畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）電路的電磁兼容性研究設(shè)計(jì)

1、電路的電磁兼容性研究research of electromagnetic compatibility in circuit專 業(yè)：電子信息科學(xué)與技術(shù)學(xué) 號(hào)：03111124姓 名： 指導(dǎo)教師： 內(nèi)容摘要電路的電磁兼容性是指其在一個(gè)電磁環(huán)境中能正常工作的適應(yīng)能力.電磁兼容性設(shè)計(jì)是提高產(chǎn)品可靠性的技術(shù)途徑之一，提高電路的電磁兼容性有利于提高整個(gè)電子設(shè)備的可靠性. 本文就實(shí)際工程中普遍存在的電磁干擾問題,結(jié)合電磁兼容思想,從電磁干擾的產(chǎn)生、種類以及耦合途徑出發(fā),對(duì)電路的電磁兼容性設(shè)計(jì)方法進(jìn)行了總結(jié)和歸納。介紹了從印制電路板的選取到元器件的布置以及地線、電源線和信號(hào)線的設(shè)計(jì)中減少電磁干擾的設(shè)計(jì)方法。

2、電磁兼容防護(hù)性設(shè)計(jì)中的濾波技術(shù)和接地技術(shù),也做了較詳細(xì)的分析。根據(jù)具體情況提出抑制各種干擾及工程設(shè)計(jì)的方法.關(guān)鍵詞: 電磁兼容，干擾源，印制電路板，模擬電路，數(shù)字電路， 噪聲，信號(hào)干擾，時(shí)鐘干擾abstractelectromagnetic compatibility of electric circuit is that it has the ability of adapting to run normally in the environment of the electromagnetism. the designing of electromagnetic compatibility

3、 is one of the way to improving the reliable technology of the articles; it is good for improving the electromagnetic compatibility of electric circuit to improve the reliability of all the electric equipment. aiming at the universal electromagnetic interference emi problems in reality this paper su

4、mmarizes the design measures in circuit based on emc conception according to emi sources sorts and coupling approaches. a design method of reducing electromagnetic interference, including the choice of pcbs, the arrangement of elements, the design of ground traces, main traces and signal traces is a

5、lso introduced. for the defense designing of electromagnetic compatibility, the article elaborately analyses the designing of filter at waves and adjoining the earth. in according to elaborate conditions, the article relatively put forward to the measures of retarding all kinds of interrupting and t

6、he method of engine designing.key words: electromagnetic compatibility，interference sources，pcb ，analog circuits， digital circuit， noise， signal interference，clock interference目 錄內(nèi)容摘要.abstract.第一章 引言.1第二章 電路產(chǎn)生的電磁干擾22.1一些電磁干擾現(xiàn)象.22 .2電路中的干擾主要來源.3第三章 對(duì)電路產(chǎn)生電磁干擾的因素.3第四章 抑制電磁干擾的措施34 .1干擾傳輸通道抑制.34 .2 時(shí)間分隔4

7、4 .3 頻率管理措施.44 .4 空間分離54 .5 電氣隔離54 .6 其他技術(shù)5第五章 如何做到電路的電磁兼容.55 .1 分析和解決電磁兼容性的一般方法.55 .1 .1問題解決法65 .1 .2規(guī)范法.65 .1 .3系統(tǒng)法.65 .2總的設(shè)計(jì)要求75 .3 印制電路板（pcb）設(shè)計(jì)中的抗干擾措施與電磁兼容性研究85 .3 .1 pcb設(shè)計(jì)的一般原則85 .3 .2 pcb及電路抗干擾措施.85 .3 .3 電磁兼容性設(shè)計(jì)85 .4 模擬電路的電磁兼容處理問題.135 .4 .1 噪聲145 .4 .2 干擾145 .4 .3 漂移145 .5 數(shù)字電路的電磁兼容處理問題155 .5

8、 .1 電源線、地線.155 .5 .2 數(shù)字信號(hào)的聯(lián)接.155 .5 .3 去耦電容.165 .5 .4 配線165 .5 .5 信號(hào)干擾的抑制.175 .5 .6 時(shí)鐘電路的干擾抑制.195 .5 .7 其它方法.20第六章結(jié)束語(yǔ)20 參考文獻(xiàn).20致謝 .21 第一章 引 言隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，電氣及電子設(shè)備的數(shù)量和種類不斷增加，空間電磁環(huán)境也變得日益復(fù)雜。一方面在這種日益復(fù)雜的空間電磁環(huán)境中，如何減少相互間的電磁干擾，使各種設(shè)備正常運(yùn)轉(zhuǎn)，是一個(gè)急待解決的問題；另一方面，惡劣的電磁環(huán)境還會(huì)對(duì)人類和生態(tài)產(chǎn)生不良影響。隨著電磁干擾給人們帶來越來越多的危害，1970年以來，電磁兼容（emc

9、）逐漸成為非常活躍的學(xué)科領(lǐng)域之一。美國(guó)電氣和電子工程師協(xié)會(huì)（ieee）對(duì)電磁兼容做了如下定義：一個(gè)裝置能在其所處的電磁環(huán)境中滿意的工作，同時(shí)又不向該環(huán)境及同一環(huán)境中的其他裝置排放超過允許范圍的電磁擾動(dòng)。近年來電磁兼容在很多行業(yè)中已經(jīng)成為一個(gè)強(qiáng)制標(biāo)準(zhǔn)，而且對(duì)系統(tǒng)的要求也越來越嚴(yán)格，因此在設(shè)計(jì)系統(tǒng)時(shí)應(yīng)該充分考慮系統(tǒng)的電磁兼容問題。最初人們解決電磁兼容問題是在系統(tǒng)完成以后，通過加濾波器、合理布線等措施，以使系統(tǒng)達(dá)到電磁兼容的要求。事實(shí)證明這種方式很難完全解決問題，因此，從設(shè)計(jì)初期就應(yīng)該考慮電磁兼容性問題，并且貫穿于系統(tǒng)設(shè)計(jì)、制造和安裝的整個(gè)過程。下面介紹與電磁兼容相關(guān)的幾個(gè)概念：電磁環(huán)境(eme，e

10、lectromagnetic environment):存在于給定場(chǎng)所的所有電磁現(xiàn)象的總和?！敖o定場(chǎng)所”即“空間”，“所有電磁現(xiàn)象”包括了全部“時(shí)間”與全部“頻譜”。電磁騷擾（electromagnetic disturbance）:任何可能引起裝置、設(shè)備或系統(tǒng)性能下降或無生命物質(zhì)產(chǎn)生作用的電磁現(xiàn)象。電磁騷擾可能是電磁噪聲、無用信號(hào)或傳播媒介自身的變化。電磁干擾（electromagnetic interference）:由于電磁騷擾引起裝置、設(shè)備或系統(tǒng)的性能下降。電磁騷擾和電磁干擾是因果關(guān)系?？箶_性（immunity）:裝置、設(shè)備或系統(tǒng)在有電磁騷擾的情況下正常下工作的能力。（電磁）敏感性（e

