1、第十三章：第三节第十三章：第三节 几种电磁兼容控制技术几种电磁兼容控制技术 抗电磁干扰技术有时又称为电磁兼抗电磁干扰技术有时又称为电磁兼容控制技术。容控制技术。可采用可采用破坏干扰途径和削破坏干扰途径和削弱检测系统电路对干扰的敏感性弱检测系统电路对干扰的敏感性等方法等方法，常用的抗干扰措施常用的抗干扰措施有有屏蔽、接地、浮置、屏蔽、接地、浮置、滤波、光电隔离等技术。滤波、光电隔离等技术。11/10/20221一、屏蔽技术一、屏蔽技术 利用金属材料制利用金属材料制成容器，将需要防护成容器，将需要防护的电路包围在其中，的电路包围在其中，可以防止电场或磁场可以防止电场或磁场耦合干扰的方法称为耦合干扰
2、的方法称为屏蔽。屏蔽可分为静屏蔽。屏蔽可分为静电屏蔽、低频磁屏蔽电屏蔽、低频磁屏蔽和电磁屏蔽等几种。和电磁屏蔽等几种。根据不同根据不同的对象，使的对象，使用用不同的不同的屏蔽屏蔽方式。方式。未加屏蔽罩时，中频变未加屏蔽罩时，中频变压器线圈易受外界干扰。压器线圈易受外界干扰。加屏蔽罩后的中频变压器加屏蔽罩后的中频变压器11/10/202221.静电屏蔽静电屏蔽 静电屏蔽是用铜或铝等导电性良好的金静电屏蔽是用铜或铝等导电性良好的金属为材料制作成封闭的金属容器，并与地线属为材料制作成封闭的金属容器，并与地线连接，把需要屏蔽的电路置于其中，使外部连接，把需要屏蔽的电路置于其中，使外部干扰电场的电力场不
3、影响其内部的电路，反干扰电场的电力场不影响其内部的电路，反之之，内部电路产生的电力线也无法影响外电，内部电路产生的电力线也无法影响外电路路。静电屏蔽的容器器壁上允许有较小的孔静电屏蔽的容器器壁上允许有较小的孔洞（作为引线孔或调试孔）它对屏蔽的影响洞（作为引线孔或调试孔）它对屏蔽的影响不大。不大。11/10/20223各种静电屏蔽各种静电屏蔽 仪器设备的屏蔽仪器设备的屏蔽外壳必须接地外壳必须接地带孔带孔屏蔽板屏蔽板11/10/20224各种静电屏蔽（续）各种静电屏蔽（续）自制的自制的屏蔽屏蔽罩罩通风屏蔽窗通风屏蔽窗11/10/20225各种静电屏蔽（续）各种静电屏蔽（续）开关电源采用带孔的屏开关
4、电源采用带孔的屏蔽外壳，既可散热，又蔽外壳，既可散热，又可防止电磁干扰外泄可防止电磁干扰外泄11/10/20226各种静电屏蔽（续）各种静电屏蔽（续）带调试孔的屏蔽盒带调试孔的屏蔽盒11/10/20227屏蔽线屏蔽线 三绞扭屏蔽线三绞扭屏蔽线铜芯铜芯4对双绞扭屏蔽线对双绞扭屏蔽线（屏蔽层接地）（屏蔽层接地）聚氟乙烯聚氟乙烯绝缘层绝缘层铜线铜线编织网编织网（接地）（接地）11/10/202282.低频磁屏蔽低频磁屏蔽 低频磁屏蔽是用来隔离低频（主要指低频磁屏蔽是用来隔离低频（主要指50Hz）磁场和固定磁场（也称静磁场，其幅磁场和固定磁场（也称静磁场，其幅度、方向不随时间变化，如永久磁铁产生的度、
5、方向不随时间变化，如永久磁铁产生的磁场）耦合干扰的有效措施。静电屏蔽线或磁场）耦合干扰的有效措施。静电屏蔽线或静电屏蔽盒对低频磁场不起隔离作用。必须静电屏蔽盒对低频磁场不起隔离作用。必须采用高导磁材料作屏蔽层，以便让低频干扰采用高导磁材料作屏蔽层，以便让低频干扰磁力线磁力线只只从磁阻很小的磁屏蔽层上通过，使从磁阻很小的磁屏蔽层上通过，使低频磁屏蔽层内部的电路免受低频磁场耦合低频磁屏蔽层内部的电路免受低频磁场耦合干扰的影响。干扰的影响。有时还有时还将屏蔽线穿在将屏蔽线穿在接地的接地的铁铁质蛇皮管或普通铁管内，质蛇皮管或普通铁管内，同时同时达到静电屏蔽达到静电屏蔽和低频和低频屏蔽的目的。屏蔽的目的
