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出色模拟工程师必备系列(一):电磁干扰(EMI)

作者:皇冠app 发布时间:2021-02-04 07:51 点击数:

  的定义,是指由外部噪声和无用电磁波在接收中所造成的骚扰。一个系统或系统内某一线路受电磁干扰程度可以表示为如下关系式:

  G、C、I这三者构成电磁干扰三要素。电磁干扰抑制技术就是围绕这三要素所采取的各种措施,归纳起来就是三条:一、抑制电磁干扰源;二、切断电磁干扰耦合途径;三、降低电磁敏感装置的敏感性。下面就这三方面分别作出介绍。

  要想掏干扰源,首先必须确定何处是干扰源,在越靠近干扰源的地方采取措施,抑制效果越好。一般来说,电流电压剧变即di/dt或du/dt大的地方就是干扰源;具体来说继电器开合、电容充电、电机运转、集成电路开关工作等都可能成为干扰源。另外,市电电源也并非理想的50Hz正弦波,而是充满各种频率噪声,是个不可忽视的干扰源。抑制方法可以采用低噪声电路、瞬态抑制电路、旋转装置抑制电路、稳压电路等;器件的选择则尽可能采用低噪声、高频特性好、稳定性高的电子元件。要注意,抑制电路中不适当的器件选择可能会产生新的干扰源。

  电磁干扰耦合途径主要为传导和辐射两种。噪声经导线直接耦合到电路中最常见的。抑制传导干扰的主要措施是串接滤波器。滤波器分为低通(LPF)、高通(HPE)、带通(BPF)、带阻(BEF)四种,根据信号与噪声频率的差别选择不同类型的滤波器。如果噪声频率远高于信号频率,常采用LC低通滤波器,这种滤波器结构简单,滤除噪声效果也较好。但是对于军用或TEMPEST技术以及要求较高的民用产品,则必须采用穿心式滤波器。

  穿心式滤波器(Feed-thruFilters)也称为穿越式滤波器,电路结构有C型、T型和LC型,其特点在于高频特性优良,可工作在1GHz以上。这是其“同轴”性质决定的,由于它无寄生电感,提高了自谐频率。穿心式滤波器体积小、重量轻,允许电流大大,可广泛用于各种不同场合。

  对于通过供电电源线传导的噪声可以用电源滤波器来滤除。只符合VDE0871标准的电源滤波器在30K-30MHZ范围内插入损耗为20-100dB。电源滤波器不仅可以接在电网输入处,也可接在噪声源电路的输出处,以抑制噪声输出,而且交直流两用。电源滤波器端口分高阻和低阻两端,应根据输入及负载阻抗不同来选择正确的接法。连接的原则是依照阻抗最失配,即高阻输入端接滤滤器阻端,低阻负载端接滤波器高阻端;反之亦然。

  对传输线路及印刷电路板的布线设计,应注意进线与出线、信号线与电源线尽量分开。对于重点线路可采用损耗线滤波器、三端子电容、磁环等器件进行干扰抑制。对于接口端,国外有带滤波的D型、圆形、方形连接器产品,这类连接器是在普通连接器上加装电容或电感,构成滤波电路,其特点是不占用。PCB空间,不增加体积,这对于现代元件高密度设计极为重要。最近,国内也有厂家生产,质量不低于国外水平,可以替代进口。

  对于辐射干扰,主要措施是采用屏蔽技术和分层技术。屏蔽技术是一门科学,选择适当的屏蔽材料,在适当的位置屏蔽,对屏蔽效果至关重要。尤其是屏蔽室的设计。可供选择的屏蔽材料种类繁多,有各种金属板、指形铍铜合金簧片、铜丝网、编织铜带、导电橡胶、导电胶、导电玻璃等等。应根据需要选择。屏蔽室的设计应充分考虑门窗、通风口、进出线口的屏蔽与搭接。除静电屏蔽外,还需考虑磁屏蔽以及接地和接大地技术。

  电磁敏感装置的敏感是一柄双刃剑;一方面人们希望接收装置灵敏度高,以提高对信号的接收能力;另一方面,灵敏高受噪声影响的可能性也就越大。因此,根据具体情况采用降额设计、避设计、网络钝化、功能钝化等方法是解决问题的办法。

  综上所述,对于电磁干扰的抑制方法很多,可以选择一种或多种综合运用。但不论选择什么方法都应从设计之初就着手系统电磁兼容性的考虑,而不是亡羊补牢。


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