抗干擾技術(shù)精品課件

1、第1頁，共42頁，2022年，5月20日，13點32分，星期三一、干擾噪聲的認(rèn)識 干擾源： 本征噪聲源、人為干擾源、自然界干擾源 電磁干擾，光電干擾，機械干擾（摩擦起電、導(dǎo)體在磁場中運動、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） 干擾源耦合通道敏感接收器第2頁，共42頁，2022年，5月20日，13點32分，星期三電子系統(tǒng)受到外部電磁干擾電力線雷電電臺電視臺交流供電電路電動機移動通訊天體電磁輻射第3頁，共42頁，2022年，5月20日，13點32分，星期三電子設(shè)備的干擾對其它電路系統(tǒng)的影響傳導(dǎo)噪聲第4頁，共42頁，2022年，5月20日，13點32分，星期三電子系統(tǒng)

2、內(nèi)部不同電路單元之間 相互影響的幾種形式電場耦合磁場耦合公共阻抗第5頁，共42頁，2022年，5月20日，13點32分，星期三三種耦合途徑傳導(dǎo)耦合：通過導(dǎo)體（導(dǎo)線）將噪聲耦合進(jìn)電路中。最典型的例子是噪聲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)一個公共阻抗時，就會產(chǎn)生公共阻抗噪聲耦合。電磁場耦合：只要電荷發(fā)生移動，所有的電路元件、導(dǎo)線都會輻射電磁場，存在來自發(fā)射源的輻射。近場時，分別考慮電場和磁場；遠(yuǎn)場時，電磁聯(lián)合輻射。第6頁，共42頁，2022年，5月20日，13點32分，星期三共地阻抗耦合共源阻抗耦合第7頁，共42頁，2022年，5月20日，13點32分，星期三二、電磁場耦合

3、分析方法電磁場麥克斯韋方程分析：三個空間變量（x，y，z）和時間（t）的函數(shù)，復(fù)雜電路等效近似分析技術(shù)（集總參數(shù)元件）第8頁，共42頁，2022年，5月20日，13點32分，星期三電容性耦合 (電壓源）ZiCmENUNAB互感耦合（電流源） UNMIN第9頁，共42頁，2022年，5月20日，13點32分，星期三漏電耦合 UNRmENBAZi第10頁，共42頁，2022年，5月20日，13點32分，星期三低頻電磁干擾的電路等效近似分析技術(shù)（集總參數(shù)元件,消除空間變量）電場被限定在電容器內(nèi)部：關(guān)注電壓磁場被限定在電感器內(nèi)部：關(guān)注電流電路尺寸相對波長很小第11頁，共42頁，2022年，5月20日，

4、13點32分，星期三AB導(dǎo)線是50Hz的220V電源線，Vi有效值1.4mVC=2PFdu/dt=2V/s分布電容C=2PF近似可得IC du/dt=4ARi=10K,Vi=40mV第12頁，共42頁，2022年，5月20日，13點32分，星期三電流磁場電磁感應(yīng)互感模型: v=Mdi/dt 第13頁，共42頁，2022年，5月20日，13點32分，星期三高頻電磁輻射耦合 電磁波波長:=波速V/頻率f，波速與傳播介質(zhì)有關(guān)；在空氣中大約3108m/s，1MHz信號的波長300m； 1GHz， =0.3m. 近場和遠(yuǎn)場: 與源的距離r=/2為分界點近場感應(yīng)場遠(yuǎn)場輻射場第14頁，共42頁，2022年，

5、5月20日，13點32分，星期三波阻抗：Z=E/H，在遠(yuǎn)場條件下，E/H大小等于介質(zhì)的特性阻抗，如空氣或自由空間E/H=ZO=377近場條件下：電場和磁場分別考慮，高電壓小電流以電場為主；低電壓大電流以磁場為主。電場占優(yōu)：E1/r3、H 1/r2磁場占優(yōu)：E1/r2、H 1/r3第15頁，共42頁，2022年，5月20日，13點32分，星期三三、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 消除接收電路對干擾的敏感性 采用軟件抑制干擾 第16頁，共42頁，2022年，5月20日，13點32分，星期三電磁干擾噪聲抑制屏蔽接地平衡濾波隔離阻抗大小控制電纜設(shè)計抵消技術(shù)第17頁，共42頁

6、，2022年，5月20日，13點32分，星期三1、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第18頁，共42頁，2022年，5月20日，13點32分，星期三電磁屏蔽高導(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、 注意磁飽和問題第19頁，共42頁，2022年，5月20日，13點32分，星期三屏蔽電纜應(yīng)用同軸電纜（獨芯、多層屏蔽，高頻信號傳輸）多芯屏蔽電纜（普通、特種）第20頁，共42頁，2022年，5月20日，13點32分，星期三抑制干擾源的技術(shù)總結(jié) 干擾源把圍閉在屏蔽罩內(nèi)（允許） 對干擾源出線濾波 限制脈沖