6、。11/10/20229低频磁屏蔽举例低频磁屏蔽举例 多数仪器的外壳多数仪器的外壳采用导磁采用导磁材料材料（例如：铁质机壳）（例如：铁质机壳）作屏作屏蔽层，让低频干扰磁力线从磁蔽层，让低频干扰磁力线从磁阻很小的磁屏蔽层上通过，使阻很小的磁屏蔽层上通过，使受外壳保护的受外壳保护的内部电路免受低内部电路免受低频磁场耦合干扰的影响。频磁场耦合干扰的影响。如果如果将将外壳接地外壳接地，则同时则同时达到静电达到静电屏蔽屏蔽和低频磁和低频磁屏蔽的目的。屏蔽的目的。参考中国（厦门）微波高频通信设备销售公司资料参考中国（厦门）微波高频通信设备销售公司资料11/10/2022103.电磁屏蔽电磁屏蔽 电磁屏蔽是
7、采用导电良好的电磁屏蔽是采用导电良好的金属材料做成屏蔽罩、屏蔽盒等金属材料做成屏蔽罩、屏蔽盒等不同的外形，将被保护的电路包不同的外形，将被保护的电路包围在其中。它屏蔽的干扰对象是围在其中。它屏蔽的干扰对象是高频（高频（40kHz以上）磁场。以上）磁场。干扰干扰源产生的高频磁场遇到导电良好源产生的高频磁场遇到导电良好的电磁屏蔽层时，就在其外表面的电磁屏蔽层时，就在其外表面感应出同频率的电涡流，从而消感应出同频率的电涡流，从而消耗了高频干扰源磁场的能量。其耗了高频干扰源磁场的能量。其次，电涡流也将产生一个新的磁次，电涡流也将产生一个新的磁场，抵消了一部分干扰磁场的能场，抵消了一部分干扰磁场的能量，
8、从而使电磁屏蔽层内部的量，从而使电磁屏蔽层内部的电电路免受高频干扰磁场的影响。路免受高频干扰磁场的影响。镀铜镀铜电磁屏蔽盒电磁屏蔽盒11/10/202211军用屏蔽帐篷军用屏蔽帐篷几种用导电纤维材导电纤维材料编织而成的军用料编织而成的军用电磁屏蔽器材电磁屏蔽器材（参考（参考常州雷宁电磁屏蔽设备公司资料）常州雷宁电磁屏蔽设备公司资料）军用军用 电子方舱电子方舱屏蔽通信车屏蔽通信车11/10/202212防电磁波屏蔽围裙防电磁波屏蔽围裙几种用几种用导电纤维材料编织而成的导电纤维材料编织而成的电磁屏蔽服电磁屏蔽服辐射源辐射源防电磁波防电磁波屏蔽服装屏蔽服装防电磁波屏蔽防电磁波屏蔽围裙的使用围裙的使用
9、11/10/202213屏蔽室屏蔽室 导电导电PVC地板地板 用于防静电及用于防静电及 底部底部屏蔽屏蔽干扰信号无法穿透干扰信号无法穿透钢板屏蔽室钢板屏蔽室11/10/202214二、接地技术二、接地技术 （一）（一）地线的种类地线的种类 接地起源于强电技术，它的本意是接大地，主接地起源于强电技术，它的本意是接大地，主要着眼于安全。这种地线也称为要着眼于安全。这种地线也称为“保安地线保安地线”。它的接地电阻值必须小于规定的数值。它的接地电阻值必须小于规定的数值。对于仪器、通讯、计算机等电子技术来说，对于仪器、通讯、计算机等电子技术来说，“地线地线”多是指电信号的基准电位，也称为多是指电信号的基
10、准电位，也称为“公共公共参考端参考端”，它除了作为各级电路的电流通道之外，它除了作为各级电路的电流通道之外，还是保证电路工作稳定、抑制干扰的重要环节。它还是保证电路工作稳定、抑制干扰的重要环节。它可以接大地，也可以与大地隔绝可以接大地，也可以与大地隔绝。11/10/202215四种触电情况四种触电情况 11/10/202216保安地线保安地线 电烙铁的外壳电烙铁的外壳必须必须良好地良好地接大地，接大地，以保证人身以保证人身安全安全以以及焊接对象不致被及焊接对象不致被静电击穿静电击穿。11/10/202217接大地与防静电的关系接大地与防静电的关系 人在工频电场中工作人在工频电场中工作时，身体可
