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電磁兼容(EMC)基礎(chǔ)知識(shí)全面詳解

 Nora書閣 2018-04-07


一,、電磁兼容概念

電磁兼容EMC(Electromagnetic compatibility)

    對(duì)于設(shè)備或系統(tǒng)的性能指標(biāo)來(lái)說(shuō), 直譯為“電磁兼容性” ,;

    但作為一門學(xué)科來(lái)說(shuō),, 應(yīng)該譯為“電磁兼容”。

    國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T4365-1995《電磁兼容術(shù)語(yǔ)》對(duì)電磁兼容所下的定義為“設(shè)備或  系統(tǒng)在其電磁環(huán)境中能正常工作且不對(duì)該環(huán)境中任何事物構(gòu)成不能承受的電磁騷擾的能力,?!?nbsp;

簡(jiǎn)單的說(shuō),就是抗干擾的能力和對(duì)外騷擾的程度,。

    電磁兼容是研究在有限的空間,、有限的時(shí)間,、有限的頻譜資源條件下,各種用電設(shè)備(分系統(tǒng),、系統(tǒng),;廣義的還包括生物體)可以共存并不致引起降級(jí)的一門科學(xué)。 


二,、基本概念


Electromagnetic compatibility(EMC) 電磁相容—電子產(chǎn)品能夠在一電磁環(huán)境中工作而不會(huì)降低功能或損害之能力,;


Electromagnetic interference(EMI) 電磁干擾—電子產(chǎn)品之電磁能量經(jīng)由傳導(dǎo)或輻射之方式傳播出去的過(guò)程;由干擾源,、耦合通道及被干擾接收機(jī)三要素組成 ,。


Radio frequency(RF)無(wú)線電頻率,射頻—通訊所用的頻率范圍,,大約是10kHz 到100GHz,。這些能量可以是有意產(chǎn)生的,如無(wú)限電傳發(fā)射器,,或者是被電子產(chǎn)品無(wú)意產(chǎn)生的,;RF能量經(jīng)由兩種模式傳播:


       Radiated emissions(RE)—此種RF 能量的電磁場(chǎng)經(jīng)由媒介而傳輸;RF 能量一般在自由空間(free space)內(nèi)傳播,,然而,,其他種類也有可能發(fā)生。


        Conducted emissions(CE)—此種RF 能量的電磁場(chǎng)經(jīng)由道題媒介而傳播,,一般是經(jīng)由電線或內(nèi)部連接電纜,;Line Conducted interference(LCI)指的是在電源線上的RF 能量。


Susceptibility 容忍度,,耐受性—相對(duì)的測(cè)量產(chǎn)品暴露在EMI環(huán)境中混亂或損害的程度,。


Immunity 免疫力—一相對(duì)的測(cè)量產(chǎn)品承受EMI的能力;


Electrical overstress(EOS)電子過(guò)度高壓—當(dāng)遇到高壓突波產(chǎn)品承受到的損壞或只是功能喪失,;EOS包括雷擊以及靜電放電的事件,。


Electrostatic discharge(ESD)靜電放電—一種高電壓脈波,可能使被影響的產(chǎn)品損壞或者失去功能雖然雷擊也是一種高電壓脈波,,ESD一般指的是較少安培數(shù),,且由人體所粗觸發(fā)引起的;一般情況下也將雷擊視為ESD類別,,因其保護(hù)方式很相似,,只是大小的分別而已。


Radiated susceptibility(RS)輻射耐受性—產(chǎn)品承受經(jīng)由自由空間傳播而來(lái)的EMI的能力,。


Conducted susceptibility(CS)傳導(dǎo)耐受性—產(chǎn)品承受經(jīng)外接電纜,,電源線以及其他I/O cable 傳播而來(lái)的電磁能量的能力;


Containment 封閉、包圍—防止RF 能量逸出一個(gè)封閉物體(enclosure),,一般是以金屬屏蔽(Faraday cage),,或是用塑膠外殼再加以導(dǎo)電涂料。由相互原則,,我們也可視containment 為防止RF 能量進(jìn)入enclosure,。


