智能儀器第6章-電磁干擾抑制技術(shù)概要課件

1、第六章 可靠性與抗干擾技術(shù)(概要）主要內(nèi)容：一、電磁干擾噪聲的認(rèn)識(shí)和分析 二、抑制電磁干擾的主要技術(shù)三、電磁兼容濾波器（補(bǔ)充）（電磁干擾與電磁環(huán)境問題認(rèn)識(shí)）一、干擾噪聲的認(rèn)識(shí)及電磁干擾分析 干擾源： 本征噪聲源、人文干擾源、自然界干擾源 電磁干擾，光電干擾，機(jī)械干擾（摩擦起電、導(dǎo)體在磁場中運(yùn)動(dòng)、壓電效應(yīng)、震顫效應(yīng)），其它噪聲（電化學(xué)作用的化學(xué)濕電池，溫度變化等） 1.電磁環(huán)境：電子系統(tǒng)受到外部電磁干擾電力線雷電電臺(tái)電視臺(tái)交流供電電路電動(dòng)機(jī)移動(dòng)通訊天體電磁輻射1.電磁環(huán)境：電子設(shè)備對(duì)其它系統(tǒng)的干擾飛機(jī)電話線無線設(shè)備電視機(jī)傳導(dǎo)噪聲交流供電電路1.電磁環(huán)境：電磁干擾頻譜分布2.電子系統(tǒng)內(nèi)部不同電路單

2、元之間 相互影響的幾種形式 傳導(dǎo)耦合 公共阻抗耦合 電磁場耦合三種耦合途徑傳導(dǎo)耦合：通過導(dǎo)體（導(dǎo)線）將干擾耦合進(jìn)電路中。最典型的例子是干擾通過電源線傳入電路。公共阻抗耦合：來自不同電路的電流流經(jīng)一個(gè)公共阻抗時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生公共阻抗噪聲耦合。電磁場耦合：只要電荷發(fā)生移動(dòng)，所有的電路元件、導(dǎo)線都會(huì)輻射電磁場，存在來自發(fā)射源的輻射。近場時(shí)，分別考慮電場和磁場；遠(yuǎn)場時(shí)，電磁聯(lián)合輻射。經(jīng)導(dǎo)線傳導(dǎo)引入, 如：如交流電源線、長信號(hào)線。公共電阻RC 、 RG（1）傳導(dǎo)耦合和公共阻抗（2）電源耦合設(shè)C2 pF, Ri 10k，u為f =50Hz的220 V交流電壓，則Vi1.4 mV。若du/dt 2V/s則：iC

3、du/dt4A，Vii Ri40 mV（3）電場耦合例子：分布電容耦合（4）磁場耦合Vrms2fA Bcos電磁感應(yīng)耦合經(jīng)互感耦合（5）高頻電磁輻射耦合直線發(fā)射器圓環(huán)發(fā)射器二、抑制電磁干擾的主要技術(shù)消除或抑制噪聲源 破壞干擾的耦合通道 消除接收電路對(duì)干擾的敏感性 采用軟件抑制干擾 電磁干擾噪聲抑制 屏蔽 接地 平衡 濾波 隔離技術(shù) 阻抗控制 電纜設(shè)計(jì) 抵消技術(shù)1、屏蔽 電屏蔽；低頻磁屏蔽；電磁屏蔽靜電屏蔽 高導(dǎo)電性材料（銅、鋁） 接地+Q+Q+QAAABB電磁屏蔽高導(dǎo)電性材料（銅、鋁）厚度渦流效應(yīng)接地ieeN低頻磁屏蔽 高導(dǎo)磁材料、厚度、多層 注意磁飽和問題1、屏蔽 屏蔽電纜應(yīng)用同軸電纜（獨(dú)芯

