抑制電磁干擾的基本措施課件

5.4抑制電磁干擾的基本措施5.4.1屏蔽在檢測系統(tǒng)或電子裝置中，有時需要將電力線或磁力線的影響限定在某個范圍或阻止它們進入某個范圍。這種將防止靜電的或電磁的相互感應所采用的上述措施稱為“屏蔽”。屏蔽的目的是隔斷“場”的耦合，即抑制各種場的干擾。屏蔽的種類可分為靜電屏蔽，電磁屏蔽和磁屏蔽。5.4抑制電磁干擾的基本措施5.4.1屏蔽11.靜電屏蔽原理1.靜電屏蔽原理22.電磁屏蔽電磁屏蔽是采用導電良好的金屬材料做成屏蔽層，利用高頻干擾電磁場在屏蔽金屬內產生渦流，再利用渦流產生的磁場抵消或削弱高額干擾磁場的影響，從而達到屏蔽的效果。電磁屏蔽主要用來防止高頻電磁場的影響，對于低頻磁場的干擾其屏蔽效果是非常小的。2.電磁屏蔽電磁屏蔽是采用導電良好的金屬材32.電磁屏蔽（續(xù)）電磁屏蔽依靠渦流產生作用，因此必須用良導體如銅、鋁等做屏蔽層。如果考慮高頻集膚效應，高頻渦流僅流過屏蔽層的表面一層，因此屏蔽層的厚度只需考慮機械強度就可以了。2.電磁屏蔽（續(xù)）電磁屏蔽依靠渦流產生作用4主動屏蔽和被動屏破的比較主動屏蔽和被動屏破的比較53.低頻磁屏蔽低頻磁屏蔽是利用鐵磁性材料磁導率高、磁阻小，對磁場有分路作用。為了保護磁敏器件不受低頻磁場的干擾，采用高導磁材料做屏蔽層，可將器件置于屏蔽層內，由于鐵磁材料的磁阻比內部空氣磁阻小得多，磁力線主要通過屏蔽層．從而保護內部器件不受外界磁場的影響。同理，若將電源變壓器、偏轉線圈等干擾源用鐵磁材料包住，則可保護外界環(huán)境不受干擾源的漏磁影響。3.低頻磁屏蔽低頻磁屏蔽是利用鐵磁性材料65.4.2接地將電路、單元與充作信號電位公共參考點的接地面實行低阻抗連接，稱為接地。將電路、設備的地線或接地面與大地實行低阻抗連接稱為接大地。在電子設備中，接地是抑制干擾的主要方法之一。若能把屏蔽、濾波和接地正確地結合起來使用，就能較好地解決大部分噪聲干擾問題。所以，對接地的設計、接地方式的選擇相接地工藝技術必須充分的注意。5.4.2接地將電路、單元與充作信7(1)給出電路、單元和設備的零電位基準面，構成電信號的通路，以保證電子設備的正常工作；(2)防止在設備外殼或屏蔽層上由于電荷積聚、電壓上升而造成人身不安全，或引起火花放電；(3)將設備機完成屏蔽層等接地，給高頻干擾電壓形成一個低阻抗通路，以防止它對電子設備的干擾。1.接地的目的與作用(1)給出電路、單元和設備的零電位基準面，構8從防止干擾角度出發(fā)，接地設計耍注意兩點：減少公共地線阻抗和斷開地環(huán)路，以避免受磁場耦合和地電位差的影響。1.接地的目的與作用（續(xù)）從防止干擾角度出發(fā)，接地設計耍注意兩點：減少92.地線的種類

(1)保護接地線(保安地線)。出于安全防護目的，將電氣設備和電子測量裝置的外殼與屏蔽層接地用的地線，與大地連接在一起。例如，作為三相四線制電源電網的零線、電氣設備的機殼、底盤以及避雷針等都需要接大地，這就是保護接地線，2.地線的種類(1)保護接地線(保安地線102.地線的種類（續(xù)1）