Suppression 壓制—經(jīng)由設(shè)計(jì)以在源頭端降低或消除RF 能量,以使其不用依賴如金屬機(jī)殼等二階方法,。


三,、電磁干擾源種類


電磁干擾源種類繁多,可按不同的方法進(jìn)行分類,。對(duì)測(cè)量環(huán)境中直接影響測(cè)量及測(cè)量設(shè)備的 干擾來(lái)源可分為自然干擾源和人為干擾源,。


自然干擾源包括:


(1)大氣噪聲干擾:如雷電產(chǎn)生的火花放電,、屬于脈沖寬帶干擾,,其覆蓋從數(shù)Hz到100MHz以上.傳播的距離相當(dāng)遠(yuǎn)。


(2)太陽(yáng)噪聲干擾:指太陽(yáng)黑子的輻射噪聲,。在太陽(yáng)黑子活動(dòng)期.黑子的爆發(fā).可產(chǎn)生比平穩(wěn)期高數(shù)千倍的強(qiáng)烈噪聲.致使通信中斷,。


(3)寧宙噪聲:指來(lái)自宇宙天體的噪聲。


(4)靜電放電:人體,、設(shè)備上所積累的靜電電壓可高達(dá)幾萬(wàn)伏直到幾十萬(wàn)伙.常以電暈或火花方式放掉,,稱為靜電放電。靜電放電產(chǎn)生強(qiáng)大的瞬間電流和電磁脈沖,,會(huì)導(dǎo)致靜電敏感器件及設(shè)備的損壞,。靜電放電屬脈沖寬帶干擾、頻譜成分從直流一直連續(xù)劍中頻頻段,。


人為干擾源指而電氣電子設(shè)備和其他人工裝置產(chǎn)生的電磁干擾,。這里所說(shuō)的人為干擾源都是指無(wú)意識(shí)的干擾。至于為了達(dá)到某種目的而有意施放的干擾,,如電子對(duì)抗等不屬于本文討論范圍,。


任何電子電氣設(shè)備都可能產(chǎn)生人為干擾。在此,,只是提到一些常見的干擾測(cè)量環(huán)境的干擾源,。


(1)無(wú)線電發(fā)射設(shè)備:包括移動(dòng)通信系統(tǒng)、廣播,、電視,、雷達(dá)、導(dǎo)航及無(wú)線電接力通信系統(tǒng).如微波接力,,衛(wèi)星通信等,。因發(fā)射的功率大,其基波信號(hào)可產(chǎn)生功能性干擾;諧波及亂真發(fā)射構(gòu)成非功能性的無(wú)用信號(hào)干擾,。


(2)工業(yè),、科學(xué)、醫(yī)療(ISM)設(shè)備:如感應(yīng)加熱設(shè)備,、高頻電焊機(jī),、X光機(jī)、高頻理療設(shè)備等.強(qiáng)大的輸出功率除通過(guò)空間輻射干擾外,,還通過(guò)工頻電力網(wǎng)干擾遠(yuǎn)方的設(shè)備,。


(3)電力設(shè)備:包括伺服電機(jī)、電鉆,、繼電器,、電梯等設(shè)備通、斷產(chǎn)生的電流劇變及伴隨的電火花成為干擾源:電力系統(tǒng)中的非線性負(fù)載(如電弧爐等),、 間斷電源(UPS)等同態(tài)電源轉(zhuǎn)換設(shè)備產(chǎn)生大量諧波涌入電網(wǎng)成為干擾源:日光燈等照明設(shè)備也產(chǎn)生輝光放電噪聲干擾,。


(4)汽車、內(nèi)燃機(jī)點(diǎn)火系統(tǒng):汽車點(diǎn)火系統(tǒng)產(chǎn)生寬帶干擾,,從幾百千赫到幾百兆赫干擾強(qiáng)度幾乎不變,。


