電磁兼容課件

1、電磁兼容電磁兼容原理原理與設(shè)計(jì)技術(shù)與設(shè)計(jì)技術(shù) 王玉峰王玉峰 電信學(xué)院電信學(xué)院電話箱： wang_目錄目錄第一章第一章 電磁兼容技術(shù)概述電磁兼容技術(shù)概述第二章第二章 屏蔽技術(shù)屏蔽技術(shù)第三章第三章 濾波技術(shù)濾波技術(shù)第五章第五章 線路板設(shè)計(jì)線路板設(shè)計(jì)第七章第七章 瞬態(tài)干擾抑制瞬態(tài)干擾抑制 第八章第八章 電磁干擾的診斷與解決技術(shù)電磁干擾的診斷與解決技術(shù) 第四章第四章 接地和搭接技術(shù)接地和搭接技術(shù)第六章第六章 電纜設(shè)計(jì)電纜設(shè)計(jì)第一章第一章 電磁兼容技術(shù)概述電磁兼容技術(shù)概述含義：該設(shè)備不會(huì)由于受到處于同一電磁環(huán)境中其它設(shè)備的電磁該設(shè)備不會(huì)由于受到處于同一電磁環(huán)境中其它設(shè)備的電磁

2、發(fā)射而導(dǎo)致或遭受不允許的性能降低；發(fā)射而導(dǎo)致或遭受不允許的性能降低；該設(shè)備也不會(huì)使同一電磁環(huán)境中其它設(shè)備（分系統(tǒng)、系統(tǒng)）該設(shè)備也不會(huì)使同一電磁環(huán)境中其它設(shè)備（分系統(tǒng)、系統(tǒng)） 因受其電磁發(fā)射而導(dǎo)致或遭受不允許的性能降低。因受其電磁發(fā)射而導(dǎo)致或遭受不允許的性能降低。 涉及學(xué)科：涉及學(xué)科：數(shù)學(xué)、電磁場(chǎng)理論、電路基礎(chǔ)、信號(hào)分析等。 第一節(jié) 電磁兼容概念 指電氣及電子設(shè)備在共同的電磁環(huán)境中能執(zhí)行各自功能的共存狀態(tài)，即要求在同一電磁環(huán)境中的上述各中設(shè)備都能正常工作又不互干擾，達(dá)到“兼容”狀態(tài)。電磁兼容：（電磁兼容：（ EMC，Electromagnetic Compatibility ）第一章第一章 電磁

3、兼容技術(shù)概述電磁兼容技術(shù)概述 電磁騷擾：電磁騷擾： 電磁干擾：電磁干擾： 任何可能引起裝置、設(shè)備或系統(tǒng)性能降低或?qū)τ猩驘o(wú)生命物質(zhì)產(chǎn)生作用的電磁現(xiàn)象。 區(qū)別：電磁騷擾僅僅是電磁現(xiàn)象，即客觀存在的一種物理現(xiàn)象。電磁騷擾引起的設(shè)備、傳輸通道或系統(tǒng)性能的下降。電磁干擾是由電磁騷擾引起的后果。 敏感設(shè)備干擾源耦合途徑如何形成電磁干擾：第一章第一章 電磁兼容技術(shù)概述電磁兼容技術(shù)概述電磁兼容三要素：電磁兼容三要素：1.1.干擾源干擾源 2.2.耦合途徑耦合途徑 3.3. 敏感設(shè)備敏感設(shè)備電磁兼容性的實(shí)施電磁兼容性的實(shí)施 : :a.技術(shù)措施： b.組織措施： 國(guó)際上成立電磁兼容組織，制定電磁兼容標(biāo)準(zhǔn)。 控

4、制策略：主動(dòng)預(yù)防、整體規(guī)劃和“對(duì)抗”與“疏導(dǎo)”相結(jié)合 1.抑制干擾源2.切斷干擾耦合途徑3.提高敏感設(shè)備的抗擾度第一章第一章 電磁兼容技術(shù)概述電磁兼容技術(shù)概述電磁干擾源分類(lèi)：電磁干擾源分類(lèi)：自然干擾人為干擾電磁干擾源有意發(fā)射干擾無(wú)意發(fā)射干擾熱噪聲宇宙干擾雷電干擾大氣干擾廣播電視通信雷達(dá)導(dǎo)航輸電線電氣化鐵路車(chē)輛點(diǎn)火系統(tǒng)開(kāi)關(guān)電源家用、辦公用電器工業(yè)、科學(xué)、醫(yī)療設(shè)備第一章第一章 電磁兼容技術(shù)概述電磁兼容技術(shù)概述電磁兼容技術(shù)發(fā)展： 起始時(shí)間：1881年，英國(guó)科學(xué)家希維賽德發(fā)表論干擾。 電磁兼容組織： 國(guó)際電工技術(shù)委員會(huì)（IEC）國(guó)際無(wú)線電干擾特別委員會(huì)（CISPR）跨國(guó)電氣電子工程師協(xié)會(huì)（IEEE）重

5、要的電磁兼容組織我國(guó)電磁兼容技術(shù)的發(fā)展： 1983年，第一個(gè)國(guó)家電磁兼容標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)無(wú)線電干擾基本測(cè)量方法 1986年，成立“全國(guó)無(wú)線電干擾標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)”1997年，成立“全國(guó)電磁兼容標(biāo)準(zhǔn)化聯(lián)合工作組” 2001年，3C“China Compulsory Certification”認(rèn)證 第一章第一章 電磁兼容技術(shù)概述電磁兼容技術(shù)概述第二節(jié) 電磁兼容技術(shù)術(shù)語(yǔ)重要的電磁兼容技術(shù)術(shù)語(yǔ)：一般術(shù)語(yǔ)：電磁兼容性：在不損失有用信號(hào)包含信息的條件下，信號(hào)和干擾共存的能力 電磁環(huán)境：存在于給定場(chǎng)所的所有電磁現(xiàn)象的總和 干擾術(shù)語(yǔ)： 傳導(dǎo)干擾：沿著導(dǎo)體傳播的電磁干擾輻射干擾：通過(guò)空間以電磁波形式傳播的電磁干擾 發(fā)

6、射術(shù)語(yǔ)： 電磁輻射：將能量以電磁波形式由源發(fā)射到空間并且以電磁波形式在空間傳播電磁兼容性能術(shù)語(yǔ)： 抗擾度：裝置、設(shè)備或系統(tǒng)面臨電磁騷擾不降低運(yùn)行性能的能力 第一章第一章 電磁兼容技術(shù)概述電磁兼容技術(shù)概述第三節(jié) 電磁兼容的工程方法 電磁兼容性的工程分析電磁兼容性的工程分析：要點(diǎn)： 干擾源 耦合途徑 敏感設(shè)備策略： （1）根據(jù)傳統(tǒng)的經(jīng)驗(yàn)分析電磁兼容性控制技術(shù)：電磁兼容性控制技術(shù)： a.傳輸通道抑制: b.空間分離: c.時(shí)間分隔: d.頻譜管理: e.電氣隔離: f.其它技術(shù) 濾波；屏蔽；接地；搭接；布線 加大電磁干擾源和敏感設(shè)備之間的空間距離 使電磁干擾源和敏感設(shè)備不同時(shí)出現(xiàn)（飛機(jī)、手機(jī)）機(jī)械耦

7、合；電磁耦合；光電耦合 由信息產(chǎn)業(yè)部無(wú)線電管理局劃分頻段 （2）利用計(jì)算機(jī)軟件預(yù)測(cè)與分析第一章第一章 電磁兼容技術(shù)概述電磁兼容技術(shù)概述電磁兼容性分析方法： （3）系統(tǒng)法：建立元器件、模塊等數(shù)學(xué)模型，利用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)計(jì)算（1）問(wèn)題解決法：按常規(guī)設(shè)計(jì)建立系統(tǒng)，然后再對(duì)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)的 電磁干擾問(wèn)題，設(shè)法予以解決（2）規(guī)范法：按電磁兼容標(biāo)準(zhǔn)所規(guī)定的極限值進(jìn)行計(jì)算、設(shè)計(jì)電磁兼容設(shè)計(jì)方法： （1）電磁兼容設(shè)計(jì)的具體內(nèi)容： 分析系統(tǒng)所處的電磁環(huán)境選擇頻譜和頻率制定電磁兼容要求與控制計(jì)劃設(shè)備及電路的電磁兼容設(shè)計(jì)（2）電磁兼容設(shè)計(jì)的主要參數(shù)： 敏感度門(mén)限和干擾允許值電磁干擾安全系數(shù)敏感度閾值失效干擾電平費(fèi)效

