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電磁兼容性設(shè)計的基本方法

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關(guān)鍵詞: 電磁兼容,設(shè)計方法

      接地

      接地是電子設(shè)備的一個很重要問題。接地目的有三個:

      (1)接地使整個電路系統(tǒng)中的所有單元電路都有一個公共的參考零電位,保證電路系統(tǒng)能穩(wěn)定地干作。

      (2)防止外界電磁場的干擾。機(jī)殼接地可以使得由于靜電感應(yīng)而積累在機(jī)殼上的大量電荷通過大地泄放,否則這些電荷形成的高壓可能引起設(shè)備內(nèi)部的火花放電而造成干擾。另外,對于電路的屏蔽體,若選擇合適的接地,也可獲得良好的屏蔽效果。

      (3)保證安全工作。當(dāng)發(fā)生直接雷電的電磁感應(yīng)時,可避免電子設(shè)備的毀壞;當(dāng)工頻交流電源的輸入電壓因絕緣不良或其它原因直接與機(jī)殼相通時,可避免操作人 員的觸電事故發(fā)生。此外,很多醫(yī)療設(shè)備都與病人的人體直接相連,當(dāng)機(jī)殼帶有110V或220V電壓時,將發(fā)生致命危險。

      因此,接地是抑制噪聲防止干擾的主要方法。接地可以理解為一個等電位點或等電位面,是電路或系統(tǒng)的基準(zhǔn)電位,但不一定為大地電位。為了防止雷擊可能造成的 損壞和工作人員的人身安全,電子設(shè)備的機(jī)殼和機(jī)房的金屬構(gòu)件等,必須與大地相連接,而且接地電阻一般要很小,不能超過規(guī)定值。

      電路的接地方式基本上有三類,即單點接地、多點接地和混合接地。單點接地是指在一個線路中,只有一個物理點被定義為接地參考點。其它各個需要接地的點都直 接接到這一點上。多點接地是指某一個系統(tǒng)中各個接地點都直接接到距它最近的接地平面上,以使接地引線的長度最短。接地平面,可以是設(shè)備的底板,也可以是貫 通整個系統(tǒng)的地導(dǎo)線,在比較大的系統(tǒng)中,還可以是設(shè)備的結(jié)構(gòu)框架等等。混合接地是將那些只需高頻接地點,利用旁路電容和接地平面連接起來。但應(yīng)盡量防止出 現(xiàn)旁路電容和引線電感構(gòu)成的諧振現(xiàn)象。

      屏蔽

      屏蔽就是對兩個空間區(qū)域之間進(jìn)行金屬的隔離,以控制電場、磁場和電磁波由一個區(qū)域?qū)α硪粋€區(qū)域的感應(yīng)和輻射。具體講,就是用屏蔽體將元部件、電路、組合 件、電纜或整個系統(tǒng)的干擾源包圍起來,防止干擾電磁場向外擴(kuò)散;用屏蔽體將接收電路、設(shè)備或系統(tǒng)包圍起來,防止它們受到外界電磁場的影響。

      因為屏蔽體對來自導(dǎo)線、電纜、元部件、電路或系統(tǒng)等外部的干擾電磁波和內(nèi)部電磁波均起著吸收能量(渦流損耗)、反射能量(電磁波在屏蔽體上的界面反射)和抵消能量(電磁感應(yīng)在屏蔽層上產(chǎn)生反向電磁場,可抵消部分干擾電磁波)的作用,所以屏蔽體具有減弱干擾的功能。

      屏蔽體材料選擇的原則是:

      (1)當(dāng)干擾電磁場的頻率較高時,利用低電阻率的金屬材料中產(chǎn)生的渦流,形成對外來電磁波的抵消作用,從而達(dá)到屏蔽的效果。

      (2)當(dāng)干擾電磁波的頻率較低時,要采用高導(dǎo)磁率的材料,從而使磁力線限制在屏蔽體內(nèi)部,防止擴(kuò)散到屏蔽的空間去。

      (3)在某些場合下,如果要求對高頻和低頻電磁場都具有良好的屏蔽效果時,往往采用不同的金屬材料組成多層屏蔽體。

      濾波

      濾波是抑制和防止干擾的一項重要措施。濾波器可以顯著地減小傳導(dǎo)干擾的電平,因為干擾頻譜成份不網(wǎng)于有用信號的頻率,濾波器對于這些與有用信號頻率不同的 成份有良好的抑制能力,從而起到其它干擾抑制難以起到的作用。所以,采用濾波網(wǎng)絡(luò)無論是抑制干擾源和消除干擾耦合,或是增強(qiáng)接收設(shè)備的抗干擾能力,都是有 力措施。用阻容和感容去耦網(wǎng)絡(luò)能把電路與電源隔離開,消除電路之間的耦合,并避免干擾信號進(jìn)入電路。對高頻電路可采用兩個電容器和一個電感器(高頻扼流 圈)組成的CLCMπ型濾波器。濾波器的種類很多,選擇適當(dāng)?shù)臑V波器能消除不希望的耦合。

      正確選用無源元件

      實用的無源元件并不是“理想”的,其特性與理想的特性是有差異的。實用的元件本身可能就是一個干擾源,因此正確選用無源元件非常重要。有時也可以利用元件具有的特性進(jìn)行抑制和防止干擾。

      電路技術(shù)

      有時候采用屏蔽后仍不能滿足抑制和防止干擾的要求,可以結(jié)合屏蔽,采取平衡措施等電路技術(shù)。平衡電路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,對地或?qū)ζ渌鼘?dǎo)線都具有相同的阻抗。其目的在于使兩根導(dǎo)線所檢拾到的干擾信號相等。這時的干擾噪聲是一個共態(tài)信號,可在負(fù)載上自行消失。另外,還可采 用其它一些電路技術(shù),例如接點網(wǎng)絡(luò),整形電路,積分電路和選通電路等等。總之,采用電路技術(shù)也是抑制和防止干擾的重要措施。

    (審核編輯: 智匯張瑜)

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