EMI 简介
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EMI (电磁干扰)基础2012-11-281、概述大多数国家的安全和EMC (电磁兼容)标准通常是合在一起的,如CE 认证(欧洲共同体认证)和CCC (中国强制认证);但美国是分开的,UL 认证(美国保险商实验室)表示符合产品安全标准,而FCC 认证(美国联邦通信委员会)则表示符合电磁干扰标准。
EMC 要求机器既不能干扰其它设备,也不能受其它设备干扰,而EMI 包括传导和辐射,而传导又分为差模(DM )噪声干扰和共模(CM )噪声干扰。
2、EMI 辐射基础光、射线波、红外线、微波等都是电磁波,它们的波长λ(m )、频率f (Hz )和在介质中的传播速率u (m/s )的关系是λ=u/f 。
如果电子设备尺寸接近于λ/4,那么它就极易发射(或者接收)相应频率的电波,这正是收音机天线的原理,手机收音机必须插上耳线才能收到电台是因为耳线作为天线使用了。
当天线远比最佳的λ/4短时会怎么样?天线短于λ/10仍相当有效,这就就是为什么在汽车上(固定长度的)鞭状天线可以很好的接收几乎所有FM 频道,当天线远比λ/4长时可以把天线当成已经钳位于λ/4,剩下的长度基本上多余。
把机器插头插到交流电网插座上时,其输入电缆(交流电源线)与建筑的配电线结合形成天线,这就产生很强的辐射干扰,影响附件其他设备工作,除辐射途径外,发射还可以通过电网线路传导干扰,直接影响其他插座上的装置。
麦克斯韦电磁场理论指出,变化的电场产生磁场,变化的磁场产生电场。
开关变换器频率越高EMI 性能越差, 对MOS 管而言,这里所指“频率”并非一定是PWM 开关频率(开关频率约为100kHz-500kHz ,即周期为几ms ),而是指非常短的转换时间,即10ns-100ns (MOS 管的驱动电阻不能随便选)。
在特定情况下转换时间是固定的,频率越高重复次数越多EMI 越严重。
尽管电磁波电场与磁场的幅值随着与发射源之间距离的增大而衰减,但在足够远的距离之外的任意点,电场和磁场的幅值比为恒定值。
1、EMI 的产生及抑制原理EMI 的产生是由于电磁干扰源通过耦合路径将能量传递给敏感系统造成的。
它包括经由导线或公共地线的传导、通过空间辐射或通过近场耦合三种基本形式。
EMI 的危害表现为降低传输信号质量,对电路或设备造成干扰甚至破坏,使设备不能满足电磁兼容标准所规定的技术指标要求。
为抑制EMI,数字电路的EMI 设计应按下列原则进行:* 根据相关EMC/EMI 技术规范,将指标分解到单板电路,分级控制。
* 从EMI 的三要素即干扰源、能量耦合途径和敏感系统这三个方面来控制,使电路有平坦的频响,保证电路正常、稳定工作。
* 从设备前端设计入手,关注EMC/EMI 设计,降低设计成本。
2、数字电路PCB 的EMI 控制技术在处理各种形式的EMI 时,必须具体问题具体分析。
在数字电路的PCB 设计中,可以从下列几个方面进行EMI 控制。
2.1 器件选型在进行EMI 设计时,首先要考虑选用器件的速率。
任何电路,如果把上升时间为5ns 的器件换成上升时间为2.5ns 的器件,EMI 会提高约4倍。
EMI 的辐射强度与频率的平方成正比,最高EMI 频率(fknee)也称为EMI 发射带宽,它是信号上升时间而不是信号频率的函数:fknee =0.35/Tr (其中Tr 为器件的信号上升时间)这种辐射型EMI 的频率范围为30MHz 到几个GHz,在这个频段上,波长很短,电路板上即使非常短的布线也可能成为发射天线。
当EMI 较高时,电路容易丧失正常的功能。
因此,在器件选型上,在保证电路性能要求的前提下,应尽量使用低速芯片,采用合适的驱动/接收电路。
另外,由于器件的引线管脚都具有寄生电感和寄生电容,因此在高速设计中,器件封装形式对信号的影响也是不可忽视的,因为它也是产生EMI 辐射的重要因素。
一般地,贴片器件的寄生参数小于插装器件,BGA 封装的寄生参数小于QFP 封装。
2.2 连接器的选择与信号端子定义连接器是高速信号传输的关键环节,也是易产生EMI 的薄弱环节。