11、ms，electromagnetic susceptibility）:在存在電磁騷擾的情況下，裝置設(shè)備或系統(tǒng)不能避免性能降低的能力。注：敏感性高，抗擾度就低。電磁兼容性：（electromagnetic compatibility）在不損失有用信號(hào)所包含的信息條件下，信號(hào)和干擾共存的能力。電磁兼容(emc，electromagnetic compatibility):一般指電氣及電子設(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)境中的上述各種設(shè)備都能正常工作又互不干擾，達(dá)到“兼容”狀態(tài)。換句話說，電磁兼容是指電子線路、設(shè)備、系統(tǒng)相互不影響，從電磁角度具有相容性的狀態(tài)。電磁兼

12、容性的分類：電磁兼容是不能直接測(cè)量的，為了定量描述它，實(shí)踐上把這個(gè)概念分成一個(gè)電子設(shè)備發(fā)射干擾波的能力（emi）和耐受電磁波干擾的能力（ems）而emi和ems再按照它們是通過傳導(dǎo)或輻射途徑來發(fā)射或接收干擾能量來檢測(cè)。 emc的分類電磁兼容emc發(fā)射干擾emi輻射干擾ems輻射干擾傳導(dǎo)干擾對(duì)傳導(dǎo)干擾對(duì)輻射干擾第二章 電路產(chǎn)生的電磁干擾早期，把發(fā)射和干擾問題稱之為電磁干擾(emi)或射頻干擾(rfi)。現(xiàn)在用更確切的詞“干擾兼容性”替代。電磁兼容包含系統(tǒng)的發(fā)射和敏感度兩方面的問題。假若干擾不能完全消除， 也要使干擾減少到最小。如果一個(gè)電路符合下面三個(gè)條件，則該電路是電磁兼容的。(1) 對(duì)其它電路

13、不產(chǎn)生干擾。(2) 對(duì)其它電路的發(fā)射不敏感。(3) 對(duì)電路本身不產(chǎn)生干擾。2.1一些電磁干擾現(xiàn)象電磁干擾大多由高頻大功率電力，電子工程誘發(fā)的。l 交流電網(wǎng)的電源頻率，諧波的發(fā)射l 交流電網(wǎng)電壓的電源頻率，諧波的發(fā)射l 交流電網(wǎng)電壓變化及閃爍l 射頻的連續(xù)或不連續(xù)的干擾電壓l 射頻的傳導(dǎo)輻射功率l 射頻電源波的發(fā)射l 電源頻率，諧波抗擾性，電壓失真l 電快速迅變，脈沖群l 迅變過壓，高能快速迅變，浪涌l 靜電放電l 電源頻率磁場(chǎng)l 射頻/電流l 對(duì)電源線的干擾2 .2電路中的干擾主要來源當(dāng)干擾的能量使電路處在不希望的狀態(tài)時(shí)，干擾就成為主要的因素。干擾的產(chǎn)生不是直接的（通過導(dǎo)體、公共阻抗耦合等），

14、就是間接的（通過串?dāng)_或輻射耦合）。電磁干擾是通過導(dǎo)體或通過輻射產(chǎn)生的，很多電磁發(fā)射源，如光照、繼電器、直流(dc)電機(jī)和日光燈都可引起干擾。交流(ac)電源線、互連電纜、金屬電纜和子系統(tǒng)的內(nèi)部電路也都可能產(chǎn)生輻射或接收到不希望的信號(hào)。在高速數(shù)字電路中，時(shí)鐘電路通常是寬帶噪聲的最大產(chǎn)生源。第三章 對(duì)電路產(chǎn)生電磁干擾的因素1. 電壓電源電壓越高，意味著電壓振幅越大而發(fā)射就更多，而低電壓電源影響敏感度。2.頻率高頻信號(hào)與周期性信號(hào)會(huì)產(chǎn)生更多的輻射。在高頻數(shù)字系統(tǒng)中，當(dāng)器件處于開關(guān)狀態(tài)時(shí)將產(chǎn)生電流尖峰信號(hào)；在模擬系統(tǒng)中，當(dāng)負(fù)載電流變化時(shí)也將產(chǎn)生電流尖峰信號(hào)。3.接地在電路設(shè)計(jì)中，沒有比采用可靠和完美的

15、地線連接方式更重要的事情了，在所有emc問題中，大部分問題是由不適當(dāng)?shù)慕拥匾鸬?。有三種信號(hào)接地方法：?jiǎn)吸c(diǎn)、多點(diǎn)和混合。在頻率低于1mhz時(shí)可采用單點(diǎn)接地方法，但不適于高頻。在高頻應(yīng)用中，最好采用多點(diǎn)接地?；旌辖拥厥堑皖l用單點(diǎn)接地和高頻用多點(diǎn)接地方法的結(jié)合。但高頻數(shù)字電路和低電平模擬電路的地回路絕對(duì)不能混合。4. 印刷電路板設(shè)計(jì)適當(dāng)?shù)挠∷㈦娐钒澹╬cb）布線對(duì)防止emi是至關(guān)重要的。5. 開關(guān)電源當(dāng)器件開關(guān)時(shí)，在電源線上會(huì)產(chǎn)生瞬態(tài)電流，必須衰減和濾掉這些瞬態(tài)電流，來自高di/dt源的瞬態(tài)電流導(dǎo)致地和線跡“發(fā)射”電壓。高di/dt產(chǎn)生大范圍高頻電流，激勵(lì)部件和電纜線輻射，流經(jīng)導(dǎo)線的電流變化和電感

16、會(huì)導(dǎo)致壓降，減小電感或電流隨時(shí)間的變化可使該壓降最小。第四章 抑制電磁干擾的措施抑制電磁干擾的措施大體可分為如下6類：（1）傳輸通道抑制：具體方法有濾波、屏蔽、搭接、接地、合理布線。（2）空間分離：地點(diǎn)位置控制、自然地形隔離、方位角控制、電場(chǎng)矢量方向控制。（3）時(shí)間分隔：時(shí)間共用準(zhǔn)則、雷達(dá)脈沖同步、主動(dòng)時(shí)間分隔、被動(dòng)時(shí)間分隔。（4）頻譜管理：頻譜規(guī)劃/劃分、制定標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范、頻率管制等。（5）電氣隔離：變壓器隔離、光電隔離、繼電器隔離、dc/dc變換。（6）其他技術(shù)。 4 .1干擾傳輸通道抑制 （1）屏蔽可分為電場(chǎng)屏蔽、磁場(chǎng)屏蔽和電磁屏蔽3種，一般采取電磁屏蔽的方法來防止交變電磁場(chǎng)產(chǎn)生的干擾。屏蔽

17、有兩個(gè)目的：限制設(shè)備內(nèi)輻射的電磁能量泄露到外部；防止外來的輻射干擾進(jìn)入設(shè)備，干擾設(shè)備的正常工作。a.電場(chǎng)屏蔽法 最簡(jiǎn)單的措施是在感應(yīng)源與受感器之間用金屬隔板接地，以抑制寄生電容耦合，實(shí)現(xiàn)電場(chǎng)屏蔽。對(duì)電場(chǎng)干擾較強(qiáng)的，則用高導(dǎo)電率金屬罩接地效果更好。b.磁場(chǎng)屏蔽法 磁場(chǎng)又分低頻磁場(chǎng)和高頻磁場(chǎng)，針對(duì)不同磁場(chǎng)應(yīng)采取不同措施。對(duì)低頻磁場(chǎng)可用高導(dǎo)磁材料做屏蔽體來實(shí)現(xiàn)磁場(chǎng)屏蔽，但被屏蔽的元器件在平行于磁場(chǎng)的方向不得出現(xiàn)縫隙，以避免漏磁。對(duì)高頻磁場(chǎng)由于存在電場(chǎng)分量和磁場(chǎng)分量，則要求采用電場(chǎng)屏蔽和磁場(chǎng)屏蔽同時(shí)進(jìn)行。但鐵磁材料防高頻磁場(chǎng)只限于100khz以下，更高頻的磁場(chǎng)還需采取特殊措施，為防止縫隙、孔洞漏磁，要