(5)電網(wǎng)干擾:指由50Hz交流電網(wǎng)強(qiáng)大的電磁場(chǎng)和大地漏電流產(chǎn)生的干擾,以及高壓輸電線的電暈和絕緣斷裂等接觸不良產(chǎn)生的微弧和受污染導(dǎo)體表面的電火花,。


(6)高速數(shù)字電子設(shè)備:包括計(jì)算機(jī)和相關(guān)設(shè)備,。


上述電磁干擾源就產(chǎn)生的機(jī)理而言,有:放電噪聲(雷電,、靜電放電,、輝光放電等).接觸噪聲, 電路的過(guò)渡現(xiàn)象,,電磁波反射現(xiàn)象等,。傳輸線中電磁波反射足高頻測(cè)量與數(shù)字設(shè)備必須認(rèn)真對(duì)待的干擾源。


四,、電磁干擾的耦合通道


電磁干擾中的重要要素是耦合通道,,在許多情況下,要找到真正的干擾源很難,,而被干擾接收機(jī)也很難加以改進(jìn),,此時(shí)最可行的解決方法是在耦合通道中對(duì)干擾的耦合進(jìn)行充分的衰減 。


五,、耦合通道



電磁干擾的傳輸途徑分兩種方式:傳導(dǎo)傳輸方式和輻射傳輸方式,,從被干擾的敏感器角度來(lái)看,干擾的耦合可分為傳導(dǎo)耦合和輻射耦合兩類,。 


六,、傳導(dǎo)耦合的種類


1.電阻性耦合 



干擾源通過(guò)導(dǎo)線的電阻Rt直接耦合到接收器上。設(shè)Us為干擾電壓,Rs為干擾源內(nèi)阻,,則接收器上的電壓為:


2.電容性耦合 


       電路A和電路B通過(guò)兩根導(dǎo)線引起的電容性耦合的情況,。又稱為電場(chǎng)耦合 。


在射頻電路,,多根導(dǎo)線的電纜中,, 一根導(dǎo)線上的干擾可以耦合到其它所有的導(dǎo)線上,因此高頻信號(hào)線都要加以屏蔽,。在高頻放大三極管的管腳間最容易產(chǎn)生分布電容耦合,,應(yīng)盡量縮短管腳的引線長(zhǎng)度。


3.電感性耦合


       當(dāng)一個(gè)電路中流過(guò)變化電流時(shí),,在它周圍的空間就會(huì)產(chǎn)生變化的磁場(chǎng),,這個(gè)變化的磁場(chǎng)又在相鄰回路中產(chǎn)生感應(yīng)電壓,這樣就把一個(gè)干擾電壓耦合到接收電路中去了 ,。電感耦合也稱磁場(chǎng)耦合,。


七、典型傳導(dǎo)耦合的分析


1.公共地阻抗耦合



圖中Us為干擾源電壓,,Rs為干擾源內(nèi)阻,,RL為干擾源回路的負(fù)載,,Zst為干擾源回路的連接線阻抗,,Rc1和Rc2是被干擾回路的內(nèi)阻和負(fù)載,Zct是被干擾回路的連線阻抗,。Zg為共地阻抗,。 

       在干擾源回路中,一般有RS+ZST+RL>>Rg,,因此可得到回路電流I1為:


I1在共地阻抗上引起干擾電壓Ug為:


共地阻抗的電壓降Ug在接收回路中引起負(fù)載RC2上附加的干擾電壓△U:


2.共電源耦合

可見任一負(fù)載電路中產(chǎn)生干擾信號(hào),,都會(huì)通過(guò)電源內(nèi)阻耦合傳導(dǎo)到其他負(fù)載電路中,由上公式可見,,如果R0=0,,即電源無(wú)內(nèi)阻,干擾就不會(huì)傳導(dǎo),,事實(shí)上電源內(nèi)阻不可能為零,。 