什么是EMI电磁兼容性(Electromagnetic Compatibility)缩写EMC,就是指某电子设备既不干扰其它设备,同时也不受其它设备的影响。
电磁兼容性和我们所熟悉的安全性一样,是产品质量最重要的指标之一。
安全性涉及人身和财产,而电磁兼容性则涉及人身和环境保护。
电磁波会与电子元件作用,产生干扰现象,称为EMI(Electromagnetic Interference)。
例如,TV 荧光屏上常见的“雪花”便表示接受到的讯号被干扰。
为什么要做EMI镀膜一. 技术驱动力设备的小型化使源与敏感器靠得很近。
这使传播路径缩短,增加了干扰的机会。
器件的小型化增加了它们对干扰的敏感度。
由于设备越来越小并且便于携带,象汽车电话、膝上计算机等设备随处可用,而不一定局限于办公室那样的受控环境。
这也带来了兼容性问题。
例如,许多汽车装有包括防抱死控制系统在内的大量的电子电路,如果汽车电话与这个控制系统不兼容,则会引起误动作。
互联技术的发展降低了电磁干扰的阈值。
例如,大规模集成电路芯片较低的供电电压降低了内部噪声门限,而它们精细的几何尺寸的较低的电平下就受到电弧损坏。
它们更快的同步操作产生更尖的电流脉冲,这会带来从I/O端口产生宽带发射的问题。
一般来说,高速数字电路比传统的模拟电路产生更多的干扰。
传统上,电子线路装在金属盒内,这种金属盒能够通过切断电磁能量的传插路径来提供屏蔽作用。
现在,为了减轻重量、降低成本,越来越多地采用塑料机箱。
塑料机箱对与电磁干扰是透明的,因此敏感器件处于无保护的状态。
法律的变化也是驱动力之一。
控制电磁发射和敏感度的强制标准的实施,迫使制造商们实施EMC计划。
产品可靠性的法规将使可靠性成为头等重要的事项,因为一旦设备由于干扰而产生误动作造成伤害,制造商要承担法律责任。
这对于医疗设备特别重要。
在竞争日益激烈的工业中,可靠性已经成为电子设备的一个重要市场特征。
自动化设备,特别是医疗设备,必须连续工作,这时设备内的EMI屏蔽技术提高了设备的可靠性。
浅谈EMI与EMS、EMC的区别与联系
IT电子产品的电磁辐射问题越来越受到关注,相信我们的大多数玩家都对于EMC(电磁兼容性)这个名词也不陌生,因为要获得我国的3C认证就必须通过专业机构的EMC测试。
但是,在各种媒体报道和产品宣传当中,与之类似的EMI、EMS等专业名词也常常出现在大家面前,它们似乎都与防辐射(电磁辐射)有关,让人不明就里。
那幺,它们的究竟有什幺异同呢? EMI——电磁干扰
电磁干扰(ElectromagneTIcInterference简称EMI),是指电磁波与电子元件作用后而产生的干扰现象,有传导干扰和辐射干扰两种。
传导干扰是指通过导电介质把一个电网络上的信号耦合(干扰)到另一个电网络。
辐射干扰是指干扰源通过空间把其信号耦合(干扰)到另一个电网络,在高速PCB及系统设计中,高频信号线、集成电路的引脚、各类接插件等都可能成为具有天线特性的辐射干扰源,能发射电磁波并影响其他系统或本系统内其他子系统的正常工作。
所谓“干扰”,指设备受到干扰后性能降低以及对设备产生干扰的干扰源这二层意思。
第一层意思如雷电使收音机产生杂音,摩托车在附近行驶后电视画面出现雪花,拿起电话后听到无线电声音等,这些可以简称其为与“BCI”“TVI”“TelI”,这些缩写中都有相同的“I”
EMI(ElectromagneTIcInterference)
电磁干扰,是指电子设备自身工作过程中,产生的电磁波,对外发射,从而对设备其它部分或外部其它设备造成干扰。
例如,TV荧光屏上常见的“雪花”,便表示接受到的讯号被干扰。
EMS(ElectromagneTIcSuscepTIbility)。
详细内容传导式EMI的测量技术「传导式(conducted)EMI」是指部分的电磁(射频)能量透过外部缆线(cable)、电源线、I/O互连介面,形成「传导波(propagation wave)」被传送出去。
本文将说明射频能量经由电源线传送时,所产生的「传导式杂讯」对PCB的影响,以及如何测量「传导式EMI」和FCC、CISPR的EMI限制规定。