18、盡可能減少縫隙或增加縫隙深度，在孔洞處加蓋金屬罩，如有凸出的金屬軸必須可靠接地或加裝波導(dǎo)衰減器等。 當(dāng)要屏蔽的磁場(chǎng)很強(qiáng)時(shí)，屏蔽材料會(huì)發(fā)生飽和，一旦發(fā)生飽和，就將喪失屏蔽效能。遇到這種情況，可采用雙層屏蔽，第一層采用低導(dǎo)磁率材料，不易飽和；第二層采用高導(dǎo)磁率材料，但易飽和。第一層屏蔽先將磁場(chǎng)衰減到適當(dāng)強(qiáng)度，使第二層屏蔽不會(huì)飽和，而使高導(dǎo)磁率材料能充分發(fā)揮屏蔽效果。（2）濾波濾波技術(shù)是濾除電源干擾的有效措施。一般來講，電源污染形成的干擾最為常見。隨著電子技術(shù)的迅速發(fā)展，開關(guān)電源的應(yīng)用日益普及。為此，從消除開關(guān)電源產(chǎn)生的電磁干擾角度看，還應(yīng)考慮采用emi濾波器。emi濾波器的設(shè)計(jì)與傳統(tǒng)濾波器不同，除

19、了要對(duì)電磁干擾的高頻帶給以盡可能的衰減外，還要求在截止頻率下，盡量使電源、負(fù)載阻抗和濾波器相應(yīng)元件阻抗接近，并遵循兩條基本原則：a.濾波器的串聯(lián)電感要接到低阻抗電源或低阻抗負(fù)載；b.濾波器的并聯(lián)電容要接到高阻抗電源或高阻抗負(fù)載。這樣才能提高emi濾波器的實(shí)際應(yīng)用效果。濾波器的正確安裝方式也很重要，如在線路板上安裝，電磁干擾直接進(jìn)入濾波器，就會(huì)降低濾波效果，所以濾波器必須屏蔽。（3）接地接地是電路、設(shè)備、系統(tǒng)工作的基本技術(shù)要求之一，也是防止干擾的最基本的方法之一。因?yàn)榻拥乜梢允闺娐分械母蓴_電流回歸大地，因此，正確的接地可以有效地抑制干擾信號(hào)對(duì)其它設(shè)備的影響。 接地、濾波和屏蔽3種基本方法都可以增

20、強(qiáng)電磁設(shè)備的電磁兼容性，既可以單獨(dú)采用實(shí)施，也可以相互補(bǔ)充采用。譬如，設(shè)備的可靠接地可以防止靜電干擾，而降低設(shè)備對(duì)屏蔽的要求；良好的電磁屏蔽能夠有效防止電磁輻射干擾，可以適當(dāng)放寬對(duì)濾波電路的要求。從對(duì)總體的作用考慮，良好的接地可以降低干擾頻率的能量；屏蔽能夠隔離電磁輻射耦合的途徑，降低輻射的能量；而濾波則可以對(duì)通過電源傳導(dǎo)的干擾能量進(jìn)行衰減。4 .2 時(shí)間分隔 時(shí)間共用準(zhǔn)則就是把干擾與被干擾設(shè)備分時(shí)間段開啟，避免在同一時(shí)間段，同時(shí)使用互相干擾的設(shè)備。4 .3 頻率管理措施 頻率管理包括頻率管制、頻率調(diào)制、數(shù)字傳輸和光電轉(zhuǎn)換。頻率管制指設(shè)備中相同頻率的設(shè)備避免共同使用，并且要注意它們之間的倍頻干

21、擾。頻率調(diào)制技術(shù)是將設(shè)備使用頻率二次調(diào)制，避開干擾頻率。數(shù)字傳輸指將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)進(jìn)行傳輸，這樣，可以最大限度地防止各種干擾。企業(yè)有條件，可以試用光電轉(zhuǎn)換和光電傳輸技術(shù)，因?yàn)楣怆娦盘?hào)具有非常高的信噪比和抗干擾能力。4 .4 空間分離 地點(diǎn)和位置的選擇、自然建筑物的隔離，設(shè)備安裝角度控制、電場(chǎng)和磁場(chǎng)矢量方向控制。即采取回避和疏通的技術(shù)處理，合理的利用建筑物形成的自然隔離，選擇恰當(dāng)?shù)陌惭b位置和方向，最大限度地控制電磁兼容性不好的設(shè)備帶來的干擾。例如，在安裝監(jiān)測(cè)儀時(shí)就必須合理選擇發(fā)射與接收支架的方向，并且盡可能地遠(yuǎn)離電梯、電視和計(jì)算機(jī)。4 .5 電氣隔離電氣隔離是避免電路中傳導(dǎo)干擾的可靠方法

22、，同時(shí)還能使有用信號(hào)正常耦合傳輸。常見的電氣隔離耦合原理有機(jī)械耦合、電磁耦合、光電耦合等。dc/dc變換器是直流電源的隔離器件，它將直流電壓u1變換成直流電壓u2。為了防止多個(gè)設(shè)備共用一個(gè)電源引起共電源內(nèi)阻干擾，應(yīng)用dc/dc變換器單獨(dú)對(duì)各電路供電，以保證電路不受電源中的信號(hào)干擾。dc/dc變換器是應(yīng)用逆變?cè)韺⒅绷麟妷鹤儞Q成高頻交流電壓，再經(jīng)整流濾波處理，得到所需要的直流電壓。由于dc/dc變換器是一個(gè)完整器件，所以它是一種應(yīng)用廣泛的電氣隔離器件。4 .6 其他技術(shù)除上述技術(shù)外，控制干擾還有許多其他技術(shù)，如對(duì)消與限幅，當(dāng)干擾的幅度很大時(shí)，要采用干擾的對(duì)消電路及限幅電路等抑制措施。第五章 如何

23、做到電路的電磁兼容5 .1 分析和解決電磁兼容性的一般方法隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，系統(tǒng)越來越復(fù)雜，使用的頻譜越來越寬，根據(jù)電磁兼容性學(xué)科中多年的研究可知，分析和解決設(shè)備、子系統(tǒng)或系統(tǒng)間的電磁兼容性問題一般有3種方法，他們分別為問題解決法 （problemsolving approach）1、規(guī)范法（specificationapproach）1和系統(tǒng)法（systems approach）1。5 .1 .1問題解決法 問題解決法主要指在建立系統(tǒng)前并不專門考慮電磁兼容性問題，待系統(tǒng)建成后再設(shè)法解決在調(diào)試過程中出現(xiàn)的電磁兼容性問題的方法。系統(tǒng)內(nèi)或系統(tǒng)間存在的干擾問題有三要素，即干擾源、接受器和干擾的傳播