11、能感应出几十时，身体可能感应出几十伏以上的电压；当人在地伏以上的电压；当人在地板上行走时，也可能因摩板上行走时，也可能因摩擦而带上几百伏以上的静擦而带上几百伏以上的静电。因此在焊接集成电路电。因此在焊接集成电路时，人体时，人体必须必须良好地良好地接大接大地，地，以保证集成电路的以保证集成电路的CMOS输入端不致被静电输入端不致被静电击穿击穿。人体人体接地接地的方法的方法之之一是带上接地的一是带上接地的防静电手防静电手腕带。腕带。防静电手腕带防静电手腕带11/10/202218防静电手腕带防静电手腕带的使用的使用接地接地11/10/202219信号地线分类信号地线分类 1.1.模拟信号地线模拟信
12、号地线 模拟信号地线是模拟信号的零信号电模拟信号地线是模拟信号的零信号电位公共线。因为模拟信号电压多数情况下位公共线。因为模拟信号电压多数情况下均较弱、易受干扰，易形成级间不希望的均较弱、易受干扰，易形成级间不希望的反馈，所以模拟信号地线的横截面积应尽反馈，所以模拟信号地线的横截面积应尽量大些。量大些。11/10/2022202.2.数字模拟地线数字模拟地线 数字信号地线是数字信号的零电平公数字信号地线是数字信号的零电平公共线。由于数字信号处于脉冲工作状态，动共线。由于数字信号处于脉冲工作状态，动态脉冲电流在接地阻抗上产生的压降往往成态脉冲电流在接地阻抗上产生的压降往往成为微弱模拟信号的干扰源
13、，为了避免数字信为微弱模拟信号的干扰源，为了避免数字信号对模拟信号的干扰，两者的地线应分别设号对模拟信号的干扰，两者的地线应分别设置为宜置为宜，否则会严重干扰模拟信号的测量结，否则会严重干扰模拟信号的测量结果果。11/10/202221接地改错接地改错 图示为图示为数字电路干扰模拟电路的例子数字电路干扰模拟电路的例子。该图。该图错误错误地地将数字面板表的电源负极（有较大的数字脉冲电流）将数字面板表的电源负极（有较大的数字脉冲电流）与被测电压（易受干扰的模拟信号）的负极在数字面与被测电压（易受干扰的模拟信号）的负极在数字面板表的接插件上用一根地线连接到印制电路板上板表的接插件上用一根地线连接到印
14、制电路板上，就就会使数字面板表的示值跳动不止。如果将数字电路的会使数字面板表的示值跳动不止。如果将数字电路的地线与模拟电路的地线分开设置就能有效地消除这种地线与模拟电路的地线分开设置就能有效地消除这种干扰干扰。请指出地线的错误之处，并改正之。请指出地线的错误之处，并改正之。11/10/2022223.3.信号源地线信号源地线 传感器可看作是测量装置的信号源，传感器可看作是测量装置的信号源，多数情况下信号较为微弱，多数情况下信号较为微弱，通常传感器安通常传感器安装在生产设备现场，而测量装置设在离现装在生产设备现场，而测量装置设在离现场一定距离的控制室内，从测量装置的角场一定距离的控制室内，从测量
15、装置的角度看，可以认为传感器的度看，可以认为传感器的公共参考端公共参考端就是就是信号源地线，它必须与测量装置进行信号源地线，它必须与测量装置进行正确正确的连接才能提高整个检测系统的抗干扰能的连接才能提高整个检测系统的抗干扰能力。力。11/10/2022234.4.负载地线负载地线 负载的电流一般都比前级信号电流大得负载的电流一般都比前级信号电流大得多，负载地线上的电流有可能干扰前级微弱多，负载地线上的电流有可能干扰前级微弱的信号，因此负载地线必须与其他信号地线的信号，因此负载地线必须与其他信号地线分开。例如，若误将喇叭的负极（接地线）分开。例如，若误将喇叭的负极（接地线）与扩音机话筒的屏蔽线碰
16、在一起，就相当于与扩音机话筒的屏蔽线碰在一起，就相当于负载地线与信号地线合并，可能引起啸叫。负载地线与信号地线合并，可能引起啸叫。又如当负载是继电器时，继电器触点闭合和又如当负载是继电器时，继电器触点闭合和断开的瞬间经常产生电火花，容易反馈到前断开的瞬间经常产生电火花，容易反馈到前级，造成干扰级，造成干扰，因此应正确连接，因此应正确连接。11/10/202224（二）（二）一点接地原则一点接地原则 对于模拟信号地线对于模拟信号地线、数字信号地线数字信号地线、信信号源地线号源地线、负载地线负载地线等几等几种地线一般应分别种地线一般应分别设置，在电位需要连通时，也必须仔细选择设置，在电位需要连通时
