計(jì)算機(jī)電磁兼容

1、姓名：王宏達(dá)姓名：王宏達(dá)學(xué)號(hào)：學(xué)號(hào)：157720648157720648計(jì)算機(jī)電磁兼容技術(shù)第一章 電磁兼容基礎(chǔ)知識(shí)什么是電磁兼容性？什么是電磁兼容性？u電磁兼容(EMC)定義: 在國(guó)際電工委員會(huì)標(biāo)準(zhǔn)IEC對(duì)電磁兼容的定義為：系統(tǒng)或設(shè)備在所處的電磁環(huán)境中能正常工作，同時(shí)不會(huì)對(duì)其他系統(tǒng)和設(shè)備造成干擾。uEMC包括：EMI（電磁干擾）及EMS（電磁耐受性）兩部分。所謂EMI電磁干擾，就是機(jī)器本身在執(zhí)行應(yīng)有功能的過程中所產(chǎn)生不利于其它系統(tǒng)的電磁噪聲；而EMS乃指機(jī)器在執(zhí)行本身功能的過程中不受周圍電磁環(huán)境影響的能力。計(jì)算機(jī)電磁干擾的產(chǎn)生及來(lái)源當(dāng)有不希望的電噪聲危害和影響設(shè)備或系統(tǒng)的正常工作時(shí)，稱之為存在

2、電磁干擾。分為內(nèi)部干擾和外部干擾。 u電磁干擾產(chǎn)生和形成的條件（即電磁干擾的三要素）： 1。有產(chǎn)生電磁干擾的發(fā)射體，即干擾源； 2。存在傳遞電磁干擾的途徑，即耦合通道； 3。有承受電磁干擾的接收體，即受擾體；對(duì)于計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)來(lái)說(shuō)。干擾既可能來(lái)源于外部，也可能來(lái)源于內(nèi)部。u外部干擾：指那些與系統(tǒng)結(jié)構(gòu)無(wú)關(guān)，而是由外界環(huán)境因素決定的干擾。外部干擾主要有： 1.天線干擾:如雷電或大氣電離作用以及其他氣象引起的干擾電波； 2.天體干擾:如太陽(yáng)或其他星球輻射的電磁波；3.電氣設(shè)備的干擾:如廣播電臺(tái)或通訊發(fā)射臺(tái)發(fā)出的電磁波，動(dòng)力機(jī)械、高頻爐、電焊機(jī)等都會(huì)產(chǎn)生干擾；此外，熒光燈、開關(guān)、電流斷路器、過載繼電器

3、、指示燈等具有瞬變過程的設(shè)備也會(huì)產(chǎn)生較大的干擾；來(lái)自電源的工頻干擾也可視為外部干擾.u 內(nèi)部干擾:是由系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、制造工藝等決定的。主要是分布電容、分布電感引起的耦合感應(yīng)，電磁場(chǎng)輻射感應(yīng)，長(zhǎng)線傳輸?shù)牟ǚ瓷洌帱c(diǎn)接地造成的電位差引起的干擾，寄生振蕩引起的干擾，甚至元器件產(chǎn)生的噪聲也屬于內(nèi)部干擾?？闺姶鸥蓴_應(yīng)從三方面考慮： 1。抑制干擾源； 2。切斷或衰減電磁干擾的傳播途徑； 3。提高裝置和系統(tǒng)的抗干擾能力；電磁干擾的危害強(qiáng)電磁場(chǎng)對(duì)人類健康的危害人體處于強(qiáng)電磁場(chǎng)時(shí)，人體的導(dǎo)電性使電流通過皮膚流入大地，而磁場(chǎng)通過人體時(shí)有可能對(duì)血液中的鐵分子產(chǎn)生影響。電場(chǎng)通過皮膚可能引起濕疹等皮膚疾病。有人說(shuō)，經(jīng)常使用

