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1、毕 业 论 文系 别 电子工程系 专 业 雷电防护与电磁兼容 姓 名 钟静 学 号 2000405224 论文题目 计算机电磁兼容技术研究 指导教师 肖稳安 施广全 目录摘要.3关键词.3一、引言3二、计算机干扰源及其抑制321电气干扰422射频干扰423雷电干扰424静电干扰5三、计算机的耦合途径531传导耦合5311公共阻抗耦合5312电容性耦合6313电感性耦合732辐射耦合7四、系统内电磁兼容74.1数字集成电路抗干扰措施84.2印制板电路的抗干扰8五、综合布线8六、系统外抗干扰961屏蔽96.1.1缝隙的处理96.1.2通风散热孔的处理106.1.3进出线的处理1062接地1063滤
2、波11631反射式滤波器11632吸收式滤波器1164软件抗干扰12641Watchdog技术12642数字滤波技术12七、电磁泄漏13八、光计算机14九、结束语14参考文献14 计算机电磁兼容技术研究 (Technique Research of Computer Electromagnetism Compatibility) 南京气象学院 钟静摘要： 本文着重阐述了计算机的电磁兼容问题，全面地分析了来自外部和内部的电磁干扰的形式及其影响，讨论了干扰的耦合方式，介绍了计算机工程中常用的干扰抑制和隔离方法，并对计算机电磁兼容技术的发展作了展望。关键词： 计算机、电磁兼容一、引言随着科技的高速发
3、展，计算机已广泛应用于人民日常生产生活中，它的使用大大提高了生产力和人民生活水平。但在电磁环境日益恶化的今天，计算机的使用也使我们面临一个不可忽视的问题，这就是计算机的电磁兼容。何谓电磁兼容？美国电器与电子工程师协会（IEEE）的定义是：装置、设备或系统在其电磁环境中能正常工作，同时又不会产生对该环境中任何事物所不允许的电磁骚扰的能力。如何才能具备这种能力？首先让我们了解一下电磁骚扰和电磁干扰。 电磁骚扰是指任何可能引起装置、设备或系统性能降低，或者对有生命无生命物质产生损坏作用的电磁现象。而电磁骚扰引起的后果就是电磁干扰，即设备传输通道或系统因电磁骚扰而造成的性能下降。任何一个电磁干扰效应必
4、须具备三个基本条件：首先要有产生电磁能量的物体或现象即干扰源，其次是传输干扰能量的途径，最后是被干扰的敏感设备。 事实上，任何一台用电设备既可能是干扰源又可能是敏感设备。但从计算机本身特性分析来看，计算机工作于低电压大电流（5，几百安），其系统工作频率范围很宽（150500），包含了中波、短波、超短波、及微波前端，正好与各种通信、医疗、军用设备同频段。且随着CPU 主频的提高,为解决随之而来的发热问题,目前CPU的工作电压一般在1.21.8V。CPU工作频率越高,其工作电压越低，工作电压越低信号就会越模糊，越容易受干扰。因此计算机主要是一个敏感设备。若用时间t，频率f,距离，和方位角的函数（，
5、f,，），（，f，），（，f，）来分别依次表示计算机的电磁干扰源，电磁能量干扰偶合及计算机的敏感性，则要抑制电磁干扰，必须满足：（，f，）（，f，）（，f，）。上式说明要提高计算机的电磁兼容性可以从三方面着手解决：（1）切断干扰源，即减小（，f，）；（2）减小偶合，即减小（，f，）；（3）提高受干扰设备的敏感度阈值，即加大（，f，）。在实际情况中，往往是三个因素综合考虑。 二计算机的干扰源及其抑制 计算机的干扰源广泛存在，它们轻则增加电磁噪声干扰使计算机信息出错产生丢“1”冒“1”现象，重则使计算机元器件击穿设备损坏。各种电磁干扰的幅频特性如下图所示: 图2.1 各种电磁干扰的幅频特性计算机外
