電磁干擾的三要素是干擾源、干擾傳輸途徑、干擾接收器(敏感信號(hào)或設(shè)備)。EMC就圍繞這些問題進(jìn)行研究。PCB設(shè)計(jì)最基本的干擾抑制技術(shù)是屏蔽、濾波、接地。它們主要用來切斷干擾的傳輸途徑。
一、電磁兼容性(EMC)
電磁兼容性(EMC)是指設(shè)備或系統(tǒng)在其電磁環(huán)境中符合要求運(yùn)行并不對(duì)其環(huán)境中的任何設(shè)備產(chǎn)生無法忍受的電磁干擾的能力。因此,EMC包括兩個(gè)方面的要求:一方面是指設(shè)備在正常運(yùn)行過程中對(duì)所在環(huán)境產(chǎn)生的電磁干擾不能超過一定的限值;另一方面是指器具對(duì)所在環(huán)境中存在的電磁干擾具有一定程度的抗擾度,即電磁敏感性。
EMC(ElectromagneticCompatibility),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。
EMC包括EMI(電磁干擾)及EMS(電磁耐受性)兩部分:
① EMI:指機(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;
② EMS:指機(jī)器在執(zhí)行應(yīng)有功能的過程中不受周圍電磁環(huán)境影響的能力。
電磁兼容(electromagneticcompatibility)各種電氣或電子設(shè)備在電磁環(huán)境復(fù)雜的共同空間中,以規(guī)定的安全系數(shù)滿足設(shè)計(jì)要求的正常工作能力。也稱電磁兼容性。它的含義包括:
①電子系統(tǒng)或設(shè)備之間在電磁環(huán)境中的相互兼顧;
②電子系統(tǒng)或設(shè)備在自然界電磁環(huán)境中能按照設(shè)計(jì)要求正常工作。若再擴(kuò)展到電磁場(chǎng)對(duì)生態(tài)環(huán)境的影響,則又可把電磁兼容學(xué)科內(nèi)容稱作環(huán)境電磁學(xué)。
電磁兼容的研究是隨著電子技術(shù)逐步向高頻、高速、高精度、高可靠性、高靈敏度、高密度(小型化、大規(guī)模集成化),大功率、小信號(hào)運(yùn)用、復(fù)雜化等方面的需要而逐步發(fā)展的。特別是在人造地球衛(wèi)星、導(dǎo)彈、計(jì)算機(jī)、通信設(shè)備和潛艇中大量采用現(xiàn)代電子技術(shù)后,使電磁兼容問題更加突出 。
二、PCB的抗干擾設(shè)計(jì)
抗干擾問題是現(xiàn)代PCB設(shè)計(jì)中一個(gè)很重要的環(huán)節(jié),它直接反映了整個(gè)系統(tǒng)的性能和工作的可靠性。對(duì)PCB工程師來說,抗干擾設(shè)計(jì)是大家必須要掌握的重點(diǎn)和難點(diǎn)。在實(shí)際研究中發(fā)現(xiàn),PCB板的設(shè)計(jì)主要有四方面的干擾存在:電源噪聲、傳輸線干擾、耦合和電磁干擾(EMI)。
1、電源噪聲
高頻電路中,電源所帶有的噪聲對(duì)高頻信號(hào)影響尤為明顯。因此,首先要求電源是低噪聲的。在這里,干凈的地和干凈的電源同樣重要。
2、傳輸線
在PCB中只可能出現(xiàn)兩種傳輸線:帶狀線和微波線。
傳輸線最大的問題就是反射,反射會(huì)引發(fā)出很多問題,例如負(fù)載信號(hào)將是原信號(hào)與回波信號(hào)的疊加,增加信號(hào)分析的難度;反射會(huì)引起回波損耗(回?fù)p),其對(duì)信號(hào)產(chǎn)生的影響與加性噪聲干擾產(chǎn)生的影響同樣嚴(yán)重。
3、耦合
干擾源產(chǎn)生的干擾信號(hào)是通過一定的耦合通道對(duì)電控系統(tǒng)發(fā)生電磁干擾作用的。干擾的耦合方式無非是通過導(dǎo)線、空間、公共線等作用在電控系統(tǒng)上。分析下來主要有以下幾種:直接耦合、公共阻抗耦合、電容耦合、電磁感應(yīng)耦合、輻射耦合等。
4、電磁干擾(EMI)
電磁干擾EMI有傳導(dǎo)干擾和輻射干擾兩種。傳導(dǎo)干擾是指通過導(dǎo)電介質(zhì)把一個(gè)電網(wǎng)絡(luò)上的信號(hào)耦合(干擾)到另一個(gè)電網(wǎng)絡(luò)。輻射干擾是指干擾源通過空間把其信號(hào)耦合(干擾)到另一個(gè)電網(wǎng)絡(luò)。在高速PCB及系統(tǒng)設(shè)計(jì)中,高頻信號(hào)線、集成電路的引腳、各類接插件等都可能成為具有天線特性的輻射干擾源,能發(fā)射電磁波并影響其他系統(tǒng)或本系統(tǒng)內(nèi)其他子系統(tǒng)的正常工作。各種形式的電磁干擾是影響電子設(shè)備兼容性的主要原因。因此,了解電磁干擾的產(chǎn)生原因是抑制電磁干擾,提高電子產(chǎn)品電磁兼容性的重要前提。
電磁干擾的產(chǎn)生可以分為:
1、內(nèi)部干擾內(nèi)部電子元件之間的相互干擾
(1)工作電源通過線路的分布電源和絕緣電阻產(chǎn)生漏電造成的干擾。
(2)信號(hào)通過地線、電源和傳輸導(dǎo)線的阻抗互相耦合,或?qū)Ь€之間的互感造成的影響。
(3)設(shè)備或系統(tǒng)內(nèi)部某些元件發(fā)熱,影響元件本身及其他元件的穩(wěn)定性造成的干擾。
(4)大功率和高電壓部件產(chǎn)生的磁場(chǎng)、電場(chǎng)通過耦合影響其他部件造成的干擾。
2、外部干擾——電子設(shè)備或系統(tǒng)以外的因素對(duì)線路、設(shè)備或系統(tǒng)的影響。
(1)外部高電壓、電源通過絕緣漏電而干擾電子線路、設(shè)備或系統(tǒng)。
(2)外部大功率的設(shè)備在空間產(chǎn)生很強(qiáng)的磁場(chǎng),通過互感耦合干擾電子線路、設(shè)備或系統(tǒng)。
(3)空間電磁對(duì)電子線路或系統(tǒng)產(chǎn)生的干擾。
(4)工作環(huán)境溫度不穩(wěn)定,引起電子線路、設(shè)備或系統(tǒng)內(nèi)部元器件參數(shù)改變?cè)斐傻母蓴_。
總結(jié):
1,電磁干擾的三要素是干擾源、干擾傳輸途徑、干擾接收器(敏感信號(hào)或設(shè)備)。EMC就圍繞這些問題進(jìn)行研究。
2,PCB設(shè)計(jì)最基本的干擾抑制技術(shù)是屏蔽、濾波、接地。它們主要用來切斷干擾的傳輸途徑。
責(zé)任編輯人:CC
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