电路中的抗干扰技术.ppt

2008.10.10,电子仪器设计,主讲教师：郝晓剑 3942611,信息与通信工程学院电子工程系,8章 电路中的抗干扰技术,抗干扰技术中的大部分内容是针对电磁干扰的，因而抗电磁干扰技术近年来又被称为“电磁兼容性技术”。 所谓电磁兼容性（Electromagnetic Compatibility,简称EMC，俗称抗干扰）是指干扰可以在不损害信息的前提下与有用信号共存。 电磁兼容性比较贴切的定义为： 装置或系统在其设置的预定场所投入实际运行时，既不受周围电磁环境的影响，又不影响周围的环境，也不发生性能事业心化和误动作，而能按设计要求正常工作的能力。,8.1 干扰与抑制,形成电磁干扰的要素有三个： 一是向外发送干扰的源，即噪声源； 二是传播电磁干扰的途径，即噪声的耦合和辐射； 三是承受电磁干扰的客体，即受扰设备。,主要采取三方面的抑制措施： 抑制噪声源，直接消除干扰原因； 消除噪声源和受扰设备之间的噪声耦合和辐射； 加强受扰设备抵抗各种干扰的能力，降低其对噪声的敏感度。,一、干扰与噪声源,内部噪声 内部噪声是指在电子装置和设备内部的电路或器件产生的噪声。 外来噪声 外来噪声指的是从外部侵入电子装置和设备的噪声。 自然噪声主要指自然界雷电产生的噪声。 人为噪声是指其它机器和设备产生的噪声，包括有触点电器、放电管、工业用高频设备、电力输送线、机动车、大功率发射装置、超声波设备等产生的噪声。,二、干扰与噪声的耦合方式,（a）静电耦合模型 （b）互感耦合模型 （c）共阻抗耦合模型（d）漏电流耦合模型,三、干扰与噪声抑制的一般措施,一是直接抑制、减弱或消除干扰与噪声源的对外作用 二是切断或减弱从干扰与噪声源到受扰电路的耦合通道。 在测量与控制电路的设计、组装和使用中，对干扰与噪声抑制的主要措施有屏蔽、接地、隔离、合理布线、净化、滤波和采用专门电路与器件等。,8.2 抑制干扰技术,一、屏蔽技术 屏蔽一般指的是电磁屏蔽。所谓电磁屏蔽，就是用电导率和磁导率高的材料制成封闭的容器，将受扰的电路置于该容器之中，从而抑制容器外的干扰与噪声对容器内电路的影响。当然，也可以将产生干扰与噪声的电路置于该容器之中，从而减弱或消除其对外部电路的影响。屏蔽可以显著地减小静电（电容性）耦合和互感（电感性）耦合的作用，降低受扰电路的干扰与噪声的敏感度，因而在电路设计中被主泛采用。,屏蔽的原理,P1为干扰与噪声的入射能量，R1为干扰与噪声在第一边界面上的反射能量，R2为干扰与噪声在第二边界面上被反射与在屏蔽层内被吸收的能量，P2为干扰与噪声透过第二边界的剩余能量。如果屏蔽形式与材料选择得好，可使由屏蔽容器外部进入其内部的干扰能量P2明显小于P1，或者使从屏蔽内部干扰源逸出到容器外面的干扰能量显著减小。,屏蔽的结构形式,屏蔽结构形式主要有屏蔽罩、屏蔽栅网、屏蔽铜箔、隔离仓和导电涂料等。屏蔽罩一般用无孔隙的金属薄板制成。屏蔽栅网一般用金属编制网或有孔金属薄板制成。屏蔽铜箔一般是利用多层印制电路板的一个铜箔面作为屏蔽板。隔离仓是将整机金属箱体用金属板分隔成多个独立的隔仓，从而将各部分电路分别置于各个隔仓之内，用以避免各个电路部分之间的电磁干扰与噪声影响。导电涂料是在非金属的箱体内、外表面上喷一层金属涂层。,屏蔽的材料,屏蔽材料有电场屏蔽材料和磁场屏蔽材料两类。电场屏蔽一般用用电导就绪较高的铜或 铝材料。当干扰与噪声的频率较高时，用用价格较贵的银材料效果更好些。电场屏蔽的作用以反射衰减为主，其特点是干扰与噪声频率升高时，磁导率下降，屏蔽作用减弱。对此，可采用多种不同的材料制成多层屏蔽结构解决之。在一些要求比较高的场合，可同时采用电场屏蔽和磁场屏蔽两种方式，以达到充分抑制干扰与噪声目的。,二、接地技术,接地通常有两种含义，一是连接到系统基准地，二是连接到大地。 连接到系统基准地。是指各个电路部分通过低电阻导体与电气设备的金属底板或金属外壳实施的连接，而电气设备的金属底板或金属外壳并不连接到大地。 连接到大地，指的是将电气设备的金属底板或金属外壳通过低电阻导体与在地实施的连接。,公共基准电位接地,测量与控制电路中的基准电位是各回路工作的参考电位，该参考电位通常选为电路中直流电源（当电路系统中有两个以上直流电源时则为其中一个直流电源）的零电压端。该参考电位与大地的连接方式有直接接地、悬浮接地、一点接地、多点接地等方式，可根据不同情况下组合采用，以达到所要求的目的。,抑制干扰接地,电气设备中的某些部分与大地连接，可起到抑制干扰与噪声的作用。如大功率电路的接地可减小电路对其它电路的电磁冲击与噪声干扰，屏蔽壳体、屏蔽网罩或屏蔽隔板的接地可避免电荷积聚引起的静电效应，提高抑制干扰的效果等。 抑制干扰接地从具体连接方式上讲，有部分接地和全部接地、一点接地与多点接地、直接接地与悬浮接地等类型。到底哪一种方式最适合，因有些分布与寄生参数难以确定，常常无法用理论分析估计，最好做一些模拟试验，以便设计制造时参考。 实际中，有时可采用一种接地方式，有时则要同时采用几种接地方式，应根据不同情况采用不同方式。,安全保护接地,当电气设备的绝缘因机械损伤、过电压等原因被损坏，或无损坏但处于强电磁环境时，电气设备的金属外壳、操作手柄等部分会出现相当高的对地电压，危及操作维修人员的安全。 将电气设备的金属底板或金属外壳与大地实施连接，可消除触电危险。在进行安全接地连接时，要保证较小的接地电阻和可靠的连接方式，防止日久失效。另外要坚持独立接地，即将接地线通过专门的低阻导线与近处的大地实施连接。,三、隔离技术 四、布线技术 五、灭弧技术,8.3 电源干扰的抑制,一、电网干扰抑制技术 线路滤波器,切断噪声变压器,二、电源稳定净化技术,（一