電磁兼容技術(shù)(第二章)

電磁兼容技術(shù)(第二章)第一頁，共168頁。按電磁干擾傳播途徑的分類第二頁，共168頁。根據(jù)干擾進(jìn)入系統(tǒng)途徑的不同，干擾常被分為兩大類類：傳導(dǎo)干擾是通過導(dǎo)線，阻容，變壓器等傳播干擾，即“路”的干擾；另一種是輻射干擾，通過空間進(jìn)行傳播，即“場”的干擾。細(xì)分又可分為直接傳導(dǎo)干擾、公共阻抗干擾、電場耦合干擾、磁場耦合干擾、電磁場耦合干擾。對于每種干擾，要求掌握：各種干擾的特點(diǎn)、干擾進(jìn)入系統(tǒng)的機(jī)理、根據(jù)實(shí)例進(jìn)行分析、抑制干擾的原理和主要方法。第三頁，共168頁?！?傳導(dǎo)干擾外界干擾通過電氣連線，直接傳導(dǎo)進(jìn)入敏感設(shè)備。特點(diǎn)：干擾進(jìn)入設(shè)備的途徑是電氣連線。傳導(dǎo)干擾是在一般電氣系統(tǒng)最普遍的干擾形式。大部分干擾在進(jìn)入系統(tǒng)后，都會轉(zhuǎn)變成傳導(dǎo)干擾的形式，在整個(gè)系統(tǒng)內(nèi)部蔓延。第四頁，共168頁。傳導(dǎo)干擾舉例傳導(dǎo)干擾是普遍存在的傳導(dǎo)干擾極易在系統(tǒng)內(nèi)部通過電氣連線傳遞系統(tǒng)間的設(shè)備會通過電氣連線相互傳導(dǎo)干擾（傳導(dǎo)干擾）第五頁，共168頁。傳導(dǎo)干擾示意圖：第六頁，共168頁。課 堂 討 論1、干擾通過電氣連線進(jìn)入系統(tǒng)，會出現(xiàn)什么情況？干擾將和信號混雜在一起。2、如何抑制傳導(dǎo)干擾？利用干擾和信號之間的差異，將干擾“過慮”掉。3、有哪些差異可以被利用呢？兩者一般在源阻抗、能量、頻譜、持續(xù)時(shí)間等方面都有很大的不同。第七頁，共168頁。因此抑制傳導(dǎo)干擾的關(guān)鍵和前提是找出信號和傳導(dǎo)噪聲之間可以被利用的差異。第八頁，共168頁。噪聲限幅>10v的切除輸出輸入幅值限制在0.3V~0.7V在事先知道信號特征的情況下，使用一些非線性元件將不屬于該特征的信號直接去除。第九頁，共168頁。利用源阻抗的差異對傳導(dǎo)干擾進(jìn)行抑制一般而言，干擾源的阻抗較大，而信號源的阻抗較小。如何利用這個(gè)特點(diǎn)？降低敏感設(shè)備的輸入阻抗。為什么可以抑制干擾呢?第十頁，共168頁。降低輸入阻抗減小傳導(dǎo)干擾實(shí)例汽車無摩擦制動系統(tǒng)第十一頁，共168頁。定頻調(diào)寬的工作方式問題：MOS管經(jīng)常發(fā)生過壓損壞第十二頁，共168頁。原因：汽車的點(diǎn)火系統(tǒng)（火花塞）在點(diǎn)火瞬間會產(chǎn)生非常高的電壓（10000V~20000V）第十三頁，共168頁。MOS管是高輸入阻抗器件(大于100MΩ)，任何一點(diǎn)微小的干擾信號都會在其輸入端產(chǎn)生很高的電壓幅值，干擾MOS管的工作，甚至擊穿。在MOS管柵極和源極之間并小電阻，降低柵源之間的輸入阻抗，并聯(lián)穩(wěn)壓管，限制其輸入幅值第十四頁，共168頁。課堂討論：光耦的作用光電耦合器是一種常用的電子器件。利用光耦①輸入阻抗低，②點(diǎn)亮光耦需要一定能量。的特點(diǎn)，可以用來抑制傳導(dǎo)干擾。光耦利用光來傳遞信號，從路上切斷了干擾傳導(dǎo)的途徑，因此成為抑制傳導(dǎo)干擾最常用的器件之一。第十五頁，共168頁。課堂討論：光耦在應(yīng)用上有什么限制？光耦一般只適于傳遞數(shù)字信號，若要傳遞模擬信號，還需要特殊的設(shè)計(jì)和電路。分布電容的存在，會為高頻傳導(dǎo)噪聲提供一條進(jìn)入系統(tǒng)的途徑。如何減小分布電容？第十六頁，共168頁。第十七頁，共168頁。利用信號與干擾的持續(xù)時(shí)間不同干擾一般隨機(jī)出現(xiàn)，多是以高頻脈沖的形式出現(xiàn)，而有用的信號一般持續(xù)時(shí)間較長。