八、電磁兼容的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)及國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)


       有關(guān)電磁兼容的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)有很多,,有美軍標(biāo)MIL/ANSIC/AIR,、國(guó)際無(wú)線電干擾特別委員會(huì)(C.I.S.P.R)標(biāo)準(zhǔn)、美聯(lián)邦標(biāo)準(zhǔn)FED/FCC,、德國(guó)標(biāo)準(zhǔn)DIN/VDE,、加掌大標(biāo)準(zhǔn)C、英國(guó)標(biāo)準(zhǔn)BS、ISO,、CEN,、IEC等,目前在中國(guó)通用的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)是GB/T 17626,、GB9254和GB6833,,它們與國(guó)際電工委員會(huì)標(biāo)準(zhǔn)IEC 61000對(duì)應(yīng)。 


九,、EMC測(cè)試項(xiàng)目



靜電放電抗擾度試驗(yàn)考核設(shè)備的抗靜電能力,,對(duì)設(shè)備外殼、人手能夠接觸到的部位等施加靜電干擾,,考察設(shè)備能否正常工作,。有相應(yīng)的級(jí)別要求和試驗(yàn)方法。


      電快速瞬變脈沖群抗擾度試驗(yàn)考核設(shè)備的抗脈沖干擾能力,,對(duì)設(shè)備電源施加有規(guī)律的脈沖干擾,,考察設(shè)備能否正常工作。有相應(yīng)的級(jí)別要求和試驗(yàn)方法,。


      浪涌(沖擊)抗擾度試驗(yàn)考察設(shè)備的抗浪涌能力,,對(duì)設(shè)備電源施加高能量的脈沖干擾,考察設(shè)備能否正常工作,。有相應(yīng)的級(jí)別要求和試驗(yàn)方法,。一般用于考核電源。


      輻射騷擾度試驗(yàn)考察設(shè)備的對(duì)外輻射干擾程度,,在微波暗室里面采用標(biāo)準(zhǔn)的天線接收設(shè)備工作時(shí)的輻射信號(hào),。有相應(yīng)的級(jí)別要求和試驗(yàn)方法。


  傳導(dǎo)騷擾度試驗(yàn)考察設(shè)備的對(duì)外傳導(dǎo)干擾程度,,在屏蔽室里面采用標(biāo)準(zhǔn)的儀器接收設(shè)備工作時(shí)從電源線傳導(dǎo)出去的干擾信號(hào),。有相應(yīng)的級(jí)別要求和試驗(yàn)方法。


十,、電磁兼容性措施


設(shè)備的電磁兼容性設(shè)計(jì)包括如下步驟:

1.元器件選擇及電路設(shè)計(jì)

2.濾波技術(shù)應(yīng)用

3.接地設(shè)計(jì)

4.屏蔽技術(shù)應(yīng)用

5.電路布局和設(shè)備布局規(guī)劃

6.導(dǎo)線的分類和敷設(shè)

7.元器件選擇及電路設(shè)計(jì)


電磁兼容的源頭要做好元器件的選擇及電路設(shè)計(jì),,因?yàn)樵骷仁歉蓴_源也是被干擾接收機(jī),降低干擾源對(duì)外的電磁干擾幅度,,和選擇具有合適性價(jià)比的抗電磁干擾能力較強(qiáng)的元器件,,是最有效的提高電磁兼容性能的辦法。


十一,、濾波技術(shù)應(yīng)用


在電源中的干擾分為共模干擾和差模干擾兩種,,電源線的相線和地線間存在的干擾為共模干擾,如圖中的U1,;中線和地線間存在的干擾也有共模干擾,,如U2,;而在線相與中線之間存在的干擾稱為差模干擾,如U3,。差模干擾電流在相線和中線中大小相等,,相位相反。共模干擾在相線和中線中同時(shí)存在,,大小相等,,相位也相同。


