第131章 幾種電磁兼容控制技術(shù)

第13章幾種電磁兼容控制技術(shù)抗電磁干擾技術(shù)有時(shí)又稱為電磁兼容控制技術(shù)。可采用破壞干擾途徑和削弱檢測(cè)系統(tǒng)電路對(duì)干擾的敏感性等方法，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)。

第13章傳感技術(shù)與信號(hào)處理1一、屏蔽技術(shù)

利用金屬材料制成容器，將需要防護(hù)的電路包圍在其中，可以防止電場(chǎng)或磁場(chǎng)耦合干擾的方法稱為屏蔽。屏蔽可分為靜電屏蔽、低頻磁屏蔽和電磁屏蔽等幾種。根據(jù)不同的對(duì)象，使用不同的屏蔽方式。

未加屏蔽罩時(shí)，中頻變壓器線圈易受外界干擾。加屏蔽罩后的中頻變壓器第13章傳感技術(shù)與信號(hào)處理21.靜電屏蔽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，并與地線連接，把需要屏蔽的電路置于其中，使外部干擾電場(chǎng)的電力場(chǎng)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(wú)法影響外電路。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(duì)屏蔽的影響不大。第13章傳感技術(shù)與信號(hào)處理3各種靜電屏蔽

儀器設(shè)備的屏蔽外殼必須接地帶孔屏蔽板4各種靜電屏蔽（續(xù)）自制的屏蔽罩通風(fēng)屏蔽窗第13章傳感技術(shù)與信號(hào)處理5各種靜電屏蔽（續(xù)）開關(guān)電源采用帶孔的屏蔽外殼，既可散熱，又可防止電磁干擾外泄第13章傳感技術(shù)與信號(hào)處理6各種靜電屏蔽（續(xù)）帶調(diào)試孔的屏蔽盒第13章傳感技術(shù)與信號(hào)處理7屏蔽線

三絞扭屏蔽線銅芯4對(duì)雙絞扭屏蔽線（屏蔽層接地）聚氟乙烯絕緣層銅線編織網(wǎng)（接地）第13章傳感技術(shù)與信號(hào)處理82.低頻磁屏蔽

低頻磁屏蔽是用來(lái)隔離低頻（主要指50Hz）磁場(chǎng)和固定磁場(chǎng)（也稱靜磁場(chǎng)，其幅度、方向不隨時(shí)間變化，如永久磁鐵產(chǎn)生的磁場(chǎng)）耦合干擾的有效措施。靜電屏蔽線或靜電屏蔽盒對(duì)低頻磁場(chǎng)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(chǎng)耦合干擾的影響。有時(shí)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(shí)達(dá)到靜電屏蔽和低頻屏蔽的目的。

第13章傳感技術(shù)與信號(hào)處理9低頻磁屏蔽舉例多數(shù)儀器的外殼采用導(dǎo)磁材料（例如：鐵質(zhì)機(jī)殼）作屏蔽層，讓低頻干擾磁力線從磁阻很小的磁屏蔽層上通過，使受外殼保護(hù)的內(nèi)部電路免受低頻磁場(chǎng)耦合干擾的影響。如果將外殼接地，則同時(shí)達(dá)到靜電屏蔽和低頻磁屏蔽的目的。參考中國(guó)（廈門）微波高頻通信設(shè)備銷售公司資料第13章傳感技術(shù)與信號(hào)處理103.電磁屏蔽

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(duì)象是高頻（40kHz以上）磁場(chǎng)。干擾源產(chǎn)生的高頻磁場(chǎng)遇到導(dǎo)電良好的電磁屏蔽層時(shí)，就在其外表面感應(yīng)出同頻率的電渦流，從而消耗了高頻干擾源磁場(chǎng)的能量。其次，電渦流也將產(chǎn)生一個(gè)新的磁場(chǎng)，抵消了一部分干擾磁場(chǎng)的能量，從而使電磁屏蔽層內(nèi)部的電路免受高頻干擾磁場(chǎng)的影響。

鍍銅電磁屏蔽盒第13章傳感技術(shù)與信號(hào)處理11屏蔽室

導(dǎo)電PVC地板用于防靜電及底部屏蔽干擾信號(hào)無(wú)法穿透鋼板屏蔽室第13章傳感技術(shù)與信號(hào)處理12二、接地技術(shù)（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，主要著眼于安全。這種地線也稱為“保安地線”。它的接地電阻值必須小于規(guī)定的數(shù)值。對(duì)于儀器、通訊、計(jì)算機(jī)等電子技術(shù)來(lái)說，“地線”多是指電信號(hào)的基準(zhǔn)電位，也稱為“公共參考端”，它除了作為各級(jí)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)。它可以接大地，也可以與大地隔絕。

第13章傳感技術(shù)與信號(hào)處理13四種觸電情況

第13章傳感技術(shù)與信號(hào)處理14保安地線

電烙鐵的外殼必須良好地接大地，以保證人身安全以及焊接對(duì)象不致被靜電擊穿。第13章傳感技術(shù)與信號(hào)處理15接大地與防靜電的關(guān)系

人在工頻電場(chǎng)中工作時(shí)，身體可能感應(yīng)出幾十伏以上的電壓；當(dāng)人在地板上行走時(shí)，也可能因摩擦而帶上幾百伏以上的靜電。因此在焊接集成電路時(shí)，人體必須良好地接大地，以保證集成電路的CMOS輸入端不致被靜電擊穿。人體接地的方法之一是帶上接地的防靜電手腕帶。防靜電手腕帶第13章傳感技術(shù)與信號(hào)處理16防靜電手腕帶的使用接地第13章傳感技術(shù)與信號(hào)處理17信號(hào)地線分類1.模擬信號(hào)地線

