抑制電磁干擾的基本措施課件

5.4抑制電磁干擾的基本措施5.4.1屏蔽在檢測(cè)系統(tǒng)或電子裝置中，有時(shí)需要將電力線或磁力線的影響限定在某個(gè)范圍或阻止它們進(jìn)入某個(gè)范圍。這種將防止靜電的或電磁的相互感應(yīng)所采用的上述措施稱(chēng)為“屏蔽”。屏蔽的目的是隔斷“場(chǎng)”的耦合，即抑制各種場(chǎng)的干擾。屏蔽的種類(lèi)可分為靜電屏蔽，電磁屏蔽和磁屏蔽。5.4抑制電磁干擾的基本措施5.4.1屏蔽11.靜電屏蔽原理1.靜電屏蔽原理22.電磁屏蔽電磁屏蔽是采用導(dǎo)電良好的金屬材料做成屏蔽層，利用高頻干擾電磁場(chǎng)在屏蔽金屬內(nèi)產(chǎn)生渦流，再利用渦流產(chǎn)生的磁場(chǎng)抵消或削弱高額干擾磁場(chǎng)的影響，從而達(dá)到屏蔽的效果。電磁屏蔽主要用來(lái)防止高頻電磁場(chǎng)的影響，對(duì)于低頻磁場(chǎng)的干擾其屏蔽效果是非常小的。2.電磁屏蔽電磁屏蔽是采用導(dǎo)電良好的金屬材32.電磁屏蔽（續(xù)）電磁屏蔽依靠渦流產(chǎn)生作用，因此必須用良導(dǎo)體如銅、鋁等做屏蔽層。如果考慮高頻集膚效應(yīng)，高頻渦流僅流過(guò)屏蔽層的表面一層，因此屏蔽層的厚度只需考慮機(jī)械強(qiáng)度就可以了。2.電磁屏蔽（續(xù)）電磁屏蔽依靠渦流產(chǎn)生作用4主動(dòng)屏蔽和被動(dòng)屏破的比較主動(dòng)屏蔽和被動(dòng)屏破的比較53.低頻磁屏蔽低頻磁屏蔽是利用鐵磁性材料磁導(dǎo)率高、磁阻小，對(duì)磁場(chǎng)有分路作用。為了保護(hù)磁敏器件不受低頻磁場(chǎng)的干擾，采用高導(dǎo)磁材料做屏蔽層，可將器件置于屏蔽層內(nèi)，由于鐵磁材料的磁阻比內(nèi)部空氣磁阻小得多，磁力線主要通過(guò)屏蔽層．從而保護(hù)內(nèi)部器件不受外界磁場(chǎng)的影響。同理，若將電源變壓器、偏轉(zhuǎn)線圈等干擾源用鐵磁材料包住，則可保護(hù)外界環(huán)境不受干擾源的漏磁影響。3.低頻磁屏蔽低頻磁屏蔽是利用鐵磁性材料65.4.2接地將電路、單元與充作信號(hào)電位公共參考點(diǎn)的接地面實(shí)行低阻抗連接，稱(chēng)為接地。將電路、設(shè)備的地線或接地面與大地實(shí)行低阻抗連接稱(chēng)為接大地。在電子設(shè)備中，接地是抑制干擾的主要方法之一。若能把屏蔽、濾波和接地正確地結(jié)合起來(lái)使用，就能較好地解決大部分噪聲干擾問(wèn)題。所以，對(duì)接地的設(shè)計(jì)、接地方式的選擇相接地工藝技術(shù)必須充分的注意。5.4.2接地將電路、單元與充作信7(1)給出電路、單元和設(shè)備的零電位基準(zhǔn)面，構(gòu)成電信號(hào)的通路，以保證電子設(shè)備的正常工作；(2)防止在設(shè)備外殼或屏蔽層上由于電荷積聚、電壓上升而造成人身不安全，或引起火花放電；(3)將設(shè)備機(jī)完成屏蔽層等接地，給高頻干擾電壓形成一個(gè)低阻抗通路，以防止它對(duì)電子設(shè)備的干擾。1.接地的目的與作用(1)給出電路、單元和設(shè)備的零電位基準(zhǔn)面，構(gòu)8從防止干擾角度出發(fā)，接地設(shè)計(jì)耍注意兩點(diǎn)：減少公共地線阻抗和斷開(kāi)地環(huán)路，以避免受磁場(chǎng)耦合和地電位差的影響。1.接地的目的與作用（續(xù)）從防止干擾角度出發(fā)，接地設(shè)計(jì)耍注意兩點(diǎn)：減少92.地線的種類(lèi)