8、比第一章第一章 電磁兼容技術(shù)概述電磁兼容技術(shù)概述（3）電磁兼容設(shè)計(jì)的要點(diǎn)： 抑制電磁干擾源的設(shè)計(jì)要點(diǎn)抑制干擾耦合的設(shè)計(jì)要點(diǎn)對(duì)敏感設(shè)備的設(shè)計(jì)要點(diǎn) 電磁兼容性測(cè)量與試驗(yàn)技術(shù)： 意義： 在投入使用前，確保產(chǎn)品電磁兼容設(shè)計(jì)的正確性和可靠性 內(nèi)容： a.電磁干擾發(fā)射測(cè)量b.電磁敏感度測(cè)量 試驗(yàn)環(huán)境: （1）開(kāi)闊試驗(yàn)場(chǎng)地；（2）屏蔽室；（3）電波暗室；（4）TEM橫電磁波傳輸小室（5）GTEM吉赫橫電磁波傳輸小室注意：測(cè)量?jī)x的干擾量比被測(cè)電壓或電流小20dB 第一章第一章 電磁兼容技術(shù)概述電磁兼容技術(shù)概述第四節(jié) 電磁兼容標(biāo)準(zhǔn) 一、與電磁兼容技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)有關(guān)的組織機(jī)構(gòu)一、與電磁兼容技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)有關(guān)的組織機(jī)構(gòu)1 國(guó)際

9、上重要的組織機(jī)構(gòu)國(guó)際上重要的組織機(jī)構(gòu)國(guó)際電工委員會(huì)（IEC, International Electrotechnical commission）國(guó)際電信聯(lián)盟美國(guó)電氣電子工程師協(xié)會(huì)（IEEE, Institute of Electrical and Electronics Engineers）美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)學(xué)會(huì)歐洲電工技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化委員會(huì)歐洲電信標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會(huì)2我國(guó)相關(guān)的組織機(jī)構(gòu)我國(guó)相關(guān)的組織機(jī)構(gòu)全國(guó)無(wú)線電干擾標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)全國(guó)電磁兼容標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)中國(guó)通信學(xué)會(huì)電磁兼容委員會(huì)中國(guó)電子學(xué)會(huì)電磁兼容分會(huì)第一章第一章 電磁兼容技術(shù)概述電磁兼容技術(shù)概述 二、我國(guó)電磁兼容標(biāo)準(zhǔn)體系二、我國(guó)電磁兼容標(biāo)準(zhǔn)體系基礎(chǔ)標(biāo)

10、準(zhǔn)基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn) 通用標(biāo)準(zhǔn)通用標(biāo)準(zhǔn) 產(chǎn)品類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品類(lèi)標(biāo)準(zhǔn) l 基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn) 基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)不涉及具體產(chǎn)品,它就現(xiàn)象、環(huán)境、試驗(yàn)和測(cè)量方法、試驗(yàn)儀器和基本試驗(yàn)裝置給出定義和描述。針對(duì)不同的試驗(yàn)儀器和測(cè)量方法,可規(guī)定不同的試驗(yàn)電平范圍。但是這類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)不給出指令性的限值,也不包括判定試品性能的直接判據(jù)?；A(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)是編制其他各級(jí)電磁兼容性標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)。第一章第一章 電磁兼容技術(shù)概述電磁兼容技術(shù)概述l 通用標(biāo)準(zhǔn) 通用標(biāo)準(zhǔn)對(duì)給定環(huán)境中的所有產(chǎn)品提出一系列最低的電磁兼容性要求 (限值) 。通用標(biāo)準(zhǔn)中的各項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)化試驗(yàn)方法都可在相應(yīng)的基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)中找到。通用標(biāo)準(zhǔn)中所給定的試驗(yàn)環(huán)境、試驗(yàn)要求,可以成為產(chǎn)品族標(biāo)準(zhǔn)和專(zhuān)用產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)編制的指導(dǎo)原則

11、。同時(shí)對(duì)那些暫時(shí)還沒(méi)有相應(yīng)產(chǎn)品族(或?qū)Ｓ卯a(chǎn)品) 標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)品,可使用通用標(biāo)準(zhǔn)來(lái)進(jìn)行電磁兼容性試驗(yàn)。與基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)一樣,通用標(biāo)準(zhǔn)也有電磁發(fā)射和抗擾度兩方面。通用標(biāo)準(zhǔn)還將環(huán)境分成兩類(lèi):一類(lèi)是住宅、商業(yè)和輕工業(yè)環(huán)境，另一類(lèi)是工業(yè)環(huán)境。l 產(chǎn)品類(lèi)標(biāo)準(zhǔn) 這類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)針對(duì)特定的產(chǎn)品類(lèi)別,規(guī)定了對(duì)這些類(lèi)別產(chǎn)品的電磁兼容性要求(包括電磁發(fā)射和抗擾度) 以及詳細(xì)的測(cè)量方法。產(chǎn)品族標(biāo)準(zhǔn)所規(guī)定的試驗(yàn)方法和限值應(yīng)與通用標(biāo)準(zhǔn)相一致,但較之通用標(biāo)準(zhǔn),產(chǎn)品族標(biāo)準(zhǔn)含有更多的特殊性和詳細(xì)的性能規(guī)范,如有必要,還可以增加試驗(yàn)項(xiàng)目和提高試驗(yàn)的限值。產(chǎn)品族標(biāo)準(zhǔn)是國(guó)際電磁兼容性。第一章第一章 電磁兼容技術(shù)概述電磁兼容技術(shù)概述第五節(jié) 電磁干擾信號(hào)

12、的時(shí)域與頻域分析 變換原理：變換原理： 時(shí)域（t）：頻域（w）頻域（w）：時(shí)域（t）時(shí)域和頻域分析的意義時(shí)域和頻域分析的意義: : 在時(shí)域可以看出電磁干擾信號(hào)的波形；在頻域可以看出電磁干擾信號(hào)的特性，據(jù)此可以進(jìn)行電磁兼容設(shè)計(jì)。 時(shí)域與頻域波形：時(shí)域與頻域波形：第一章第一章 電磁兼容技術(shù)概述電磁兼容技術(shù)概述第六節(jié) 分貝的概念與應(yīng)用 貝爾：貝爾：兩個(gè)相同量比值的常用對(duì)數(shù)。分貝：分貝：貝爾的十分之一。測(cè)量值（bel）lg（測(cè)量量/ 基準(zhǔn)量） 測(cè)量值（dB）10lg（測(cè)量量/ 基準(zhǔn)量） 用途：用途：可以表示變化范圍很寬的數(shù)值關(guān)系特點(diǎn)：特點(diǎn)：無(wú)量綱的單位，可以表示不同單位的測(cè)量值的大小應(yīng)用：應(yīng)用：取“基

13、準(zhǔn)參考量”第一章第一章 電磁兼容技術(shù)概述電磁兼容技術(shù)概述（1）功率： 10lg(/1)10lg()dBWwwPPWP10lg(/1)10lgdBmwmWmWPPmWP10lg(/1)10lgdB wWWPPWP 換算關(guān)系： 10lg()10lg()10lg()3010lg()10lg()60dBWWdBmWmWWdB WWWPPPPPPPP（2）電壓: 20lg(/1 )20lgdBVVVUUVU20lg(/1)20lgdBmVmVmVUUmVU20lg(/1)20lgdB VVVUUVU換算關(guān)系：自己推導(dǎo) 第一章第一章 電磁兼容技術(shù)概述電磁兼容技術(shù)概述（3）電流： 20lg(/1 )20lg

14、dBAAAIIAI20lg(/1)20lgdBmAmAmAIImAI20lg(/1)20lgdB AAAIIAI 思考：為什么P的系數(shù)是10，而U，I的系數(shù)是20？（4）電場(chǎng)強(qiáng)度： （5）磁場(chǎng)強(qiáng)度： (/)/20lg(/1 /)20lgdB V mV mV mEEV mE(/)/20lg(/1 /)20lgdB A mA mA mHHA mH習(xí)題： （1）先將40W轉(zhuǎn)換為dBW？再將參考單位轉(zhuǎn)化為dBmW？（2）將8mV轉(zhuǎn)換為 ？dB V解：40(40)10lg10lg4010 1.602161dBWWWdBWW(40)(40)30163046dBmWdBWWdBmW(8)(8)6020lg8

15、6078dB VdBmVmVmVdB V第二章第二章 屏蔽技術(shù)屏蔽技術(shù)第一節(jié) 電磁屏蔽原理 電磁屏蔽（Electromagnetic Shielding）： 以某種材料（導(dǎo)電或?qū)Т挪牧希┲瞥傻钠帘螝んw將所需要屏蔽的區(qū)域封閉起來(lái)，形成電磁隔離，即其內(nèi)的電磁場(chǎng)不能越出這一區(qū)域，而外來(lái)的輻射電磁場(chǎng)不能進(jìn)入這一區(qū)域。 用途：抑制以場(chǎng)的形式傳播的電磁干擾。作用原理：利用屏蔽體對(duì)電磁能量的反射、吸收和引導(dǎo)作用。 電磁屏蔽類(lèi)型： 第二章第二章 屏蔽技術(shù)屏蔽技術(shù)AB一、靜電屏蔽一、靜電屏蔽 靜電平衡條件： （1）導(dǎo)體內(nèi)部任何一點(diǎn)的電場(chǎng)為零； （2）導(dǎo)體表面任何一點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度矢量的方向與該點(diǎn)的導(dǎo)體表 面垂直；