4、計(jì)算機(jī)的女性容易皮膚老化。同樣，人們認(rèn)識(shí)到電磁波對(duì)細(xì)胞增殖性較快的雪球和淋巴等組織的危害更大。但是電磁波對(duì)人體的影響很難科學(xué)細(xì)致地加以探明。因?yàn)楦鞣N不同環(huán)境因素綜合作用于人體，而且很難做長(zhǎng)期的追蹤調(diào)查。電磁波對(duì)人體的影響是通過疫學(xué)調(diào)查及動(dòng)物實(shí)驗(yàn)獲得驗(yàn)證的。1979年，美國(guó)Colorado大學(xué)的教授做了高壓輸電線與小孩癌病之間的疫學(xué)調(diào)查。結(jié)果表明，處于強(qiáng)電磁場(chǎng)的小孩白血病的發(fā)病率高于其他小孩發(fā)病率的3倍以上。比較有名的疫學(xué)研究有煙與肺癌，即比較大量吸煙的人群與不吸煙的人群中肺癌患者的數(shù)量的多少，它研究的是煙與肺癌的關(guān)系。電磁波與小孩癌病之間的研究關(guān)系正是利用這種方法。該報(bào)告不僅對(duì)全美而且對(duì)歐洲各

5、國(guó)產(chǎn)生很大的影響，促使人們積極研究ELF電磁波對(duì)人體的影響。弱電磁場(chǎng)對(duì)人類健康的危害強(qiáng)電磁場(chǎng)會(huì)對(duì)人類健康造成危害。同時(shí)，弱電磁場(chǎng)的影響也是不容小覷的，因?yàn)檩^弱的電磁騷擾對(duì)設(shè)備或系統(tǒng)的造成事故危害是各種各樣的，如顯示器畫面的抖動(dòng)、電視機(jī)畫面出現(xiàn)“雪花”以及音響出現(xiàn)難聽的聲音等。而嚴(yán)重事故后果也同樣讓人觸目驚心，例如，某煉鋼廠曾因?yàn)榭刂铺燔嚨碾娐繁桓蓴_而造成整個(gè)鋼水包的鋼水完全傾倒在車間地面上的事故；某醫(yī)院重癥監(jiān)護(hù)室內(nèi)的呼吸機(jī)，因受到干擾導(dǎo)致控制電路受到影響而停止輸送氧氣，造成重癥病人缺氧身亡；配裝假肢的人騎摩托車，當(dāng)行車至高壓電力線時(shí)，由于假肢的控制電路受到干擾而造成車毀人亡的事故。由上述內(nèi)容可

6、見，電磁環(huán)境的惡化，會(huì)導(dǎo)致多方面的后果。降低電磁騷擾，避免電磁干擾是整個(gè)社會(huì)生產(chǎn)生活、環(huán)境保護(hù)等工作的當(dāng)務(wù)之急。下面介紹一個(gè)減弱PC（計(jì)算機(jī)）電磁輻射對(duì)人體傷害的例子干擾信號(hào)在計(jì)算機(jī)中的形態(tài) 串模干擾是指串聯(lián)于信號(hào)回路中的干擾，產(chǎn)生于傳輸線的互感，和頻率有關(guān)，常用濾波和改善采樣頻率來(lái)減少。 共模干擾是干擾電壓同時(shí)加到兩條信號(hào)線上出現(xiàn)的干擾。影響計(jì)算機(jī)電磁兼容性的因素由上式知提高抗干擾能力的原理是； (1)切斷干擾源，即減小G()；(2)減小耦合，即減小C( )；(3)提高受干擾設(shè)備的敏感度閾值即加大I( )計(jì)算機(jī)電磁兼容性問題的新動(dòng)向 由于計(jì)算機(jī)的高速化、高靈敏化、高密度集成化、小型化、多功能

