第八章电磁兼容性问题.ppt

第八章电磁兼容性问题
本章学****目的及主要内容
学****目的：
从电路设计上讨论嵌入式系统的电磁兼容性问题。
主要内容：
1. 电磁兼容的基本概念及术语
2. 电磁兼容的基本原理
3. 基本元件的高频特性和模型
4. 提高电磁兼容性的措施
5. 旁路和去耦
6. 信号完整性与串扰
7. PCB走线终端
8. 接地
9. 考虑电磁兼容性的其他措施
10. 控制噪声的经验
第八章电磁兼容性问题
概述
1. 电磁兼容的基本概念
⑴ 定义：
电磁兼容是一种能力，它在其电磁环境中能完成它的功能，而不至于在其环境中产生不能容忍的干扰。
系统本身抗电磁干扰能力要强，不易受到外界环境的干扰。
系统本身不应成为一个噪声源，产生对其它仪器、设备的电磁干
扰。
⑵ 形成电磁干扰的要素：
电磁干扰源：指产生电磁干扰的任何元器件、设备或自然现象；
耦合途径：指将电磁干扰能量传输到受干扰设备的通路或媒介；
敏感设备：指受到电磁干扰影响，或者说对电磁干扰发生响应的设备。
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2. 电磁兼容的基本术语
⑴ 电磁兼容性（EMC）
⑵ 电磁干扰（EMI）
⑶ 射频（RF）
a. 传导发射
b. 辐射发射
⑷ 敏感度（Susceptibility）
⑸ 抗干扰性（Immunity）
⑹ 静电放电（ESD）
⑺ 抗辐射干扰性（Radiated Immunity）
⑻ 抗传导干扰性（Conducted Immunity）
⑼ 密封（Containment）
⑽ 抑制（Suppression）
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电磁兼容的基本原理
1. 常见的电磁兼容性问题
射频干扰
静电放电
电力干扰
自兼容性
2. 电磁环境特性
频域上看：变化的信号都会产生款频谱的射频能量
例：无线电广播
电子元器件的特性影响电磁兼容性。
例：74S系列与74LS系列
时钟电路产生宽频谱的射频辐射
电子元器件的位置影响系统的电磁兼容性
例：电感元件、电路走线策略、屏蔽技术
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3. 噪声耦合路径
⑴ 传导耦合
传导耦合机理如下图所示。
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3. 噪声耦合路径（continued）
⑵ 磁场耦合
磁场耦合原理如下图所示。
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3. 噪声耦合路径（continued）
⑶ 电场耦合
与磁场耦合相对应，电场耦合产生于电容效应。
⑷ 电磁场耦合
电场耦合和磁场耦合同时存在，形成电磁场耦合，是最常见的耦
合。
辐射的强度与频率（或信号波长）和天线的尺寸有关。
最常见的噪声耦合方式是通过导体、导线或PCB走线。
阻断电磁耦合的措施：
传导耦合：降低公共路径的阻抗。
辐射耦合：调整元器件的位置、方向、屏蔽等。
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4. PCB走线的天线效应
⑴ 天线示意图如下所示。

⑵ 降低PCB走线的天线效应的措施：
降低电路的功率。
缩短PCB走线的长度。
对辐射电路或元件采用屏蔽措施。
降低走线的阻抗，增大其宽度。
采用射频滤波器等。
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5. 系统内部电磁干扰产生的原因
⑴ 选择错误的电子元器件封装形式和封装材料（金属与塑料封装）对于封 装形式，表面安装期间的辐射效应小于DIP封装器件。
⑵ 设计不佳，完成质量不高，电缆与接头的接地不良。
⑶ 错误的PCB布局，包括：
时钟和周期信号走线设定
PCB的分层排列及信号布线层的设置
对于带有高频RF能量分布成分的选择
共模与差模滤波
接地环路
旁路与去耦不足
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