24、路徑。因此用問題解決法解決系統(tǒng)內(nèi)或系統(tǒng)間的電磁兼容性問題時(shí)，首先必須正確地確定干擾源。為了做到這一點(diǎn)，從事電磁兼容性方面工作的工程師要比較全面地熟悉各種干擾源的特性。在確定干擾源后再確定干擾的耦合路徑是輻射耦合模式還是傳導(dǎo)耦合模式，最終決定消除干擾的方法。5 .1 .2規(guī)范法為了滿足電磁兼容性的要求，各國(guó)政府和工業(yè)部門尤其是軍方都制訂了很多強(qiáng)制執(zhí)行的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，例如美國(guó)軍用標(biāo)準(zhǔn)mil-std-461.所謂規(guī)范法是指在采購(gòu)系統(tǒng)的設(shè)備和設(shè)計(jì)建立子系統(tǒng)時(shí)必須滿足已制訂的規(guī)范。規(guī)范法預(yù)期達(dá)到的效果就是：如果組成系統(tǒng)的每個(gè)部件都滿足規(guī)范要求，則系統(tǒng)的電磁兼容性就能保證。5 .1 .3系統(tǒng)法系統(tǒng)法集中了電

25、磁兼容性方面的研究成果，從系統(tǒng)的設(shè)計(jì)階段的最初就用分析程序來預(yù)測(cè)2在系統(tǒng)中將要遇到的那些電磁干擾問題，以便在系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程中作為基本問題來解決。目前有下列幾種已廣泛使用的大規(guī)模電磁干擾分析程序：系統(tǒng)和電磁兼容性分析程序（semcap）；系統(tǒng)和電磁兼容性分析程序；干擾預(yù)測(cè)程序ipp-1；系統(tǒng)內(nèi)部分析程序iap；共場(chǎng)地分析模型程序cosam等。對(duì)于emc系統(tǒng)設(shè)計(jì)的3種方法而言，問題解決法即先建立系統(tǒng)，在系統(tǒng)出現(xiàn)emc問題時(shí)，利用emi抑制技術(shù)解決emc問題，這種方法很冒險(xiǎn)，有可能會(huì)出現(xiàn)大量的返工。規(guī)范法則是要求每個(gè)分系統(tǒng)預(yù)先符合所要求的emc規(guī)范或標(biāo)準(zhǔn)。如產(chǎn)品需要銷售到美國(guó)，就要求每個(gè)分系統(tǒng)滿足美國(guó)

26、fccpart15或part18相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)，利用這些標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行計(jì)算、設(shè)計(jì)分系統(tǒng)來保證最終產(chǎn)品的emc性能。規(guī)范法比問題解決法更合理，但他的不足之處是他可能引入過儲(chǔ)備的設(shè)計(jì)。系統(tǒng)法集中了emc方面的成就，他根據(jù)emc的要求給出最佳的工程設(shè)計(jì)、試驗(yàn)過程中對(duì)emc進(jìn)行分析預(yù)測(cè)，合理分配emc指標(biāo)，保證系統(tǒng)emc的設(shè)計(jì)要求。隨著電子設(shè)備工藝的飛速發(fā)展，集成電路的集成度幾乎每年都翻一番，emc問題已由系統(tǒng)級(jí)上升至芯片級(jí)。因此，對(duì)芯片級(jí)電磁兼容性的設(shè)計(jì)研究就顯得尤為重要了。5 .2總的設(shè)計(jì)要求這要從分析形成電磁干擾后果的基本要素出發(fā)由電磁騷擾源發(fā)射的電磁能量，經(jīng)過耦合途徑傳輸?shù)矫舾性O(shè)備，這個(gè)過程稱為電磁干擾

27、效應(yīng)因此，形成電磁干擾后果必須具備三個(gè)基本要素：（1）電磁騷擾 任何形式的自然現(xiàn)象或電能裝置所發(fā)射的電磁能量，能使共享同一環(huán)境的人或其它生物受到傷害，或使其它設(shè)備分系統(tǒng)或系統(tǒng)發(fā)生電磁危害，導(dǎo)致性能降級(jí)或失效，這種自然現(xiàn)象或電能裝置即稱為電磁騷擾源（2）耦合途徑耦合途徑即傳輸電磁騷擾的通路或媒介。典型的干擾傳播途徑是通過導(dǎo)線的傳導(dǎo)和空間的輻射。（3）敏感設(shè)備（victim）敏感設(shè)備是指當(dāng)受到電磁騷擾源所發(fā)射的電磁能量的作用時(shí)，會(huì)受到傷害的人或其它生物，以及會(huì)發(fā)生電磁危害，導(dǎo)致性能降級(jí)或失效的器件設(shè)備分系統(tǒng)或系統(tǒng)許多器件設(shè)備分系統(tǒng)或系統(tǒng)可以既是電磁騷擾源又是敏感設(shè)備。為了實(shí)現(xiàn)電磁兼容，必須從上面三

28、個(gè)基本要素出發(fā)，運(yùn)用技術(shù)和組織兩方面措施。所謂技術(shù)措施，就是從分析電磁騷擾源、耦合途徑和敏感設(shè)備著手，采取有效的技術(shù)手段，抑制騷擾源、消除或減弱騷擾的耦合、降低敏感設(shè)備對(duì)騷擾的響應(yīng)或增加電磁敏感性電平;為個(gè)對(duì)人為騷擾進(jìn)行限制，并驗(yàn)證所采用的技術(shù)措施的有效性，還必須采取組織措施，制訂和遵循一套完整的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，進(jìn)行合理的頻譜分配，控制與管理頻譜的使用，依據(jù)頻率、工作時(shí)間、天線方向性等規(guī)定工作方式，分析電磁環(huán)境并選擇布置地域，進(jìn)行電磁兼容性管理等。電磁兼容性是電子設(shè)備或系統(tǒng)的主要性能之一，電磁兼容設(shè)計(jì)是實(shí)現(xiàn)設(shè)備或系統(tǒng)規(guī)定的功能、使系統(tǒng)效能得以充分發(fā)揮的重要保證。必須在設(shè)備或系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)的同時(shí)，進(jìn)行

29、電磁兼容設(shè)計(jì)。電磁兼容設(shè)計(jì)的目的是使所設(shè)計(jì)的電子設(shè)備或系統(tǒng)在預(yù)期的電磁環(huán)境中實(shí)現(xiàn)電磁兼容。其要求是使電子設(shè)備或系統(tǒng)滿足emc標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定并具有兩方面的能力：1.能在預(yù)期的電磁環(huán)境中正常工作，無性能降低或故障;2.對(duì)該電磁環(huán)境不是一個(gè)污染源； 為個(gè)實(shí)現(xiàn)電磁兼容，必須深入研究以下五個(gè)問題： 第一，對(duì)于電磁騷擾源的研究，包括電磁騷擾源的頻域和時(shí)域特性，產(chǎn)生的機(jī)理以及抑制措施等的研究。 第二，對(duì)于電磁騷擾傳播特性的研究，即研究電磁騷擾如何由騷擾源傳播到敏感設(shè)備，包括對(duì)傳導(dǎo)騷擾和輻射騷擾的研究傳導(dǎo)騷擾是指沿著導(dǎo)體傳輸?shù)碾姶膨}擾，輻射騷擾即由器件、部件、連接線、電纜或天線，以及設(shè)備及系統(tǒng)輻射的電磁騷擾。 第