7、以及其推廣普及使計(jì)算機(jī)的電磁兼容性問題更加突出。預(yù)計(jì)，今后的電磁兼容性將涉及如下問題： 1 數(shù)字邏輯電路與軟件技術(shù)的微妙結(jié)合，正成為抑制噪聲的有力武器。軟件的應(yīng)用將占越來(lái)越大的比重。 2在計(jì)算機(jī)抗靜電干擾措施中，用“分布式的靜電保護(hù)涂覆”彌補(bǔ)靜電保護(hù)的不足 3采用光纖電路抗電磁脈沖干擾被認(rèn)為是最理想的途徑。（光技術(shù)所具有高密度傳送信息和不受電磁感應(yīng)噪聲影響兩大特征）計(jì)算機(jī)元、部件抗干擾措施一般數(shù)字集成電路的抗干擾措施數(shù)字集成電路主要指TTL高速數(shù)字邏輯元件與CMOS高功能化元件。它們?cè)谟?jì)算機(jī)中應(yīng)用時(shí)常給內(nèi)部帶來(lái)一些干擾。例如，通過端口接收干擾信號(hào)；端口感應(yīng)靜電并積累電荷，電荷積累多了將放電形成

8、干擾；防止端口感應(yīng)干擾可將多余端口接地或通過電阻接電源；防止端口靜電感應(yīng)可并接電容或涂靜電防護(hù)層；對(duì)多端口延遲的不一致可采取同步邏輯電路來(lái)避免；對(duì)前沿、后沿產(chǎn)生的振蕩可用施密特電路對(duì)波形整形來(lái)消除數(shù)字邏輯電路不僅能產(chǎn)生干擾，還對(duì)干擾十分敏感并能對(duì)干擾信號(hào)記憶存儲(chǔ)。它對(duì)由電源線、地線引入的干擾的抵御能力很差。因此，必須著重用布線、加濾波電容、級(jí)間加緩沖存儲(chǔ)器、引線間加屏蔽隔離、管腳涂防靜電涂層等方法解決對(duì)于巳進(jìn)入系統(tǒng)的干擾，在邏輯電路的輸入端采用幅度鑒別(設(shè)門限閾值)、波形鑒別(用積分的方法將大幅度窄脈沖變成低于閾值的寬脈沖)，或進(jìn)行邏輯延遲處理。動(dòng)態(tài)RAM的抗干擾分析RAM是以電容器充放電為基

9、礎(chǔ)的部件，為提高存取速度，要求電容器快速充放電，此時(shí)峰值電流可達(dá)100mA，頻率可達(dá)到100MHz，因此易產(chǎn)生竄擾并經(jīng)公共阻抗去干擾其他電路。彈載計(jì)算機(jī)的電磁兼容 彈載計(jì)算機(jī)是一種，具有體積小、質(zhì)量輕、功耗低、可靠性高、實(shí)時(shí)性強(qiáng)和能抗惡劣環(huán)境等特點(diǎn)的計(jì)算機(jī)。它用于導(dǎo)彈的制導(dǎo)和控制、起飛前的測(cè)試和瞄準(zhǔn)計(jì)算、起飛后的實(shí)時(shí)測(cè)試計(jì)算和無(wú)線電通信管理等。它在導(dǎo)彈控制系統(tǒng)中的一般按控制功能的要求進(jìn)行實(shí)時(shí)處理；向控制系統(tǒng)的執(zhí)行部分發(fā)送處理結(jié)果。彈載計(jì)算機(jī)受導(dǎo)彈體積 、 質(zhì)量 、 計(jì)算精度和計(jì)算速度等具體要求的限制， 具有小型化 、 高密集度 、 高集成化 、 高速度運(yùn)行的特點(diǎn)， 且由于一般在其周圍分布有無(wú)線