按鍵的防抖處理第十八頁，共168頁。利用頻譜的差異對傳導(dǎo)干擾進(jìn)行抑制一般而言，干擾的頻譜較高，而信號的頻譜較低。如何利用這個(gè)特點(diǎn)？加設(shè)各種濾波器，其中最常用的濾波器是低通濾波器（LPF）第十九頁，共168頁。常用的幾種無源低通濾波電路fdB低通濾波器的參數(shù)？第二十頁，共168頁。截止頻率的選擇依據(jù)是干擾的最低頻率、及信號的帶寬，濾波器不能對正常的信號產(chǎn)生不良影響。交流電源：商業(yè)設(shè)備的場合，截止頻率要低于開關(guān)電源的工作頻率的1/10。需要符合軍標(biāo)的設(shè)備，截止頻率要低于10kHz，一般可取0.5~4kHz，在10kHz處具有10dB以上的插入損耗。直流電源：截止頻率要低于DC/DC開關(guān)頻率的1/10。如果沒有使用DC/DC模塊，截止頻率要低于電路的工作最低時(shí)鐘頻率的1/10。數(shù)字信號：脈沖信號波形的上升沿時(shí)間為tr，則濾波器的截止頻率可取1/tr?；蜻x頻率的10倍作為截止頻率。模擬信號：最高頻率為fMAX，則濾波器的截止頻率可取fMAX。截止頻率的選擇依據(jù)第二十一頁，共168頁。高通濾波器fdB第二十二頁，共168頁。帯通（帶阻）濾波器（帶通帶阻濾波器）fdBfdBfdB+=第二十三頁，共168頁。無源濾波器與有源濾波器有什么區(qū)別？

無源濾波器：這種電路主要有無源元件R、L和C組成。

有源濾波器：集成運(yùn)放和R、C組成，具有不用電感、體積小、重量輕等優(yōu)點(diǎn)。

小電流在要求紋波較小時(shí),往往采用有源濾波,而大電流時(shí)采用無源濾波

第二十四頁，共168頁。有源低通濾波器的結(jié)構(gòu)圖第二十五頁，共168頁。電源中的有源濾波裝置AFC衰減220v~差值放大12342和3通過差放變成4然后進(jìn)入變壓器使與的毛刺抵消234-1..第二十六頁，共168頁。電磁兼容中濾波器的幾個(gè)設(shè)計(jì)原則：1、結(jié)構(gòu)簡單2、合理選用無源濾波，或有源濾波3、電感、電容必須仔細(xì)選型、小心使用4、對于高頻干擾，器件的分布參數(shù)影響很大第二十七頁，共168頁。課堂討論：為什么盡量不采用有源器件設(shè)計(jì)EMC濾波器有源器件本身對噪聲相對比較敏感，因此并不適合用于EMC設(shè)計(jì)。有源器件本身熱噪聲一般比無源器件要嚴(yán)重。即是使用有源器件，也應(yīng)對電信號進(jìn)行必要的預(yù)處理。在大電流的場合，有源濾波實(shí)現(xiàn)成本非常高。第二十八頁，共168頁。課堂討論：普通電感和電容用于EMI有何限制？線繞電感匝間的分布電容影響電感的高頻特性如何減小繞線匝間電容和引線電感的影響？第二十九頁，共168頁。使用電感的注意事項(xiàng)繞線方式?jīng)Q定了分布電容的大?。ǚ指袷?、蜂房式）電感的Q值不宜過高，避免諧振增益過大帶來更多的干擾。（品質(zhì)因數(shù)：Q=ω0L/R）注意電感的使用場合，避免飽和。第三十頁，共168頁。磁環(huán)鐵氧體磁環(huán)（鐵鎂合金或鐵鎳合金）磁導(dǎo)率頻率特性比普通的電感有更好的高頻濾波特性第三十一頁，共168頁。鐵氧體磁珠磁環(huán)磁珠可以看成是一個(gè)電阻值隨著頻率增加而增加的電阻，當(dāng)高頻信號通過磁珠時(shí)，電磁能量以熱的形式耗散掉。第三十二頁，共168頁。磁珠型號舉例HH-1H3216-500

HH適合用于電源濾波，HB適合用于信號線；

1表示一個(gè)組件封裝了一個(gè)磁珠，若為4則是并排封裝四個(gè)的；

組成物質(zhì)：H、C、M為中頻應(yīng)用（50－200MHz），T低頻應(yīng)用（50MHz），S高頻應(yīng)用（200MHz）；

3216封裝尺寸，長3.2mm，寬1.6mm，即1206封裝；

500阻抗（@100MHz）。第三十三頁，共168頁。鐵氧體磁環(huán)、磁珠的主要優(yōu)點(diǎn):

使用非常方便，直接套在需要濾波的電纜上即可。不像其它濾波方式那樣需要接地，因此對結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、線路板設(shè)計(jì)沒有特殊的要求。比電感具備更好的高頻特性。

第三十四頁，共168頁。電感與磁珠的區(qū)別電感是儲能元件，而磁珠是能量轉(zhuǎn)換（消耗）器件電感主要用于電源回路的濾波，而磁珠一般用于信號回路。電感主要用于中低頻、大電流的電路濾波，磁珠主要用于超高頻、小信號的濾波。第三十五頁，共168頁。使用磁環(huán)磁珠的注意事項(xiàng)鐵氧體磁環(huán)磁珠的效果與電路阻抗有關(guān)：電路的阻抗越低，則鐵氧體磁環(huán)磁珠的濾波效果越好。根據(jù)要抑制干擾的頻率不同，材料的產(chǎn)品手冊中的數(shù)據(jù)選擇不同鐵氧體材料。磁環(huán)磁珠不易用在中低頻電路。磁環(huán)的內(nèi)外徑差越大，軸向越長，阻抗越大。在空間允許的情況下，盡量使用體積較大的磁環(huán)。第三十六頁，共168頁。增加信號線上磁環(huán)磁珠的個(gè)數(shù)，可以增加低頻的阻抗，但高頻的阻抗會減小。這是因?yàn)榧纳娙菰黾拥木壒?。安裝位置一般盡量靠近干擾源。對于屏蔽機(jī)箱上的電纜，磁環(huán)盡量靠近機(jī)箱電纜的進(jìn)出口。磁環(huán)磁珠在頻率較低時(shí)，仍然是一個(gè)電感，濾波效果取決于電路的截止頻率。注意磁環(huán)磁珠的發(fā)熱。使用磁環(huán)磁珠的注意事項(xiàng)第三十七頁，共168頁。電容的使用電容的等效電路不同類型電容，特點(diǎn)不同，適用場合也不同電容值不是越大越好電容的容值越大，諧振頻率越低，電容能有效補(bǔ)償電流的頻率范圍也越小。同樣容量的電容，并不是并聯(lián)越多的小電容越好焊點(diǎn)阻抗、漏電阻電容都有一定的耐壓值，要合理選擇第三十八頁，共168頁。電容的參數(shù)容量標(biāo)稱值：1、22、33、47、68、82

