改進(jìn)EMC控制助配備CCD器件的“偵察機(jī)”一臂之力

新型材料的出現(xiàn)和加工工藝水平的不斷提高，以及高靈敏度CCD器件和電子學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，使得高分辨率光學(xué)遙感器成為世界各國(guó)在空間遙感領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)。其中，高分辨率相機(jī)系統(tǒng)作為偵察手段之一而倍受關(guān)注。

由于沒有地球大氣層的保護(hù)，系統(tǒng)在空間的工作環(huán)境比地面環(huán)境惡劣、復(fù)雜得多。來自銀河系，包括太陽的高能帶電粒子的轟擊、氣候的變化無常、力學(xué)環(huán)境的沖擊，使可靠性成為控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵問題，而其中的電磁兼容性(EMC)設(shè)計(jì)又是可靠性設(shè)計(jì)的重要一環(huán)。

在新產(chǎn)品研發(fā)階段就進(jìn)行EMC設(shè)計(jì)，比等到產(chǎn)品EMC測(cè)試不合時(shí)再才進(jìn)行改進(jìn)，費(fèi)用可以大大節(jié)省，效率可以大大提高;反之，效率就會(huì)降低，費(fèi)用就會(huì)增加。因此在控制系統(tǒng)板級(jí)設(shè)計(jì)時(shí)，就要求我們盡量多地考慮EMC問題，力求將EMI降到最低。

1 形成干擾的基本要素

各種形式的電磁干擾(EMI)是影響電子設(shè)備電磁兼容性的主要因素，在電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，為避免干擾，應(yīng)當(dāng)首先了解形成干擾的基本要素。形成干擾的基本要素有三個(gè)。

1.1 干擾源

干擾源，指產(chǎn)生干擾的元件、設(shè)備或信號(hào)。干擾源一般分為內(nèi)部和外部?jī)煞N。內(nèi)部干擾是電子設(shè)備內(nèi)部各元部件之間的相互干擾。例如：(1)工作電源通過線路的分布電容和絕緣電阻產(chǎn)生漏電而造成的干擾;(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€之間的互感造成的干擾;(3)設(shè)備或系統(tǒng)內(nèi)部某些元件發(fā)熱，影響元件本身或其他元件的穩(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)通過耦合影響其它部件造成的干擾。

外部干擾是電子設(shè)備或系統(tǒng)以外的因素對(duì)線路、設(shè)備或系統(tǒng)的干擾。例如：(1)外部的高電壓、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_。

1.2 供能量傳輸?shù)穆窂?/strong>

傳播路徑，指干擾從干擾源傳播到敏感器件的通路或媒介。典型的干擾傳播路徑有以下三種。

(1)當(dāng)干擾源的頻率較高，干擾信號(hào)的波長(zhǎng)又比被干擾對(duì)象的結(jié)構(gòu)尺寸小，或者干擾源與被干擾者之間的距離r≥λ/2π時(shí)，則干擾信號(hào)可以認(rèn)為是輻射場(chǎng)，它以平面電磁波形式向外輻射電磁場(chǎng)能量進(jìn)入被干擾對(duì)象的通路。

(2)干擾信號(hào)以漏電和耦合形式，通過絕緣支撐物(包括空氣)為媒介，經(jīng)公共阻抗的耦合進(jìn)入被航空航天干擾的線路、設(shè)備或系統(tǒng)。

(3)干擾信號(hào)還可以通過直接傳導(dǎo)方式進(jìn)入線路、設(shè)備或系統(tǒng)。

1.3 接收器

接收器一般是敏感器件，指容易被干擾的器件。并且當(dāng)電磁干擾強(qiáng)度超過允許的界限時(shí)，這個(gè)器件會(huì)發(fā)生紊亂。如：A/D、D/A轉(zhuǎn)換器、單片機(jī)，數(shù)字集成電路，弱信號(hào)放大器等。

2 抗干擾設(shè)計(jì)

2.1 抑制干擾源

抑制干擾源就是盡可能地減小干擾源的du/dt，di/dt。這是抗干擾設(shè)計(jì)中最優(yōu)先考慮和最重要的原則，常常會(huì)起到事半功倍的效果。減小干擾源的du/dt主要是通過在干擾源兩端并聯(lián)電容來實(shí)現(xiàn)。減小干擾源的di/dt則通過在干擾源回路串聯(lián)電感或電阻以及增加續(xù)流二極管來實(shí)現(xiàn)。抑制干擾源的常用措施如下。

(1)繼電器線圈增加續(xù)流二極管，消除斷開線

圈時(shí)產(chǎn)生的反電動(dòng)勢(shì)干擾。僅添加續(xù)流二極管會(huì)使繼電器的斷開時(shí)間滯后，增加穩(wěn)壓二極管后繼電器在單位時(shí)間內(nèi)可動(dòng)作更多的次數(shù)。

(2)在繼電器接點(diǎn)兩端并接火花抑制電路(一

般是RC串聯(lián)電路，電阻一般選幾千到幾萬歐姆，電容選0.01μF)，減小電火花影響。

(3)給電機(jī)加濾波電路，注意使電容、電感引線盡量短。

(4)電路板上每個(gè)IC要并接一個(gè)0.01μF～0.1μF高頻電容，以減小IC對(duì)電源的影響。注意高頻電容的布線，連線應(yīng)靠近電源端并盡量粗短，否則，等于增大了電容的等效串聯(lián)電阻，會(huì)影響濾波效果。

(5)布線時(shí)避