  實(shí)際上,,在電源線中往往同時(shí)存在共模和差模干擾,,因此實(shí)用的電源濾波器是由共模濾波電路和差模濾波電路綜合構(gòu)成,如圖所示:


十二,、接地設(shè)計(jì)


  接地原意指與真正的大地連接以提供雷擊放電的通路,,例如避雷針的一端埋入大地,后來(lái)成為電氣設(shè)備和電力設(shè)施提供漏電保護(hù)的放電通路的技術(shù)措施,。


現(xiàn)在接地的含義已經(jīng)延伸,,它一般指連接到一個(gè)作為參考電位點(diǎn)(或面)的良導(dǎo)體的技術(shù)行為,其中的“地”不一定為實(shí)際的大地,,而是泛指電路和系統(tǒng)的某部分金屬導(dǎo)電板線,,它可以作為系統(tǒng)中各電路任何電信號(hào)的公共電位參考點(diǎn),理想的接地導(dǎo)體是一個(gè)零電阻的實(shí)體,,任何電流在接地導(dǎo)體中流過(guò)都不應(yīng)該產(chǎn)生電壓降,,各接地點(diǎn)之間不應(yīng)該存在電位,但是,,如果接地不當(dāng)就會(huì)引入電磁干擾,。


一般把電路按信號(hào)特性分成四類,分別接地,,形成四個(gè)獨(dú)立的接地系統(tǒng),每個(gè)“地”系統(tǒng)可能采用不同的接地方式,。


第一類:是敏感信號(hào)和小信號(hào)“地”系統(tǒng),。包括低電平電路、弱信號(hào)檢測(cè)電路,、傳感器輸入電路,、前級(jí)放大電路、混頻器等,,由于這些電路工作電平低,,信號(hào)幅度弱小,特別容易受到干擾而失效或降級(jí),,因此它們的地線應(yīng)避免混雜于其他電路中,。


第二類:是不敏感的信號(hào)和大信號(hào)電路的地線系統(tǒng),。它包括高電平電路、末級(jí)放大器,、大功率電路等,。因?yàn)樵谶@些電路中工作電流都比較大,地線系統(tǒng)中的電流也比較大,,因此必須和小信號(hào)電路的地線分開設(shè)置,,否則通過(guò)地線的耦合作用必然對(duì)小信號(hào)電路造成干擾,使電路不能正常工作,。


第三類:是干擾源設(shè)備地系統(tǒng),,它包括電動(dòng)機(jī)、繼電器,、接觸器等,。由于這類元件在工作時(shí)產(chǎn)生火花或沖擊電流往往對(duì)電子電路產(chǎn)生嚴(yán)重的干擾,除了要采取屏蔽隔離技術(shù)外,,地線必須和電子電路分開設(shè)置,。


第四類:是金屬構(gòu)件地。它包括機(jī)殼,、底板,、機(jī)門、面板等,。為了防止發(fā)生人身觸電事故,、雷擊事故、外界電磁場(chǎng)的干擾以及磨擦產(chǎn)生靜電等,,必須將機(jī)殼等接地,。


十三、接地系統(tǒng)分類原理



1.單點(diǎn)接地系統(tǒng)


這種情況下,,各設(shè)備(或各支路)的地電位僅與各自的地電流I及地線有關(guān),,不受其他電路影響,對(duì)防止各電路之間的干擾及地回路干擾是很有效的,。特別是當(dāng)電路頻率較低,、連接導(dǎo)線比較短的場(chǎng)合,經(jīng)常采用這種接地方式,。它的缺點(diǎn)是不適合高頻電路,。


2.多點(diǎn)接地系統(tǒng)


多點(diǎn)接地是指設(shè)備中各單元電路直接連接到地線上,有多個(gè)接地點(diǎn),,如圖所示,。對(duì)于高頻電路,為了降低地線阻抗,,一般均采用多點(diǎn)接地方式,,圖中所用的地線分別連至最近的低阻抗地線上,。地線系統(tǒng)一般是與機(jī)殼相連的扁粗金屬導(dǎo)體或機(jī)殼本身,其感抗很小,。