16、（3）整個(gè)導(dǎo)體是一個(gè)等位體； （4）導(dǎo)體內(nèi)部沒(méi)有靜電荷存在，電荷只能分布在導(dǎo)體的表面上。 靜電屏蔽原理： 把有空腔的導(dǎo)體引入電場(chǎng)，由于導(dǎo)體的內(nèi)表面無(wú)凈電荷，空腔空間中也無(wú)電場(chǎng)，所以該導(dǎo)體起到了隔絕外電場(chǎng)的作用。使外電場(chǎng)對(duì)空腔空間無(wú)影響。 一、B空間干擾A空間： 把導(dǎo)體接地，即使空腔內(nèi)有帶電體產(chǎn)生電場(chǎng)，在腔體外面也無(wú)電場(chǎng)。 二、A空間干擾B空間：第二章第二章 屏蔽技術(shù)屏蔽技術(shù)B空間干擾A空間：A空間干擾B空間：（a）無(wú)屏蔽（b）屏蔽體不接地（c）屏蔽體接地一、完整的屏蔽體二、良好的接地設(shè)計(jì)方法：第二章第二章 屏蔽技術(shù)屏蔽技術(shù)二、交變電場(chǎng)屏蔽二、交變電場(chǎng)屏蔽交變電場(chǎng)屏蔽原理：減小干擾源和敏感器件間

17、的分布電容未采取電場(chǎng)屏蔽措施的干擾電壓：1()abssgabgsj C ZUUj CZZ采取電場(chǎng)屏蔽措施后的干擾電壓：11()ajJjajgJj C ZUUj CZZ1()bjssjbjJsj C ZUUj CZZZJ越小，Us越小設(shè)計(jì)方法： 采用電導(dǎo)率高的材料作屏蔽體隔開(kāi)干擾源和敏感設(shè)備，且屏蔽體需可靠接地。 第二章第二章 屏蔽技術(shù)屏蔽技術(shù)三、低頻磁場(chǎng)屏蔽三、低頻磁場(chǎng)屏蔽磁路理論：電路理論：mmmURURImSB dS bmaUH dl 其中：所以：bamsHdlHllRBSuSBdS lRS分流分磁原理： 對(duì)干擾磁場(chǎng)進(jìn)行分路第二章第二章 屏蔽技術(shù)屏蔽技術(shù)分流： 提供低電阻通路與要分流的電路

18、并聯(lián)分磁： 提供低磁阻通路與要保護(hù)的空間并聯(lián)設(shè)計(jì)方法： 采用高磁導(dǎo)率的鐵磁材料（如鐵、硅鋼片、坡莫合金等）進(jìn)行屏蔽。 設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意的問(wèn)題： a.屏蔽體的磁導(dǎo)率越高，屏蔽罩越厚，則磁阻越小，磁屏蔽效果越好。 b.用鐵磁材料做的屏蔽罩，在垂直磁力線方向不應(yīng)有開(kāi)口或有縫隙，否則 會(huì)切斷磁力線，使磁阻增大，屏蔽效果變差。 c.鐵磁材料的屏蔽不能用于高頻磁場(chǎng)屏蔽。應(yīng)為高頻時(shí)鐵磁材料中的磁性 損耗很大，導(dǎo)磁率明顯下降。 思考：低頻磁場(chǎng)屏蔽的方法適不適用于高頻？為什么？第二章第二章 屏蔽技術(shù)屏蔽技術(shù)四、高頻磁場(chǎng)屏蔽四、高頻磁場(chǎng)屏蔽原理：利用電磁感應(yīng)現(xiàn)象在屏蔽體表面產(chǎn)生的渦流的反磁場(chǎng)對(duì)原磁場(chǎng)的排斥作用進(jìn)行屏蔽

19、的。 當(dāng)高頻磁場(chǎng)穿過(guò)金屬板時(shí)，金屬板中會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，從而形成渦流。渦流電流產(chǎn)生的反向磁場(chǎng)將抵消穿過(guò)金屬板的原磁場(chǎng)，從而起到屏蔽的作用。 設(shè)計(jì)方法： 采用低電阻率的良導(dǎo)體材料，如銅、鋁等材料進(jìn)行屏蔽。 第二章第二章 屏蔽技術(shù)屏蔽技術(shù)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意的問(wèn)題： a. 高頻時(shí)，屏蔽盒上的感應(yīng)渦流與頻率無(wú)關(guān)，其產(chǎn)生的反磁場(chǎng)足以抵消原磁場(chǎng)的影響。 當(dāng)頻率上升到一定程度后，渦流不隨頻率的增大而變化。b. 頻率低時(shí)產(chǎn)生的渦流小，渦流反磁場(chǎng)不能抵消原磁場(chǎng)的影響，只適用于高頻屏蔽。 c. 屏蔽體電阻越小，產(chǎn)生的感應(yīng)渦流越大，屏蔽體自身的損耗越小，應(yīng)選用電導(dǎo)率大 的鋁、銅及銅鍍銀等材料。d. 由于高頻電流的集膚效應(yīng)

20、，渦流僅在屏蔽盒的表面薄層 流過(guò)，所以高頻屏蔽盒無(wú) 需做的很厚。 e. 屏蔽盒在垂直于渦流的方向上不應(yīng)有縫隙或開(kāi)口，否則將切斷渦流，渦流變小，屏 蔽效果變差。 f. 高頻磁場(chǎng)屏蔽的屏蔽盒是否接地不影響屏蔽效果，但如果將金屬導(dǎo)電材料的屏蔽盒 接地，則它同時(shí)具有電場(chǎng)屏蔽和高頻磁場(chǎng)屏蔽的作用。所以，實(shí)際使用中屏蔽體應(yīng) 可靠接地。 思考：高頻磁場(chǎng)屏蔽的方法適不適用于低頻？為什么？第二章第二章 屏蔽技術(shù)屏蔽技術(shù)開(kāi)口方向?qū)Υ艌?chǎng)屏蔽效果的影響低頻磁場(chǎng)屏蔽高頻磁場(chǎng)屏蔽第二章第二章 屏蔽技術(shù)屏蔽技術(shù)五、電磁場(chǎng)屏蔽五、電磁場(chǎng)屏蔽應(yīng)用：對(duì)電場(chǎng)和高頻磁場(chǎng)同時(shí)屏蔽。 采用低電阻率的良導(dǎo)體材料，如銅、鋁等材料進(jìn)行屏蔽，屏

21、蔽體需要良好的接地。 設(shè)計(jì)方法：設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意的問(wèn)題： a. 由于高頻的集膚效應(yīng)，電磁屏蔽體無(wú)須做得很厚。 b. 在頻率500kHz-30MHz范圍內(nèi)，屏蔽材料選用鋁，高于30MHz屏蔽材料可 選用鋁、銅、銅鍍銀。 c. 電磁屏蔽會(huì)對(duì)屏蔽體內(nèi)的場(chǎng)源或保護(hù)對(duì)象帶來(lái)不良的影響。 第二章第二章 屏蔽技術(shù)屏蔽技術(shù)第二節(jié) 屏蔽效能 屏蔽效能：屏蔽前某點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)與屏蔽后該點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)的之比。 電場(chǎng)屏蔽效能： 磁場(chǎng)屏蔽效能： 描述屏蔽體的好壞，能表現(xiàn)屏蔽體對(duì)電磁波的衰減程度。 物理含義：0|20lg|EsESEE0|20lg|HsHSEH近場(chǎng)：EHSESE遠(yuǎn)場(chǎng)：EHSESE屏蔽系數(shù)： 被干擾電路加屏蔽體后所感應(yīng)的電

22、壓Us與未加屏蔽體時(shí)所感應(yīng)的電壓U0之比。 傳輸系數(shù)： 存在屏蔽體時(shí)的電場(chǎng)強(qiáng)度或磁場(chǎng)強(qiáng)度與不存在屏蔽體時(shí)的電場(chǎng)強(qiáng)度和磁場(chǎng)強(qiáng)度之比。 傳輸系數(shù)與屏蔽效能互為倒數(shù)關(guān)系 第二章第二章 屏蔽技術(shù)屏蔽技術(shù)屏蔽效能的計(jì)算屏蔽效能的計(jì)算 ()SEARB dBA：傳輸損耗 R：反射損耗 B：多次反射損耗 屏蔽效能的計(jì)算方法： 1.解析法：分離變量法，隔離函數(shù)法2.數(shù)值法：矩量法、有限差分法、有限元法 3.根據(jù)經(jīng)驗(yàn)的近似方法 屏蔽的形式： 金屬隔板式、盒式、電纜屏蔽和連接器屏蔽。 屏蔽的類(lèi)型： 實(shí)芯型、非實(shí)芯型（金屬網(wǎng)）和金屬編織帶等。 第二章第二章 屏蔽技術(shù)屏蔽技術(shù)第三節(jié) 屏蔽材料的特性 1.1.導(dǎo)磁材料導(dǎo)磁