差模和共模杂讯「传导式EMI」可以分成两类:差模(Differential mode;DM)和共模(Common mode;CM)。
差模也称作「对称模式(symmetric mode)」或「正常模式(normal mode)」;而共模也称作「不对称模式(asymmetric mode)」或「接地泄漏模式(ground leakage mode)」。
由EMI产生的杂讯也分成两类:差模杂讯和共模杂讯。
简言之,差模杂讯是当两条电源供应线路的电流方向互为相反时发生的,如图1(a)所示。
而共模杂讯是当所有的电源供应线路的电流方向相同时发生的,如图1(b)所示。
一般而言,差模讯号通常是我们所要的,因为它能承载有用的资料或讯号;而共模讯号(杂讯)是我们不要的副作用或是差模电路的「副产品」,它正是EMC的最大难题。
从图一中,可以清楚发现,共模杂讯的发生大多数是因为「杂散电容(stray capacitor)」的不当接地所造成的。
这也是为何共模也称作「接地泄漏模式」的原因。
在图二中,L是「有作用(Live)」或「相位(Phase)」的意思,N是「中性(Neutral)」的意思,E是「安全接地或接地线(Earth wire)」的意思;EUT是「测试中的设备(Equipment Under Test)」之意思。
在E下方,有一个接地符号,它是采用「国际电工委员会(International Electrotechnical Commission;IEC)」所定义的「有保护的接地(Protective Earth)」之符号(在接地线的四周有一个圆形),而且有时会以「PE」来注明。
EMI Classics:前身是唱片工业的鼻祖伯利纳创立的英国留声机公司和英国哥伦比亚唱片公司。
1931年,为了在经济大萧条中求得生存,这两个本是竞争对手的公司合为一家,并吞并了一些小唱片公司,形成了当时最大的唱片出版集团EMI。
EMI的前身英国留声机公司使用的品牌是“主人之声”(HMV),英国哥伦比亚公司的商标则是“哥伦比亚”,在合并成EMI后仍分别使用。
在战后的日本和美国,EMI一直使用Angel(小天使)商标,直到90年代才统一为EMI Classics。
由于资格最老,EMI拥有最为庞大的历史录音资料库。
在这里,各个时期最杰出的演奏家都留下了录音,小提琴家克莱斯勒、阿道夫·布希、雅克·蒂博、海飞兹、米尔斯坦、西盖蒂、梅纽因、吉奈特·内弗、奥伊斯特拉赫、帕尔曼、大提琴家卡萨尔斯、费尔曼、杜普雷、托特里埃;指挥大师富特文格勒、克伦佩勒、卡拉扬、切利比达凯、比彻姆、朱里尼、穆蒂、滕斯德特、扬松斯、钢琴家科尔托、鲁宾斯坦、施纳贝尔、里帕蒂、埃德文·费希尔、吉赛金、所罗门、科瓦赛维奇、歌唱家卡鲁索、吉利、夏里亚平、卡拉斯、比约林、施瓦兹柯普夫、卡娜娃等等。
近年来推出的新人更是层出不穷,韩国女小提琴家张莎拉、女大提琴家张汉娜、指挥家西蒙·拉特尔、威尔舍—莫斯特……往日的无比辉煌在新一代演奏家的努力下得到了完美的延续。
在整理再版老唱片时,EMI使用的数码处理技术十分成熟,先进的CEDAR程序更能减少老录音中的杂声而对音质毫无损害。
日本东芝的2088技术也是近年来开发的新技术,用20比特分析力、88.2千赫的采样频率处理母带,改善了老录音的音色和动态。
在近期再版的老录音CD上,ART(意为“艾比路录音室技术&rdquo是常见的标识,告诉我们这张CD上的录音经过了艾比路录音室工程师们的精心处理。
目前EMI正陆续推出的“世纪伟大录音系列”是其世纪末的重头戏,曲目和版本均经过精挑细选,大师荟萃,很有收藏价值。
科技名词定义中文名称:电磁干扰英文名称:electromagnetic interference;electromagnetic interference,EMI;EMI定义1:任何能中断、阻碍、降低或限制电气、电子设备有效性能的电磁能量。
定义2:无用电磁信号或电磁骚动对有用电磁信号的接收产生不良影响的现象。
定义3:导致设备、传输信道和系统性能劣化的电磁骚扰。
1.1、一般说来电磁干扰源分为两大类:自然干扰源与和人为干扰源。