(2)信號地線。電子裝置中的地線，除特別說明接大地的以外，一般都是指作為電信號的基準電位的信號地線。電子裝置的接地是抑制干擾、保證電路工作性能穩(wěn)定可靠的關鍵。信號地線既是各級電路中靜、動態(tài)電流的通道，又是各級電路通過某些共同的接地阻抗而相互偶合，從而引起內部干擾的環(huán)節(jié)。2.地線的種類（續(xù)1）(2)信號地線。電11信號地線又可分為模擬信號地線和數(shù)字信號地線兩種。模擬信號地線是模擬信號的零信號公共線，因為模擬信號一般較弱，因此對模擬信號地線要求較高。數(shù)字信號地線是數(shù)字信號的零電平公共線，由于數(shù)字信號一般較強，故對數(shù)字信號地線的要求可低些。為了避免模擬信號地線與數(shù)字信號地線之間的相互干擾，二者應分別設置。2.地線的種類（續(xù)2）信號地線又可分為模擬信號地線和數(shù)字信號地線兩12

(3)信號源地線。傳感器可看作測量裝置的信號源。通常傳感器裝設在生產現(xiàn)場，而顯示、記錄等測量裝置則安裝在離現(xiàn)場有一定距離的控制室內，在接地要求上二者不同、有差別。信號源地線是傳感器本身的零信號電位基準公共線。2.地線的種類（續(xù)3）(3)信號源地線。傳感器可看作測量裝置的信號13

(4)負載地線。負載的電流一般較前級信號電流大得多，負載地線上的電流在地線上產生的干擾作用也大，因此負載地線和測量放大器的信號地線也有不同的要求。有時二者在電氣上是相互絕緣的，它們之間通過磁耦合或光耦合來傳輸信號。

2.地線的種類（續(xù)4）(4)負載地線。負載的電流一般較前級信號電流14在電子裝置中，上述四種地線一般應分別設置。在電位需要連通時，可選擇合適的位置作一點相連．以消除各地線之間的相互干擾。2.地線的種類（續(xù)5）在電子裝置中，上述四種地線一般應分別設置。在153.低頻電路一點接地準則為了使屏蔽在防護電測裝置不受外界電場的電容性或電阻性漏電影響，應將屏蔽接大地。通常把大地看作等電位體，但由于各種原因，實際上大地各處的電位是不相等的。如果一個測量系統(tǒng)兩點接地，則這兩點之間的地電位差將引起干擾，加上各種接地電流的流通，也會使同一接地系統(tǒng)上的各點電位不一致，這樣又給電路引進了內部干擾。如果采用“一點接地”，就可以有效地抑制和削弱這些干擾。因此對一個測量電路只能“一點接地”。3.低頻電路一點接地準則為了使屏蔽在防護163.低頻電路一點接地準則（續(xù)1）(1)單級電路的一點接地3.低頻電路一點接地準則（續(xù)1）(1)單級電路的一點接地173.低頻電路一點接地準則（續(xù)2）(2)多級電路的一點接地3.低頻電路一點接地準則（續(xù)2）(2)多級電路的一點接地183.電路一點接地準則（續(xù)4）(3)測量系統(tǒng)的一點接地3.電路一點接地準則（續(xù)4）(3)測量系統(tǒng)的一點接地19在頻率為1MHz以下時才采用一點接地方式;對于高頻電路，當?shù)鼐€長度等于l／4波長的奇數(shù)倍時，地線阻抗就會變得很高，這時地線變成了天線，而向外輻射噪聲。為防止幅射干擾，地線長度應小于信號波長的1／20。如果地線長度超過信號波長的1／20則應采用多點接地。