直接標(biāo)注：2.2μ、47n、100p

乘方表示：前2位為容量，第3位為乘方數(shù)，單位為P104:10x104p=0.1μ332:33x102p=3.3n

電壓標(biāo)稱值：1、4、16、25、35、63、80

直接標(biāo)注：25V，400V

組合標(biāo)注：一個(gè)數(shù)字和一個(gè)字母組合。數(shù)字表示乘方數(shù)，字母表示數(shù)值，單位是V。字母

A

B

C

D

E

F

G

H

J

K

Z

耐壓值1.0

1.25

1.6

2.0

2.5

3.15

4.0

5.0

6.3

8.0

9.0

例如：

1J代表6.3*10=63V

2G代表4.0*100=400V

3A代表1.0*1000=1000V

第三十九頁，共168頁。電解電容鋁電解電容CD體積大、容量大等效電感較大適用于低頻場合有極性對溫度敏感鉭電解電容CA等效電感、等效電阻、對溫度的敏感性好很多耐壓比較低第四十頁，共168頁。第四十一頁，共168頁。紙介電容CZ容量體積比很小。耐壓較高串聯(lián)電阻小，感抗值較大。適用于電容量不大、工作頻率不高的場合，（低頻濾波和旁路）。使用時(shí)，應(yīng)把外殼與參考地相連，以使其外殼能起到屏蔽的作用而減少電場耦合的影響。第四十二頁，共168頁。云母電容CY瓷片電容CC容量體積比小。電容量在0.1μ以下。串聯(lián)電阻小，等效電感小，頻率/容量/溫度特性穩(wěn)定。它適用于電容量小、工作頻率高（可達(dá)500MHz）的場合，用于高頻濾波、旁路、去耦。承受瞬態(tài)高壓脈沖能力較弱。第四十三頁，共168頁。聚苯乙烯電容CBB串聯(lián)電阻小，等效電感值小。容量在0.001μ-2.2μ。電容量相對時(shí)間、溫度、電壓很穩(wěn)定。耐熱性能較差。它適用于要求頻率穩(wěn)定性高的場合，可用于高頻濾波、旁路、去耦。第四十四頁，共168頁。高頻（不能濾掉）短電容引線電感對策短引線電容、貼片電容第四十五頁，共168頁。三端電容，四端電容第四十六頁，共168頁。三端電容器的原理引線電感與電容一起構(gòu)成了一個(gè)T形低通濾波器在引線上安裝兩個(gè)磁珠濾波效果更好符號三端電容普通電容3070