6、部干扰源主要有电气干扰射频干扰雷电干扰及静电干扰等。1电气干扰 一般计算机电源取自工频交流电，电源中的高频瞬态电压浪涌电压谐波畸变电压不足及掉电等都会沿电源线进入计算机，严重影响计算机设备安全、系统稳定性及可靠性。防止电气干扰的根本办法是采用稳定可靠电源，如UPS电源是一种比较理想的供电设备，它可以对付各种突发脉冲噪声电源电压降低及停电等，并加滤波和隔离措施，如下图所示： 图2.1.1计算机供电系统示意图2射频干扰 各种通信科学工业医疗等大功率无线电发射设备高频大电流设备产生的电磁场会以电磁波辐射的形式对计算机产生干扰。当电场强度超过5和磁场强度超过800时，计算机系统就可能出错。因此，计算机
7、应远离这些干扰设备，若条件不允许时应采取一定的屏蔽措施将干扰源屏蔽。3雷电干扰 雷电放电有电流强度大，感应电压高等特点，它的干扰频谱主要在30以下。它产生的浪涌电压、浪涌电流一旦进入计算机将会严重威胁计算机设备安全。计算机雷电危害的防护措施：1）计算机应摆放在LPZ0A区内； 2）计算机应摆放在建筑物顶四层以下； 3）计算机摆放位置应避开建筑物内作为防雷引下的钢筋； 4）计算机应有良好的屏蔽与接地； 5）电源线信号线有需要应安装避雷器 图2.3.1 计算机供电接地避雷电磁兼容系统4静电干扰 静电是计算机半导体器件的大敌.在计算机房中,由于机房结构温湿度人员衣着家具和工具的移动灰尘的积累都会使物
8、体带电。静电积累到一定程度时将会放电造成计算机误动作逻辑元件击穿显示器画面絮乱磁带打印机停走等故障。由于计算机的总线结构，并行线多，相互间阻抗高等特点，极易积累静电且不易泄放。因此线间故障率极高。计算机防静电危害可以从两个方面着手解决，一方面通过采取各种措施使环境产生静电的能力减到最小；另一方面要提高计算机抗静电干扰的能力。防静电产生的措施:1）地板要求导静电，且防静电地面与建筑物地面间用导电胶连接；2）工作桌面和座椅垫套均要求导静电;3）机房内不允许有对大地绝缘的导体；4）保持环境一定的温湿度，湿度保持40%60%，温度213;5）保持环境洁净，防止灰尘积累;6)导静电地面、地板、工作桌面、
9、垫套均要接地7）接地连接线布足够的强度和化学稳定性。提高计算机的抗静电能力的措施：1） 设备中不用的输入端不允许悬浮；2） 使用滤波器防止静电放电耦合到设备；3）使用防静电表面涂覆技术。 三电磁干扰能量的耦合途径耦合是指电路设备系统与其它电路设备系统间能量的联系。各种电磁骚扰源通过耦合传输电磁能量到敏感设备。耦合途径有两种方式：一种是传导耦合，另一种是辐射偶合。1传导耦合传导耦合是通过电源线信号线互连线接地导体等连接通道进行耦合。按耦合方式又可划分为公共阻抗耦合电容性耦合电感性耦合三种基本方式。但实际中，这三种方式是同时存在共同作用的。1） 公共阻抗耦合 当两路电流流经一个公共阻抗时，一个电路
10、的电流在该公共阻抗上形成的电压就会影响到另一个电路。公共电源阻抗耦合模型及其等效电路如下图所示:（对电路进行简单的分析） 图3.1.1.1 公共电源阻抗耦合模型 图3.1.1.2公共电源阻抗耦合等效电路 在图3.1.1.2中将图3.1.1.1中的电源阻抗及公共线路阻抗合并表示为R,U为理想电压源,Z1、Z2分别为电路1和电路2的阻抗。根据等效电路则有： 由上式可以看出由于R的存在，电路1电源电流的任何变化都会影响电路2的电源电压。若R=0，则U1=U2=U，电路1和电路2间无公共阻抗耦合。降低电路1与电路2间的公共阻抗耦合即减小电源阻抗和公共线路阻抗。一方面可将电路的电源引线靠近电源输出端，从减小电源线长度的方式来减小公共线路阻抗；另一方面可采用稳压电源将电源内阻降低。 2)电容性耦合 电容性耦合是由两条电路间的电场相互作用所引起的，其耦合模型及等效电 路如下图所示： 图3.1.2.1电容性耦合模型 图3.1.2.2 电容性耦合等效电路图中是导体1与导体2之间的分布电