自然干扰源主要来源于大气层的天电噪声、地球外层空间的宇宙噪声。
他们既是地球电磁环境的基本要素组成部分,同时又是对无线电通讯和空间技术造成干扰的干扰源。
自然噪声会对人造卫星和宇宙飞船的运行产生干扰,也会对弹道导弹运载火箭的发射产生干扰。
人为干扰源是有机电或其他人工装置产生电磁能量干扰,其中一部分是专门用来发射电磁能量的装置,如广播、电视、通信、雷达和导航等无线电设备,称为有意发射干扰源。
另一部分是在完成自身功能的同时附带产生电磁能量的发射,如交通车辆、架空输电线、照明器具、电动机械、家用电器以及工业、医用射频设备等等。
因此这部分又成为无意发射干扰源。
1.2、从电磁干扰属性来分,可以分为功能型干扰源和非功能性干扰源。
功能性干扰源系指设备实现功能过程中造成对其他设备的直接干扰;非说功能性干扰源是指用电装置在实现自身功能的同时伴随产生或附加产生的副作用,如开关闭合或切断产生的电弧放电干扰。
1.3、从电磁干扰信号频谱宽度,可以分为宽带干扰源和窄带干扰源。
他们是相对于指定感受器的带宽大或小来加以区别的。
干扰信号的带宽大于指定感受器带宽的成为当代干扰,反之称为窄带干扰源。
1.4、从干扰信号的频率范围来分可以把干扰源分为工频与音频干扰源(50Hz及其谐波)、甚低频干扰源(30Hz以下)、载频干扰源(10kHz~300kHz)、射频及视频干扰源(300kHz)、微波干扰源(300MHz~100GHz)。
2. EMI 簡介2.1 雜訊的定義雜訊係指除了所需的信號以外而出現在電路內的任何電氣訊號[Motchenbacher and Fitchen, 1973],此定義並不包含內部的失真訊號-一種非線性的附屬品。
所有電子系統都或多或少有些雜訊,但只有當雜訊影響到系統的正常執行時才會發生問題。
雜訊的來源可被歸類成三種不同的典型:1.人為的雜訊源一數位電子、無線電傳輸、馬達、開關、繼電器等等。
2.天然的干擾一太陽黑子及閃電。
3.純質的雜訊源一從實際系統產生的相關隨機擾動,諸如熱雜訊和凸波雜訊。
我們應當瞭解,雜訊是不可能完全被去除的,但是經由適當的接地(grounding)、屏避(shielding)與濾波(filtering),則可將其干擾儘量降低。
對於一個良好的電路設計,預防勝於發生問題後的電路修改。
在電路板的佈局即開始做好雜訊防治的工作,是建構高可靠度低雜訊電子系統的首要工作。
2.2 EMI的起源EMI的來源包括微處理器、開關電路、靜電放電、發射器、暫態電源元件、電源以及閃電。
在一個微處理器為基礎的電路板內,數位時序電路通常是寬頻帶雜訊的最大產生者,這所謂的寬頻帶即指分佈於整個頻譜的雜訊。
隨著快速半導體以及更快的邊緣變化率的增加,這些電路可能產生高達300 MHz的諧波干擾,這些高頻諧波應予以遮蔽或濾除。
2.3 EMI 傳輸瞭解雜訊如何傳輸有助於辨識電路內部的電磁干擾問題。
雜訊的發生必需要有來源(source)、耦合路徑(coupling path)以及易感染的接收器(susceptible receptor) [Ott, 1988] ,這三者必需一起出現才會有EMI問題的存在,圖1說明EMI如何以耦合方式進入一個系統。
因此,若是三者之一被排除於系統之外或被減少,干擾才會消失或降低。
圖1是以馬達控制為例的EMI說明,其中功率級至馬達的線圈電流是產生EMI的來源,控制器的低階訊號(數位或類比信號)是易受干擾的接收器,耦合路徑則可能是經由傳導方式(經由電源或地線)或輻射方式。
EMI唱片的前世今生EMI唱片和环球唱片(之前是宝丽金)、华纳唱片和索尼唱片并称为唱片工业的四大巨头。
现在EMI唱片已经不复存在,但由于EMI 唱片历史悠久、影响巨大、资源丰富,至今对唱片工业都起着举足轻重的作用,因此有必要详细了解EMI的发展史。
但由于唱片工业的发展史实在是复杂,分支纷繁,所以本文只能尽量清晰准确地概要说明。
EMI是 Electric and Musical Industries的缩写,经常被成为EMI 唱片(EMI Records)或者EMI音乐(EMI Music),是英国的跨国唱片集团,总部位于英国的伦敦。