1GHz206040插入損耗第四十七頁，共168頁。三端電容插入損耗：傳輸系統(tǒng)的某處由于元件或器件的插入而發(fā)生的負(fù)載功率的損耗，它表示為該元件或器件插入前負(fù)載上所接收到的功率與插入后同一負(fù)載上所接收到的功率以分貝為單位的比值。第四十八頁，共168頁。PCB用分立濾波器第四十九頁，共168頁。第五十頁，共168頁。第五十一頁，共168頁。三端電容器的不足寄生電容造成輸入端、輸出端耦合接地電感造成旁路效果下降第五十二頁，共168頁。穿心電容一周接地電感很小電容的引出線在軸線上,電容兩端面是兩個(gè)極,電感較小。第五十三頁，共168頁。地電極圍繞在介質(zhì)周圍而信號線穿過介質(zhì)電感值很小，高頻性能極好工作電流和工作電壓很高防止一些干擾進(jìn)入屏蔽體內(nèi)使用時(shí)外殼必須保證良好接地外內(nèi)L（電源線）螺母內(nèi)電波暗室穿心電容插入損耗頻率1GHz普通電容理想電容穿心電容第五十四頁，共168頁。穿心電容第五十五頁，共168頁。穿心電容、饋通濾波器以穿心電容為基礎(chǔ)的饋通濾波器廣泛應(yīng)用于高頻濾波第五十六頁，共168頁。片狀固態(tài)電容器陣列數(shù)個(gè)三端電容的集成各信號線之間的串?dāng)_很低簡化印制板板的設(shè)計(jì)、減少對印制板的占用面積，方便濾波器的安裝第五十七頁，共168頁。電容選擇選擇要點(diǎn)：電容要有很低的等效串聯(lián)阻抗選用絕緣電阻較大的電容額定電壓、浪涌電壓溫度特性工作頻率與自諧振頻率高頻場合要仔細(xì)考慮電容的頻率特性第五十八頁，共168頁。對于頻率較低的傳導(dǎo)干擾，如何濾除？要濾除低頻傳導(dǎo)干擾，有什么困難？如果采用濾波器，不可避免使用較大的電容和電感。有什么更好的方法？采用數(shù)字方法，比如數(shù)字濾波、壞值剔除等。第五十九頁，共168頁。如果傳導(dǎo)干擾已經(jīng)進(jìn)入系統(tǒng)，怎么辦？可以考慮系統(tǒng)本身的抗擾性。數(shù)字化是一個(gè)不錯(cuò)的選擇。為什么數(shù)字系統(tǒng)的抗擾性要強(qiáng)于模擬系統(tǒng)？第六十頁，共168頁。提高系統(tǒng)抗擾性實(shí)例之一：采用數(shù)字信號第六十一頁，共168頁。數(shù)字電路門限電壓是否越高越好功耗數(shù)字電路的功耗正比于電壓的平方，正比于頻率。工藝限制數(shù)字系統(tǒng)中常用電平值24V15V12V5V3.3V2.5V……第六十二頁，共168頁。數(shù)字系統(tǒng)中是否頻率越高越好功耗干擾（發(fā)射干擾、易受干擾）第六十三頁，共168頁。提高系統(tǒng)抗擾性實(shí)例之二問題的特征：有用信號很弱，干擾相對很強(qiáng)。怎么辦？比較器“振鈴”現(xiàn)象第六十四頁，共168頁。采用滯環(huán)比較器滯環(huán)比較器在控制系統(tǒng)中使用也非常多BANG-BANG控制第六十五頁，共168頁。小結(jié)傳導(dǎo)干擾是通過電氣連線傳導(dǎo)進(jìn)入系統(tǒng)的一種干擾，切斷系統(tǒng)與外界的電氣連線可以從根本上解決傳導(dǎo)干擾的入侵。由于系統(tǒng)內(nèi)部大量存在電氣連線，傳導(dǎo)干擾的存在非常普遍。大部分干擾在進(jìn)入系統(tǒng)后都會演變成傳導(dǎo)干擾。抑制傳導(dǎo)的關(guān)鍵在于找出傳導(dǎo)干擾與信號之間可以被利用的差異。分布參數(shù)的存在，使得EMC更加復(fù)雜和困難。如果傳導(dǎo)干擾無法利用“一般”方法剔除，可以考慮數(shù)字化、運(yùn)算處理等“先進(jìn)”方法。第六十六頁，共168頁?！?公共阻抗干擾Za、Zb、Zc的存在會對電路的工作產(chǎn)生什么影響？噪聲電流在系統(tǒng)間的公共阻抗上產(chǎn)生噪聲電壓，并由此對系統(tǒng)的工作產(chǎn)生干擾。第六十七頁，共168頁。公共阻抗干擾舉例公共阻抗干擾和傳導(dǎo)干擾很容易混淆：公共阻抗干擾很多（大多）最終以傳導(dǎo)的方式進(jìn)入系統(tǒng)。兩者的區(qū)別更多在最終的成因上。公共阻抗干擾往往是相互的第六十八頁，共168頁。公共阻抗干擾的特點(diǎn)系統(tǒng)間存在公共阻抗，也就是有共同的電流通道。系統(tǒng)工作產(chǎn)生的噪聲電流將流過系統(tǒng)間的公共阻抗。公共阻抗普遍存在，至少是所有的導(dǎo)線都存在分布電感和電阻。對于公共阻抗干擾，在電氣連線中，分布電感的作用遠(yuǎn)大于電阻，因此大多數(shù)情況下，更關(guān)注高頻公共阻抗干擾。公共阻抗干擾對于不同的系統(tǒng)有不同的影響。第六十九頁，共168頁。公共阻抗干擾的影響前級將小信號放大，后級實(shí)現(xiàn)功率放大。哪個(gè)方案更好？同樣存在公共阻抗干擾，但如果以電源的負(fù)極作為電位的基準(zhǔn)，左邊方案中前級受到的干擾更嚴(yán)重，因?yàn)橄鄬τ诤蠹?，前級更容易受到干擾。雖然公共阻抗干擾往往是相互的，但影響卻可能有很大的差異第七十頁，共168頁。公共阻抗干擾的一種典型形式共地阻抗干擾廣泛存在于各種接地環(huán)節(jié)（包括電源的供電系統(tǒng)和參考電位）為了抑制其影響，有多種接地方案接地的一種作用：作為參考電位第七十一頁，共168頁。接地結(jié)構(gòu)簡單，但公共阻抗干擾的影響最嚴(yán)重。第七十二頁，共168頁。接地結(jié)構(gòu)復(fù)雜，但公共阻抗干擾的影響較小。第七十三頁，共168頁。復(fù)合式單點(diǎn)接地將線路或裝備加以歸類，而同時(shí)使用串聯(lián)與并聯(lián)法，可同時(shí)兼顧降低公共阻抗干擾影響和簡化接地結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)。第七十四頁，共168頁。單點(diǎn)接地系統(tǒng)的特點(diǎn)

單點(diǎn)接地系統(tǒng)一般線路都比較長引線長會使電感量增大不適合高頻，不適合有很快的上升下降沿的數(shù)字電路工程上一般要求單點(diǎn)接地系統(tǒng)的地線長度小于<λ/20。第七十五頁，共168頁。

