电磁兼容复习要点
采用数字方法,比如数字滤波、坏值剔除等。
如果传导干扰已经进入系统,怎么办?
提高系统的抗扰性
(1)采用数字信号
(2)采用滞环比较器
公共阻抗干扰的成因
噪声电流在系统间的公共阻抗上产生噪声电压,并由此对系统的工作产生干扰。
单点接地系统的特点
单点接地系统一般线路都比较长,引线长会使电感量增大,不适合高频,不适合有很快的上升下降沿的数字电路,要求单点接地系统的地线长度小于<λ/20。
7.根据系统特点,对症下药;
第二章抗干扰技术
按传播途径不同的干扰分类方法
根据干扰进入系统途径的不同,干扰常被分为两大类类:传导干扰是通过导线,阻容,变压器等传播干扰,即“路”的干扰;另一种是辐射干扰,通过空间进行传播,即“场”的干扰。细分又分为直接传导干扰、公共阻抗干扰、电场耦合干扰、磁场耦合干扰、电磁场耦合干扰。
电磁场耦合干扰的抑制
电磁场屏蔽是对付电磁场耦合干扰最主要的方法。
电磁场屏蔽的作用和影响的因素????????????????????????
1、吸收作用----频率磁导率电导率越高,吸收越好
2、反射作用---屏源距离,波阻抗,电磁场源----阻抗相差越大,反射损耗越大
3、多次反射衰减
远场近场的划分,及干扰在不同场中表现出的特性
1、差模干扰本质上就是传导干扰;
2、差模干扰的抑制方法与传导干扰一样;
利用源阻抗的差异对传导干扰进行抑制
一般而言,干扰源的阻抗较大,而信号源的阻抗较小。降低敏感设备的输入阻抗。
利用信号与干扰的持续时间不同
利用频谱的差异对传导干扰进行抑制
加设各种滤波器,其中最常用的滤波器是低通滤波器。
3、差模干扰无法用差分电路去除;
有源器件本身对噪声相对比较敏感,因此并不适合用于EMC设计。
有源器件本身热噪声一般比无源器件要严重。
即是使用有源器件,也应对电信号进行必要的预处理。
在大电流的场合,有源滤波实现成本非常高。
课堂讨论
1、干扰通过电气连线进入系统,会出现什么情况?
干扰将和信号混杂在一起。
2、如何抑制传导干扰?
利用干扰和信号之间的差异,将干扰“过虑”掉。
MOS管是高输入阻抗器件(大于100MΩ),任何一点微小的干扰信号都会在其输入端产生
很高的电压幅值,干扰MOS管的工作,甚至击穿。
在MOS管栅极和源极之间并小电阻,降低栅源之间的输入阻抗,并联稳压管,限制其输入
幅值。
(2)光耦
光耦一般只适于传递数字信号
分布电容的存在,会为高频传导噪声提供一条进入系统的途径。
第一章绪论
电磁兼容的含义
电磁兼容是研究在有限的空间、有限的时间、有限的频谱资源条件下,各种用电设备(系统、分系统,广义的还包括生物体)可以共存并不致引起降级的一门科学。
电磁兼容的基本概念
信号:对电子电气电路工作“有用”的电信号,包括待处理的电信号、希望产生的输出等。
噪声:除“有用”电信号以外的所有电信号,均是噪声。噪声对电路的工作多少都有些影响。
正确接法如图→四套路,也可②和④直接连接→三套路。
搭接的要求----设备金属部分之间的低阻抗连接
搭接时,金属面应予以清洁,不得有油漆或其它杂物,搭接完成后,可涂以油漆或施以其它之防蚀保护。此外,搭接时应考虑不同金属之电化效应,并应尽量减少接触盐水、汽油等,以防电能作用。
第四章差模干扰和共模干扰
差模干扰的成因及抑制方法
近场和远场的分解一般定义为(λ/2π),λ为波长。
在近场,主要表现为磁场特性或电场特性,对应于电感耦合干扰和电容耦合干扰。
在远场,则表现为电磁场耦合干扰。
波阻抗的概念,不同类型场的波阻抗
电磁波中的电场分量与磁场分量的比值称为波阻抗定义为
波阻抗的值:近场区中,波阻抗的值取决于辐射源的性质、观测点到源的距离、介质特性等。若辐射源为大电流、低电压(辐射源电路的阻抗较低),则产生的电磁波的波阻抗小于377,称为低阻抗波,或磁场波。若辐射源为高电压,小电流(辐射源电路的阻抗较高),则波阻抗大于377,称为高阻抗波,或电场波。在远场区,波阻抗仅与电场波传播介质有关,其数值等于介质的特性阻抗,空气为377
单点接地系统的特点:
单点接地系统一般线路都比较长
引线长会使电感量增大
不适合高频,不适合有很快的上升下降沿的数字电路
要求单点接地系统的地线长度小于<λ/20。
设备的分套路接地
三套路、四套路
①信号地(低电平地,A模拟地、D数字地)
②噪声地(继电器、电动机、大功率开关)
③金属地(壳架地)
④电源的(高电平地)
降低系统阻抗-减小干扰电压的影响
双绞线的抗干扰效果
双绞线对外界磁场有一定的抑制作用。
双绞线也可以抑制自身电流产生的干扰磁场。
磁场屏蔽的效果与“绞距”有关。
机柜内布线----尽量减少信号与地线的环路面积
产生噪声的元件尽量靠近负载
电容耦合干扰的成因及抑制方法
系统间通过电场耦合的干扰
电容耦合干扰的特点
通过电场传播,与系统间分布电容有关。
利用信号与干扰的持续时间不同
干扰一般随机出现,多是以高频脉冲的形式出现,而有用的信号一般持续时间较长。
实例:按键的防抖处理
利用频谱的差异对传导干扰进行抑制----加设各种滤波器,其中最常用是低通滤波器。
一般而言,干扰的频谱较高,而信号的频谱较低。
无源滤波器与有源滤波器有什么区别?
