖為常用的三極管型光電耦合器原理圖，工作時以光作為媒介來傳遞信息，因而輸入和輸出在電氣上是完全隔離的。

　　光耦被光信號隔離的兩端之間存在寄生電容，一般為2pF，一個光耦能夠在很高的頻率提供良好的隔離。當電信號送入光電耦合器的輸入端時，發光二極管通過電流而發光，光敏元件受到光照后產生電流，光敏三極管導通；當輸入端無信號時，發光二極管不亮，光敏三極管截止。對于數字量，當輸入為低電平“0”時，光敏三極管截止；當輸入為高電平“1”時，光敏三極管飽和導通。

　　由于光電耦合器件具有上述一系列特點，目前已廣泛應用于電子產品中，特別是測量控制系統中，成為接口技術中十分重要的隔離器件。

　　單片機接口電路中的光電隔離

　　單片機有多個輸入端口，接收來自遠處現場設備傳來的狀態信號，單片機對這些信號處理后，輸出各種控制信號去執行相應的操作。在現場環境較惡劣時，會存在較大的噪聲干擾，若這些干擾隨輸入信號一起進入微機系統，會使控制準確性降低，產生誤動作。

　　因此，可在單片機的輸入和輸出端，用光耦作接口，對信號及噪聲進行隔離。如在“A/D轉換器”的數字信號輸出處進行光電隔離，實現將模擬電路和數字電路相互隔離，起到抑制共模干擾的作用。對于線性模擬電路通道，要求光電耦合器必須具有能夠進行線性轉換和傳輸的特性。

　　功率驅動電路的光電隔離

　　在控制系統中，光電隔離大量應用在開關量的控制方面，這些開關量一般經過單片機的I/O輸出，而I/O的驅動能力有限，一般不足以驅動一些電磁執行器件，需加接驅動接口電路，為避免受到干擾，須采取隔離措施。如晶閘管所在的主電路一般是交流強電回路，電壓較高，電流較大，不易與單片機直接相連，可應用光耦合器將微機控制信號與晶閘管觸發電路進行隔離，雙向晶閘管隔離驅動原理圖如下所示：

　　遠距離的隔離傳送

　　測控系統中，由于測控系統與被測和被控設備之間不可避免地要進行長線傳輸，信號在傳輸過程中很易受到干擾，導致傳輸信號發生畸變或失真。另外，在通過較長電纜連接的相距較遠的設備之間，常因設備間的地線電位差（低頻時），導致低頻的共模地環路電流，對電路形成差模干擾電壓。為確保長線傳輸的可靠性，可采用光電耦合器隔離措施，提高電路系統的抗干擾性能。若傳輸線較長、現場干擾嚴重，可通過兩級光電耦合器將長線完全“浮置”起來，傳輸長線的光耦浮置處理，如下圖所示：

　　長線傳輸的“浮置”是去掉了長線兩端的公共地線，不但有效消除了各電路的電流經公共地線時所產生的噪聲電壓形成相互串擾，而且也有效地解決了長線驅動和阻抗匹配問題。同時，受控設備短路時，還能保護系統不受損害。但是這種“浮置”只適用于低頻，高頻時，“浮置”將會出現嚴重的EMC問題。很多人認為光耦是截斷干擾路徑的最理想方法，但是盡管光耦具有以上有利于EMC 的特點和優點，在應用光耦進行隔離時，還需注意如下事項：

　　1、在光電耦合器的輸入部分和輸出部分必須分別采用獨立并隔離的電源，若兩端共用一個電源，則光電耦合器的隔離作用將失去意義。即便是隔離的電源，若要保證高頻的隔離效果，就必須保證電源的隔離度與光耦的隔離度相當，即兩組獨立的電源之間的寄生電容與光耦兩端的寄生電容相當，否則，高頻信號會通過電源進入隔離的另一側，使隔離在高頻下失效。實際上，由于電源隔離變壓器初次級之間的寄生電容相對較大，在高頻下，電源并不能做到很好的隔離，這使得整個隔離效果降低。

　　2、當用光電耦合器來隔離輸入/輸出通道時，必須對所有的信號（包括數字量信號、控制量信號、狀態信號）全部隔離，使得被隔離的兩邊沒有任何電氣上的聯系，否則這種隔離是沒有意義的。