7、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 用于抑制電磁輻射的屏蔽層兩端接地。第21頁，共42頁，2022年，5月20日，13點32分，星期三消除或切斷干擾耦合途徑的技術(shù)總結(jié)信號線短，遠(yuǎn)離干擾低電平信號線采用雙絞線或貼近地線放置信號線用屏蔽電纜正確接地：低電平信號線保護(hù)的屏蔽層單點接地、同軸電纜用于高頻屏蔽層兩端接地、電路單點接地、高頻就近接地；敏感電路加屏蔽罩低電平端子與高電平端子之間放置地端子第22頁，共42頁，2022年，5月20日，13點32分，星期三消除或切斷干擾耦合途徑的技術(shù)總結(jié)低電平電路和高電平中避免使用公共地線；數(shù)字電路與模擬電路避免使用公共地

8、線；接地線越短越好，避免地線形成環(huán)狀；數(shù)字系統(tǒng)抗干擾措施：不用輸入端口接地；合理使用上拉電阻、串聯(lián)防反射電阻、晶振周邊隔離；第23頁，共42頁，2022年，5月20日，13點32分，星期三檢測電路的抗干擾技術(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）信號地線、其它可能造成干擾的電路地線分開；使用屏蔽罩第24頁，共42頁，2022年，5月20日，13點32分，星期三EMI 濾 波 器EMI濾波器綜述常見的電磁兼容元件設(shè)計實例第25頁，共42頁，2022年，5月20日，13點32分，星期三 EMI影響 可靠的 安靜的第26頁，共42頁，2022年，

9、5月20日，13點32分，星期三與眾不同的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第27頁，共42頁，2022年，5月20日，13點32分，星期三EMI濾波器分類反射式濾波器 阻擋EMI信號，通過有用信號吸收式濾波器 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 從無引線通過式電容概念引申而來的，在連接器上構(gòu)成L型或者型濾波器第28頁，共42頁，2022年，5月20日，13點32分，星期三電 路 簡 單 EMI濾波器的基本形式第29頁，共42頁，2022年，5月20日，13點32分，星期三設(shè)計

10、EMI濾波器的注意點頻率特性耐壓性能額定電流阻抗特性屏 蔽可 靠 性第30頁，共42頁，2022年，5月20日，13點32分，星期三瞬態(tài)干擾抑制電快速瞬變脈沖群 影響對象：數(shù)字邏輯電路，軟故障 浪涌（surge） 影響對象：傳輸或儲存的數(shù)據(jù)，元器件，線路板 靜電放電（ESD） 影響對象：髙輸入阻抗電路，高壓絕緣擊穿，熱失常 第31頁，共42頁，2022年，5月20日，13點32分，星期三什么曲線 能干什么飽和電感特性非晶磁環(huán)磁滯特性曲線 特性曲線第32頁，共42頁，2022年，5月20日，13點32分，星期三 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 E

11、PR 等效并聯(lián)電阻第33頁，共42頁，2022年，5月20日，13點32分，星期三各 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電容獨石電容自熱變阻電容器第34頁，共42頁，2022年，5月20日，13點32分，星期三不同的電容 不同的效果 未加入濾波措施第35頁，共42頁，2022年，5月20日，13點32分，星期三電 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第36頁，共42頁，2022年，5月20日，13點32分，星期三磁 性 材 料 磁 性 元 件吸收磁珠用于

12、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軟磁材料第37頁，共42頁，2022年，5月20日，13點32分，星期三二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)時間肖特基二極管 用于各種脈沖吸收場合，trr4ns變阻二極管第38頁，共42頁，2022年，5月20日，13點32分，星期三其他常用EMI抑制元件壓敏電阻 沒有脈沖時呈高阻值狀態(tài)，一旦響應(yīng)脈沖電壓，立即將電壓限制到一定值，阻抗突變?yōu)榈椭?1、高壓型壓敏電阻 2、高能型壓敏電阻 3、納米添加法 氣體放電管 極間的電場強度超過氣體的擊穿強度，引起間隙放電，限制極間電壓 火花間隙 電荷將穿過兩個角型的空間打火放電，由此將過電流釋放入地第39頁，共42頁，2022年，5月20日，13點32分，星期三EMI濾波器成品EMI濾波器特性曲線均在50ohm源阻抗下獲得，在選用EMI濾波器時，不能單純考慮給出的特性曲線。第40頁，共42頁，2022年，5月20日，13點32分，星期三Murata EMI Filter Selection simulator