13_3 第十三章：第三節(jié) 幾種電磁兼容控制技術(shù)

1、2021-6-131 第十三章：第三節(jié)第十三章：第三節(jié) 幾種電磁兼容控制技術(shù)幾種電磁兼容控制技術(shù) 抗電磁干擾技術(shù)有時又稱為電磁兼抗電磁干擾技術(shù)有時又稱為電磁兼 容控制技術(shù)?？刹捎闷茐母蓴_途徑和削容控制技術(shù)?？刹捎闷茐母蓴_途徑和削 弱檢測系統(tǒng)電路對干擾的敏感性等方法，弱檢測系統(tǒng)電路對干擾的敏感性等方法， 常用的抗干擾措施有屏蔽、接地、浮置、常用的抗干擾措施有屏蔽、接地、浮置、 濾波、光電隔離等技術(shù)。濾波、光電隔離等技術(shù)。 2021-6-132 一、屏蔽技術(shù)一、屏蔽技術(shù) 利用金屬材料制利用金屬材料制 成容器，將需要防護(hù)成容器，將需要防護(hù) 的電路包圍在其中，的電路包圍在其中， 可以防止電場或磁場可以

2、防止電場或磁場 耦合干擾的方法稱為耦合干擾的方法稱為 屏蔽。屏蔽可分為靜屏蔽。屏蔽可分為靜 電屏蔽、低頻磁屏蔽電屏蔽、低頻磁屏蔽 和電磁屏蔽等幾種。和電磁屏蔽等幾種。 根據(jù)不同的對象，使根據(jù)不同的對象，使 用不同的屏蔽方式。用不同的屏蔽方式。 未加屏蔽罩時，中頻變未加屏蔽罩時，中頻變 壓器線圈易受外界干擾。壓器線圈易受外界干擾。 加屏蔽罩后的中頻變壓器加屏蔽罩后的中頻變壓器 2021-6-133 1.靜電屏蔽靜電屏蔽 靜電屏蔽是用銅或鋁等導(dǎo)電性良好的金靜電屏蔽是用銅或鋁等導(dǎo)電性良好的金 屬為材料制作成封閉的金屬容器，并與地線屬為材料制作成封閉的金屬容器，并與地線 連接，把需要屏蔽的電路置于其中

3、，使外部連接，把需要屏蔽的電路置于其中，使外部 干擾電場的電力場不影響其內(nèi)部的電路，反干擾電場的電力場不影響其內(nèi)部的電路，反 之，內(nèi)部電路產(chǎn)生的電力線也無法影響外電之，內(nèi)部電路產(chǎn)生的電力線也無法影響外電 路。靜電屏蔽的容器器壁上允許有較小的孔路。靜電屏蔽的容器器壁上允許有較小的孔 洞（作為引線孔或調(diào)試孔）它對屏蔽的影響洞（作為引線孔或調(diào)試孔）它對屏蔽的影響 不大。不大。 2021-6-134 各種靜電屏蔽各種靜電屏蔽 儀器設(shè)備的屏蔽儀器設(shè)備的屏蔽 外殼必須接地外殼必須接地 帶孔屏蔽板帶孔屏蔽板 2021-6-135 各種靜電屏蔽（續(xù)）各種靜電屏蔽（續(xù)） 自制的自制的屏蔽屏蔽罩罩 通風(fēng)屏蔽窗通風(fēng)

4、屏蔽窗 2021-6-136 各種靜電屏蔽（續(xù)）各種靜電屏蔽（續(xù)） 開關(guān)電源采用帶孔的屏開關(guān)電源采用帶孔的屏 蔽外殼，既可散熱，又蔽外殼，既可散熱，又 可防止電磁干擾外泄可防止電磁干擾外泄 2021-6-137 各種靜電屏蔽（續(xù)）各種靜電屏蔽（續(xù)） 帶調(diào)試孔的屏蔽盒帶調(diào)試孔的屏蔽盒 2021-6-138 屏蔽線屏蔽線 三絞扭屏蔽線三絞扭屏蔽線 銅芯銅芯 4對雙絞扭屏蔽線對雙絞扭屏蔽線 （屏蔽層接地）（屏蔽層接地） 聚氟乙烯聚氟乙烯 絕緣層絕緣層 銅線編織網(wǎng)銅線編織網(wǎng) （接地）（接地） 2021-6-139 2.低頻磁屏蔽低頻磁屏蔽 低頻磁屏蔽是用來隔離低頻（主要指低頻磁屏蔽是用來隔離低頻（主要