(1)保護(hù)接地線(保安地線)。出于安全防護(hù)目的，將電氣設(shè)備和電子測(cè)量裝置的外殼與屏蔽層接地用的地線，與大地連接在一起。例如，作為三相四線制電源電網(wǎng)的零線、電氣設(shè)備的機(jī)殼、底盤(pán)以及避雷針等都需要接大地，這就是保護(hù)接地線，2.地線的種類(lèi)(1)保護(hù)接地線(保安地線102.地線的種類(lèi)（續(xù)1）

(2)信號(hào)地線。電子裝置中的地線，除特別說(shuō)明接大地的以外，一般都是指作為電信號(hào)的基準(zhǔn)電位的信號(hào)地線。電子裝置的接地是抑制干擾、保證電路工作性能穩(wěn)定可靠的關(guān)鍵。信號(hào)地線既是各級(jí)電路中靜、動(dòng)態(tài)電流的通道，又是各級(jí)電路通過(guò)某些共同的接地阻抗而相互偶合，從而引起內(nèi)部干擾的環(huán)節(jié)。2.地線的種類(lèi)（續(xù)1）(2)信號(hào)地線。電11信號(hào)地線又可分為模擬信號(hào)地線和數(shù)字信號(hào)地線兩種。模擬信號(hào)地線是模擬信號(hào)的零信號(hào)公共線，因?yàn)槟M信號(hào)一般較弱，因此對(duì)模擬信號(hào)地線要求較高。數(shù)字信號(hào)地線是數(shù)字信號(hào)的零電平公共線，由于數(shù)字信號(hào)一般較強(qiáng)，故對(duì)數(shù)字信號(hào)地線的要求可低些。為了避免模擬信號(hào)地線與數(shù)字信號(hào)地線之間的相互干擾，二者應(yīng)分別設(shè)置。2.地線的種類(lèi)（續(xù)2）信號(hào)地線又可分為模擬信號(hào)地線和數(shù)字信號(hào)地線兩12

(3)信號(hào)源地線。傳感器可看作測(cè)量裝置的信號(hào)源。通常傳感器裝設(shè)在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)，而顯示、記錄等測(cè)量裝置則安裝在離現(xiàn)場(chǎng)有一定距離的控制室內(nèi)，在接地要求上二者不同、有差別。信號(hào)源地線是傳感器本身的零信號(hào)電位基準(zhǔn)公共線。2.地線的種類(lèi)（續(xù)3）(3)信號(hào)源地線。傳感器可看作測(cè)量裝置的信號(hào)13

(4)負(fù)載地線。負(fù)載的電流一般較前級(jí)信號(hào)電流大得多，負(fù)載地線上的電流在地線上產(chǎn)生的干擾作用也大，因此負(fù)載地線和測(cè)量放大器的信號(hào)地線也有不同的要求。有時(shí)二者在電氣上是相互絕緣的，它們之間通過(guò)磁耦合或光耦合來(lái)傳輸信號(hào)。