无源滤波器:这种电路主要有无源元件R、L和C组成。
波阻抗的变化:在近场区内,特定电场波的波阻抗随距离而变化。如果是电场波,随着距离的增加,波阻抗降低,如果是磁场波,随着距离的增加,波阻抗升高。在远场区,波阻抗保持不变。
注意:近场区和远场区的分界面随频率的不同而不同,不是一个定数,这在分析问题时要注意。
第三章屏蔽和接地
三种屏蔽的机理及要求
机理
屏蔽体
特点
铁氧体磁环、磁珠的主要优点:
使用非常方便,直接套在需要滤波的电缆上即可。
不像其它滤波方式那样需要接地,因此对结构设计、线路板设计没有特殊的要求。
比电感具备更好的高频特性。
电感与磁珠的区别
电感是储能元件,而磁珠是能量转换(消耗)器件
电感主要用于电源回路的滤波,而磁珠一般用于信号回路。
电感主要用于中低频、大电流的电路滤波,磁珠主要用于超高频、小信号的滤波。
耐热性能较差。
它适用于要求频率稳定性高的场合,可用于高频滤波、旁路、去耦。
三端电容
静噪作用
穿心电容
地电极围绕在介质周围而信号线穿过介质
电感值很小,高频性能极好
工作电流和工作电压很高
防止一些干扰进入屏蔽体内
使用时外壳必须保证良好接地
对于频率较低的传导干扰,如何滤除?
如果采用滤波器,不可避免使用较大的电容和电感。
与干扰电流的频率有关。
根据电感耦合干扰的特点,可以总结出以下抑制措施:
减小系统间的互感-改变系统间的相对位置
阻挡磁力线-磁屏蔽
高导磁率的材料
对付高频磁场干扰利用涡流
1.提高屏蔽层的导电性;
2.保证电流通路的完整;
3.确保屏蔽层与磁场的相对位置;
对付低频磁场干扰利用涡流
磁屏蔽往往是唯一选择
利用双绞线实现磁场屏蔽
与材料特性密切相关;
要求屏蔽体有一定的厚度;
要求屏蔽体完整;
屏蔽体的表面影响效果;
对于机壳开孔及接缝的处理???
1、接缝
(1)卷焊(2)点焊----电焊间隔< /20(3)电磁密封衬垫
2、开孔
(1)开盖要密封(导电)(2)位置、方向(阻挡磁场线和电场线)
(3)尺寸、形状----尽量是小孔圆孔,所控制波的波长的1/5
3、有哪些差异可以被利用呢?
两者一般在源阻抗、能量、频谱、持续时间等方面都有很大的不同。
-------------因此抑制传导干扰的关键和前提是找出信号和传导噪声之间可以被利用的差异。
电感、电容等器件的分布参数的影响
线绕电感匝间的分布电容影响电感的高频特性
电容两端的引线电感影响电容的高频特性
磁环磁珠磁环磁珠可以看成是一个电阻值随着频率增加而增加的电阻,当高频信号通过磁珠时,电磁能量以热的形式耗散掉。
公共阻抗干扰的抑制方法
减小公共阻抗,也即是尽量减小连线的公共阻抗;
避免噪声电流流过公共阻抗;
尽可能减小敏感环节受干扰的程度;
(1)电源去耦是电路设计中最常用的电磁兼容措施之一
采取多个电源引脚,可以减小电源部分公共阻抗的影响。
去耦电容就近与电源引脚连接。
采用高频特性好的电容器。电解电容高频特性很差,因此常采用组合方案。
磁场屏蔽
高导磁材料对磁场屏蔽;
利用涡流产生的磁场对噪声磁场进行屏蔽;
高磁导率
高导电性
要求导磁屏蔽体有一定的厚度;
要求导电屏蔽体有良好的导电性;
要求屏蔽体完整;
电场屏蔽
利用接地的导电屏蔽体对噪声电场进行屏蔽
高导电性
屏蔽体要求良好接地;
高频噪声干扰要求屏蔽体完整;
电磁场屏蔽
利用金属材料对电磁波进行反射和吸收
云母电容CY瓷片电容CC
容量体积比小。电容量在0.1μ以下。
串联电阻小,等效电感小,频率/容量/温度特性稳定。
它适用于电容量小、工作频率高(可达500MHz)的场合,用于高频滤波、旁路、去耦。
承受瞬态高压脉冲能力较弱。
聚苯乙烯电容CBB
串联电阻小,等效电感值小。
容量在0.001μ-2.2μ。
电容量相对时间、温度、电压很稳定。
用铁氧体增加电源端阻抗
用细线增加电源端阻抗
课堂讨论:为什么很多模数混合系统都建议将数字地与模拟地分开?
模拟电路容易受到数字电路的干扰