23、材料: : 鐵、鎳鐵、鎳應(yīng)用： 利用高導(dǎo)磁材料制成磁屏蔽體，提高低磁阻的磁通路使得大部分磁通在磁屏蔽體上分流，達(dá)到磁場(chǎng)屏蔽的目的。 磁導(dǎo)率: 0r r：相對(duì)磁導(dǎo)率 07410 ：真空磁導(dǎo)率（H/m） 弱磁性材料： 強(qiáng)磁性材料： 鋁、銅鐵磁性物質(zhì)（鐵、鎳） (1)r(1,)rrBfH應(yīng)用鐵磁材料時(shí)的注意事項(xiàng)： 由于高磁導(dǎo)率的材料對(duì)機(jī)械應(yīng)力敏感，在受外力作用的情況下，磁導(dǎo)率大為降低。因此，在使用前應(yīng)經(jīng)過(guò)退火處理，一般鐵磁材料退火前的磁導(dǎo)率僅為退火后磁導(dǎo)率的5。 第二章第二章 屏蔽技術(shù)屏蔽技術(shù)2.2.導(dǎo)電材料：導(dǎo)電材料：鋁、銅、銀鋁、銅、銀 應(yīng)用： 利用高導(dǎo)電材料制成屏蔽體，提高低電阻的通路使得大部

24、分電場(chǎng)在屏蔽體上分流或高頻磁場(chǎng)在屏蔽體上產(chǎn)生較大的渦流，從而達(dá)到電場(chǎng)屏蔽的目的。 電導(dǎo)率：（始終保持常數(shù)，不隨頻率和場(chǎng)強(qiáng)的變化而變化） 3.3.薄膜材料與薄膜屏蔽薄膜材料與薄膜屏蔽 電磁屏蔽薄膜應(yīng)用： 在工程塑料機(jī)箱的表面涂一層薄膜材料來(lái)進(jìn)行電磁屏蔽。 優(yōu)點(diǎn)： 造型美觀、成本低、重量輕。 薄膜屏蔽的工藝： 噴導(dǎo)電漆、電弧噴涂、電離鍍，化學(xué)鍍、真空沉積、貼導(dǎo)電箔及熱噴涂工藝。 第二章第二章 屏蔽技術(shù)屏蔽技術(shù)4.4.導(dǎo)電膠和導(dǎo)磁膠導(dǎo)電膠和導(dǎo)磁膠 導(dǎo)電膠粘劑導(dǎo)電銀膠導(dǎo)電膠粘劑應(yīng)用： 在物體鏈接的縫隙出添加，如（機(jī)殼的接縫，變壓器鐵心和磁心）。 構(gòu)成： 在普通膠粘劑中添加導(dǎo)電、導(dǎo)磁填料配置而成。 導(dǎo)磁

25、膠粘劑 導(dǎo)磁膠雙面導(dǎo)磁膠應(yīng)用時(shí)的注意事項(xiàng)： 1.不同材料接觸引起的電化學(xué)腐蝕。 2.導(dǎo)電膠對(duì)溫度不敏感，但對(duì)水侵、潮熱比較敏 感，導(dǎo)致膠街頭強(qiáng)度下降，電阻增大。 第二章第二章 屏蔽技術(shù)屏蔽技術(shù)第四節(jié) 屏蔽體的結(jié)構(gòu) 1.1.電屏蔽的結(jié)構(gòu)電屏蔽的結(jié)構(gòu) 設(shè)計(jì)要點(diǎn)： 影響電屏蔽的一個(gè)重要因素是分布電容C，減小C就能提高屏蔽效能。 結(jié)構(gòu)：通常為盒形單層門(mén)蓋結(jié)構(gòu) 耦合途徑等效電路敏感元件耦合的干擾電壓： 121211JSsgJSj C Zj C ZUUj C Zj C Z 由公式可以看出，為了減小敏感元件耦合的干擾電壓，應(yīng)該減小盒蓋與盒體間的接觸阻抗及盒體的接地電阻。第二章第二章 屏蔽技術(shù)屏蔽技術(shù)雙層門(mén)蓋

26、結(jié)構(gòu) 耦合途徑等效電路 雙層門(mén)蓋與單層門(mén)蓋的屏蔽結(jié)構(gòu)相比，多了一次衰減，因而提高了屏蔽性能。 共用一只屏蔽盒共蓋結(jié)構(gòu)耦合途徑等效電路分蓋結(jié)構(gòu)相當(dāng)于單層門(mén)蓋結(jié)構(gòu)相當(dāng)于雙層門(mén)蓋結(jié)構(gòu)第二章第二章 屏蔽技術(shù)屏蔽技術(shù)2.2.磁屏蔽的結(jié)構(gòu)磁屏蔽的結(jié)構(gòu) 結(jié)構(gòu)：通常為盒形、圓柱狀，柱狀 設(shè)計(jì)要點(diǎn)： 磁阻與磁路的面積和磁導(dǎo)率成反比，因而為了獲得較小的磁阻，磁屏蔽體的體積和重量都比較大。若要求的屏蔽效能較高，可采用雙層屏蔽的方法來(lái)代替增加屏蔽體體積和重量的效果較好。 3.3.電磁屏蔽的結(jié)構(gòu)電磁屏蔽的結(jié)構(gòu) 結(jié)構(gòu)：通常為板狀、盒狀、筒狀和柱狀 設(shè)計(jì)要點(diǎn)： a.減少接縫，即減少電磁泄漏 b.避免腔體的諧振 c.應(yīng)用圓柱

27、形和長(zhǎng)方形屏蔽舉例說(shuō)明縫隙多會(huì)造成屏蔽效能的降低 d.雙層屏蔽采用單點(diǎn)接地方式，且接地點(diǎn)應(yīng)靠近輸出點(diǎn) 第二章第二章 屏蔽技術(shù)屏蔽技術(shù)第五節(jié) 孔縫泄露的抑制措施 孔縫存在的原因孔縫存在的原因孔縫的類(lèi)型孔縫的類(lèi)型 屏蔽體由于制造、裝配、維修、散熱及觀察要求，其上面一般會(huì)有孔縫，嚴(yán)重影響其屏蔽效能，孔縫的電磁泄露必須加以抑制。 第二章第二章 屏蔽技術(shù)屏蔽技術(shù)裝配面接縫處電磁泄露的抑制裝配面接縫處電磁泄露的抑制 a.增加金屬之間的搭接面 b.增加縫隙深度d c.裝配面處裝入電磁密封墊 d.裝配面涂抹導(dǎo)電膠或?qū)Т拍z 通風(fēng)冷卻孔泄露的抑制通風(fēng)冷卻孔泄露的抑制 a.覆蓋金屬絲網(wǎng) b.穿孔金屬板 c.截止波導(dǎo)

28、通風(fēng)孔 觀察窗口（顯示器件）泄露的抑制觀察窗口（顯示器件）泄露的抑制 a.使用透明屏蔽材料 b.用隔離艙將顯示器件與設(shè)備的其他電路隔開(kāi) c.使用波導(dǎo)衰減器 器件調(diào)諧孔泄露的抑制器件調(diào)諧孔泄露的抑制 a.使用圓柱截止波導(dǎo)結(jié)構(gòu) b.用隔離艙將操作桿與設(shè)備的其他電路隔開(kāi) 顯示器的處理表頭孔的處理操作器件的處理第三章第三章 濾波技術(shù)濾波技術(shù)第一節(jié) 電磁干擾濾波器 濾波器 壓縮信號(hào)回路騷擾頻譜的一種器件，當(dāng)騷擾頻譜成分不同于有用信號(hào)的頻帶時(shí)，可以將無(wú)用的騷擾濾除，而只保留有用的干擾信號(hào)。 作用機(jī)理： 允許工作信號(hào)通過(guò)，而對(duì)非工作信號(hào)有很大的衰減作用，將電磁干擾降到最小。 描述濾波器性能的主要參量：插入損

29、耗：頻率特性：1220lginULU1U2U：信號(hào)源通過(guò)濾波器在負(fù)載阻抗上建立的電壓：不接濾波器哦時(shí)信號(hào)源在負(fù)載阻抗上建立的電壓插入損耗隨頻率變化的曲線 第三章第三章 濾波技術(shù)濾波技術(shù)按頻率特性分類(lèi)： （a）低通濾波器（b）高通濾波器（c）帶通濾波器（d）帶阻濾波器按濾波原理分類(lèi)吸收式濾波器：吸收式濾波器： 反射式濾波器：反射式濾波器：給干擾電流建立起一個(gè)高的串聯(lián)阻抗和低的并聯(lián)阻抗，將其能量返射回信號(hào)源從而達(dá)到抑制電磁干擾的目的。 通過(guò)吸收不需要頻率成分的能量來(lái)達(dá)到抑制干擾的目的。 按用途分類(lèi)：信號(hào)選擇濾波器電磁干擾濾波器按工作條件分類(lèi)： 有源濾波器無(wú)源濾波器第三章第三章 濾波技術(shù)濾波技術(shù)共模

