《电子设计与制作简明教程教学课件 邓延安 第七章——抗电磁干扰设计》由会员分享，可在线阅读，更多相关《电子设计与制作简明教程教学课件 邓延安 第七章——抗电磁干扰设计（19页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、,第7章 抗电磁干扰设计,一.概述,电子电路的噪声是指除有用信号以外的所有电子信号的总称，噪声是不可避免的。有些噪声可能会影响电路的正常工作，这种噪声称为干扰。干扰进入电路后，轻者可使电路的性能指标下降、精确度降低；重者能使电路无法正常工作。 抗干扰设计就是要结合电路的特点把干扰的影响减小到最小。一方面要防止干扰入侵，即抗干扰；另一方面要防止它成为干扰源，即抑制干扰。 电磁干扰是电子线路最主要的干扰。,1.1电磁干扰的入侵途径 (1)电容性耦合 由于两个电路之间存在寄生电容，一个电路的电荷变化会影响另一个电路。 简化为:,(2)互感耦合 由于两个电路之间存在互感，一个电路的电流变化通过磁路影响
2、到另一个电路。,(3)共阻抗耦合 共阻抗耦合是指由于两个电路之间存在共有阻抗，当一个电路的电流变化时，通过共有的阻抗在另一个电路中产生干扰电压。,(4)漏电流耦合 由于绝缘不良，由流经绝缘电阻的漏电流所引起的噪声干扰。,(5)传导耦合 当导线经过具有噪声的环境时即可拾取噪声并经导线传送到电路中造成干扰。 (6)辐射电磁场耦合 通常来源于大功率高频电器设备，如广播电视、移动通信的发射设备。,1.2抑制电磁干扰的基本思路 （1）抑制干扰源 干扰源有些来自外部，如大功率发射设备；有些来自内部，如电压与电流发生剧变处。 （2）切断干扰传播的途径 “路”：隔断或旁路； “场”：屏蔽与接地。 （3）提高接
3、收电路的抗干扰性能,1.3抗干扰的基本措施 （1）屏蔽 对两个空间区域之间进行金属的隔离，以控制电场、磁场和电磁波由一个区域对另一个区域的感应和辐射。 屏蔽体一般是用低阻或高导磁材料做成的容器。 （2）接地 将电子电路及设备的外壳或导线屏蔽层接地可以给高频干扰电压形成低阻通路，以防其对电路的干扰。 （3）浮置 电子设备的输入信号放大器公共线（即模拟信号地）不接机壳或大地，这样放大器与机壳或大地之间无直流联系。,（4）对称电路 双线电路中的两根导线及这两根导线连接的所有电路对地或其他导线电路的结构对称，且对应阻抗相等。 （5）滤波器 抑制经导线传导耦合到电路的噪声干扰。 （6）隔离技术 在采用两
4、点以上接地的系统中，为抑制地电位差形成的干扰，采用隔离技术切断环路电流是十分有效的方法。 （7）脉冲电路的噪声抑制 脉冲电路常用积分电路、脉冲隔离门和削波器抑制噪声干扰。,二.抗电磁干扰设计,2.1输入信号线的选择与连接 当传送信号的频率较高，或频率不高但传送距离很远时，必须考虑输入信号线的特性，选择合适的导线。 （1）双绞线 为防止干扰，通常将两根传输导线扭绞起来，构成“双绞线”。 采用双绞线的目的是使其相邻的两个“扭结”的感应电动势大小相等、方向相反，使得总的感应电动势接近零。 应尽量采用一点接地，避免接地电位差的影响； 两组双绞线平行敷设时，应尽量使两组双绞线的扭结节距相等。,（2）屏蔽
5、线 为了减少导线的耦合干扰，一般采用屏蔽导线。 屏蔽层应该良好接地，否则可能产生寄生电容的耦合作用，这种干扰甚至比不带屏蔽层的一般导线更严重。,2.2滤波器设计 当干扰信号的频谱与有用信号的频谱不同时，可以通过滤波器将干扰信号滤除。 在抗电磁干扰设计中，滤波器通常是指低通滤波器，目的是抑制高频干扰成分。 最常用的是一阶RC低通滤波器：,截止频率为：,2.3屏蔽层设计 按其机理可分为电场屏蔽、磁场屏蔽和电磁场屏蔽。 （1）电场屏蔽 屏蔽板以靠近受保护物为好，而且屏蔽板的接地必须良好。 屏蔽板的形状对屏蔽效能的高低有明显影响。例如，全封闭的金属盒可以有最好的电场屏蔽效果，而开孔或带缝隙的屏蔽盒，其
6、屏蔽效能都会受到不同程度的影响。 屏蔽板的材料以良导体为好，但对厚度并无要求，只要有足够强度就可以了。,（2）磁场屏蔽 选用高导磁率的材料，如坡莫合金； 增加屏蔽体的壁厚； 被屏蔽的物体不要安排在紧靠屏蔽体的位置上，以尽量减少通过被屏蔽物体体内的磁通； 注意磁屏蔽体的结构设计，凡接缝、通风孔等均可能增加磁屏蔽体的磁阻，从而降低屏蔽效果。为此，可以让缝隙或长条形通风孔循着磁场方向分布，这有利于屏蔽体在磁场方向的磁阻减小； 对于强磁场的屏蔽可采用双层磁屏蔽体的结构。对要屏蔽外部强磁场的，则屏蔽体外层要选用不易磁饱和的材料，如硅钢等；而内部可选用容易达到饱和的高导磁材料，如坡莫合金等。反之，如果要屏
7、蔽内部强磁场时，则材料排列次序要倒过来。,2.4接地的设计 设计良好的地线既能提高抗干扰的能力，又能减小电磁发射。 （1）低频电路的一点接地原则,（2）高频电路的多点接地原则 对于高频电路，当地线长度等于1/4波长的奇数倍时，地线阻抗就变得很高，地线就变成了天线，从而向外辐射噪声。为防止辐射发生，地线长度应小于波长的1/20。如果地线长度大于波长的1/20，就需多点接地。 （3）强电地线与信号地线分开设置 由于强电的电流很大，地线电阻会产生较大的电压降，如果这种地线与信号地线共用，会产生很强的干扰。 （4）模拟信号地线与数字信号地线分开设置 数字信号一般比较强，而且是交变的脉冲，流过它的地线电流也是脉冲。而模拟信号比较弱，因此这两种地线要分开设置以减小数字信号通过地线电阻对模拟信号的干扰。,2.5信号隔离的设计 （1）电磁隔离 在两个电路之间加一个隔离变压器 ： 电路1和电路2的地之间存在电位差VCM，但由于变压器将两个电路间的电的联系切断，从而抑制了VCM的影响。由于变压器体积较大，这种方法多用于电源的隔离。,（2）光电隔离 在两个电路之间加一个光电耦合器 ： 电路1和电路2之间是通过光传递信号，没有电的联系，从而抑制了VCM的影响。光电耦合器体积小，速度快，应用十分广泛。,