3.高頻電路的多點接地原則在頻率為1MHz以下時才采用一點接地方式;3.高頻電路的多點203.強電地線與信號地線分開設置所謂強電地線，主要是指電源地線、大功率負載地線等，它們上邊流過的電流大，在地線電阻上會產生毫伏或伏級電壓降。若這種地線與信號地線共用，就會產生很強的干擾。因此，信號地線與強電地線分別設置。3.強電地線與信號地線分開設置所謂強電地線213.模擬信號地線與數(shù)字信號地線分開設置數(shù)字信號一般比較強，而且是交變的脈沖，流過它的地線電流也是脈沖。模擬信號比較弱。如果兩種信號共用一條地線，數(shù)字信號就會通過地線電阻對模擬信號構成干擾，故這兩種地線應分開設置。3.模擬信號地線與數(shù)字信號地線分開設置數(shù)字信224.接地方法

（1）埋沒銅板：把面積約為1m2、厚為l一2mm的銅板埋在地下1米深處作為接地電極，用導線引出地面。在銅板周圍放上木碳，使它有充分的吸水量，以減小接地電阻。

（2）接地棒：通常用長30一40cm的一頭尖的金屬棒，將其數(shù)根并排埋在地下，其方法同于埋銅板。這種方法，作為臨時地線是根方便的。（3）網狀(輻射狀)地線：將許多根直徑為2mm的裸銅線，埋在挖掘成網狀溝道中，并把每根線的一端集束在一起(要焊接)作為接地電極。地溝深為lm以上。對于要求較高的機房，可采用這種方法。4.接地方法（1）埋沒銅板：把面積約為1235.地線浮置

浮置又稱浮空、浮接，它指的是電子設備的輸入信號放大器公共線(即模擬信號地)不接機殼或大地，測量放大器與機殼或大地之間無直流聯(lián)系。浮置的目的是阻斷干擾電流的通路。檢測系統(tǒng)或電子設備的測量電路被浮置后，由于共模干擾電流可大大減小，因此其共模抑制能力極大提高。這里應該指出的是．只有在對電路要求高、且采用多層屏蔽的條件下，才采用浮置技術。

測量電路的浮置應該包括該電路的供電電源，即對這種俘置的測量電路的供電系統(tǒng)應該是單獨的浮置供電系統(tǒng)，否則浮置將是無效的。5.地線浮置浮置又稱浮空、浮接，它指的是電245.4.3對稱電路對稱電路又稱平衡電路。它是指雙線電路中的兩根導線與連接到這兩根導線的所有電路，對地或對其它導線的結構對稱，且對應的阻抗相等,使負載上的噪聲電壓互相抵消.5.4.3對稱電路對稱電路又稱平衡電路。它是指雙線電路中255.4.4隔離技術1.電磁隔離加入隔離變壓器后，兩電路之間電的聯(lián)系被切斷，以磁的形式傳遞信號，從而抑制了Vcm的影響。5.4.4隔離技術1.電磁隔離加入隔26微機的電源隔離微機的電源隔離272.光電隔離2.光電隔離28微機的光電隔離微機的光電隔離293.隔離放大器

隔離放大器主要用于要求共模干擾抑制比高的模擬電信號的傳遞過程中，例如由微機組成的系統(tǒng)中，輸入為微弱的模擬信號、環(huán)境干擾較大、對信號傳遞精度要求又高，這時考慮采用在信號進入微機接口前加入隔離放大器，以保證系統(tǒng)的性能。3.隔離放大器隔離放大器主要用于要求共模305.4.5濾波濾波是一種只允許某一頻帶信號通過或只阻止某一頻帶信號通過的抑制干擾措施之一。

(1)電源濾波交流和直流兩種供電方式，不管哪種供電方式都可能由電源本身和電源線引進干擾

(2)信號濾波從工業(yè)現(xiàn)場檢測得到的信號，經傳輸線送入電子設備或微機的接口電路。在獲取和傳輸信號的過程中，可能會引進干擾。

5.4.5濾波濾波是一種只允許某一頻帶信31(3)有源濾波

它與無源濾波器相比，具有能對信號提供一