30、干擾和差模干擾 特點(diǎn)： a.共模干擾會(huì)造成強(qiáng)烈的電磁輻射 c.差模干擾對(duì)電路的影響十分嚴(yán)重 b.共模干擾不會(huì)直接對(duì)電路產(chǎn)生影響 d.電路不平衡，共模干擾會(huì)轉(zhuǎn)化為差模干擾 共模干擾： 指干擾在電纜中的所有導(dǎo)線上幅度/相位相同。 差模干擾： 指干擾在信號(hào)線與信號(hào)地線之間流動(dòng)的干擾。 電磁干擾濾波器類(lèi)型：低通濾波器 分類(lèi)：a.電源線濾波器 b.信號(hào)線濾波器 第三章第三章 濾波技術(shù)濾波技術(shù)（1）把無(wú)用信號(hào)能量在濾波器里消耗掉，這種濾波器中含有損耗性器件，如 電阻和鐵氧體等。 （2）另一種是不讓無(wú)用信號(hào)通過(guò)，把它們反射回信號(hào)源，并且必須在系統(tǒng)的 其他地方消耗掉。 工作原理 技術(shù)特點(diǎn) （1）干擾濾波器往往

31、工作在阻抗不匹配的條件下，干擾源的阻抗特性變化范圍 很寬。（2）干擾源的電平變化幅度大，有可能使干擾濾波器出現(xiàn)飽和效應(yīng)。 （3）由于電磁干擾頻帶范圍很寬，其高頻特性非常復(fù)雜，難以用集中參數(shù)等效 電路來(lái)模擬濾波電路的高頻特性。 （4）干擾濾波器在阻帶內(nèi)應(yīng)對(duì)干擾有足夠的衰減量，而對(duì)有用信號(hào)的損耗應(yīng)降 低到最小限度，以保證有用電磁能量的最大傳輸效率。 （5）電磁干擾濾波器應(yīng)對(duì)共模干擾和差模干擾都有抑制作用。 第三章第三章 濾波技術(shù)濾波技術(shù)EMI濾波器的設(shè)計(jì)時(shí)需考慮的問(wèn)題 a.頻率特性 b.耐壓特性 c.額定電流 d.阻抗特性 e.屏蔽 f.可靠性 EMI濾波器的安裝時(shí)需考慮的問(wèn)題 安裝位置： 根據(jù)干

32、擾源的數(shù)量和敏感設(shè)備的數(shù)量來(lái)確定濾波器是安裝在干擾源一側(cè)還是敏感設(shè)備的一側(cè)。在干擾源和敏感設(shè)備數(shù)量均較少的情況下，應(yīng)將濾波器安裝在干擾源一側(cè)。 高頻接地： 濾波器的屏蔽體與設(shè)備的接地點(diǎn)需良好搭接，濾波器安裝在靠近接地點(diǎn)的位置，減小濾波器的接地引線。一般將濾波器的屏蔽體外殼直接安裝在設(shè)備的金屬外殼上。 屏蔽：輸入輸出側(cè)的配線之間必須屏蔽隔離，電源線濾波器應(yīng)安裝在敏感設(shè)備或者屏蔽體的入口處，并對(duì)濾波器加以屏蔽。 第三章第三章 濾波技術(shù)濾波技術(shù)第二節(jié) 濾波器的特性 反射式濾波器 工作原理： 反射式濾波器通常由無(wú)損耗的電抗元件（電感器和電容器）構(gòu)成，使在濾波器的通帶內(nèi)提供低的串聯(lián)阻抗和高的并聯(lián)阻抗，而

33、在濾波器的阻帶內(nèi)提供大的串聯(lián)阻抗和小的并聯(lián)阻抗，也就是給干擾電流建立起一個(gè)高的串聯(lián)阻抗和低的并聯(lián)阻抗。 一、低通濾波器 按元件個(gè)數(shù)： 一階濾波器 多階濾波器 按照其電路形式： (1).并聯(lián)電容濾波器 (2).串聯(lián)電感濾波器 (3).L型濾波器 (4).型濾波器 (5).T型濾波器 作用： 濾除高頻電磁干擾第三章第三章 濾波技術(shù)濾波技術(shù)1.并聯(lián)電容濾波器 結(jié)構(gòu)： 插入損耗： 210lg(1() )inLfRC電容：實(shí)際電容的等效電路：01/2RfL C01/2RfL C，呈容性，呈感性設(shè)計(jì)時(shí)需注意的問(wèn)題： (1)由于電容引線上存在電感，在某一點(diǎn)頻率上 會(huì)發(fā)生諧振，超過(guò)諧振 點(diǎn)后，電容呈現(xiàn)電感的阻

34、抗特性，濾波的性能變差。 第三章第三章 濾波技術(shù)濾波技術(shù)(2)容量大的電容諧振頻率低可以濾除頻率低的干擾。(3)容量小的電容諧振頻率高可以濾除頻率高的干擾。(4)可以用大電容和小電容并聯(lián)來(lái)兼顧濾除高頻和低頻干擾。但值得注意 的是，在某一頻率上會(huì)發(fā)生并聯(lián)諧振，如果干擾為這個(gè)頻率，濾波效 果很差。 濾波電容的選擇 交流： 直流： 鍍金屬紙介質(zhì)電容器 鋁箔卷繞電容器 云母和陶瓷電容 穿芯電容濾波器 鋁電解電容器 鉭電解電容器 第三章第三章 濾波技術(shù)濾波技術(shù)2.串聯(lián)電感濾波器 結(jié)構(gòu)： 插入損耗： 210lg(1() )infLLR實(shí)際電感的等效電路：設(shè)計(jì)時(shí)需要注意的問(wèn)題： (1)實(shí)際的電感繞組中總是存

35、在電阻和電容的，在某一頻率上會(huì)發(fā)生并聯(lián)諧振， 在諧振點(diǎn)以上，電感呈現(xiàn)電容的阻抗特性，濾波性能變差。因此，電感的高 頻濾波性能不好。 (2)但可以利用并聯(lián)諧振這個(gè)特點(diǎn)對(duì)特定頻率的干擾進(jìn)行有效的抑制。(3)空芯電感不會(huì)發(fā)生飽和，同時(shí)電感穩(wěn)定不隨頻率變化。但由于磁力線發(fā)散到 空間，會(huì)造成較強(qiáng)的干擾。 (4)帶寬拓展，將一個(gè)大電感分解成若干個(gè)小電感。有串聯(lián)諧振的問(wèn)題。第三章第三章 濾波技術(shù)濾波技術(shù)3.L型濾波器 4.型濾波器 5.T型濾波器 特點(diǎn)： 對(duì)抑制瞬態(tài)干擾的效果不好，但對(duì)于非常低的頻率，使用 型濾波器能提 供 高 衰 減 ， 如 電 源 線 濾 波 器 。 特點(diǎn)： 能有效抑制瞬態(tài)干擾，但主要缺

36、點(diǎn)是有兩個(gè)電感器，濾波器的總尺寸較大。 第三章第三章 濾波技術(shù)濾波技術(shù)二、高通濾波器 作用： 從信號(hào)通道中濾除交流電源頻率以及其他低頻外界干擾 設(shè)計(jì)方法： 高通濾波器可由相同截止頻率的低通濾波器轉(zhuǎn)換而成 轉(zhuǎn)換方法： 1）把每個(gè)電感L轉(zhuǎn)換為數(shù)值為1/L的電容 2）把每個(gè)電容C轉(zhuǎn)換成數(shù)值為1/C的電感 課題練習(xí)：試將下圖中的低通濾波器轉(zhuǎn)換為截止頻率相同的高通濾波器？3）單位進(jìn)行相應(yīng)的轉(zhuǎn)換(H、mH、uH)(F、mF、uF)第三章第三章 濾波技術(shù)濾波技術(shù)三、帶通濾波器 作用： 對(duì)通帶之外的高頻及低頻干擾能量進(jìn)行衰減 原理： 利用電感和電容的串聯(lián)諧振和并聯(lián)諧振設(shè)計(jì)方法: 1）把串聯(lián)的電感和電容串接在干

37、擾源和干擾對(duì)象之間 2）把并聯(lián)的電感和電容并接在干擾源和干擾對(duì)象之間 結(jié)構(gòu)：第三章第三章 濾波技術(shù)濾波技術(shù)四、帶阻濾波器 作用： 對(duì)特定的窄帶內(nèi)的干擾能量進(jìn)行抑制 原理： 利用電感和電容的串聯(lián)諧振和并聯(lián)諧振設(shè)計(jì)方法: 1）把并聯(lián)的電感和電容串接在干擾源和干擾對(duì)象之間 2）把串聯(lián)的電感和電容并接在干擾源和干擾對(duì)象之間 結(jié)構(gòu)：第三章第三章 濾波技術(shù)濾波技術(shù)五、反射式濾波器的選擇方法 源阻抗負(fù)載阻抗濾波器類(lèi)型低阻抗低阻抗串聯(lián)電感型，T型高阻抗高阻抗并聯(lián)電容型，型高阻抗低阻抗L型低阻抗高阻抗L型六、有源濾波器 利用晶體管可以不需要過(guò)大的體積和重量就能提供較大值的等效L和C優(yōu)點(diǎn)：分類(lèi)： 1）有源電感濾波