17、，也必须仔细选择合适的点，在一个地方相连，才能消除各地合适的点，在一个地方相连，才能消除各地线之间的干扰。线之间的干扰。11/10/2022251.单级电路的一点接地原则单级电路的一点接地原则 考虑到加考虑到加工工艺，在实工工艺，在实际的际的印制电路印制电路板设计中，只板设计中，只能做到各接地能做到各接地点尽量靠近、点尽量靠近、并加大地线的并加大地线的宽度。宽度。1接线端子接线端子 2印制板安装孔印制板安装孔 3接地母线接地母线 44高频变压器屏蔽外壳接地点高频变压器屏蔽外壳接地点 11/10/2022262.多级电路的一点接地原则多级电路的一点接地原则 若将若将多级电路的地线逐级串联，在多级
18、电路的地线逐级串联，在最后最后一一段地线上段地线上将将存在存在一定的一定的对地电位差，有可对地电位差，有可能产生共阻抗能产生共阻抗耦合耦合干扰干扰，应，应采取并联接地方采取并联接地方式式，才，才不易产生不易产生级与级之间的相互级与级之间的相互干扰干扰。设计设计多级电路的地线多级电路的地线应应注意以下两个原注意以下两个原则：一是公用地线截面积应尽量大些，以减则：一是公用地线截面积应尽量大些，以减小地线的内阻，二是应把电流最大的电路放小地线的内阻，二是应把电流最大的电路放在距电源的接地点最近的地方。在距电源的接地点最近的地方。11/10/202227大面积接地大面积接地 当频率较高时，应采当频率较
19、高时，应采取大面积的地线，这时允取大面积的地线，这时允许许“多点接地多点接地”，这是因，这是因为接地面积十分大，内阻为接地面积十分大，内阻很低，事实上相当于一点很低，事实上相当于一点接地，不易产生级与级之接地，不易产生级与级之间的共阻耦合。间的共阻耦合。11/10/202228多级电路的一点接地原则的改错多级电路的一点接地原则的改错请请指出下图的电源接地错误指出下图的电源接地错误监控电路监控电路电源盒电源盒第二级放大器第二级放大器第一级放大器第一级放大器地线地线1地线地线3+12V地线地线211/10/202229检测系统的一点接地原则检测系统的一点接地原则 有许多传感器采用两线制电流输出形式
20、，它有许多传感器采用两线制电流输出形式，它的两根信号线均不接大地。如果这时二次仪表也的两根信号线均不接大地。如果这时二次仪表也采用浮置电路，容易出现静电积累现象，易产生采用浮置电路，容易出现静电积累现象，易产生电场干扰。在这种情况下多采用二次仪表测公共电场干扰。在这种情况下多采用二次仪表测公共参考端接地的方案。此种情况下，检测系统仍然参考端接地的方案。此种情况下，检测系统仍然符合一点接地原则。在二次仪表与计算机相连接符合一点接地原则。在二次仪表与计算机相连接的情况下，由于计算机的公共参考端已被接金属的情况下，由于计算机的公共参考端已被接金属机箱，并通过保安地线接大地，所以这时二次仪机箱，并通过保安地线接大地，所以这时二次仪表的零电位端（公共参考端）也就通过计算机接表的零电位端（公共参考端）也就通过计算机接大地了。大地了。在这种情况下，传感器的公共参考端在这种情况下，传感器的公共参考端绝对不应再接地，否则会产生大地环流，造成干绝对不应再接地，否则会产生大地环流，造成干扰。扰。11/10/202230检测系统一点接地原则的改错检测系统一点接地原则的改错 请请指出下图的接地错误指出下图的接地错误11/10/202231作业作业p273p273：2 2、4 411/10/202232休休 息息 一一 下下11/10/202233