2.地線的種類(lèi)（續(xù)4）(4)負(fù)載地線。負(fù)載的電流一般較前級(jí)信號(hào)電流14在電子裝置中，上述四種地線一般應(yīng)分別設(shè)置。在電位需要連通時(shí)，可選擇合適的位置作一點(diǎn)相連．以消除各地線之間的相互干擾。2.地線的種類(lèi)（續(xù)5）在電子裝置中，上述四種地線一般應(yīng)分別設(shè)置。在153.低頻電路一點(diǎn)接地準(zhǔn)則為了使屏蔽在防護(hù)電測(cè)裝置不受外界電場(chǎng)的電容性或電阻性漏電影響，應(yīng)將屏蔽接大地。通常把大地看作等電位體，但由于各種原因，實(shí)際上大地各處的電位是不相等的。如果一個(gè)測(cè)量系統(tǒng)兩點(diǎn)接地，則這兩點(diǎn)之間的地電位差將引起干擾，加上各種接地電流的流通，也會(huì)使同一接地系統(tǒng)上的各點(diǎn)電位不一致，這樣又給電路引進(jìn)了內(nèi)部干擾。如果采用“一點(diǎn)接地”，就可以有效地抑制和削弱這些干擾。因此對(duì)一個(gè)測(cè)量電路只能“一點(diǎn)接地”。3.低頻電路一點(diǎn)接地準(zhǔn)則為了使屏蔽在防護(hù)163.低頻電路一點(diǎn)接地準(zhǔn)則（續(xù)1）(1)單級(jí)電路的一點(diǎn)接地3.低頻電路一點(diǎn)接地準(zhǔn)則（續(xù)1）(1)單級(jí)電路的一點(diǎn)接地173.低頻電路一點(diǎn)接地準(zhǔn)則（續(xù)2）(2)多級(jí)電路的一點(diǎn)接地3.低頻電路一點(diǎn)接地準(zhǔn)則（續(xù)2）(2)多級(jí)電路的一點(diǎn)接地183.電路一點(diǎn)接地準(zhǔn)則（續(xù)4）(3)測(cè)量系統(tǒng)的一點(diǎn)接地3.電路一點(diǎn)接地準(zhǔn)則（續(xù)4）(3)測(cè)量系統(tǒng)的一點(diǎn)接地19在頻率為1MHz以下時(shí)才采用一點(diǎn)接地方式;對(duì)于高頻電路，當(dāng)?shù)鼐€長(zhǎng)度等于l／4波長(zhǎng)的奇數(shù)倍時(shí)，地線阻抗就會(huì)變得很高，這時(shí)地線變成了天線，而向外輻射噪聲。為防止幅射干擾，地線長(zhǎng)度應(yīng)小于信號(hào)波長(zhǎng)的1／20。如果地線長(zhǎng)度超過(guò)信號(hào)波長(zhǎng)的1／20則應(yīng)采用多點(diǎn)接地。

3.高頻電路的多點(diǎn)接地原則在頻率為1MHz以下時(shí)才采用一點(diǎn)接地方式;3.高頻電路的多點(diǎn)203.強(qiáng)電地線與信號(hào)地線分開(kāi)設(shè)置所謂強(qiáng)電地線，主要是指電源地線、大功率負(fù)載地線等，它們上邊流過(guò)的電流大，在地線電阻上會(huì)產(chǎn)生毫伏或伏級(jí)電壓降。若這種地線與信號(hào)地線共用，就會(huì)產(chǎn)生很強(qiáng)的干擾。因此，信號(hào)地線與強(qiáng)電地線分別設(shè)置。3.強(qiáng)電地線與信號(hào)地線分開(kāi)設(shè)置所謂強(qiáng)電地線213.模擬信號(hào)地線與數(shù)字信號(hào)地線分開(kāi)設(shè)置數(shù)字信號(hào)一般比較強(qiáng)，而且是交變的脈沖，流過(guò)它的地線電流也是脈沖。模擬信號(hào)比較弱。如果兩種信號(hào)共用一條地線，數(shù)字信號(hào)就會(huì)通過(guò)地線電阻對(duì)模擬信號(hào)構(gòu)成干擾，故這兩種地線應(yīng)分開(kāi)設(shè)置。3.模擬信號(hào)地線與數(shù)字信號(hào)地線分開(kāi)設(shè)置數(shù)字信224.接地方法

（1）埋沒(méi)銅板：把面積約為1m2、厚為l一2mm的銅板埋在地下1米深處作為接地電極，用導(dǎo)線引出地面。在銅板周?chē)派夏咎迹顾谐浞值奈?，以減小接地電阻。