4、、多層屏蔽，高頻信號(hào)傳輸）多芯屏蔽電纜（普通、特種） 1、屏蔽： 2.抑制干擾源的技術(shù)總結(jié) 把干擾源圍閉在屏蔽罩內(nèi)（允許） 干擾源出線濾波 限制脈沖的上升和下降沿斜率 壓敏電阻抑制電感線圈的浪涌電壓 產(chǎn)生噪聲的導(dǎo)線與地線絞合 抑制電磁輻射的屏蔽層兩端接地3. 切斷干擾耦合途徑的技術(shù)總結(jié) 信號(hào)線短，遠(yuǎn)離干擾； 低電平信號(hào)線采用雙絞線或貼近地線放置； 正確接地：低電平信號(hào)線保護(hù)的屏蔽層單點(diǎn)接地、同軸電纜用于高頻屏蔽層兩端接地、電路單點(diǎn)接地、高頻就近接地；低電平端子與高電平端子之間放置地端子。4.地線技術(shù)總結(jié)低電平電路和高電平中避免使用公共地線；接地線越短越好，避免地線形成環(huán)狀；數(shù)字電路與模擬電路避

5、免使用公共地線；數(shù)字系統(tǒng)不用輸入端口接地。5.檢測(cè)電路的抗干擾技術(shù)總結(jié) 通頻帶盡可能窄，盡量使用選頻濾波； 直流電源線一定加去耦濾波電容（電解電容+高頻電容旁路）； 信號(hào)線、其它可能造成干擾的線分開； 敏感電路使用屏蔽罩.三、EMI 濾 波 器EMI濾波器綜述常見的電磁兼容元件設(shè)計(jì)實(shí)例 EMI影響 可靠的 安靜的與信號(hào)通道濾波不同的EMI濾波器EMI濾波器難以進(jìn)行阻抗匹配EMI濾波器出現(xiàn)飽和無法用集總參數(shù)等效電路進(jìn)行高頻分析要求能濾除共模干擾和差模干擾EMI濾波器分類反射式濾波器： 阻擋EMI干擾，通過有用信號(hào)吸收式濾波器： 吸收不需要的頻率成分并將此成分的能量轉(zhuǎn)換成熱能耗散出去濾波連接器：

6、在連接器上構(gòu)成L型或者型濾波器電 路 簡 單 EMI濾波器的基本形式設(shè)計(jì)EMI濾波器的注意點(diǎn)頻率特性耐壓性能額定電流阻抗特性屏 蔽可 靠 性 瞬態(tài)干擾抑制快速瞬變脈沖群 影響對(duì)象：數(shù)字邏輯電路，軟故障 浪涌（surge） 影響對(duì)象：傳輸或儲(chǔ)存的數(shù)據(jù)，元器件，線路板 靜電放電（ESD） 影響對(duì)象：髙輸入阻抗電路，高壓絕緣擊穿，熱失常 非 理 想 的 電 容 電容主要分布參數(shù)ESL 等效串連電感ESR 等效串連電阻 EPR 等效并聯(lián)電阻各 式 各 樣 的 電 容云母電容電解電容高壓電容穿心電容法拉電容聚苯電容薄膜電容三端電容器膽電容校正CBB電容獨(dú)石電容自熱變阻電容器不同的電容 不同的效果 未加入

7、濾波措施電 感線圈的品質(zhì)因數(shù)為： Q=L/R電感的離散參數(shù)分布電容直流電阻功率電感模壓線圈空芯線圈磁環(huán)線圈棒狀線圈變壓器磁飽和特性飽和電感特性非晶磁環(huán)磁滯特性曲線 磁芯 特性曲線磁 性 材 料 磁 性 元 件吸收磁珠用于抑制PCB板高頻傳導(dǎo)干擾夾式磁環(huán)：安裝方便，用于設(shè)備EMI結(jié)構(gòu)優(yōu)化 扁平吸收環(huán)用于數(shù)據(jù)總線、數(shù)字信號(hào)線濾波非晶材料燒結(jié)鐵氧體作為尖峰抑制器使用粉芯材料NiMn軟磁材料 二極管不同的性能不同的應(yīng)用TVS瞬變二極管芯片熱阻與脈沖持續(xù)時(shí)間關(guān)系圖TVS伏安特性超快超軟恢復(fù)二極管反向恢復(fù)時(shí)間肖特基二極管 用于各種脈沖吸收?qǐng)龊?，trr4ns變阻二極管其它常用EMI抑制元件 壓敏電阻 沒有脈沖時(shí)呈高阻值狀態(tài)，一旦響應(yīng)脈沖電