頻率很高，上升沿很陡的信號 接地平面：要有一定的容量。接地母線：多股繞線（編織），Z很低，高頻易通過（表面積截面積比較大的線）。小中大接地平面多點(diǎn)接地第七十六頁，共168頁。第七十七頁，共168頁。公共阻抗干擾的另一種典型形式對于電源內(nèi)部的反饋電路，如果負(fù)載較大、負(fù)載電流中的脈動較大，而線路又較長，這種設(shè)計(jì)有什么問題？干擾影響反饋采用獨(dú)立的反饋信號通道，可以消除公共阻抗干擾的影響。第七十八頁，共168頁。如何精確測量電阻的阻值？第七十九頁，共168頁。對于一些應(yīng)用，盡可能靠近電源是一個(gè)不錯(cuò)的選擇。第八十頁，共168頁。公共阻抗干擾的抑制措施根據(jù)公共阻抗干擾的特點(diǎn)，常采取以下抑制措施：減小公共阻抗，也即是盡量減小連線的公共阻抗；避免噪聲電流流過公共阻抗；盡可能減小敏感環(huán)節(jié)受干擾的程度；下面簡單舉例說明第八十一頁，共168頁。公共阻抗干擾抑制措施之一：PCB設(shè)計(jì)80196電源線信號線分清連線性質(zhì)，合理設(shè)計(jì)連線的寬度和走向。第八十二頁，共168頁。電路板線條的典型阻抗第八十三頁，共168頁。PCB板上的電源網(wǎng)線可以大幅度減小公共阻抗干擾PCB板上的電源網(wǎng)線地線采用覆銅設(shè)計(jì)第八十四頁，共168頁。印制電路板系統(tǒng)內(nèi)的接地－多層板信號1電源層地線層信號2低頻高頻在多層線路板中，專門用兩層做電源和信號地線。信號線與地線之間的距離僅為線路板層間距離。而高頻電路總是選擇環(huán)路面積最小的路徑流動。實(shí)際的高頻電流總是在信號線正下方的地線面上流動，形成了最小的信號環(huán)路面積，從而減小了輻射。低頻信號不一定走最小環(huán)路面積路徑，但低頻信號輻射較小。第八十五頁，共168頁。多層PCB板的設(shè)計(jì)原則電源平面應(yīng)靠近接地平面，并且安排在接地平面之下。布線層應(yīng)安排與整塊接地平面相鄰。

多層PCB的典型布層安排：

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

2層

S1,G

S2,P

4層

S1

G

P

S2

6層

S1

G

S2

S3

P

S4

差

6層

S1

S2

G

P

S3

S4

一般

6層

S1

G

S2

P

G

S3

好

8層

S1

S2

G

S3

S4

P

S5

S6

差

8層

S1

G

S2

S3

G

P

S4

S5

一般

8層

S1

G

S2

G

P

S3

G

S4

好

10層

S1

G

S2

S3

G

P

S4

S5

G

S6

第八十六頁，共168頁。IO連接器

第八十七頁，共168頁。硬盤數(shù)據(jù)線的變化第八十八頁，共168頁。第八十九頁，共168頁。PCB布局劃分功能塊，同一模塊中的元件應(yīng)采用就近集中按信號走向?qū)Ω鱾€(gè)功能塊排布高速、中速和低速數(shù)字電路共存大功率、中功率、小功率電路共存

敏感電路遠(yuǎn)離易產(chǎn)生噪聲的元件數(shù)字系統(tǒng)和模擬系統(tǒng)共存第九十頁，共168頁。PCB地線環(huán)路的處理把地線設(shè)計(jì)成環(huán)路會有什么潛在問題？對于數(shù)字電路那種布線方式合理？數(shù)字電路噪聲門限較高，地線環(huán)流一般不會對電路的工作造成不良影響。工作時(shí)電流較大，公共阻抗的影響更大。對于模擬電路那種布線方式合理？地線環(huán)流影響更大電源電源第九十一頁，共168頁。第九十二頁，共168頁。第九十三頁，共168頁。第九十四頁，共168頁。電源去耦是電路設(shè)計(jì)中最常用的電磁兼容措施之一；特別是對于微機(jī)這樣的高速電路，電源去耦非常必要；公共阻抗干擾抑制措施之一：電源去耦第九十五頁，共168頁。電源線電感儲能電容此環(huán)路的阻抗盡可能小從另一個(gè)角度看電源去耦第九十六頁，共168頁。盡量使電源線與地線的環(huán)路面積最小第九十七頁，共168頁。集成電路內(nèi)部包含多個(gè)部分，各部分都需要連接電源，采取多個(gè)電源引腳，可以減小電源部分公共阻抗的影響。共754個(gè)管腳，電源和地占到了240個(gè)。高速集成電路芯片有多個(gè)電源引腳。第九十八頁，共168頁。就近連接去耦電容是十分重要的，必要的情況下，有時(shí)不得不采取“極端”的做法。第九十九頁，共168頁。去耦電容就近與電源引腳連接。采用高頻特性好的電容器。電解電容高頻特性很差，因此常采用組合方案。電解電容抑制低頻噪聲電源跌落高頻小容量電容抑制高頻噪聲提高電源去耦的效果之一第一百頁，共168頁。提高電源去耦的效果之二電源地鐵氧體注意鐵氧體安裝的位置接地線面細(xì)線粗線用鐵氧體增加電源端阻抗用細(xì)線增加電源端阻抗第一百零一頁，共168頁。課堂討論：為什么很多模數(shù)混合系統(tǒng)都建議將數(shù)字地與模擬地分開？第一百零二頁，共168頁。為什么數(shù)字電路會產(chǎn)生噪聲電流？數(shù)字信號自身的特點(diǎn)決定了數(shù)字電路是一個(gè)非常嚴(yán)重的干擾源，特別是高速數(shù)字電路。第一百零三頁，共168頁。公共阻抗干擾小結(jié)噪聲電流流過系統(tǒng)之間的公共阻抗，就可能產(chǎn)生公共阻抗干擾。公共阻抗干擾與傳導(dǎo)干擾，定義上各有側(cè)重，不要混淆。由于電源引線就存在公共阻抗，因此公共阻抗干擾是普遍存在的。抑制公共阻抗干擾的關(guān)鍵有兩點(diǎn)：減小公共阻抗、減小流過公共阻抗的噪聲電流。公共阻抗干擾對于不同的系統(tǒng)可能有不同的影響。第一百零四頁，共168頁。當(dāng)源為低壓大電流時(shí)，主要為磁場輻射。