30、三，對(duì)于敏感設(shè)備抗干擾能力的研究。這種抗干擾能力常以電磁敏感性或抗擾度表征，電磁敏感性電平越小，抗擾度越低，抗干擾能力越差。 第四，對(duì)于測(cè)量設(shè)備、測(cè)量方法與數(shù)據(jù)處理方法的研究。由于電磁騷擾十分復(fù)雜，測(cè)量與評(píng)價(jià)需要有許多特殊要求，例如測(cè)量接收機(jī)要有多種檢波方式，多種測(cè)量帶寬大過載系數(shù)嚴(yán)格的中頻濾波特性等，還要求測(cè)量場(chǎng)地的傳播特性與理論值符合得很好等。如何評(píng)價(jià)測(cè)量結(jié)果，也是個(gè)重點(diǎn)問題，需要應(yīng)用概率論、數(shù)理統(tǒng)計(jì)等數(shù)學(xué)工具。 第五，對(duì)于系統(tǒng)內(nèi)、系統(tǒng)間電磁兼容性的研究。系統(tǒng)內(nèi)電磁兼容性是指在給定系統(tǒng)內(nèi)部的分系統(tǒng)、設(shè)備及部件之間的電磁兼容性，而給定系統(tǒng)與它運(yùn)行時(shí)所處的電磁環(huán)境，或與其它系統(tǒng)之間的電磁兼容性

31、即系統(tǒng)間電磁兼容性，這方面的研究需要廣泛的理論知識(shí)與的豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。還應(yīng)當(dāng)指出，由于電磁兼容是抗電磁騷擾的擴(kuò)展與延伸，它研究的重點(diǎn)則是設(shè)備或系統(tǒng)的非預(yù)期效果和非工作性能，非預(yù)期發(fā)射和非預(yù)期響應(yīng)，而在分析騷擾的迭加和出現(xiàn)概率時(shí)，還需按最不利的情況考慮，即所謂的最不利原則，這些都比研究設(shè)備或系統(tǒng)的工作性能復(fù)雜得多。總之，電磁兼容學(xué)是一門綜合性的邊緣學(xué)科，其核心仍然是電磁波，其理論基礎(chǔ)包括數(shù)學(xué)、電磁場(chǎng)理論、電路理論、微波理論與技術(shù)、天線與電波傳播理論、通信理論、材料科學(xué)計(jì)算機(jī)與控制理論、機(jī)械工藝學(xué)、核物理學(xué)、生物醫(yī)學(xué)以及法律學(xué)、社會(huì)學(xué)等內(nèi)容?，F(xiàn)在，電磁兼容學(xué)已成為國(guó)內(nèi)外矚目的迅速發(fā)展的學(xué)科，預(yù)計(jì)在

32、21世紀(jì)，它還將獲得更加迅速的發(fā)展。下面從印制電路板設(shè)計(jì)、模擬電路和數(shù)字電路三方面講述了電路中的電磁兼容的設(shè)計(jì)和研究。5 .3 印制電路板（pcb）設(shè)計(jì)中的抗干擾措施與電磁兼容性研究pcb是電子產(chǎn)品中電路元件和器件的支撐件，它提供電路元件和器件之間的電氣連接，是目前電子器材用于各類電子設(shè)備和系統(tǒng)的主要裝配方式 。鑒于pcb設(shè)計(jì)的好壞對(duì)抗干擾能力影響很大，因此，pcb的設(shè)計(jì)除必須遵守一般原則之外，還應(yīng)符合抗干擾設(shè)計(jì)與電磁兼容性的要求。5 .3 .1 pcb設(shè)計(jì)的一般原則1.布局 首先應(yīng)考慮pcb尺寸大小。pcb尺寸過大，印制線條長(zhǎng)，阻抗增加，抗噪聲能力下降，成本也增加；過小，則散熱不好，且鄰近線

33、條易受干擾。在確定pcb尺寸后，再確定元件的位置，一般來說，應(yīng)把模擬信號(hào)、高速數(shù)字電路、 噪聲源(如繼電器、大電流開關(guān)等)這三部分合理分開，使相互間的信號(hào)耦合為最小。最后，根據(jù)電路的功能單元，對(duì)電路的全部元器件進(jìn)行布局。在確定元件的位置時(shí)要遵守以下原則： (1)按照電路的流程安排各個(gè)功能電路單元的位置，便于信號(hào)流通，并使信號(hào)盡可能保持一致的方向。 (2)以每個(gè)功能電路的核心元件為中心進(jìn)行布局。元器件應(yīng)均勻、整齊緊湊地排列，盡量減少和縮短各元器件之間的引線和連接。 (3)在高頻下工作的電路，要考慮元器件之間的分布參數(shù)。一般電路應(yīng)尺可能使元器件平行排列，以利于裝焊及批量生產(chǎn)且美觀。 (4)位于電路

34、板邊緣的元器件，離電路板邊緣一般不小于2mm。電路板的最佳形狀為矩形，長(zhǎng)寬比為3:2或4:3，其尺寸大于200x150mm時(shí),應(yīng)考慮電路板所受的機(jī)械強(qiáng)度。 (5)盡可能縮短高頻元器件之間的連線，設(shè)法減少它們的分布參數(shù)和相互間的電磁干擾。易受干擾的元器件不能相互挨得太近，輸入和輸出元件應(yīng)盡量遠(yuǎn)離。 (6)某些元器件或?qū)Ь€之間可能有較高的電位差，應(yīng)加大它們之間的距離，以免放電引出意外短路。帶高電壓的元器件應(yīng)盡量布置在調(diào)試時(shí)手不易觸及的地方。 (7)重量超過15g的元器件應(yīng)當(dāng)用支架加以固定，然后焊接。那些又大又重、發(fā)熱量多的元器件，不宜裝在印制板上，而應(yīng)裝在整機(jī)的機(jī)箱底板上，且應(yīng)考慮散熱問題。熱敏元

35、件應(yīng)遠(yuǎn)離發(fā)熱元件。 (8)對(duì)于電位器、可調(diào)電感線圈、可變電容器、微動(dòng)開關(guān)等可調(diào)元件的布局應(yīng)考慮整機(jī)的結(jié)構(gòu)要求。若是機(jī)內(nèi)調(diào)節(jié)，應(yīng)放在印制板上便于調(diào)節(jié)的地方；若是機(jī)外調(diào)節(jié)，其位置要與調(diào)節(jié)旋鈕在機(jī)箱面板上的位置相適應(yīng)。 (9)應(yīng)留出印制板定位孔及固定支架所占用的位置。2、布線布線的原則如下： (1)輸入、輸出端用的導(dǎo)線應(yīng)盡量避免相鄰平行，最好加線間地線，以免發(fā)生反饋耦合。 (2)導(dǎo)線的最小寬度主要由導(dǎo)線與絕緣基板間的粘附強(qiáng)度和流過它們的電流值決定，當(dāng)銅箔厚度為0.05mm、寬度為115mm時(shí)，通過2a的電流，溫度不會(huì)高于3。因此，導(dǎo)線寬度為1.5mm便可滿足要求。對(duì)于集成電路尤其是數(shù)字電路，通常選寬