5、指 50Hz）磁場和固定磁場（也稱靜磁場，其幅）磁場和固定磁場（也稱靜磁場，其幅 度、方向不隨時間變化，如永久磁鐵產(chǎn)生的度、方向不隨時間變化，如永久磁鐵產(chǎn)生的 磁場）耦合干擾的有效措施。靜電屏蔽線或磁場）耦合干擾的有效措施。靜電屏蔽線或 靜電屏蔽盒對低頻磁場不起隔離作用。必須靜電屏蔽盒對低頻磁場不起隔離作用。必須 采用高導(dǎo)磁材料作屏蔽層，以便讓低頻干擾采用高導(dǎo)磁材料作屏蔽層，以便讓低頻干擾 磁力線只從磁阻很小的磁屏蔽層上通過，使磁力線只從磁阻很小的磁屏蔽層上通過，使 低頻磁屏蔽層內(nèi)部的電路免受低頻磁場耦合低頻磁屏蔽層內(nèi)部的電路免受低頻磁場耦合 干擾的影響。有時還將屏蔽線穿在接地的鐵干擾的影響。

6、有時還將屏蔽線穿在接地的鐵 質(zhì)蛇皮管或普通鐵管內(nèi)，同時達(dá)到靜電屏蔽質(zhì)蛇皮管或普通鐵管內(nèi)，同時達(dá)到靜電屏蔽 和低頻屏蔽的目的。和低頻屏蔽的目的。 2021-6-1310 低頻磁屏蔽舉例低頻磁屏蔽舉例 多數(shù)儀器的外殼采用導(dǎo)磁多數(shù)儀器的外殼采用導(dǎo)磁 材料（例如：鐵質(zhì)機(jī)殼）作屏材料（例如：鐵質(zhì)機(jī)殼）作屏 蔽層，讓低頻干擾磁力線從磁蔽層，讓低頻干擾磁力線從磁 阻很小的磁屏蔽層上通過，使阻很小的磁屏蔽層上通過，使 受外殼保護(hù)的內(nèi)部電路免受低受外殼保護(hù)的內(nèi)部電路免受低 頻磁場耦合干擾的影響。如果頻磁場耦合干擾的影響。如果 將外殼接地，則同時達(dá)到靜電將外殼接地，則同時達(dá)到靜電 屏蔽和低頻磁屏蔽的目的。屏蔽和低

7、頻磁屏蔽的目的。 參考中國（廈門）微波高頻通信設(shè)備銷售公司資料參考中國（廈門）微波高頻通信設(shè)備銷售公司資料 2021-6-1311 3.電磁屏蔽電磁屏蔽 電磁屏蔽是采用導(dǎo)電良好的電磁屏蔽是采用導(dǎo)電良好的 金屬材料做成屏蔽罩、屏蔽盒等金屬材料做成屏蔽罩、屏蔽盒等 不同的外形，將被保護(hù)的電路包不同的外形，將被保護(hù)的電路包 圍在其中。它屏蔽的干擾對象是圍在其中。它屏蔽的干擾對象是 高頻（高頻（40kHz以上）磁場。以上）磁場。 干擾干擾 源產(chǎn)生的高頻磁場遇到導(dǎo)電良好源產(chǎn)生的高頻磁場遇到導(dǎo)電良好 的電磁屏蔽層時，就在其外表面的電磁屏蔽層時，就在其外表面 感應(yīng)出同頻率的電渦流，從而消感應(yīng)出同頻率的電渦流