38、器 2）有源電容濾波器 3）對(duì)消濾波器 第三章第三章 濾波技術(shù)濾波技術(shù)吸收式濾波器 工作原理： 吸收式濾波器由有耗元件構(gòu)成， 它通過(guò)吸收不需要頻率成分的能量來(lái)達(dá)到抑制干擾的目的。 a.有損耗濾波器分類(lèi)： 選用具有高損耗系數(shù)或高損耗角正切的電介質(zhì)（鐵氧體），把高頻電磁能量轉(zhuǎn)換成熱能。 b.電纜濾波器 把鐵氧體材料填充在同軸線內(nèi)外導(dǎo)體間，構(gòu)成有耗同軸電纜。 c.組合濾波器 將吸收式濾波器與反射式濾波器串聯(lián)組合使用構(gòu)成的濾波器既有陡峭的頻率特性，又有很高的阻帶衰減。 有損耗濾波器電纜濾波器電纜濾波器的結(jié)構(gòu)第三章第三章 濾波技術(shù)濾波技術(shù)濾波連接器 鐵氧體抑制電磁干擾的應(yīng)用 把電容器安裝在濾波器連接器的

39、管腳上，每個(gè)管腳串接一個(gè)鐵氧體磁環(huán)，就成了L型（C-L）濾波器或型(C-L-C)濾波器。 工作原理： 鐵氧體材料是一種廣泛應(yīng)用的有耗器件，能將電磁騷擾的能量吸收后轉(zhuǎn)化為熱損耗，而起到濾波的作用。 使用方法： a.作為屏蔽層 b.作為電感器構(gòu)成低通濾波器 c.將鐵氧體芯用于元器件的引腳或線路板上第三章第三章 濾波技術(shù)濾波技術(shù)鐵氧體元件的選擇與安裝 1.鐵氧體材料的選擇 2.鐵氧體尺寸的選擇 3.鐵氧體元件的安裝 磁導(dǎo)率最佳抑制頻率范圍磁導(dǎo)率最佳抑制頻率范圍125200MHz250010MHz30MHz85030MHz200MHz500010MHz常用的幾種鐵氧體材料的適用頻率范圍 一般來(lái)說(shuō)，鐵氧

40、體的體積越大，抑制效果越好。在體積一定時(shí)，長(zhǎng)而細(xì)的形狀比粗的形狀的阻抗大，抑制效果好2）但是在導(dǎo)線或電纜進(jìn)入或引出屏蔽殼的地方，鐵氧體應(yīng)盡可能 靠近屏蔽殼的進(jìn)出口處。1）鐵氧體元件應(yīng)安裝在盡可能接近干擾源的地方，可以防止噪音 耦合到其他地方。3）鐵氧體磁管穿在電纜上后要用熱縮管封好。第三章第三章 濾波技術(shù)濾波技術(shù)穿心電容濾波 薄膜卷繞的短引線電容，自諧振頻率可達(dá)1GHz以上，適用于高頻濾波。 結(jié)構(gòu)： 插入損耗： 第三章第三章 濾波技術(shù)濾波技術(shù)第三節(jié) 電源線濾波器 Cy1RL2L1CxCy2LNE共模扼流圈差模電容共模電容電源線濾波器 功能： 電源線濾波器一種低通濾波器，它毫無(wú)衰減地把直流、50

41、Hz、400Hz等的直流或低頻電源功率傳送到設(shè)備上去，衰減經(jīng)電源傳入的高頻騷擾信號(hào)，保護(hù)設(shè)備不受干擾。同時(shí)，抑制設(shè)備本身產(chǎn)生的騷擾信號(hào)，防止它進(jìn)入電源，危害其它設(shè)備。 結(jié)構(gòu)： 第三章第三章 濾波技術(shù)濾波技術(shù)電源線濾波器安裝時(shí)容易出現(xiàn)的問(wèn)題 a.濾波器的輸入、輸出端之間距離太近 b.濾波器的輸入線過(guò)長(zhǎng) c.濾波器的外殼沒(méi)有接到機(jī)殼上 d.正確安裝方法 第四章第四章 接地和搭接技術(shù)接地和搭接技術(shù)第一節(jié) 地回路干擾 接地公共阻抗產(chǎn)生的干擾接地公共阻抗產(chǎn)生的干擾 RgnuRL2RL1R1R2ug+igi2i1u2u1+_+ 一些電路的電流需要通過(guò)地線形成回路，因而地線就是用電設(shè)備的公共導(dǎo)線。然而任何導(dǎo)

42、線都具有一定的阻抗，該阻抗使兩個(gè)不同的接地點(diǎn)出現(xiàn)電位差，從而干擾其他回路。 電磁干擾信號(hào)通過(guò)接地公共阻抗時(shí)產(chǎn)生的干擾電壓： 211122()()iLngLgLZ RUURRRRa.由導(dǎo)電耦合引起的接地電流 第四章第四章 接地和搭接技術(shù)接地和搭接技術(shù)接地電流與地電壓的形成接地電流與地電壓的形成 b.由電容耦合形成的接地電流 （a）導(dǎo)體與電容耦合（b）電容耦合c.由電磁耦合形成的感應(yīng)地電流 接地殼體相當(dāng)于只有一匝的二次線圈，它和一次線圈相當(dāng)于變壓器耦合產(chǎn)生感應(yīng)電流。 d.由金屬導(dǎo)體天線效應(yīng)形成的地電流 由輻射電磁場(chǎng)在金屬導(dǎo)體上產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，若箱體閉合，則會(huì)產(chǎn)生接地電流。 第四章第四章 接地和搭接

43、技術(shù)接地和搭接技術(shù)地回路干擾地回路干擾 UsUiUor1r2Z1Z2共模干擾轉(zhuǎn)化為差模干擾等效電路 地回路耦合系數(shù)： 0|iUGLCU平衡電路： GLC=0 不對(duì)稱(chēng)電路： 0GLC1 因此，平衡電路可抑制共模干擾轉(zhuǎn)化為差模干擾。電路越不平衡共模干擾轉(zhuǎn)化為差模干擾越嚴(yán)重。 0121 22 111221122()()iUZZZ rZ rUrZrZrZrZ若Z1和Z2r1和r2，則：02121iUrrUZZ第四章第四章 接地和搭接技術(shù)接地和搭接技術(shù)第二節(jié) 抑制地回路干擾的技術(shù)措施 一、接地點(diǎn)的選擇一、接地點(diǎn)的選擇 a.接地位置的選擇 UsUGUinRC1RC2ACB放大器與信號(hào)源的接地點(diǎn)選擇 A點(diǎn)接

44、地： 需要使用差分放大器 B點(diǎn)接地： 信號(hào)源與地隔離 b.多級(jí)電路接地點(diǎn)的選擇ABCU+_abcIaIbIcABCU+_abcIaIbIcoo(a)接地點(diǎn)靠近高電平(b)接地點(diǎn)靠近低電平多級(jí)電路的接地 電平關(guān)系： ABC 多級(jí)電路的接地點(diǎn)應(yīng)選擇在低電平級(jí)電路的輸入端 c.諧振回路接地點(diǎn)的選擇 并聯(lián)諧振時(shí)內(nèi)部電流是外部電流的Q倍（諧振回路的品質(zhì)因素），若L、C分別接地，則接地回路中將有高頻大電流通過(guò)，造成很強(qiáng)的干擾。因此，并聯(lián)諧振回路必須采取單點(diǎn)接地的方式。 第四章第四章 接地和搭接技術(shù)接地和搭接技術(shù)d.電纜屏蔽層接地點(diǎn)的選擇 屏蔽電纜： 由絕緣導(dǎo)線外面在包一層金屬薄膜屏蔽層構(gòu)成，屏蔽層必須合理

45、接地以后才能起到屏蔽作用。 低頻單點(diǎn)接地 C1屏蔽體C2C312UG1UG2C1屏蔽體C2C312UG1UG2C1屏蔽體C2C312UG1UG2（a）屏蔽雙角線在電 源端單點(diǎn)接地（b）屏蔽雙角線在放大 器端單點(diǎn)接地（c）同軸電纜在單點(diǎn)接地方式1： 1122112()GGCUUUCC方式2： 112112GCUUCC方式3： 120U高頻多點(diǎn)接地 當(dāng)電線長(zhǎng)度接近信號(hào)的1/4波長(zhǎng)時(shí)應(yīng)采取多點(diǎn)接地，一般每隔1/10波長(zhǎng)設(shè)一個(gè)接地點(diǎn)，并且在電纜的兩個(gè)端點(diǎn)接地。 第四章第四章 接地和搭接技術(shù)接地和搭接技術(shù)二、差分平衡電路二、差分平衡電路 差分器件： 按照加于電路兩端輸入端的電壓差值工作。 平衡差分電路的