36、度為0.020.3mm的導(dǎo)線，當(dāng)然，只要允許，還是盡可能用寬線，尤其是電源線和地線。導(dǎo)線的最小間距主要由最壞情況下的線間絕緣電阻和擊穿電壓決定。對(duì)于集成電路尤其是數(shù)字電路，只要工藝允許，可使間距小至58mm。 (3)印制導(dǎo)線拐彎處一般取圓弧形，而直角或夾角在高頻電路中會(huì)影響電氣性能。此外，盡量避免使用大面積銅箔，否則，長(zhǎng)時(shí)間受熱時(shí)，易發(fā)生銅箔膨脹和脫落現(xiàn)象。必須用大面積銅箔時(shí)，最好用柵格狀，這樣有利于排除銅箔與基板間粘合劑受熱產(chǎn)生的揮發(fā)性氣體。5 .3 .2 pcb及電路抗干擾措施 印制電路板的抗干擾設(shè)計(jì)與具體電路有著密切的關(guān)系，以下從四個(gè)方面討論pcb抗干擾設(shè)計(jì)的措施。1、電源線設(shè)計(jì) 根據(jù)印

37、制線路板電流的大小，盡量加粗電源線寬度，減少環(huán)路電阻。同時(shí)使電源線、地線的走向和數(shù)據(jù)傳遞的方向一致，這樣有助于增強(qiáng)抗噪聲能力。2、地線設(shè)計(jì) 印刷電路板上，電源線和地線最重要?？朔姶鸥蓴_，最主要的手段就是接地。對(duì)于雙面板，地線布置特別講究，通過采用單點(diǎn)接地法，電源和地是從電源的兩端接到印刷線路板上來的，電源一個(gè)接點(diǎn)，地一個(gè)接點(diǎn)。印刷線路板上，要有多個(gè)返回地線，并都會(huì)聚到回電源的那個(gè)接點(diǎn)上，就是所謂單點(diǎn)接地。所謂模擬地 、數(shù)字地、大功率器件地開分，是指布線分開，而最后都匯集到這個(gè)接地點(diǎn)上來。與印刷線路板以外的信號(hào)相連時(shí)，通常采用屏蔽電纜。對(duì)于高頻和數(shù)字信號(hào)，屏蔽電纜兩端都接地。低頻模擬信號(hào)用的屏

38、蔽電纜，一端接地為好。如能將接地和屏蔽正確結(jié)合起來使用，可解決大部分干擾問題。電子設(shè)備中地線結(jié)構(gòu)大致有系統(tǒng)地、機(jī)殼地（屏蔽地）、數(shù)字地（邏輯地）和模擬地等。地線設(shè)計(jì)的原則是： (1)數(shù)字地與模擬地分開。若線路板上既有邏輯電路又有線性電路，應(yīng)使它們盡量分開，分別與電源端地線相連，并盡可能加大線性電路的接地面積。低頻電路的地應(yīng)盡量采用單點(diǎn)并聯(lián)接地，實(shí)際布線有困難時(shí)可部分串聯(lián)后再并聯(lián)接地。高頻電路宜采用多點(diǎn)串聯(lián)接地，地線應(yīng)短而粗，高頻元件周圍盡量用柵格狀大面積地箔。 (2)接地線應(yīng)盡量加粗。若接地線很細(xì)，則接地電位隨電流的變化而變化，致使電子設(shè)備的定時(shí)信號(hào)電平不穩(wěn)，抗噪聲性能變壞。因此應(yīng)將接地線加粗

39、，使它能通過三倍于印制板上的允許電流。如有可能，接地線寬度應(yīng)在23mm以上。 (3)正確選擇單點(diǎn)接地與多點(diǎn)接地。在低頻電路中，信號(hào)的工作頻率小于1mhz,它的布線和器件間的電感影響較小，而接地電路形成的環(huán)流對(duì)干擾影響較大，因而應(yīng)采用一點(diǎn)接地。當(dāng)信號(hào)工作頻率大于10mhz時(shí)，地線阻抗變得很大，此時(shí)應(yīng)盡量降低地線阻抗，應(yīng)采用就近多點(diǎn)接地。當(dāng)工作頻率在110mhz時(shí)，如果采用一點(diǎn)接地，其地線長(zhǎng)度不應(yīng)超過波長(zhǎng)的1/20，否則應(yīng)采用多點(diǎn)接地法。 (4)將接地線構(gòu)成閉環(huán)路。設(shè)計(jì)只由數(shù)字電路組成的印制電路板的地線系統(tǒng)時(shí)，將接地線做成閉環(huán)路可以明顯的提高抗噪聲能力。其原因在于：印制電路板上的很多集成電路元件，

40、尤其遇到耗電多的元件時(shí)，因受接地線粗細(xì)的限制，會(huì)在地結(jié)上產(chǎn)生較大的電位差，引起抗噪聲能力下降，若將接地構(gòu)成環(huán)路，則會(huì)縮小電位差值，提高電子設(shè)備的抗噪聲能力。 3、合理設(shè)置退耦電容 性能好的高頻去耦電容可以去除高到1ghz的高頻成份。瓷片電容或多層陶瓷電容的高頻特性較好。去耦電容有兩個(gè)作用：一方面旁路除掉該器件的高頻噪聲。數(shù)字電路中典型的去耦電容為0.1mf，有5nh分布電感，它的并行共振頻率大約在7mhz左右，對(duì)于10mhz以下的噪聲有較好的去耦作用，對(duì)40mhz以上的噪聲幾乎不起作用。1mf、10mf電容，并行共振頻率在20mhz以上，去除高頻率噪聲的效果要好一些。在電源進(jìn)入印刷板的地方并一

41、個(gè)1mf或10mf的去高頻電容往往是有利的，即使是用電池供電的系統(tǒng)也需要這種電容。每10片左右的集成電路要加一片充放電電容，或稱為蓄放電容，電容大小可選10mf。最好不用電解電容，電解電容是兩層薄膜卷起來的，這種卷起來的結(jié)構(gòu)在高頻時(shí)表現(xiàn)為電感，最好使用膽電容或聚碳酸酯電容。去耦電容值的選取并不嚴(yán)格，可按c=1/f計(jì)算，即10mhz取0.1mf。對(duì)微控制器構(gòu)成的系統(tǒng)，取0.10.01mf之間都可以。退耦電容的一般配置原則是： (1)電源輸入端跨接10100mf的電解電容器。如有可能，接100mf以上的更好。 (2)原則上每個(gè)集成電路芯片都應(yīng)布置一個(gè)0.01mf的瓷片電容，如遇印制板空隙不夠，可每

42、48個(gè)芯片都應(yīng)布置一個(gè)110mf的膽電容。 (3)對(duì)于抗噪聲能力弱、關(guān)斷時(shí)電源變化大的器件，如ram、rom存儲(chǔ)器件，應(yīng)在芯片的電源線和地線之間直接接入退耦電容。 (4)電容引線不能太長(zhǎng)，尤其是高頻旁路電容不能有引線。4、特殊器件的處理 (1)在印刷板中有接觸器、繼電器、按鈕等元件時(shí)， 操作它們時(shí)均會(huì)產(chǎn)生較大火花放電，必須采用rc電路來吸收放電電流。一般取12k劍珻取2.247mf。 (2)cmos的輸入阻抗很高，易受感應(yīng)，因此在使用時(shí)對(duì)不用端要接地或接正電源。 (3)選用外時(shí)鐘頻率低的微控制器可以有效降低噪聲和提高系統(tǒng)的抗干擾能力。為減小信號(hào)傳輸中的畸變，信號(hào)在印刷板上傳輸，其延遲時(shí)間不應(yīng)大