EMI是在1931年3月31日由哥伦比亚唱片公司(Columbia Graphophone Company)和格拉姆风公司(Gramophone Company)合并而成。
哥伦比亚唱片公司是英国历史最悠久的唱片公司之一,旗下同时拥有 Odeon Records、Parlophone Records等品牌,其中Parlophone Records的历史可以追溯到1896年——这也是为什么EMI部分业务划归华纳集团后华纳重启Parlophone Records 作为华纳古典的品牌。
至于哥伦比亚公司的美国分支,就是后来的CBS唱片公司。
格拉姆风公司也是史上历史最悠久的唱片公司之一,它是圆盘唱片(Disc)的发明人埃米尔·柏林纳(Emil Berliner)创立的唱片公司的英国分部和His Master‘s Voice(简称HMV)合并而成的唱片公司——这家公司的德国母公司当然就是现在环球集团中著名的DG公司。
在EMI公司成立的同一年,EMI在伦敦的阿比路(Abbey Road)建立录音室,这就是后来著名的、被英女皇封爵的阿比路录音室。
1955年,EMI的美国公司并购Capitol,从此,Capitil成为EMI 旗下子品牌之一。
1958年,EMI进军音乐出版业务,这部分业务品牌为EMI Music Publishing。
TCO & EMI基本知識一. 電磁兼容專用名詞解釋1. 發射 (Electromagnetic) Emission: 從源向外發出電磁能的現象.一般可分傳導發射與輻射發射:a. 傳導發射: 指通過一個或多個導體,傳播電磁噪聲能量的過程.b. 輻射發射: 指以電磁波的形式通過空間傳播電磁噪聲能量的過程.2. 電磁干擾 : Electromagnetic Interference (EMI) :由電磁騷擾引起的設備傳輸通道或系統性能的下降. 在此處所指的下降不能用視覺可主觀去衡量是否降低,而是通過在特定的環境及儀器測量的結果而定.3. 電磁敏感度: Electromagnetic Suseeptibility-EMS有電磁騷的情況下,裝置、設備或系統不能避免性能降低的能力.4. 抗擾度: Immunity裝置、設備或系統監電磁騷擾不降低運行性能的能力.二. 電磁干擾(EMI)控制技術1. 目的 : 是指采取一定措施後,使得設備或系統在一定的環境中能正常工作,相互之間不產生難以容忍的不良影響.2. 電磁騷擾的控制1>. 電路設計,即將電路設計成既滿足功能要求又盡量減少電磁騷擾的產生,盡量提高抗騷擾能力.2>. 采用屏蔽技術,盡量減少空間輻射或耦合.3>. 采用合適的接地技術,解決安全及EMC問題.4>. 采用濾波技術,從頻域的角度,把不需要的頻率分量去除,從而在傳導乃至輻射兩方面達到減少電磁騷擾的目的.A. 針對數字電路,通常采用的方法有以下幾種:a. 在電源線入口處安裝濾波器,它即能抑制電路向外傳播的電磁騷擾;也能抵御外來的騷擾入侵,但必須將濾波器良好接地.b. 安裝帶有屏蔽層的變壓器,這種變壓器對抑制脈沖騷擾有很好的效果,對于低頻段的騷擾也具有良好的抑制性能,同樣注意接地.c. 在軟體上采取措施,采用多次采樣,糾錯編碼等技術,減少誤觸發次數.B. 模擬電路模擬電路並不象數字電路那樣產生大量騷擾,但模擬電路容易產生高頻諧振,故應重點考慮相位及反饋問題,以避免諧振.a. 盡量采用平衡電路,來減少對外界電磁場的耦合效應.b. 盡量選用大的工作電平,以減少高頻解調效應.c. 盡量選用小的工作頻帶寬度,以減少外界高頻信號的干擾範圍.d. 將最敏感的部分與各種潛在的騷擾源隔離.C. 線路接地接地本身就是一個即簡單又復雜的工程,在PCB設計時,最好采用地線網格的設計來減小騷擾.※特別注意事項:1. 波形的選擇:在能滿足功能要求的前提下,適當加長上升下降時間對EMI很有幫助,而我們電氣工程師應特別注意這一點要求.2. PCB走線要求:電源、地線、信號走線對高頻信號應保持低阻抗.因為在頻率很高的情況下,電源線、地線等都會成為一個小天線,降低這種干擾的方法除了加濾波器外,更值得重視的是減小走線的高頻阻抗,因此,走線要短而粗,短而直,減小環路面積.3. 