8、，從而消 耗了高頻干擾源磁場的能量。其耗了高頻干擾源磁場的能量。其 次，電渦流也將產(chǎn)生一個新的磁次，電渦流也將產(chǎn)生一個新的磁 場，抵消了一部分干擾磁場的能場，抵消了一部分干擾磁場的能 量，從而使電磁屏蔽層內(nèi)部的量，從而使電磁屏蔽層內(nèi)部的電電 路免受高頻干擾磁場的影響。路免受高頻干擾磁場的影響。 鍍銅鍍銅電磁屏蔽盒電磁屏蔽盒 2021-6-1312 軍用屏蔽帳篷軍用屏蔽帳篷 幾種用導(dǎo)電纖維材導(dǎo)電纖維材 料編織而成的軍用料編織而成的軍用 電磁屏蔽器材電磁屏蔽器材 （參考（參考常州雷寧電磁屏蔽設(shè)備公司資料）常州雷寧電磁屏蔽設(shè)備公司資料） 軍用軍用 電子方艙電子方艙屏蔽通信車屏蔽通信車 2021-6-

9、1313 防電磁波屏蔽圍裙防電磁波屏蔽圍裙 幾種用幾種用導(dǎo)電纖維材料編織而成的導(dǎo)電纖維材料編織而成的 電磁屏蔽服電磁屏蔽服 輻射源輻射源 防電磁波防電磁波 屏蔽服裝屏蔽服裝 防電磁波屏蔽防電磁波屏蔽 圍裙的使用圍裙的使用 2021-6-1314 屏蔽室屏蔽室 導(dǎo)電導(dǎo)電PVC地板地板 用于防靜電及用于防靜電及 底部底部屏蔽屏蔽 干擾信號無法穿透干擾信號無法穿透 鋼板屏蔽室鋼板屏蔽室 2021-6-1315 二、接地技術(shù)二、接地技術(shù) （一）地線的種類（一）地線的種類 接地起源于強(qiáng)電技術(shù)，它的本意是接大地，主接地起源于強(qiáng)電技術(shù)，它的本意是接大地，主 要著眼于安全。這種地線也稱為要著眼于安全。這種地線

10、也稱為“保安地線保安地線” ” 。 它的接地電阻值必須小于規(guī)定的數(shù)值。它的接地電阻值必須小于規(guī)定的數(shù)值。 對于儀器、通訊、計算機(jī)等電子技術(shù)來說，對于儀器、通訊、計算機(jī)等電子技術(shù)來說， “地線地線”多是指電信號的基準(zhǔn)電位，也稱為多是指電信號的基準(zhǔn)電位，也稱為“公共公共 參考端參考端”，它除了作為各級電路的電流通道之外，它除了作為各級電路的電流通道之外， 還是保證電路工作穩(wěn)定、抑制干擾的重要環(huán)節(jié)。它還是保證電路工作穩(wěn)定、抑制干擾的重要環(huán)節(jié)。它 可以接大地，也可以與大地隔絕?？梢越哟蟮兀部梢耘c大地隔絕。 2021-6-1316 四種觸電情況四種觸電情況 2021-6-1317 保安地線保安地線 電

11、烙鐵的外殼電烙鐵的外殼 必須良好地接大地，必須良好地接大地， 以保證人身安全以以保證人身安全以 及焊接對象不致被及焊接對象不致被 靜電擊穿。靜電擊穿。 2021-6-1318 接大地與防靜電的關(guān)系接大地與防靜電的關(guān)系 人在工頻電場中工作人在工頻電場中工作 時，身體可能感應(yīng)出幾十時，身體可能感應(yīng)出幾十 伏以上的電壓；當(dāng)人在地伏以上的電壓；當(dāng)人在地 板上行走時，也可能因摩板上行走時，也可能因摩 擦而帶上幾百伏以上的靜擦而帶上幾百伏以上的靜 電。因此在焊接集成電路電。因此在焊接集成電路 時，人體必須良好地接大時，人體必須良好地接大 地，以保證集成電路的地，以保證集成電路的 CMOS輸入端不致被靜電輸