模擬信號(hào)地線是模擬信號(hào)的零信號(hào)電位公共線。因?yàn)槟M信號(hào)電壓多數(shù)情況下均較弱、易受干擾，易形成級(jí)間不希望的反饋，所以模擬信號(hào)地線的橫截面積應(yīng)盡量大些。

第13章傳感技術(shù)與信號(hào)處理182.數(shù)字模擬地線數(shù)字信號(hào)地線是數(shù)字信號(hào)的零電平公共線。由于數(shù)字信號(hào)處于脈沖工作狀態(tài)，動(dòng)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(hào)的干擾源，為了避免數(shù)字信號(hào)對(duì)模擬信號(hào)的干擾，兩者的地線應(yīng)分別設(shè)置為宜，否則會(huì)嚴(yán)重干擾模擬信號(hào)的測(cè)量結(jié)果。

第13章傳感技術(shù)與信號(hào)處理19接地改錯(cuò)

圖示為數(shù)字電路干擾模擬電路的例子。該圖錯(cuò)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）與被測(cè)電壓（易受干擾的模擬信號(hào)）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，就會(huì)使數(shù)字面板表的示值跳動(dòng)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干擾。請(qǐng)指出地線的錯(cuò)誤之處，并改正之。第13章傳感技術(shù)與信號(hào)處理203.信號(hào)源地線傳感器可看作是測(cè)量裝置的信號(hào)源，多數(shù)情況下信號(hào)較為微弱，通常傳感器安裝在生產(chǎn)設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)，而測(cè)量裝置設(shè)在離現(xiàn)場(chǎng)一定距離的控制室內(nèi)，從測(cè)量裝置的角度看，可以認(rèn)為傳感器的公共參考端就是信號(hào)源地線，它必須與測(cè)量裝置進(jìn)行正確的連接才能提高整個(gè)檢測(cè)系統(tǒng)的抗干擾能力。

第13章傳感技術(shù)與信號(hào)處理214.負(fù)載地線

負(fù)載的電流一般都比前級(jí)信號(hào)電流大得多，負(fù)載地線上的電流有可能干擾前級(jí)微弱的信號(hào)，因此負(fù)載地線必須與其他信號(hào)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)于負(fù)載地線與信號(hào)地線合并，可能引起嘯叫。又如當(dāng)負(fù)載是繼電器時(shí)，繼電器觸點(diǎn)閉合和斷開的瞬間經(jīng)常產(chǎn)生電火花，容易反饋到前級(jí)，造成干擾，因此應(yīng)正確連接。第13章傳感技術(shù)與信號(hào)處理22（二）一點(diǎn)接地原則

對(duì)于模擬信號(hào)地線、數(shù)字信號(hào)地線、信號(hào)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(shí)，也必須仔細(xì)選擇合適的點(diǎn)，在一個(gè)地方相連，才能消除各地線之間的干擾。第13章傳感技術(shù)與信號(hào)處理231.單級(jí)電路的一點(diǎn)接地原則考慮到加工工藝，在實(shí)際的印制電路板設(shè)計(jì)中，只能做到各接地點(diǎn)盡量靠近、并加大地線的寬度。1—接線端子2—印制板安裝孔3—接地母線4—高頻變壓器屏蔽外殼接地點(diǎn)

第13章傳感技術(shù)與信號(hào)處理242.多級(jí)電路的一點(diǎn)接地原則若將多級(jí)電路的地線逐級(jí)串聯(lián)，在最后一段地線上將存在一定的對(duì)地電位差，有可能產(chǎn)生共阻抗耦合干擾，應(yīng)采取并聯(lián)接地方式，才不易產(chǎn)生級(jí)與級(jí)之間的相互干擾。設(shè)計(jì)多級(jí)電路的地線應(yīng)注意以下兩個(gè)原則：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在距電源的接地點(diǎn)最近的地方。

第13章傳感技術(shù)與信號(hào)處理25大面積接地

當(dāng)頻率較高時(shí)，應(yīng)采取大面積的地線，這時(shí)允許“多點(diǎn)接地”，這是因?yàn)榻拥孛娣e十分大，內(nèi)阻很低，事實(shí)上相當(dāng)于一點(diǎn)接地，不易產(chǎn)生級(jí)與級(jí)之間的共阻耦合。

第13章傳感技術(shù)與信號(hào)處理26多級(jí)電路的一點(diǎn)接地原則的改錯(cuò)請(qǐng)指出下圖的電源接地錯(cuò)誤監(jiān)控電路電源盒第二級(jí)放大器第一級(jí)放大器地線1地線3+12V地線2第13章傳感技術(shù)與信號(hào)處理27檢測(cè)系統(tǒng)的一點(diǎn)接地原則有許多傳感器采用兩線制電流輸出形式，它的兩根信號(hào)線均不接大地。如果這時(shí)二次儀表也采用浮置電路，容易出現(xiàn)靜電積累現(xiàn)象，易產(chǎn)生電場(chǎng)干擾。在這種情況下多采用二次儀表測(cè)公共參考端接地的方案。此種情況下，檢測(cè)系統(tǒng)仍然符合一點(diǎn)接地原則。在二次儀表與計(jì)算機(jī)相連接的情況下，由于計(jì)算機(jī)的公共參考端已被接