多點(diǎn)接地系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是電路構(gòu)成比單點(diǎn)接地簡(jiǎn)單,,而且由于接地線短,接地線上可能出現(xiàn)的高頻駐波現(xiàn)象顯著減小,。但由于多點(diǎn)接地后,,設(shè)備內(nèi)部會(huì)增加許多地線回路,它們對(duì)較低電平的電路會(huì)引起干擾,,帶來(lái)不良影響,。


3.混合接地系統(tǒng)


在有些用電設(shè)備中,既有高頻部分又有低頻部分,。此時(shí)應(yīng)分別對(duì)待,,低頻電路采用單點(diǎn)接地,高頻電路需多點(diǎn)接地,。這種接地體系稱為混合接地系統(tǒng),,如圖所示。


實(shí)際用電設(shè)備的情況比較復(fù)雜,,很難通過(guò)某一簡(jiǎn)單的接地方式解決問(wèn)題,,因此混合接地系統(tǒng)應(yīng)用更為普遍。



十四,、屏蔽技術(shù)應(yīng)用


1,、靜電屏蔽        

  

設(shè)帶正電荷的導(dǎo)體A,若其鄰近有導(dǎo)體B,,則導(dǎo)體B將會(huì)由于靜電感應(yīng)而帶負(fù)電,,如圖所示。


如果用金屬屏蔽體將導(dǎo)體A包圍起來(lái),,此時(shí)在屏蔽體的內(nèi)側(cè)就感應(yīng)出與導(dǎo)體A等量的負(fù)電荷,,在外側(cè)出現(xiàn)等量的正電荷,電力線將繼續(xù)到達(dá)B,,而使感應(yīng)電場(chǎng)更為復(fù)雜,。如若將金屬屏蔽體接地,使屏蔽體的外側(cè)電場(chǎng)消失,,導(dǎo)體B就不會(huì)受到感應(yīng)干擾。這就是靜電屏蔽原理,。


靜電屏蔽應(yīng)具有兩個(gè)基本要點(diǎn):完善的屏蔽和良好的接地,。



2、磁屏蔽


       磁屏蔽是用來(lái)隔離磁場(chǎng)耦合的措施,,在任何載流導(dǎo)線或線圈的周圍都存在磁場(chǎng),,如圖(a)中,,導(dǎo)線A內(nèi)通有電流I,導(dǎo)線周圍存在磁場(chǎng),,用一系列同心圓磁力線表示,,為防止該磁場(chǎng)對(duì)鄰近元件B的干擾,可采用高導(dǎo)磁率的材料將B包圍起來(lái),,使磁力線聚集于屏蔽體內(nèi),,從而使敏感元件B得到保護(hù),如圖 (b)所示,。

由于磁屏蔽材料的導(dǎo)磁率比空氣的導(dǎo)磁率大數(shù)十倍及至數(shù)千倍,,磁力線絕大部分集中在屏蔽層內(nèi)通過(guò),使元件B免受干擾,。

磁場(chǎng)屏蔽不同于電場(chǎng)屏蔽,,屏蔽體不接地不會(huì)影響屏蔽效果,但是由于磁屏蔽材料也對(duì)電場(chǎng)起一定的屏蔽作用,,故其通常也接地,。


3、電磁屏蔽


電磁屏蔽是防止交變電磁場(chǎng)感應(yīng)和輻射干擾的有效方法,。


電磁場(chǎng)分交變電場(chǎng),、交變磁場(chǎng)和交變電磁場(chǎng)三種,對(duì)三種場(chǎng)的屏蔽原理和方法是不同的,。


1). 交變電場(chǎng)屏蔽

交變電場(chǎng)屏蔽的原理是用接地良好的金屬屏蔽體將場(chǎng)源產(chǎn)生的交變電場(chǎng)限制在一定空間內(nèi),,從而阻斷了干擾源到敏感電路之間的電場(chǎng)傳播路徑。