如電焊機(jī)等等磁場輻射（電感性耦合）：§3電感耦合干擾第一百零五頁，共168頁。系統(tǒng)間通過磁場傳遞的干擾，就是電感耦合干擾（磁場耦合干擾）電感耦合第一百零六頁，共168頁。V2M=0沒有相互干擾第一百零七頁，共168頁。根據(jù)電感耦合的定性公式，可以總結(jié)出以下特點(diǎn)：主要通過磁場傳播，與系統(tǒng)間的互感有關(guān)。干擾磁場主要由干擾電流產(chǎn)生，與電流大小有關(guān)。與干擾電流的頻率有關(guān)。電感耦合干擾的特點(diǎn)第一百零八頁，共168頁。根據(jù)電感耦合干擾的特點(diǎn)，可以總結(jié)出以下抑制措施：減小系統(tǒng)間的互感－改變系統(tǒng)間的相對位置阻擋磁力線－磁屏蔽降低系統(tǒng)阻抗－減小干擾電壓的影響電感耦合干擾的抑制第一百零九頁，共168頁。減小系統(tǒng)之間的互感，抑制電感耦合干擾減小系統(tǒng)間的互感，是抑制電感耦合干擾最直接的方法；具體的做法包括增大系統(tǒng)之間的距離，改變系統(tǒng)之間的相對位置等；在體積和范圍沒有太大限制的場合，不失是一個(gè)十分有效和簡單的方法，并得到廣泛采用；其應(yīng)用范圍和有效性有時(shí)會受到很大的限制，特別是在一些裝置和電子產(chǎn)品中；第一百一十頁，共168頁。H1磁場屏蔽主要是依賴高導(dǎo)磁材料所具有的低磁阻，對磁通起著分路的作用，使得屏蔽體內(nèi)部的磁場大大減弱。磁場屏蔽通常是對直流或甚低頻磁場的屏蔽，其效果比對電場屏蔽和電磁場屏蔽要差得多，因此磁場屏蔽是個(gè)棘手的問題。磁場屏蔽的關(guān)鍵是減少屏蔽體的磁阻：選用高導(dǎo)磁率的材料，如坡莫合金；增加屏蔽體的壁厚；磁 場 屏 蔽笨重、昂貴第一百一十一頁，共168頁。渦流產(chǎn)生的磁場抵消了部分干擾磁場，從而保護(hù)了系統(tǒng)。為了提高利用渦流抑制高頻磁場干擾的效果，有什么方法？提高屏蔽層的導(dǎo)電性；保證電流通路的完整；確保屏蔽層與磁場的相對位置；對付高頻磁場干擾，還有更好的方法第一百一十二頁，共168頁。變壓器利用渦流進(jìn)行磁場屏蔽實(shí)例注意屏蔽層的包裹方式。它為什么要這樣包裹？在高頻開關(guān)電源中，利用渦流進(jìn)行高頻磁場屏蔽更加普遍；第一百一十三頁，共168頁。抑制低頻電感耦合干擾的限制什么情況下利用渦流抑制電感耦合干擾效果更好？對于頻率越高的電感耦合干擾，感應(yīng)產(chǎn)生的渦流越大，抵消的磁場也越強(qiáng)，抑制效果越好。高頻電感耦合干擾借助渦流效應(yīng)，比較容易消除。但是，對于低頻電感耦合干擾，如果還想利用渦流進(jìn)行抑制，會有什么限制？對導(dǎo)體的導(dǎo)電率提出非?？量痰囊?，難以實(shí)現(xiàn)。抑制低頻電感耦合干擾，磁屏蔽往往是唯一選擇。從而不得不承受笨重、“愚蠢”的屏蔽體。第一百一十四頁，共168頁。低頻磁場屏蔽產(chǎn)品第一百一十五頁，共168頁。第一百一十六頁，共168頁。磁屏蔽材料的頻率特性151015坡莫合金金屬鎳鋼冷軋鋼0.11101001000kHzr103沒有一種材料可以滿足從低頻到高頻范圍磁屏蔽的需要。第一百一十七頁，共168頁。磁屏蔽設(shè)計(jì)實(shí)例高導(dǎo)電材料高導(dǎo)磁材料高導(dǎo)電材料電磁兼容領(lǐng)域的“綜合治理”－發(fā)揮各自優(yōu)勢，綜合對付干擾。第一百一十八頁，共168頁。磁場屏蔽的注意事項(xiàng)特殊場合可采用多層屏蔽。多層屏蔽的原理是先用導(dǎo)磁率較低，不易飽和的材料將磁場衰減到一定的程度，然后再用磁導(dǎo)率很高(通常容易發(fā)生飽和)的材料進(jìn)行進(jìn)一步衰減。因此低導(dǎo)磁率的材料應(yīng)靠近干擾源。完全的封閉體能夠提供最理想的磁屏蔽效果。但在實(shí)踐中，完全封閉并不現(xiàn)實(shí)。當(dāng)使用平板時(shí)，應(yīng)使平板體的長度和寬度大于干擾源到敏感源之間的距離。屏蔽體的磁阻與屏蔽結(jié)構(gòu)的尺寸有關(guān)，因此除了選用合適的材料以外，盡量縮短磁路的長度、增加截面積也能增加磁屏蔽效能。