10、電發(fā)射機(jī)和接收機(jī) 、 點(diǎn)火裝置 、 發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)備 、 穩(wěn)壓電源 、 含有整流子和電刷的旋轉(zhuǎn)電機(jī) 、多種型號(hào)的繼電器以及其它彈載電子 設(shè) 備 內(nèi) 部 的 振 蕩 器 等 設(shè)備 ，因此， 其電磁兼容性問題既具有一般計(jì)算機(jī)的共性， 又具有其突出的特點(diǎn): 1 ) 器件敏感度高， 更易受到電磁干擾;2) 工作頻率復(fù)雜 、 更易干擾其它設(shè)備， 彈載計(jì)算機(jī)的電磁輻射可以干擾 、 破壞導(dǎo)航儀 、 引信等設(shè)備的工作;3 ) 一 旦 泄 密， 后 果 十 分 嚴(yán)重 。 彈載計(jì)算機(jī)顯示終端所輻射的載 有 有 用 信 息 的 電 磁 波 在20 m以外還可以接收和復(fù)現(xiàn)， 一旦被敵機(jī)捕獲， 敵方破獲己方導(dǎo)彈工作 參 數(shù)

11、后， 后 果 將 不 堪 設(shè)想。彈載計(jì)算機(jī)電磁 干擾源 、敏感設(shè)備分析理論和實(shí)踐表明，在彈載計(jì)算機(jī)中電磁干擾信號(hào)有元器件噪聲干擾 、寄生耦合干擾 、信號(hào)反射干擾 、地線干擾 、 高頻電路輻射干擾和由靜電放電引起的射頻干擾、噪聲干擾 、電磁干擾等 。彈載計(jì)算機(jī)的 電磁干擾耦合途徑分析 按電磁干擾的傳輸形式， 可以將電磁干擾分為傳導(dǎo)干擾 、 耦合干擾和復(fù)合干擾 。 通過導(dǎo)體傳播的電磁干擾叫傳導(dǎo)干 擾， 其耦合形式有電耦合 、 磁耦合和電磁耦合; 通過空間傳 播的電磁干擾叫輻射干擾， 其耦合形式有近場(chǎng)感應(yīng)耦合和遠(yuǎn) 場(chǎng)感應(yīng)耦合， 同時(shí)存在傳導(dǎo)和干擾的干擾就是復(fù)合干擾 。電磁兼容設(shè)計(jì)方法元器件級(jí)電磁兼容

12、設(shè)計(jì)元器件的正確選擇是電磁兼容設(shè)計(jì)中最基本的步驟 。 計(jì)算機(jī)中的元器件， 經(jīng)長(zhǎng)期使用或長(zhǎng)期放置后， 其特征參數(shù)往往偏離理論值 。 在實(shí)際應(yīng)用中 ， 無(wú)論是電阻 、 電容 、 電感等無(wú)源器件， 還是 TTL 、 MOS 等有源器件均不同程度地存在噪聲干擾 。 不同器件固有的電磁敏感度和電磁干擾發(fā)射特性不同 。 器件敏感度越高，越容易受干擾; 器件工作頻率越高， 越容易產(chǎn)生電磁干擾 。印制電路板級(jí)電磁兼容設(shè)計(jì)電路板上導(dǎo)線的寬度 、 長(zhǎng)度和銅箔厚度， 導(dǎo)線間距， 地線和電源線的布置， 器件的布局等都會(huì)影響到整個(gè)電路板的電磁兼容性能 。 因此， 要盡可能增加地線的寬度， 以加大地線面積; 為了避免因線寬突變而增加反射損耗， 導(dǎo)線盡可能取最短路徑， 拐角用 45; 同時(shí)， 對(duì)于地線的設(shè)計(jì)應(yīng)注意地線閉合 、 地線與電源線盡量靠近 、 多層板的地線層和電源層相鄰 、 電源線與信號(hào)線走向一致等問題 。機(jī)箱 、設(shè)備級(jí)電磁兼容設(shè)計(jì)為消除干擾源與計(jì)算機(jī)之間的耦合， 抑制噪聲進(jìn)入計(jì)算機(jī)