12、入端不致被靜電 擊穿。人體接地的方法擊穿。人體接地的方法之之 一是帶上接地的一是帶上接地的防靜電手防靜電手 腕帶。腕帶。 防靜電手腕帶防靜電手腕帶 2021-6-1319 防靜電手腕帶防靜電手腕帶 的使用的使用 接地接地 2021-6-1320 信號地線分類信號地線分類 1.1.模擬信號地線模擬信號地線 模擬信號地線是模擬信號的零信號電模擬信號地線是模擬信號的零信號電 位公共線。因為模擬信號電壓多數(shù)情況下位公共線。因為模擬信號電壓多數(shù)情況下 均較弱、易受干擾，易形成級間不希望的均較弱、易受干擾，易形成級間不希望的 反饋，所以模擬信號地線的橫截面積應(yīng)盡反饋，所以模擬信號地線的橫截面積應(yīng)盡 量大些

13、。量大些。 2021-6-1321 2.2.數(shù)字模擬地線數(shù)字模擬地線 數(shù)字信號地線是數(shù)字信號的零電平公數(shù)字信號地線是數(shù)字信號的零電平公 共線。由于數(shù)字信號處于脈沖工作狀態(tài)，動共線。由于數(shù)字信號處于脈沖工作狀態(tài)，動 態(tài)脈沖電流在接地阻抗上產(chǎn)生的壓降往往成態(tài)脈沖電流在接地阻抗上產(chǎn)生的壓降往往成 為微弱模擬信號的干擾源，為了避免數(shù)字信為微弱模擬信號的干擾源，為了避免數(shù)字信 號對模擬信號的干擾，兩者的地線應(yīng)分別設(shè)號對模擬信號的干擾，兩者的地線應(yīng)分別設(shè) 置為宜，否則會嚴(yán)重干擾模擬信號的測量結(jié)置為宜，否則會嚴(yán)重干擾模擬信號的測量結(jié) 果。果。 接地改錯接地改錯 圖示為數(shù)字電路干擾模擬電路的例子。該圖錯誤圖示

14、為數(shù)字電路干擾模擬電路的例子。該圖錯誤 地將數(shù)字面板表的電源負(fù)極（有較大的數(shù)字脈沖電流）地將數(shù)字面板表的電源負(fù)極（有較大的數(shù)字脈沖電流） 與被測電壓（易受干擾的模擬信號）的負(fù)極在數(shù)字面與被測電壓（易受干擾的模擬信號）的負(fù)極在數(shù)字面 板表的接插件上用一根地線連接到印制電路板上，就板表的接插件上用一根地線連接到印制電路板上，就 會使數(shù)字面板表的示值跳動不止。如果將數(shù)字電路的會使數(shù)字面板表的示值跳動不止。如果將數(shù)字電路的 地線與模擬電路的地線分開設(shè)置就能有效地消除這種地線與模擬電路的地線分開設(shè)置就能有效地消除這種 干擾。請指出地線的錯誤之處，并改正之。干擾。請指出地線的錯誤之處，并改正之。 2021

15、-6-1323 3.3.信號源地線信號源地線 傳感器可看作是測量裝置的信號源，傳感器可看作是測量裝置的信號源， 多數(shù)情況下信號較為微弱，通常傳感器安多數(shù)情況下信號較為微弱，通常傳感器安 裝在生產(chǎn)設(shè)備現(xiàn)場，而測量裝置設(shè)在離現(xiàn)裝在生產(chǎn)設(shè)備現(xiàn)場，而測量裝置設(shè)在離現(xiàn) 場一定距離的控制室內(nèi)，從測量裝置的角場一定距離的控制室內(nèi)，從測量裝置的角 度看，可以認(rèn)為傳感器的公共參考端就是度看，可以認(rèn)為傳感器的公共參考端就是 信號源地線，它必須與測量裝置進(jìn)行正確信號源地線，它必須與測量裝置進(jìn)行正確 的連接才能提高整個檢測系統(tǒng)的抗干擾能的連接才能提高整個檢測系統(tǒng)的抗干擾能 力。力。 2021-6-1324 4.4.負(fù)