第一百一十九頁，共168頁。雙絞線對外界磁場有一定的抑制作用。雙絞線也可以抑制自身電流產(chǎn)生的干擾磁場。磁場屏蔽的效果與“絞距”有關(guān)。利用雙絞線實(shí)現(xiàn)磁場屏蔽第一百二十頁，共168頁。機(jī)柜內(nèi)布線注意事項(xiàng)減少引線電感及分布參數(shù)（引線選擇、分槽、分捆）地線盡量減少信號與地線的環(huán)路面積第一百二十一頁，共168頁。

產(chǎn)生噪聲的元件盡量靠近負(fù)載，就近耦合從而避免干擾其他電路?？拷?fù)載的逆變器第一百二十二頁，共168頁。減小敏感系統(tǒng)的阻抗對于同樣大小的電感耦合干擾，系統(tǒng)的阻抗越小，干擾產(chǎn)生的影響也就越小。這和我們前面說過的什么概念是吻合的？電感耦合干擾進(jìn)入系統(tǒng)之后，轉(zhuǎn)變成了傳導(dǎo)干擾。能不能找出這種方法的一個(gè)實(shí)例？示波器探頭對空間中廣泛存在的50Hz磁場耦合干擾非常敏感，但在進(jìn)行正常的實(shí)際測量時(shí)，卻影響不大。第一百二十三頁，共168頁?！半姼旭詈细蓴_”小結(jié)電感耦合干擾是由于系統(tǒng)間存在磁場耦合、其中一個(gè)系統(tǒng)產(chǎn)生的磁場通過磁場耦合進(jìn)入另一個(gè)系統(tǒng)形成的。電感耦合干擾的特點(diǎn)有三個(gè)：與系統(tǒng)間互感有關(guān)、與（產(chǎn)生）磁場（的電流）大小有關(guān)、與電流的頻率有關(guān)。分析和抑制電感耦合干擾直接從其三個(gè)特點(diǎn)下手。適當(dāng)改變系統(tǒng)之間的相對位置，減小互感是首先需要考慮的措施，磁場屏蔽實(shí)現(xiàn)受到很多限制。利用渦流抑制電感耦合干擾的方法非常簡單，但只對頻率較高的干擾有效。低頻電感耦合干擾是比較難以抑制和消除的。第一百二十四頁，共168頁。