布線:A. 各種裸露走線盡可能短. (減小干擾,降低成本)B. 導線分組捆扎,數字、模擬並能保持適當的距離.C. 采用扁平線時應采用---信號 ---地線---信號之原則.D. 將進線和回線絞合,其干擾在空間可以相互抵消.E. 對輻射干擾較大的導線加屏蔽.三. 屏蔽屏蔽是解決EMC問題的重要手段之一,它的最大好處是不影響電路的正常工作.1. 主要是利用:A. 反射損耗: 當電磁波入射到不同媒質的分界面時,就會發生反射,使穿過界面的電磁能量減弱,這種反射現象所造成的電磁能量損失稱為反射損耗 . 對于電場波而言,第一個界面的反射損耗較大,第二個界面的反射損耗較小,對于磁場波而言,情況與電場波反之.B. 吸收損耗: 電磁波在屏蔽材料中傳播時,會有一部分能量轉換成熱量,導致電磁能量的損失,損失的這部分能量,稱為吸收損耗,來達到目的.2. 距離的影響:距離電場源越近,則反射損耗越大,這是因為距離電場源越近,電磁波的阻抗越高. 對于磁場源則反之,因此,如果是電場源則屏蔽體應盡量靠近輻射源,如果是磁場源,則應盡量遠離輻射源.3. 良好的電磁屏蔽關鍵因素:A. 大部分設計人員不了解電磁屏蔽的基本原理,往往將靜電屏蔽的原理應用到電磁屏蔽上.靜電中,只要將屏蔽體接地,就能夠有效的屏蔽靜電場,而電磁屏蔽卻與屏蔽體是否接地無關.B. 保持屏蔽體的導電連續性才是關鍵.電磁屏蔽的關鍵是保證屏蔽體的導電連續性,即整個屏蔽體必須是一個完整的、連續的導電體.四. 接地與搭接眾所周知,接地是指將一個電路、設備與一個基準"地"電位相連接的電氣的要求,但要做一個好的接地的確不是一件容易的事,下面介紹接地的一些方法與特性.1. 特性:導線的粗細相對高頻時,幾乎無影響,而導線的長短則影響很大,越短越好,扁平線最佳.2. 接地的分類(共兩大類):A. 安全地: 為了保證設備和人身的安全之接地,通常是將設備外殼金屬部分接地.B. 信號電源接地: 是為了減少設備或系統內通過地線系統引入的干擾.3. 接地方式的種類:A. 單點接地: 雙串聯單點接地和並聯單點接地. 如下圖:串聯單點接地,各負載接地點的電位受電路工作電流影響的變化而變化,尤其C 點的電位十分不穩定,這種接地方式不是很好,卻是實際中最用的,因為它十分簡單,掌握一定的原則可減少干擾,即最敏感的電放在最前點A.並聯單點接地,它可解決串聯單點接地所產生的不良現象,但是,並聯單點接地需要較多的導線,實際中多采用串聯並聯混合接地的方式.B. 多點接地: 它是為了減小地線電感,在高頻電路和數字電路中經常用到的一種接地方式,如下圖:此線路易產生公共阻抗耦合問題,在此又引出一個新的概念,可為公共阻抗耦合,即當兩個電路的電電流流過一個公共阻抗時,就發生公共阻抗耦合.改善方法: 將其後級放大單獨通過一根地線接到電源,如右圖即可改善.4. 信號及電源接地原則,可分以下幾種:A. 應在信號接口的輸入端就將設備之間的接地線隔離開來,特別是數字和模擬信號的地線一定要分開設置.B. 電路的高電平部分應在機殼上單點接地,而且接地點要遠離電路最敏感的部分,確保大功率電路的返回電流不流經敏感電路的接地點,以減少由于發射機低頻頻率不穩定所造成的如汽船 聲之音頻干擾現象.C. 去耦電容應正確選擇接地點,例如: 數字電路的去耦電容就不能接到同一電源供電的模擬電路的接地線上.總之, 數、模兩類電路的地線除了最後單點接地點匯集之外,不允許有其它潛在串聯單點接地並聯單點接地的交叉耦合.D. 應以系統的觀點整體設計接地方案.E. 接地點的位置及接地線的長度應在結構布局中標明,當地線長度大于噪聲波長的1/10時,應按接地線的等效電路進行EMI/EMC 分析及預測.5. 電覽的接地:電覽是重要的干擾源之一(特別是信號電覽),合理的布線可以有效地抑制線纜之間的串擾,而電纜的接地同樣對干擾抑制舉足輕重.A. 當信號波長遠大于線纜長度時,線纜的屏蔽應單端接地,以防止地電流串擾 .B. 當信號波長小于線纜長度時,線纜的屏蔽層應兩端接地,中間每隔1/4波長再加一端地點,以減小外界感應場對線纜的影響.C. 電纜屏蔽層的接地應采用可靠的周邊壓接或焊接 .D. 