43、于所用器件的標(biāo)稱延遲時(shí)間。 (4)注意印刷線板與元器件的高頻特性。在高頻情況下，印刷線路板上的引線、過孔、電阻、電容、接插件的分布電感與電容等不可忽略。電阻對(duì)高頻信號(hào)產(chǎn)生的反射，會(huì)對(duì)引線的分布電容起作用，當(dāng)引線長(zhǎng)度大于噪聲頻率相應(yīng)波長(zhǎng)的1/20時(shí)，就產(chǎn)生天線效應(yīng)， 噪聲通過引線向外發(fā)射。5 .3 .3 電磁兼容性設(shè)計(jì) 對(duì)于微控制器時(shí)鐘頻率與總線周期特別快、含有大功率與大電流驅(qū)動(dòng)電路以及含有微弱模擬信號(hào)電路與高精度a/d變換電路的系統(tǒng)，應(yīng)特別注意抗電磁干擾。1、印刷電路板設(shè)計(jì)中的電磁兼容性措施 數(shù)字地與模擬地分開，地線加寬，以解決公共阻抗耦合問題。在布局時(shí)若高速、中速和低速混用時(shí)，注意不同的布局

44、區(qū)域，且模擬電路和數(shù)字邏輯要分離。布線時(shí)專用零伏線、電源線的走線寬度1mm，電源線和地線盡可能靠近，整塊印刷板上的電源與地要呈“井”字形分布，以便使分布線電流達(dá)到均衡。要為模擬電路專門提供一根零伏線。為減少線間串?dāng)_，必要時(shí)可增加印刷線條間距 ，有意安插一些零伏線作為線間隔離。印刷電路的插頭也要多安排一些零伏線作為線間隔離。特別注意電流流通中的導(dǎo)線環(huán)路尺寸。如有可能在控制線的入口處加接rc去耦，以便消除傳輸中可能出現(xiàn)的 干擾因素。線寬不要突變，導(dǎo)線不要突然拐角(90度)。在印刷線路板上使用邏輯電路時(shí)，凡能不用高速邏輯電路的就不用，并在電源與地之間加去耦電容。 可用串電阻的辦法，降低控制電路上沿跳

45、變速率；盡量為繼電器等提供某種形式的阻尼；使用滿足系統(tǒng)要求的最低頻率時(shí)鐘且時(shí)鐘產(chǎn)生器盡量靠近到用該時(shí)鐘的器件；石英晶體振蕩器外殼要接地；用地線將時(shí)鐘區(qū)圈起來，時(shí)鐘線盡量短；i/0 驅(qū)動(dòng)電路盡量靠近印刷板邊，讓其盡快離開印刷板；對(duì)進(jìn)入印刷板的信號(hào)要加濾波，從高噪聲區(qū)來的信號(hào)也要加濾波，同時(shí)用串終端電阻的辦法，減小信號(hào)反射；集成電路上該接電源的端不要懸空，閑置不用的運(yùn)放正輸入端接地，負(fù)輸入端接輸出端；印制板盡量使用45折線而不用90折線布線以減小高頻信號(hào)對(duì)外的發(fā)射與耦合；印制板按頻率和電流開關(guān)特性分區(qū)，噪聲元件與非噪聲元件要距離遠(yuǎn)一些；單面板和雙面板用單點(diǎn)接電源和單點(diǎn)接地；時(shí)鐘、總線、片選信號(hào)要遠(yuǎn)

46、離i/0線和接插件；模擬電壓輸入線、參考電壓端要盡量遠(yuǎn)離數(shù)字電路信號(hào)線，特別是時(shí)鐘；對(duì)a/d類器件，數(shù)字部分與模擬部分不要交叉；時(shí)鐘線垂直于i/0線比平行i/0線干擾小，時(shí)鐘元件引腳遠(yuǎn)離i/0電纜；元件引腳盡量短，去耦電容引腳盡量短；關(guān)鍵的線要盡量粗，并在兩邊加上保護(hù)地；高速信號(hào)線要短要直；對(duì)噪聲敏感的線不要與大電流、高速開關(guān)線平行；石英晶體下面以及對(duì)噪聲敏感的器件下面不要走線；弱信號(hào)電路、低頻電路周圍不要形成電流環(huán)路；任何信號(hào)都不要形成環(huán)路，如不可避免，讓環(huán)路區(qū)盡量?。幻總€(gè)電解電容邊上都要加一個(gè)小的高頻旁路電容；用大容量的鉭電容或聚酯電容而不用電解電容作電路充放電儲(chǔ)能電容，使用管狀電容時(shí)，外

47、殼要接地。2、配套于印刷電路板的開關(guān)電源的電磁兼容性 電源在向系統(tǒng)提供能源的同時(shí)，也將其噪聲加到所供電的電源上。電路中微控制器的復(fù)位線、中斷線以及其它，一些控制線最容易受外界噪聲的干擾。電網(wǎng)上的強(qiáng)干擾通過電源進(jìn)入電路，即使電池供電的系統(tǒng)，電池本身也有高頻噪聲。模擬電路中的模擬信號(hào)更經(jīng)受不住來自源的干擾。 開關(guān)電源對(duì)電網(wǎng)傳導(dǎo)的騷攏及開關(guān)電源的輻射騷擾的主要因素是：非線性流和初級(jí)電路中功率晶體管外殼與散熱器之間的耦合在電源輸入端產(chǎn)生的傳導(dǎo)共模噪聲。抑制方法為：對(duì)開關(guān)電壓波形進(jìn)行“修整”；在晶體管與散熱器之間加裝屏蔽層的絕緣墊片；在市電輸入電路中加接電源濾波器；盡可能地減小環(huán)路面積；在次線整流回路中

48、使用軟恢復(fù)二極管或在二極管上并聯(lián)聚酯薄膜電容器；對(duì)晶體管開關(guān)波形進(jìn)行“修整”。另外，由于二極管反向電流陡變及回路分布電感與二極管結(jié)電容等形成高頻衰減振蕩，而濾波電容的等效串聯(lián)電感又削弱了濾波的作用，因此在輸出改波中出現(xiàn)尖峰干擾，為此應(yīng)加小電感和高頻電容以減速小輸出噪聲。3、傳輸線的電磁兼容性 傳輸電纜的形式較多，雙絞絲在低于100khz下使用非常有效，高頻下因特性阻抗不均勻及由此造成的波形反射而受到限制；帶屏蔽的雙絞線，信號(hào)電流在兩根內(nèi)導(dǎo)線上流動(dòng)，噪聲電流在屏蔽層里流動(dòng)，因此消除了公共阻抗的耦合，而任何干擾將同時(shí)感應(yīng)到兩根導(dǎo)線上，使噪聲相消；非屏蔽雙絞線抵御靜電耦合的能力差些，但對(duì)防止磁場(chǎng)感應(yīng)