46、兩輸入端對(duì)地平衡時(shí)，總的輸入干擾恰好相互抵消，共模干擾不會(huì)轉(zhuǎn)化為差模干擾。若電路不平衡則，共模干擾會(huì)轉(zhuǎn)化為差模干擾，差分器件的輸入阻抗越高，抑制干擾的能力越好。 三、隔離變壓器三、隔離變壓器 為提高隔離變壓器的抗干擾能力，一、二次繞組間可采用電屏蔽來(lái)減小繞組間的分布電容，但電屏蔽層需可靠接地。同時(shí)需注意，隔離變壓器不能傳輸直流信號(hào)，也不適于傳輸頻率很低的信號(hào)。 隔離變壓器電路第四章第四章 接地和搭接技術(shù)接地和搭接技術(shù)四、縱向扼流圈四、縱向扼流圈 電路1電路2信號(hào)電流縱向電流縱向電流縱向扼流圈阻隔地回路 縱向扼流圈： 由兩個(gè)繞向相同，匝數(shù)相同的繞組雙線并繞而成。 抗干擾機(jī)理： 信號(hào)電流在兩個(gè)繞組

47、流過(guò)時(shí)方向相反，為差模電流，產(chǎn)生的磁場(chǎng)相互抵消，呈現(xiàn)低阻抗，所以扼流圈對(duì)信號(hào)電流不起作用。地線中的干擾電流流經(jīng)兩個(gè)繞組的方向相同，稱(chēng)為共模電流，產(chǎn)生的磁場(chǎng)同向相加，扼流圈呈現(xiàn)高阻抗，起到抑制作用。 應(yīng)用時(shí)需注意的地方： 扼流圈的鐵芯截面應(yīng)足夠大，以便有不平衡直流流過(guò)時(shí)不發(fā)生飽和現(xiàn)象。 第四章第四章 接地和搭接技術(shù)接地和搭接技術(shù)五、光電耦合器五、光電耦合器 光電耦合器比較適用于數(shù)字電路。由于其電流與光強(qiáng)的線性關(guān)系較差，在傳輸模擬信號(hào)時(shí)會(huì)產(chǎn)生較大的非線性失真，故模擬電路中光電耦合器的應(yīng)用受到限制。 電路2電路1光電耦合器地1地2光電耦合器隔離地回路 第四章第四章 接地和搭接技術(shù)接地和搭接技術(shù)第三節(jié)

48、 接地及其分類(lèi) 接地的含義：接地的含義： a.為電路或系統(tǒng)提供一個(gè)零電位參考點(diǎn)b.為電路或系統(tǒng)與“地”之間建立低阻抗通路 接地的要求: （a）接地平面應(yīng)是零電位，它作為系統(tǒng)中各電路任何位置所有電信號(hào)的公共電 位參考點(diǎn)。（b）理想的接地平面應(yīng)是零電阻，接地點(diǎn)之間沒(méi)有電位差。 （c）良好的接地平面與布線間有大的分布電容，平面本身的引線電感很小。接 地平面應(yīng)采用低阻抗材料制成，有足夠的長(zhǎng)度、寬度和厚度，保證在所有 頻率上呈現(xiàn)低阻抗。 （d）理想的接地，要求盡量減低多電路公共接地阻抗上產(chǎn)生的干擾電壓，盡量 避免形成不必要的地回路。 第四章第四章 接地和搭接技術(shù)接地和搭接技術(shù)接地的目的： （a）接地平面

49、應(yīng)是零電位，它作為系統(tǒng)中各電路任何位置所有電信號(hào) 的公共電位參考點(diǎn)。 （b）為使系統(tǒng)的屏蔽接地，取得良好的電磁屏蔽效果，達(dá)到抑制電磁 干擾的目的。 （c）為了防止雷擊危及系統(tǒng)和人體，防止電荷積累引起火花放電，防 止高電壓與外殼相接引起的危險(xiǎn)。 接地的分類(lèi)： 第四章第四章 接地和搭接技術(shù)接地和搭接技術(shù)第四節(jié) 安全接地 又稱(chēng)為保險(xiǎn)接地，它是采用低阻抗的導(dǎo)體將用電設(shè)備的外殼連接到大地上，使操作人員不致因?yàn)樵O(shè)備外殼漏電或靜電放電而發(fā)生觸電危險(xiǎn)。 安全接地安全接地 人體安全電壓： 人體安全電流： 交流36V、直流12V 交流1520mA、直流50mA 1.1.設(shè)備安全接地設(shè)備安全接地 UiUoZ1Z2機(jī)

50、殼雜散阻抗機(jī)殼感應(yīng)電壓保險(xiǎn)絲220V絕緣擊穿機(jī)殼（a）機(jī)殼通過(guò)感應(yīng)帶電（b）機(jī)殼通過(guò)擊穿帶電機(jī)殼接地的作用 接零保護(hù)接地接零保護(hù)接地 220V保險(xiǎn)絲火線零線220V保險(xiǎn)絲火線零線機(jī)殼機(jī)殼地線（a）采取接零保護(hù)接地（b）只采取設(shè)備安全接地接零保護(hù)接地的作用 第四章第四章 接地和搭接技術(shù)接地和搭接技術(shù)防雷接地防雷接地 組成： 避雷針、下導(dǎo)體和接地系統(tǒng) 作用： 將雷電流引入大地，從而保護(hù)設(shè)備和人身安全，同時(shí)消除雷擊電流竄入信號(hào)接地系統(tǒng)，影響用電設(shè)備的正常工作。 安全接地的有效性安全接地的有效性 判斷原則： 接地電阻越小越好，針對(duì)不同的用途，接地電阻的阻值有相應(yīng)的要求。 需注意的問(wèn)題： 接地電阻受環(huán)境

51、條件的影響，需要定期測(cè)定監(jiān)視。 接地體的分類(lèi)： （a）自然接地體：1000V以下系統(tǒng)。 （b）人工接地體：精度比自然接地體高。 第五節(jié) 信號(hào)接地 第四章第四章 接地和搭接技術(shù)接地和搭接技術(shù)信號(hào)接地：信號(hào)接地： 給信號(hào)電流提供流回信號(hào)源的低阻抗路徑。 接地原則： （a）數(shù)字信號(hào)地和模擬信號(hào)地分別設(shè)置 （b）直流電源地和交流電源地分別設(shè)置 （c）大信號(hào)和小信號(hào)地分布設(shè)置 （d）騷擾器件（如電動(dòng)機(jī)、繼電器、開(kāi)關(guān)等）的地與其它電子、電 路系統(tǒng)的地分別設(shè)置 1 1單點(diǎn)接地單點(diǎn)接地 分類(lèi)： 特點(diǎn)： 只有一個(gè)接地點(diǎn)，某一個(gè)系統(tǒng)中需要接地的電路、設(shè)備都必須連接到這個(gè)接地點(diǎn)上。第四章第四章 接地和搭接技術(shù)接地和

52、搭接技術(shù)1.1.共用地線串聯(lián)一點(diǎn)接地共用地線串聯(lián)一點(diǎn)接地 123電路1電路2電路3GABCI3I2I1R3R2R1I3I2+I3I1+I2+I3（a）共用地線串聯(lián)一點(diǎn)接地（b）等效電路共用地線串聯(lián)一點(diǎn)接地 優(yōu)點(diǎn)： 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，各個(gè)電路的接地引線比較短，適用于設(shè)備機(jī)柜中或各個(gè)電路電平差別不大的場(chǎng)合。 缺點(diǎn)： 公共地線上的A、B、C點(diǎn)電位不為零，高電平電路干擾低電平電路。 原則： 采用共用地線串聯(lián)一點(diǎn)接地時(shí)，要把低電平電路放置在靠近接地點(diǎn)的地方。 第四章第四章 接地和搭接技術(shù)接地和搭接技術(shù)2.2.獨(dú)立地線并聯(lián)一點(diǎn)接地獨(dú)立地線并聯(lián)一點(diǎn)接地 123電路1電路2電路3GABCI3I2I1R3R2R1（a）

53、共用地線串聯(lián)一點(diǎn)接地（b）等效電路獨(dú)立地線并聯(lián)一點(diǎn)接地 優(yōu)點(diǎn)： 缺點(diǎn)： 各電路的地電位只與本電路的地電流及地線阻抗有關(guān)，不受其他電路的影響。 (a)因各個(gè)電路分別采用獨(dú)立地線接地，需要多根地線，增加了 地線長(zhǎng)度，從而增加了地線阻抗。 (c)這種工作方式不適合高頻，隨著頻率增加，地線的感抗會(huì)增 大，地線將起不到接地作用。 (b)這種接地方式會(huì)造成各地線相互間的耦合，且隨頻率增加， 地線阻抗、地線間的電感和電容耦合都會(huì)增大。第四章第四章 接地和搭接技術(shù)接地和搭接技術(shù)3.3.串聯(lián)單點(diǎn)、并聯(lián)單點(diǎn)混合接地串聯(lián)單點(diǎn)、并聯(lián)單點(diǎn)混合接地 模擬信號(hào)地和數(shù)字信號(hào)地分布設(shè)置，騷擾源器件、設(shè)備的接地系統(tǒng)與其他電子、電