2). 交變磁場(chǎng)屏蔽

交變磁場(chǎng)的屏蔽有高頻磁屏蔽和低頻磁屏蔽之分,。低頻磁屏蔽原理和靜磁屏蔽相同,,典型的應(yīng)用是繼電器的封裝殼、電源變壓器的外套盒,、濾波器的封裝殼等,。高頻磁屏蔽是利用屏蔽體產(chǎn)生的渦流的反磁場(chǎng),抵消干擾磁場(chǎng),,以此原理來(lái)實(shí)現(xiàn)屏蔽,。因此高頻磁屏蔽采用高導(dǎo)電率的材料,如銅,、鋁等,,典型的應(yīng)用是收音機(jī)中的中周變壓器。


3). 交變電磁屏蔽

電磁屏蔽是用屏蔽體阻止高頻輻射電磁波在空間傳播的技術(shù)措施,,屏蔽體起著切斷或削弱電磁波傳輸?shù)淖饔谩?/p>


當(dāng)交變電磁場(chǎng)通過(guò)金屬材料屏蔽體時(shí),,金屬材料會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電勢(shì)形成渦流,這渦流產(chǎn)生的磁場(chǎng)可以抵消一部分原來(lái)的磁場(chǎng),,從而起來(lái)屏蔽作用,。渦流越大,,屏蔽作用越強(qiáng),因此屏蔽材料導(dǎo)電率越大,,屏蔽性能越好,。電磁場(chǎng)頻率越高,屏蔽作用越強(qiáng),。 


十五,、電磁兼容實(shí)施


  1. 電源供電:由于很多電磁干擾都是通過(guò)電源耦合到電子設(shè)備中的,所以在系統(tǒng)供電上做專門的電磁兼容性設(shè)計(jì),。增加有效的變壓,、穩(wěn)壓、濾波電路,,使用高效率的開關(guān)電源芯片和穩(wěn)壓濾波效果很好的低壓差線性電源芯片為系統(tǒng)提供穩(wěn)定可靠的電源,。 


2.使用去耦電容:每個(gè)集成電路的電源,地之間都加一個(gè)去耦電容,。去耦電容有兩個(gè)作用:一方面是本集成電路的蓄能電容,,提供和吸收該集成電路開門關(guān)門瞬間的充放電能;另一方面旁路掉該器件的高頻噪聲,。 


3.地線分隔:采用4層電路板設(shè)計(jì)以減小電源,,地的寄生電感,有效增強(qiáng)系統(tǒng)的EMC性能,。單獨(dú)的電源層和地層可以有效防止器件之間通過(guò)地線和電源的相互耦合,,另外對(duì)于有不同性質(zhì)的地線采用分割隔離的方法,使不同屬性的地線的電流走不同的路徑,,可防止信號(hào)串?dāng)_,。


通信接口:系統(tǒng)的485、232,、USB等通訊接口外接線纜,,且與外部設(shè)備有直接聯(lián)系,所以也易于受到各種電磁干擾,,為了增強(qiáng)這些通訊接口的抗擾能力,,在通訊信號(hào)線上串連磁珠和并聯(lián)壓敏電阻,以及濾波電容,;  


            另外,,為了增強(qiáng)抗擾度,同時(shí)降低騷擾度,,在布置PCB板時(shí)要遵循以下原則:


1.石英晶體振蕩器盡量靠近到用該時(shí)鐘的器件,,時(shí)鐘線盡量短,外殼要接地,,用地線將時(shí)鐘區(qū)圈起來(lái),。


石英晶體下面以及對(duì)噪聲敏感的器件下面不要走線。


2.I/O驅(qū)動(dòng)電路盡量靠近印刷板邊,,讓其盡快離開印刷板,。對(duì)進(jìn)入印制板的信號(hào)要加濾波,從高噪聲區(qū)來(lái)的信號(hào)也要加濾波,,同時(shí)用串終端電阻的辦法,,減小信號(hào)反射。 