當(dāng)源為高壓小電流時(shí)，主要為電場輻射。典型的電場輻射源有哪些？火花塞，高壓線，火花放電§4電容耦合干擾第一百二十五頁，共168頁。電場源特性第一百二十六頁，共168頁。Un=?所謂“電容耦合干擾”，就是系統(tǒng)間通過電場耦合的干擾，因此也稱為“電場耦合干擾”。第一百二十七頁，共168頁。C很小時(shí)，<<1U2很小C很大時(shí)，>>1U2==U1所以要盡量減小耦合電容第一百二十八頁，共168頁。根據(jù)電容耦合的定性公式，總結(jié)出以下特點(diǎn)：通過電場傳播，與系統(tǒng)間分布電容有關(guān)。干擾電場主要由干擾電壓產(chǎn)生，與電壓大小有關(guān)。與干擾電壓的頻率有關(guān)。與系統(tǒng)的對地阻抗有關(guān)。電容耦合干擾的特點(diǎn)第一百二十九頁，共168頁。電容耦合干擾的抑制根據(jù)電容耦合干擾的特點(diǎn)，可以總結(jié)出以下抑制措施：減小系統(tǒng)間的分布電容－改變系統(tǒng)間的相對位置。阻擋電力線－電場屏蔽（靜電屏蔽）。降低系統(tǒng)的對地阻抗－減小干擾電壓的影響。第一百三十頁，共168頁。減小系統(tǒng)間分布電容，抑制電容耦合干擾減小系統(tǒng)間的分布電容，是抑制電容耦合干擾最直接的方法；最常用的做法包括增大系統(tǒng)之間的距離；在體積和范圍沒有太大限制的場合，不失是一個(gè)十分有效和簡單的方法，并得到廣泛采用；其應(yīng)用范圍和有效性有時(shí)會受到很大的限制，特別是在一些裝置和電子產(chǎn)品中；第一百三十一頁，共168頁。電場屏蔽所謂電場屏蔽，就是利用處于零電位的金屬體，對電場進(jìn)行“阻隔”屏蔽。第一百三十二頁，共168頁。電場屏蔽的特點(diǎn)電場屏蔽具有“雙向”性，既能阻擋外部電場的進(jìn)入，也能阻擋內(nèi)部電場的外泄。屏蔽體要求良好接地（零電位點(diǎn)）。屏蔽體的厚度沒有要求。要求屏蔽體有良好的導(dǎo)電性和完整性？為了保證屏蔽體的零電位，對付高頻的電場耦合干擾，必須提高屏蔽體的導(dǎo)電性和完整性。第一百三十三頁，共168頁。電子設(shè)備中的電場屏蔽涂層第一百三十四頁，共168頁。通風(fēng)口顯示窗鍵盤指示燈電纜插座調(diào)節(jié)旋鈕電源線縫隙在實(shí)際的產(chǎn)品裝置中，電場屏蔽的完整性受到很大的限制。第一百三十五頁，共168頁?！半娙蓠詈细蓴_”小結(jié)電容耦合干擾是由于一個(gè)系統(tǒng)產(chǎn)生的電場進(jìn)入另一個(gè)系統(tǒng)形成的。特點(diǎn)有四個(gè)：與分布電容有關(guān)、與（產(chǎn)生）電場（的電壓）大小有關(guān)、與（電場）電壓的頻率有關(guān)、與系統(tǒng)的對地阻抗有關(guān)。分析和抑制電容耦合干擾直接從其特點(diǎn)下手。適當(dāng)改變系統(tǒng)之間的相對位置，減小分布電容是首先需要考慮的措施。電場屏蔽是抑制電容耦合干擾最常用和最有效的措施。電場屏蔽的效果取決于：屏蔽體的電位、導(dǎo)電性和完整性。第一百三十六頁，共168頁?！?電磁場（輻射、耦合）干擾在電感耦合和電容耦合干擾的討論中，采用集總參數(shù)、利用等效電路來進(jìn)行分析；進(jìn)一步深入的分析應(yīng)該采用電磁場的概念；電場、磁場的變化相互變化、轉(zhuǎn)換，形成電磁波；電磁場耦合干擾與電感和電容耦合干擾的區(qū)別主要取決于與源之間的距離；第一百三十七頁，共168頁。近場和遠(yuǎn)場電磁場的特性與源的特性、介質(zhì)以及與源之間的距離有關(guān)；在源附近（近場），其特性主要取決于源。在遠(yuǎn)離源的地方（遠(yuǎn)場），其特性主要取決于介質(zhì)。在近場，主要表現(xiàn)為磁場特性或電場特性，對應(yīng)于電感耦合干擾和電容耦合干擾。在遠(yuǎn)場，則表現(xiàn)為電磁場耦合干擾。近場和遠(yuǎn)場的分解一般定義為（λ／2π），λ為波長。第一百三十八頁，共168頁。近場和遠(yuǎn)場的具體劃分和波長或頻率直接相關(guān)：低頻噪聲，主要表現(xiàn)為近場特性（電感或電容耦合干擾）；高頻噪聲，主要表現(xiàn)為遠(yuǎn)場特性（電磁場耦合干擾；1MHz噪聲－分界點(diǎn)48m；100kHz噪聲－分界點(diǎn)478m。）在電磁波傳播的路徑上，如果存在金屬，就會在金屬中感應(yīng)出噪聲，從而形成電磁場耦合干擾。第一百三十九頁，共168頁。波阻抗E源---高壓小電流—高阻抗場E按衰減H按衰減Zw隨R增加減小H源---低壓大電流—低阻抗場H按衰減E按衰減Zw隨R增加增加第一百四十頁，共168頁。電磁場耦合干擾的抑制電磁場屏蔽是對付電磁場耦合干擾最主要的方法。電梯中手機(jī)通信出現(xiàn)問題就是電磁場屏蔽的實(shí)例。利用金屬材料，對電磁波進(jìn)行屏蔽，是依靠金屬材料對電磁波的反射和吸收實(shí)現(xiàn)的。屏蔽前的場強(qiáng)E1屏蔽后的場強(qiáng)E2對電磁波產(chǎn)生衰減的作用就是電磁屏蔽,電磁屏蔽作用的大小用屏蔽效能度量:SE=20lg（E1/E2

）dB第一百四十一頁，共168頁。電磁場屏蔽原理H1/E1H0/E0電磁場屏蔽的機(jī)理第一百四十二頁，共168頁。d入射電磁波E0剩余電磁波E1E1=E0e-d/0.37E0

A＝20lg(E0/E1)=20lg(ed/)dBd=

時(shí)，A＝8.69dB的大小與什么有關(guān)？屏蔽的三個(gè)作用

一、吸收作用：第一百四十三頁，共168頁。趨膚深度舉例第一百四十四頁，共168頁。

ur－相對導(dǎo)磁率

σr－相對導(dǎo)電率 在f=150kHz時(shí)σrurA（dB/mm）

銅1151鋁0.61140白鐵皮0.151000650玻莫合金0.03-0.048000-150002500(未飽和)第一百四十五頁，共168頁。反射損耗反射損耗與什么有關(guān)？ZS=3.6810-7fr/r同一種材料的阻抗隨頻率變反射作用：與屏源距有關(guān)（D），波阻抗，電磁場源有關(guān)。Zs=屏蔽體阻抗，f=電磁波的頻率（MHz）

R＝20lgZW4Zs遠(yuǎn)場：377近場：取決于源的阻抗阻抗相差越大，則反射損耗越大。第一百四十六頁，共168頁。不同電磁波的反射損耗

對低阻抗源（大電流小電壓），磁場源：對高阻抗源，電場源：遠(yuǎn)場:R＝20lg3774ZsD=屏蔽體到源的距離（m）第一百四十七頁，共168頁。多次反射衰減B=20lg(1-e-2d/)說明：

B為負(fù)值，其作用是減小屏蔽效能

A>15dB

，可以忽略B:在A<15dB，屏蔽體很薄時(shí)，需要考慮電磁波在屏蔽體內(nèi)多次反射，會引起附加的電磁泄漏。第一百四十八頁，共168頁。綜合屏蔽效能(0.5mm鋁板)150250平面波00.1k1k10k100k1M10M高頻時(shí)電磁波種類的影響很小電場波r=0.5m磁場波r=0.5m屏蔽效能（dB）頻率第一百四十九頁，共168頁。磁性材料加工后的影響20406080100101001k