49、仍有很好作用，其屏蔽效果與單位長(zhǎng)度的導(dǎo)線扭絞次數(shù)成正比；同軸電纜有較均勻的特性阻抗和較低的損耗，從直流到甚高頻都有較好特性。傳輸線最好的接線方式是信號(hào)與地線相間，稍次的方法是一根地、兩根信號(hào)再一根地依次類推，或?qū)Ｓ靡粔K接地平板，將負(fù)載直接接地的方式是不合適的，這是因?yàn)閮啥私拥氐钠帘螌訛榇鸥袘?yīng)的地環(huán)路電流提供了分流，使得磁場(chǎng)屏蔽性能下降。至于電纜線的端接，在要求高的場(chǎng)合要為內(nèi)導(dǎo)體提供360的完整包裹，并用同軸接頭來保證電場(chǎng)屏蔽的完整性。4、靜電的防護(hù) 靜電放電可通過直接傳導(dǎo)、電容耦合和電感耦合三種方式進(jìn)入電子線路。直接對(duì)電路的靜電放電經(jīng)常會(huì)引起電路的損壞，對(duì)鄰近物體的放電通過電容或電感耦合，會(huì)影

50、響到電路工作的穩(wěn)定性。防護(hù)方法：建立完善的屏蔽結(jié)構(gòu)，帶有接地的金屬屏蔽殼體可將放電電流釋放到地；金屬外殼接地可限制外殼電位的升高，造成內(nèi)部電路與外殼之間的放電；內(nèi)部電路如果要與金屬外殼相連時(shí)，要用單點(diǎn)接地，防止放電電流流過內(nèi)部電路；在電纜入口處增加保護(hù)器件；在印刷板入口處增加保護(hù)環(huán)(環(huán)與接地端相連)。5 .4 模擬電路的電磁兼容處理問題 在數(shù)字信號(hào)處理系統(tǒng)中模擬部分基本上包括:放大器(包括采樣保持器)、模數(shù)轉(zhuǎn)換器(adc )、基準(zhǔn)電源三大部分。對(duì)于模擬部分應(yīng)主要從噪聲、干擾及漂移三個(gè)方面分別考慮電磁兼容問題。輸入通道中噪聲的減小、干擾的消除及基準(zhǔn)漂移的降低有助于改善和提高系統(tǒng)的性能。5 .4

51、.1 噪聲噪聲是存在于電路內(nèi)部固有的一種擾動(dòng)信號(hào)，它是由組成電路器件材料的物理性質(zhì)和溫度等引起的電荷載流子運(yùn)動(dòng)發(fā)生不規(guī)則變化產(chǎn)生的。噪聲是一種隨機(jī)信號(hào)，在實(shí)際電路中是極其有害的。由于噪聲是電路內(nèi)部所固有的，不能采用屏蔽的方法加以消除?？蓮囊韵聨c(diǎn)考慮:a電路設(shè)計(jì)合理，做到各級(jí)的正確匹配;b合理地選擇器件，器件的選擇并不是越高級(jí)越貴越好，如電源的濾波電容可用電解電容，而adc的小容量濾波電容最好采用膽電容，并且其耐壓值應(yīng)有一定的容限;“對(duì)元器件要進(jìn)行篩選，老化處理，特別是關(guān)鍵器件要做長(zhǎng)時(shí)間的特性分析，最后選出最佳器件;合理分配誤差。5 .4 .2 干擾 所謂干擾就是疊加在有用信號(hào)上的不需要的信號(hào)

52、，是影響電路正常工作的另一種噪聲，在各種實(shí)際環(huán)境中，干擾總是存在的。干擾有多種來源，如環(huán)境干擾、人為干擾、電源儀器內(nèi)部各電磁器件之間的相互干擾等等，而干擾的耦合方式也多種多樣，如傳導(dǎo)耦合、感應(yīng)耦合、公共阻抗耦合等。這些干擾能降低電子系統(tǒng)的準(zhǔn)確性甚至破壞其可靠性。雖然完全消除電磁干擾是不可能的，但將干擾抑制到不影響系統(tǒng)正常工作的范圍還是可能的。為了抑制干擾，一般從防和抗兩方面入手，而且能將防和抗相結(jié)合則效果更佳。其方法有:a抑制或消弱干擾源;b切斷干擾源對(duì)系統(tǒng)的耦合通道;c提高電路本身的抗干擾能力。具體措施有接地、屏蔽、濾波、鑒幅、提高信噪比、消散形成干擾的電磁能等。長(zhǎng)線傳輸時(shí)實(shí)現(xiàn)阻抗匹配，采用

53、長(zhǎng)線驅(qū)動(dòng)器或接收器等。在一般情況下，只要把接地和屏蔽正確結(jié)合，就能解決大部分干擾問題。5 .4 .3 漂移漂移是指輸出電流或電壓的緩慢變化。它產(chǎn)生的原因較復(fù)雜，有時(shí)影響較嚴(yán)重，漂移主要由溫度變化造成稱之為溫度漂移，簡(jiǎn)稱溫漂。不同材料的元器件，其溫度系數(shù)不同就是同種材料因工藝不同，其溫度系數(shù)也不同。元器件處于電路中都可因溫度的變化而造成電路的漂移，這種緩慢的變化對(duì)于一般數(shù)字電路影響可能不大，對(duì)于微弱信號(hào)的測(cè)量，有時(shí)可造成嚴(yán)重的后果，所以降低或消除漂移是必要的。對(duì)于漂移的處理可從以下兩點(diǎn)考慮:a盡量減小熱電勢(shì)，如盡可能采用同種材料，接點(diǎn)不用焊錫或采低溫焊錫等;b溫場(chǎng)凈化可采用緩沖隔離和恒溫技術(shù)。5

54、 .5 數(shù)字電路的電磁兼容處理問題由于數(shù)字電路具有動(dòng)作能量小、翻轉(zhuǎn)速度快和信號(hào)低等特點(diǎn)，所以外部各種電磁干擾都會(huì)影響數(shù)字電路的正常工作，有時(shí)影響甚為嚴(yán)重。在實(shí)驗(yàn)室里，用高頻示波器可觀察到任何一個(gè)數(shù)字板的地線上任意兩點(diǎn)間或某個(gè)集成電路的電源和地之間的噪聲波形，尖峰達(dá)數(shù)毫伏，有的甚至達(dá)到伏級(jí)以上。這些噪聲引起電平的變化可能導(dǎo)致電路邏輯的混亂。下面從幾個(gè)方面討論有關(guān)數(shù)字部分的電磁兼容問題及實(shí)用處理方法。5 .5 .1 電源線、地線 a.板面處理。地線是數(shù)字信號(hào)的參考基準(zhǔn)，因此減小阻抗可以減小噪聲，作法為盡可能地減小地線長(zhǎng)度和增大走線寬度。對(duì)于普通的雙面板來說，可采用網(wǎng)格狀地線系統(tǒng)。如圖2所示，即在印刷電路板的兩面，分別沿水平方向和垂直方向?qū)⒏骷呻娐返牡鼐€接起來，在交點(diǎn)上用金屬化孔方式聯(lián)接，從而構(gòu)成一個(gè)接地網(wǎng)。另外，盡量使電源線和地線所包圍的面積最小，還有可采用中小型母線方式，對(duì)于多層電路板，最好采用接地面和電源面。此外應(yīng)注意地線不可成閉合回路，而且模擬地和數(shù)字地應(yīng)先分開走線，最后才可合在一處。對(duì)于高頻及高速電路，接地而技術(shù)十分重要. b.如何減小地線毛刺。在高速邏輯電路系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過程中，為保證邏輯電路的完備性和可靠性，必須對(duì)地線毛刺和其它變化引起的干擾加以注意，具體措施如下:盡可能地采用plcc封裝。plcc封裝可比dip封裝減小30%的地線毛刺;慎用陶瓷封裝;限制器件所驅(qū)動(dòng)