16、載地線負(fù)載地線 負(fù)載的電流一般都比前級信號電流大得負(fù)載的電流一般都比前級信號電流大得 多，負(fù)載地線上的電流有可能干擾前級微弱多，負(fù)載地線上的電流有可能干擾前級微弱 的信號，因此負(fù)載地線必須與其他信號地線的信號，因此負(fù)載地線必須與其他信號地線 分開。例如，若誤將喇叭的負(fù)極（接地線）分開。例如，若誤將喇叭的負(fù)極（接地線） 與擴(kuò)音機(jī)話筒的屏蔽線碰在一起，就相當(dāng)于與擴(kuò)音機(jī)話筒的屏蔽線碰在一起，就相當(dāng)于 負(fù)載地線與信號地線合并，可能引起嘯叫。負(fù)載地線與信號地線合并，可能引起嘯叫。 又如當(dāng)負(fù)載是繼電器時，繼電器觸點閉合和又如當(dāng)負(fù)載是繼電器時，繼電器觸點閉合和 斷開的瞬間經(jīng)常產(chǎn)生電火花，容易反饋到前斷開的瞬

17、間經(jīng)常產(chǎn)生電火花，容易反饋到前 級，造成干擾，因此應(yīng)正確連接。級，造成干擾，因此應(yīng)正確連接。 2021-6-1325 （二）（二）一點接地原則一點接地原則 對于模擬信號地線、數(shù)字信號地線、信對于模擬信號地線、數(shù)字信號地線、信 號源地線、負(fù)載地線等幾種地線一般應(yīng)分別號源地線、負(fù)載地線等幾種地線一般應(yīng)分別 設(shè)置，在電位需要連通時，也必須仔細(xì)選擇設(shè)置，在電位需要連通時，也必須仔細(xì)選擇 合適的點，在一個地方相連，才能消除各地合適的點，在一個地方相連，才能消除各地 線之間的干擾。線之間的干擾。 2021-6-1326 1.單級電路的一點接地原則單級電路的一點接地原則 考慮到加考慮到加 工工藝，在實工工藝

18、，在實 際的印制電路際的印制電路 板設(shè)計中，只板設(shè)計中，只 能做到各接地能做到各接地 點盡量靠近、點盡量靠近、 并加大地線的并加大地線的 寬度。寬度。 1接線端子接線端子 2印制板安裝孔印制板安裝孔 3接地母線接地母線 44高頻變壓器屏蔽外殼接地點高頻變壓器屏蔽外殼接地點 2021-6-1327 2.多級電路的一點接地原則多級電路的一點接地原則 若將多級電路的地線逐級串聯(lián)，在最后若將多級電路的地線逐級串聯(lián)，在最后 一段地線上將存在一定的對地電位差，有可一段地線上將存在一定的對地電位差，有可 能產(chǎn)生共阻抗耦合干擾，應(yīng)采取并聯(lián)接地方能產(chǎn)生共阻抗耦合干擾，應(yīng)采取并聯(lián)接地方 式，才不易產(chǎn)生級與級之間的

19、相互干擾。式，才不易產(chǎn)生級與級之間的相互干擾。 設(shè)計多級電路的地線應(yīng)注意以下兩個原設(shè)計多級電路的地線應(yīng)注意以下兩個原 則：一是公用地線截面積應(yīng)盡量大些，以減則：一是公用地線截面積應(yīng)盡量大些，以減 小地線的內(nèi)阻，二是應(yīng)把電流最大的電路放小地線的內(nèi)阻，二是應(yīng)把電流最大的電路放 在距電源的接地點最近的地方。在距電源的接地點最近的地方。 2021-6-1328 大面積接地大面積接地 當(dāng)頻率較高時，應(yīng)采當(dāng)頻率較高時，應(yīng)采 取大面積的地線，這時允取大面積的地線，這時允 許許“多點接地多點接地”，這是因，這是因 為接地面積十分大，內(nèi)阻為接地面積十分大，內(nèi)阻 很低，事實上相當(dāng)于一點很低，事實上相當(dāng)于一點 接地，不易產(chǎn)生級與級之接地，不易產(chǎn)生級與級之 間的共阻耦合。間的共阻耦合。 2021-6-1329 多級電路的一點接地原則的改錯多級電路的一點接地原則的改錯 請指出下圖的電源接地錯誤請指出下圖的電源接地錯誤 監(jiān)控電路監(jiān)控電路 電源盒電源盒 第二級放大器第二級放大器 第一級放大器第一級放大器