　　3、多路信號隔離時，多路光耦并聯使用，這將使整個電路的高頻隔離度降低，因為多路光耦的并聯使光耦兩端之間的總寄生電容增加，導致高頻隔離效果變差。

　　4、由于光耦也并非高頻意義上的完全隔離，因此在產品設計中，當干擾施加在光耦的一端時，光耦的另一端的信號也應該進行濾波處理。

　　光耦濾波的方式有以下兩種方式：

　　對于具有基極端子的光耦，則在基極端子上并聯濾波電容，其中濾波電容的值在100pF以上，具體數值取決于光耦的工作頻率，如下圖所示：

　　對于沒有基極端子的光耦，則在集電極端子上并聯濾波電容，其中濾波電容的值也在100pF以上，具體數值取決于光耦的工作頻率。如下圖所示：

　　2.2、繼電器隔離

　　電磁式繼電器一般由鐵芯、線圈、銜鐵、觸點簧片等組成的。只要在線圈兩端加上一定的電壓，線圈中就會流過一定的電流，從而產生電磁效應，銜鐵就會在電磁吸引力的作用下克服返回彈簧的拉力吸向鐵芯，從而帶動銜鐵的動觸點與靜觸點（常開觸點）吸合。當線圈斷電后，電磁的吸力也隨之消失，銜鐵就會在彈簧的反作用力作用下返回原來旳位置，使動觸點與原來的靜觸點（常閉觸點）吸合。這樣的吸合、釋放，達到了在電路中的導通、切斷的目的。對于繼電器的“常開、常閉”觸點，可以這樣來區分：繼電器未通電時處于斷開狀態的靜觸點稱為“常開觸點”，處于接通狀態的靜觸點稱為“常閉觸點”。

　　繼電器實際上是一種電子控制器件，它具有控制系統（又稱輸入回路）和被控制系統（又稱輸出回路），通常應用于自動控制電路中，它實際上是用較小的電流去控制較大電流的一種“自動開關”，在電路中起著自動調節、安全保護、轉換電路等作用。

　　如下圖所示，當A點輸入高電平時，晶體三極管T飽和導通，繼電器J吸合；當A點為低電平時，T截止，繼電器J則釋放，完成了信號的傳遞過程。D是保護二極管。當T由導通變為截止時，繼電器線圈兩端產生很高的反電勢，以繼續維持電流I。由于該反電勢一般很高，容易造成T的擊穿。加入二極管D后，為反電勢提供了放電回路，從而保護了三極管T。

　　在應用中繼電器的隔離通常和光電耦合器一起使用，原理圖如下所示：

　　2.3、共模扼流圈（共模電感）隔離

　　在討論共模干擾的場合下，有一種用來抑制共模干擾的電感器件叫共模電感（Common modeChoke）也叫共模扼流圈。共模電感并非像光耦隔離、繼電器隔離那樣屬于隔離器件，這些器件中被隔離的兩端，通過磁或光的信號傳輸。共模電感在EMC領域里應用時，主要功能是將共模干擾隔離在共模電感輸入/輸出的兩端。

　　如下圖所示為共模電感的原理圖。圖中La和Lb就是共模電感線圈。這兩個線圈繞在同一鐵芯上，匝數和相位都相同（繞制反向）。這樣，當電路中的正常電流流經共模電感時，電流在同相位繞制的電感線圈中產生反向的磁場而相互抵消，此時正常信號電流僅受線圈電阻的影響（和少量因漏感造成的阻尼）；

　　當有共模電流流經線圈時，由于共模電流的同向性，會在線圈內產生同向的磁場而增大線圈的感抗，使線圈表現為高阻抗，產生較強的阻尼效果，以此衰減共模電流，達到濾波的目的。共模電感還有一個特點就是，為防止磁飽和，共模電感可以使用一較高的磁導率磁芯且在磁芯相對小的條件下可得到一比較高的電感，這也是為什么不能用兩個分別串聯在信號線上和信號回流線上的差模電感代替一個共模電感的原因。

　　通常共模扼流圈用于差分信號等平衡傳輸信號之間串聯，不能在非平衡信號電路中使用。工業中RS485、CAN通信總線的設計多采用共模扼流圈進行隔離，工業RS485總線原理圖示例如下所示：