（2）接地棒：通常用長(zhǎng)30一40cm的一頭尖的金屬棒，將其數(shù)根并排埋在地下，其方法同于埋銅板。這種方法，作為臨時(shí)地線是根方便的。（3）網(wǎng)狀(輻射狀)地線：將許多根直徑為2mm的裸銅線，埋在挖掘成網(wǎng)狀溝道中，并把每根線的一端集束在一起(要焊接)作為接地電極。地溝深為lm以上。對(duì)于要求較高的機(jī)房，可采用這種方法。4.接地方法（1）埋沒(méi)銅板：把面積約為1235.地線浮置

浮置又稱(chēng)浮空、浮接，它指的是電子設(shè)備的輸入信號(hào)放大器公共線(即模擬信號(hào)地)不接機(jī)殼或大地，測(cè)量放大器與機(jī)殼或大地之間無(wú)直流聯(lián)系。浮置的目的是阻斷干擾電流的通路。檢測(cè)系統(tǒng)或電子設(shè)備的測(cè)量電路被浮置后，由于共模干擾電流可大大減小，因此其共模抑制能力極大提高。這里應(yīng)該指出的是．只有在對(duì)電路要求高、且采用多層屏蔽的條件下，才采用浮置技術(shù)。

測(cè)量電路的浮置應(yīng)該包括該電路的供電電源，即對(duì)這種俘置的測(cè)量電路的供電系統(tǒng)應(yīng)該是單獨(dú)的浮置供電系統(tǒng)，否則浮置將是無(wú)效的。5.地線浮置浮置又稱(chēng)浮空、浮接，它指的是電245.4.3對(duì)稱(chēng)電路對(duì)稱(chēng)電路又稱(chēng)平衡電路。它是指雙線電路中的兩根導(dǎo)線與連接到這兩根導(dǎo)線的所有電路，對(duì)地或?qū)ζ渌鼘?dǎo)線的結(jié)構(gòu)對(duì)稱(chēng)，且對(duì)應(yīng)的阻抗相等,使負(fù)載上的噪聲電壓互相抵消.5.4.3對(duì)稱(chēng)電路對(duì)稱(chēng)電路又稱(chēng)平衡電路。它是指雙線電路中255.4.4隔離技術(shù)1.電磁隔離加入隔離變壓器后，兩電路之間電的聯(lián)系被切斷，以磁的形式傳遞信號(hào)，從而抑制了Vcm的影響。5.4.4隔離技術(shù)1.電磁隔離加入隔26微機(jī)的電源隔離微機(jī)的電源隔離272.光電隔離2.光電隔離28微機(jī)的光電隔離微機(jī)的光電隔離293.隔離放大器

隔離放大器主要用于要求共模干擾抑制比高的模擬電信號(hào)的傳遞過(guò)程中，例如由微機(jī)組成的系統(tǒng)中，輸入為微弱的模擬信號(hào)、環(huán)境干擾較大、對(duì)信號(hào)傳遞精度要求又高，這時(shí)考慮采用在信號(hào)進(jìn)入微機(jī)接口前加入隔離放大器，以保證系統(tǒng)的性能。3.隔離放大器隔離放大器主要用于要求共模305.4.5濾波濾波是一種只允許某一頻帶信號(hào)通過(guò)或只阻止某一頻帶信號(hào)通過(guò)的抑制干擾措施之一。

(1)電源濾波交流和直流兩種供電方式，不管哪種供電方式都可能由電源本身和電源線引進(jìn)干擾

(2)信號(hào)濾波從工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)得到的信號(hào)，經(jīng)傳輸線送入電子設(shè)備或微機(jī)的接口電路。在獲取和傳輸信號(hào)的過(guò)程中，可能會(huì)引進(jìn)干擾。

5.4.5濾波濾波是一種只允許某一頻帶信31(3)有源濾波

它與無(wú)源濾波器相比，具有能對(duì)信號(hào)提供一