3.MCU無(wú)用端要接高,,或接地,,或定義成輸出端,集成電路上該接電源地的端都要接,,不要懸空,。閑置不用的門電路不要懸空。


4.印制板盡量使用45折線而不用90折線布線以減小高頻信號(hào)對(duì)外的發(fā)射與耦合,。


5.正確選擇單點(diǎn)接地與多點(diǎn)接地,。在低頻電路中,信號(hào)的工作頻率小于1MHz,,它的布線和器件間的電感影響較小,,而接地電路形成的環(huán)流對(duì)干擾影響較大,因而應(yīng)采用一點(diǎn)接地,。當(dāng)信號(hào)工作頻率大于10MHz時(shí),,地線阻抗變得很大,此時(shí)應(yīng)盡量降低地線阻抗,,應(yīng)采用就近多點(diǎn)接地,。當(dāng)工作頻率在1~10MHz時(shí),如果采用一點(diǎn)接地,,其地線長(zhǎng)度不應(yīng)超過(guò)波長(zhǎng)的1/20,,否則應(yīng)采用多點(diǎn)接地法。


6.將數(shù)字電路與模擬電路分開,。電路板上既有高速邏輯電路,,又有線性電路,應(yīng)使它們盡量分開,,而兩者的地線不要相混,,分別與電源端地線相連。要盡量加大線性電路的接地面積,。 


7.盡量加粗接地線,。若接地線很細(xì),接地電位則隨電流的變化而變化,致使電子設(shè)備的定時(shí)信號(hào)電平不穩(wěn),,抗噪聲性能變壞,。因此應(yīng)將接地線盡量加粗,使它能通過(guò)三倍于印制電路板的允許電流,。如有可能,,接地線的寬度應(yīng)大于3mm。


8.將接地線構(gòu)成閉環(huán)路,。設(shè)計(jì)只由數(shù)字電路組成的印制電路板的地線系統(tǒng)時(shí),,將接地線做成閉環(huán)路可以明顯的提高抗噪聲能力。其原因在于:印制電路板上有很多集成電路組件,,尤其遇有耗電多的組件時(shí),,因受接地線粗細(xì)的限制,會(huì)在地結(jié)上產(chǎn)生較大的電位差,,引起抗噪聲能力下降,,若將接地結(jié)構(gòu)成環(huán)路,則會(huì)縮小電位差值,,提高電子設(shè)備的抗噪聲能力,。 


9.選擇合理的導(dǎo)線寬度。由于瞬變電流在印制線條上所產(chǎn)生的沖擊干擾主要是由印制導(dǎo)線的電感成分造成的,,因此應(yīng)盡量減小印制導(dǎo)線的電感量,。印制導(dǎo)線的電感量與其長(zhǎng)度成正比,與其寬度成反比,,因而短而精的導(dǎo)線對(duì)抑制干擾是有利的,。時(shí)鐘引線、行驅(qū)動(dòng)器或總線驅(qū)動(dòng)器的信號(hào)線常常載有大的瞬變電流,,印制導(dǎo)線要盡可能地短,。對(duì)于分立組件電路,印制導(dǎo)線寬度在1.5mm左右時(shí),,即可完全滿足要求,;對(duì)于集成電路,印制導(dǎo)線寬度可在0.2~1.0mm之間選擇,。


10.采用正確的布線策略,。采用平等走線可以減少導(dǎo)線電感,但導(dǎo)線之間的互感和分布電容增加,,如果布局允許,,最好采用井字形網(wǎng)狀布線結(jié)構(gòu),具體做法是印制板的一面橫向布線,,另一面縱向布線,,然后在交叉孔處用金屬化孔相連,。 為了抑制印制板導(dǎo)線之間的串?dāng)_,在設(shè)計(jì)布線時(shí)應(yīng)盡量避免長(zhǎng)距離的平等走線,。





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