對于數模混合的線纜系統,其接地系統應采用各類地線分別設置的接地網絡板,以有效地隔離地線串擾.五. 濾波濾波技術是抑制電氣電子設備傳導干擾,提高電子電氣設備的傳導抗擾度水平的主要手段,也是 保證設備整體或局部屏蔽效能的重要輔助措施.1. 常用濾波元件: 濾波元件有很多種,從單一的電容、電感,到復雜的各種濾波器,都可起到一定的濾波作用.2. 電容器:電容內絕緣介質材料的特性是電容綜合性能的重要制約因素. 對于不同類型的電容,其特性應滿足某一範圍,但不能滿足其它範圍. 因為電容不是純電容,有電阻、電感 . 電容的最高使用頻率常受電感和引線長度受限制,因為在某些頻率上電容因電感會產生自激振蕩,超過自振頻率電容的阻抗將隨著頻率的增加而增大. 故電容的大致適用頻率如下:A. 鋁電容的特點 : 容量與體積較大, 對溫度敏感, 感抗較大 . 適用于溫度變化不大,工作頻率不高(25KHz 為限)的場合,如低頻濾波、旁路、耦合等 .B. 鉭電解電容 : 容量體積比較大,串聯電阻小,溫度穩定性好,感抗小. 適用于溫度變化較大,工作頻率不高(25K)的場合.1中頻高頻101001K 10K 100K 1M 10M 11001G 10GC. 低介質電容和聚酯薄膜電容: 容量與體積較小,串聯電阻小,感抗較大. 適用于電容量不大,工作頻率不高(1MHz以下)的場合.D. 雲母和陶瓷電容: 容量與體積較小,串聯電阻小,電感值小,相當穩定的頻率 / 容量特性.適用于電容量小,工作頻率高(500MHz)的場合, 注意: 承受尖峰電壓的能力較弱 .E. 聚苯已稀電容: 串聯電阻小,感抗小,容量相對時間,溫度電壓很穩定. 適用于要求頻率穩定度高的場合.F. 電容的並聯: 電容不可能從低頻到高頻整個頻段內部能提供令人滿意的性能,故經常將兩個不同類型的電容並聯使用,可達到一定的效果,但也有一定的缺陷, 如下圖 A點 :這是因為在大電容的諧振頻率和小電容的諧振之間,大電容呈現電感特性,小電容呈現容性,實際上是一個LC並聯網絡.這個LC並聯網絡會在某個頻率發生並聯諧振,導致其阻抗為無限大,而失去濾波的作用.3. 鐵氧體環 (Beud core) :鐵氧體一般屬于非導電陶瓷,由鐵的氧化物、鈷、鎳、鋅及稀土元素組成. 具有高的電阻率,頻率達KMHz,也能保持低的渦流損耗. 成本低、體積小、安裝方便之特點, 適用于高頻去耦,寄生抑制和屏蔽作用. 當所抑制的信號頻率超過1MHz時,提供的抑制效果相當明顯,最適合用于吸收由開關瞬態或電路中的寄生響應而產生的高頻振蕩,也可用來抑制輸出或輸入的高頻噪聲.面的反射損耗較小,對于磁場波而言,情況與電場波反之.傳播時,會有一部分能量轉換成熱量,導致電磁能量的損失,因為距離電場源越近,電磁波的阻抗越高. 對于磁場源則基本原理,往往將靜電屏蔽的原理應用到電磁屏蔽上.準"地"電位相連接的電氣的要求,但要做一個好的接地接地,而且接地點要遠離電路最敏感的部分,確保大功率地線除了最後單點接地點匯集之外,不允許有其它潛在與體積較小,串聯電阻小,感抗較大. 適用于電容量不大,低、體積小、安裝方便之特點, 適用于高頻去耦,寄生。
emi屏蔽材料EMI屏蔽材料。
EMI(Electromagnetic Interference)是指电磁干扰,它可能会对电子设备的正常工作造成影响。
为了有效地抵御EMI,我们需要使用EMI屏蔽材料。
EMI屏蔽材料是一种能够吸收或反射电磁波的材料,它可以有效地减少电磁干扰对电子设备的影响。
在本文中,我们将介绍EMI屏蔽材料的种类、特性以及应用领域。
首先,我们来看一下EMI屏蔽材料的种类。
根据其工作原理,EMI屏蔽材料可以分为吸收型和反射型两种。
吸收型EMI屏蔽材料通过将电磁波转化为热能来实现屏蔽效果,而反射型EMI屏蔽材料则是通过反射电磁波来达到屏蔽的目的。
在实际应用中,根据具体的需求和环境,我们可以选择合适的EMI屏蔽材料来进行设计和制造。
其次,我们需要了解EMI屏蔽材料的特性。
EMI屏蔽材料通常具有良好的导电性和磁性,这样才能有效地吸收或反射电磁波。
此外,EMI屏蔽材料还需要具有一定的机械强度和耐高温性能,以确保其在复杂的工作环境中能够稳定可靠地工作。