54、路系統(tǒng)的接地系統(tǒng)分布設(shè)置，以抑制干擾源。第四章第四章 接地和搭接技術(shù)接地和搭接技術(shù)2. 2. 多點(diǎn)接地多點(diǎn)接地 特點(diǎn)： 有多個(gè)接地點(diǎn)，某一個(gè)系統(tǒng)中需要接地的電路、設(shè)備都可以直接接到距它最近的接地平面上，以使接地線的長(zhǎng)度最短。 電路1電路2電路3ABCI3I2I1R3R2R1L1L2L3結(jié)構(gòu)：優(yōu)點(diǎn)： 地線較短，適用于高頻情況 缺點(diǎn)： 形成了各種地線環(huán)路，造成地環(huán)路干擾，對(duì)設(shè)備內(nèi)較低頻率的電路產(chǎn)生干擾。 第四章第四章 接地和搭接技術(shù)接地和搭接技術(shù)3. 3. 混合接地混合接地 電路1電路2電路3（a）抗高頻干擾傳輸?shù)皖l信號(hào)（b）抗低頻干擾傳輸高頻信號(hào)電路1電路2電路3特點(diǎn)： 電路的工作頻帶很寬，在低

55、頻情況下采用單點(diǎn)接地，在高頻時(shí)又需采用多點(diǎn)接地。 結(jié)構(gòu)：圖（a）： 低頻時(shí)單點(diǎn)接地，高頻時(shí)多點(diǎn)接地，比較常用。 圖（b）： 高頻時(shí)單點(diǎn)接地，低頻時(shí)多點(diǎn)接地，不常用。 應(yīng)用： 這種接地系統(tǒng)用在要抗高頻干擾的傳輸?shù)皖l信號(hào)的屏蔽電纜上，由于傳輸?shù)皖l信號(hào)，需要單點(diǎn)接地，而在高頻時(shí)，電纜是多點(diǎn)接地。應(yīng)用： 這種電路接地系統(tǒng)主要用于安全考慮，多個(gè)機(jī)箱需要接到安全地上而希望電路單點(diǎn)接地的場(chǎng)合。第四章第四章 接地和搭接技術(shù)接地和搭接技術(shù)4. 4. 懸浮接地懸浮接地 特點(diǎn)： 將電路、設(shè)備的信號(hào)接地系統(tǒng)與安全接地系統(tǒng)、結(jié)構(gòu)地及其他導(dǎo)電物體隔離。 結(jié)構(gòu)：優(yōu)點(diǎn)： 缺點(diǎn)： 設(shè)備的內(nèi)部電路都有各自的參考“地”，相互之間不

56、互相干擾。 (a)懸浮地容易產(chǎn)生靜電積累和靜電放電，在雷電環(huán)境下，還會(huì)在機(jī) 箱和單元電路間產(chǎn)生飛弧。 (b)當(dāng)電網(wǎng)相線與機(jī)箱短路時(shí)，有引起觸電的危險(xiǎn)。 應(yīng)用：不宜用于通信系統(tǒng)和一般電子產(chǎn)品，主要用于低頻情況下，防止結(jié)構(gòu)地、安全地中的騷擾地電流干擾信號(hào)接地系統(tǒng)。 第四章第四章 接地和搭接技術(shù)接地和搭接技術(shù)第六節(jié) 搭接技術(shù) 搭接：搭接： 兩個(gè)金屬物體之間通過(guò)機(jī)械、化學(xué)或物理方法來(lái)實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)連接，以建立一條穩(wěn)定的低阻抗電氣通路的過(guò)程。 目的： 為電流的流動(dòng)提供一個(gè)均勻的結(jié)構(gòu)面和低阻抗通路，避免在相互連接的兩金屬件間形成電位差。 作用： （a）減少設(shè)備間電位差引起的騷擾 （b）減少接地電阻，從而降低接地

57、公共阻抗騷擾和各種地回路騷擾 （c）實(shí)現(xiàn)屏蔽、濾波、接地等技術(shù)的設(shè)計(jì)目的 （d）防止雷電放電的危害，保護(hù)設(shè)備等的安全 （e）防止設(shè)備運(yùn)行期間的靜電電荷積累，避免靜電放電騷擾 不良搭接的影響：1. 對(duì)屏蔽效果的影響2. 對(duì)濾波效果的影響3. 對(duì)安全接地效果的影響4. 對(duì)設(shè)備絕緣的影響5. 搭接點(diǎn)彈跳引起電磁騷擾第四章第四章 接地和搭接技術(shù)接地和搭接技術(shù)搭接方法： a.永久性搭接： b.半永久性搭接： 搭接類(lèi)型： a.直接搭接： b.間接搭接： 利用鉚接、熔焊、釬焊、壓接等工藝方法，使兩種金屬物體保持固定連接。利用螺栓、螺釘、夾具等輔助器件使兩種金屬物體保持連接。兩裸金屬或?qū)щ娦院芎玫慕饘偬囟ú课?/p>

58、的表面直接接觸、牢固地建立一條導(dǎo)電良好的電氣通路。采用搭接帶（搭接條）或者其他輔助導(dǎo)體將兩個(gè)金屬物體連接起來(lái)。CsRsLs搭接模型： 搭接處的高頻等效電路 搭接電阻： 2slRa 第四章第四章 接地和搭接技術(shù)接地和搭接技術(shù)搭接導(dǎo)線的選擇： （a）選擇寬而扁的導(dǎo)線比圓導(dǎo)線電感小 （b）搭接條的長(zhǎng)度不要超過(guò)其寬度的5倍 （c）搭接時(shí)需考慮連接器件的熱容量，否則引起金屬熔化 搭接時(shí)需注意的問(wèn)題 （a）搭接處的電化學(xué)腐蝕（不同金屬之間連接時(shí)發(fā)生） （b）搭接表面的清理和防腐涂覆 （c）搭接的加工方法（物理、機(jī)械、化學(xué)） 測(cè)量搭接的接觸電阻搭接質(zhì)量的測(cè)試 方法： 接觸電阻分析儀 設(shè)備： 第五章第五章 線

59、路板設(shè)計(jì)線路板設(shè)計(jì)第一節(jié) 元器件的選擇 元器件的選擇分類(lèi)： 有引腳元件： 無(wú)引腳元件： 1nH/mm，引腳末端4pf的寄生電容 0.5nH的寄生電感，0.3pf的寄生電容 第五章第五章 線路板設(shè)計(jì)線路板設(shè)計(jì)1.電阻 貼片電阻碳膜電阻金屬膜電阻繞線電阻寄生參數(shù)排序： 表面貼裝電阻碳膜電阻金屬膜電阻繞線電阻 一、分離元件第五章第五章 線路板設(shè)計(jì)線路板設(shè)計(jì)2.電容 低頻：鋁電解電容鉭電解電容第五章第五章 線路板設(shè)計(jì)線路板設(shè)計(jì)中頻：陶瓷電容高壓陶瓷電容CBB電容高頻：云母電容高頻陶瓷電容貼片電容應(yīng)用： 旁路電容：10470uF，根據(jù)PCB上器件的數(shù)量來(lái)定 去耦電容：取值為旁路電容的1/1001/100

60、0 電容諧振：表面貼裝的諧振頻率為插裝式的2倍 第五章第五章 線路板設(shè)計(jì)線路板設(shè)計(jì)3.電感 開(kāi)環(huán)電感： 閉環(huán)電感： 磁場(chǎng)穿過(guò)空氣，將引起輻射帶來(lái)電磁干擾問(wèn)題 磁場(chǎng)被完全控制在磁芯，還可以自行消除外來(lái)磁場(chǎng)的干擾，但價(jià)格較貴 磁芯材料： 低頻:高頻:鐵氧體鐵 第五章第五章 線路板設(shè)計(jì)線路板設(shè)計(jì)4.二極管 二極管類(lèi)型特性電磁兼容應(yīng)用注釋整流二極管大電流、慢響應(yīng)、低功耗無(wú)電源肖特基二極管低正向壓降；高電流密度；快速反向恢復(fù)時(shí)間快速瞬態(tài)信號(hào)和尖脈沖保護(hù)開(kāi)關(guān)式電源齊納二極管反向模式工作；快速反向電壓過(guò)渡；用于鉗位正向電壓ESD保護(hù)；過(guò)電壓保護(hù)；低電容高數(shù)據(jù)率信號(hào)保護(hù)發(fā)光二極管正向工作模式；不受EMC影響無(wú)