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嵌入式系統(tǒng)的電磁兼容性設(shè)計(jì)

作者: 時間:2009-07-23 來源:網(wǎng)絡(luò) 收藏
2.1.5 共阻抗耦合
  當(dāng)設(shè)備或元器件共用信號線或線時,他們之間就會通過公共阻抗產(chǎn)生相互干擾,如共用則稱共阻抗干擾,共用地線稱共地線阻抗干擾。
  圖3中,電路1和電路2分別與電源各自形成一個電流回路,其中一個電路電流的增加必將使另一個電路的電流減少。電流的不斷變化,就會產(chǎn)生變化無常的電場和磁場,引起電磁噪聲,并通過電源線、地線形成復(fù)雜的交叉干擾。

本文引用地址:http://butianyuan.cn/article/152411.htm


  在高頻數(shù)字中,當(dāng)電路1工作時,會在回路公共阻抗上產(chǎn)生高頻數(shù)字噪聲,該噪聲在電路2的回路中使地線“飄動”。不穩(wěn)定的地線將嚴(yán)重降低運(yùn)算放大器、模/數(shù)轉(zhuǎn)換器等電路的性能。削弱電源共阻抗耦合的措施主要有以下2個:
(1)降低接入阻抗
  電源線的布線要根據(jù)電流的大小,盡量加大導(dǎo)線的寬度,使電源線、地線的走向與信號傳輸方向一致,減少存在噪聲的單元和其他單元之間公共電源阻抗,有助于增強(qiáng)抗噪聲的能力。電路板要按功能分區(qū),各分區(qū)電路地線相互并聯(lián),一點(diǎn)接地。當(dāng)電路板上有多個電路單元時,應(yīng)使各單元有獨(dú)立的地線回路,各單元集中一點(diǎn)與公共地相連。這樣各自產(chǎn)生的噪聲電流不會流入其他單元,避免相互串?dāng)_。
(2)使用去耦電容
  印制板上一般都有多個集成電路,其中某些高速大功率器件,地線上會出現(xiàn)很大的噪聲電壓。抑制噪聲的方法是在各集成器件的電源線和地線間接入去耦電容,以縮短開關(guān)電流的流通途徑,降低電阻壓降。
2.2 場干擾
  電磁騷擾通過空間傳播實(shí)質(zhì)上是騷擾能量以場的形式向四周傳播。場分為近場和遠(yuǎn)場。近場又稱感應(yīng)場,如果場源是高電壓小電流的源則近場主要是電場,如果場源是低電壓大電流的源則近場主要是磁場。無論場源是什么性質(zhì),當(dāng)離場源距離大于λ/2π以后的場都變成了遠(yuǎn)場,又稱輻射場。對于距離較遠(yuǎn)的系統(tǒng)間的問題,一般都用遠(yuǎn)場輻射來分析。對于系統(tǒng)內(nèi),特別是同一設(shè)備內(nèi)的問題基本上是近場耦合問題。
2.2.1 遠(yuǎn)場輻射
  騷擾源向周圍空間的輻射發(fā)射需要根據(jù)天線與電波傳播理論來計(jì)算,下面主要介紹微機(jī)系統(tǒng)中常見的幾種輻射方式。
(1)單點(diǎn)輻射
單點(diǎn)輻射主要指各向同性的較小的騷擾源。
(2)平行雙線環(huán)路的輻射
設(shè)平行雙線環(huán)路中流有差模電流,并設(shè)線路長度l≤λ/4,其輻射應(yīng)為:

其中:E為電場強(qiáng)度(V/m);I為電流強(qiáng)度,(A);S為環(huán)路面積(m2),r為到發(fā)射源的距離(m);λ為波長(m)。
  如果印制板上有多條高頻率長軌線則可能產(chǎn)生嚴(yán)重的輻射。由式(3)可知減小信號環(huán)路的面積可以減小輻射,或者增加信號的最大波長,這可以通過延長信號的上升時間來實(shí)現(xiàn)。同樣當(dāng)供電電源環(huán)路中有高頻電流流過時,電源環(huán)路也是很好的輻射源,所以應(yīng)該在高頻噪聲源處加去耦電容,給噪聲一條高頻旁路,以免流人電源環(huán)路,產(chǎn)生輻射。
(3)單導(dǎo)線輻射
  當(dāng)平行雙線環(huán)路中環(huán)路面積足夠小時,其差模電流產(chǎn)生的輻射可以忽略,而共模電流產(chǎn)生的輻射將成為主要因素,稱為單導(dǎo)線輻射。
(4)感應(yīng)
  周圍空間的騷擾電場和磁場都會在閉合環(huán)路中產(chǎn)生感應(yīng)電壓,從而對環(huán)路產(chǎn)生干擾。閉合環(huán)路產(chǎn)生的感應(yīng)電壓于環(huán)路面積成正比,環(huán)路面積越大感應(yīng)電壓越大,所以要避免外界噪聲場的干擾應(yīng)盡量減小環(huán)路面積。同時還可看到頻率越高產(chǎn)生的感應(yīng)電壓也越大,即高頻噪聲容易對環(huán)路產(chǎn)生干擾。
2.2.2 近場耦合
  同一設(shè)備內(nèi)各部分電路之間距離較近的相互干擾常用近場耦合的方式處理。近場條件是離騷擾源的距離小于λ/2π。近場有電場和磁場,通常把騷擾源通過電場的耦合看成是電容耦合,通過磁場的耦合看成是互感耦合。對于近場耦合主要采取屏蔽的方法來減小耦合程度。
  (1)電場屏蔽 使用接地的金屬體包裹或隔離信號傳輸線,金屬體可以是很薄的金屬箔,但必須要有良好的接地。
  (2)磁場屏蔽 在磁場頻率比較低時(100 kHz以下),通常采用鐵磁性材料如鐵、硅鋼片、坡莫合金等進(jìn)行磁場屏蔽。鐵磁性物質(zhì)的磁導(dǎo)率很大,所以可把磁力線集中在其內(nèi)部通過。高頻磁場屏蔽材料采用金屬良導(dǎo)體,例如銅、鋁等。當(dāng)高頻磁場穿過金屬板時在金屬板上產(chǎn)生感應(yīng)電動勢,由于金屬板的電導(dǎo)率很高,所以產(chǎn)生很大的渦流,渦流又產(chǎn)生反磁場,與穿過金屬板的原磁場相互抵消,同時又增加了金屬板周圍的原磁場??偟男Ч鞘勾帕€在金屬板四周繞行而過。

3 結(jié)語

  本文從基本的原理開始,討論了計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的性技術(shù)。根據(jù)多年在系統(tǒng)應(yīng)用開發(fā)中的經(jīng)驗(yàn),力求從實(shí)用的角度出發(fā),給出了系統(tǒng)中的一些相應(yīng)抗干擾措施。

linux操作系統(tǒng)文章專題:linux操作系統(tǒng)詳解(linux不再難懂)

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