在选择EMI屏蔽材料时,我们需要考虑这些特性,并根据具体的应用需求进行合理的选择。
最后,让我们来看一下EMI屏蔽材料的应用领域。
EMI屏蔽材料广泛应用于电子设备、通信设备、航空航天设备、医疗设备等领域。
在这些领域中,电磁干扰可能会对设备的正常工作造成严重影响,因此使用EMI屏蔽材料是非常必要的。
通过合理选择和应用EMI屏蔽材料,我们可以有效地保护设备免受电磁干扰的影响,确保设备的正常运行。
总之,EMI屏蔽材料是一种非常重要的功能材料,它在电子设备领域具有广泛的应用前景。
通过深入了解EMI屏蔽材料的种类、特性和应用领域,我们可以更好地选择和应用这些材料,从而保障设备的正常工作。
希望本文能够为大家对EMI屏蔽材料有一个清晰的认识,并在实际应用中发挥重要作用。
2. EMI 簡 介
2.1 雜訊的定義
雜訊係指除了所需的信號以外而出現在電路內的任何電氣訊號[Motchenbacher and Fitchen, 1973],此定義並不包含內部的失真訊號-一種非線性的附屬品。
所有電子系統都或多或少有些雜訊,但只有當雜訊影響到系統的正常執行時才會發生問題。
雜訊的來源可被歸類成三種不同的典型:
1.人為的雜訊源一數位電子、無線電傳輸、馬達、開關、繼電器等等。
2.天然的干擾一太陽黑子及閃電。
3.純質的雜訊源一從實際系統產生的相關隨機擾動,諸如熱雜訊和凸波雜訊。
我們應當瞭解,雜訊是不可能完全被去除的,但是經由適當的接地(grounding)、屏避(shielding)與濾波(filtering),則可將其干擾儘量降低。
對於一個良好的電路設計,預防勝於發生問題後的電路修改。
在電路板的佈局即開始做好雜訊防治的工作,是建構高可靠度低雜訊電子系統的首要工作。
2.2 EMI的起源
EMI的來源包括微處理器、開關電路、靜電放電、發射器、暫態電源元件、電源以及閃電。
在一個微處理器為基礎的電路板內,數位時序電路通常是寬頻帶雜訊的最大產生者,這所謂的寬頻帶即指分佈於整個頻譜的雜訊。
隨著快速半導體以及更快的邊緣變化率的增加,這些電路可能產生高達300 MHz的諧波干擾,這些高頻諧波應予以遮蔽或濾除。
2.3 EMI 傳輸
瞭解雜訊如何傳輸有助於辨識電路內部的電磁干擾問題。
雜訊的發生必需要有來源(source)、耦合路徑(coupling path)以及易感染的接收器(susceptible receptor) [Ott, 1988] ,這三者必需一起出現才會有EMI問題的存在,圖1說明EMI如何以耦合方式進入一個系統。
因此,若是三者之一被排除於系統之外或被減少,干擾才會消失或降低。
圖1是以馬達控制為例的EMI說明,其中功率級至馬達的線圈電流是產生EMI的來源,控制器的低階訊號(數位或類比信號)是易受干擾的接收器,耦合路徑則可能是經由傳導方式(經由電源或地線)或輻射方式。
圖1. EMI的雜訊源、傳導路徑與接收器
圖2. 以馬達控制為例的EMI傳導路徑
2.4 耦合路徑
雜訊會耦合到電路內的較明顯方式之一是透過電導體(傳導方式)。
假如訊號線經過一個充滿雜訊的環境,訊號線將受感應拾取雜訊信號並傳至電路的其它部分,例如電源供應器的雜訊就會經由電源線而耦合至電路,如圖3所示。
圖3. 傳導耦合雜訊
耦合也會因電路中具有或使用共同阻抗(common impedance)而產生。
圖4(a) 的兩個子電路因為有著共同的接地阻抗,因此會彼此影響。
另外一種狀況則發生在兩個子電路共同使用同一個電源供應器,圖4(b)即為此種狀況。
若是電路(一)突然產生較大的電流,則電路(二)的供應電壓將會因共用電源線間的共同阻抗與內阻而降低。
從電路(二)流出之數位迥路電流會在共用之迴路阻抗產生高頻數位雜訊,此雜訊在電路(一)的迴路產生接地跳動,不穩定的接地會嚴重衰減低頻類比電路的訊號雜訊比,像是運算放大器和類比數位轉換器等等。
這種藕合效應可藉由降低共同阻抗而減弱(加寬電源線的拉線寬度),但內阻來自電源供應器則無法改變。
此種狀況,在接地迴路的導線也有相同的效應,由此可知電源供應器的輸出阻抗(output impedance)也會影響電路對雜訊的抵抗能力。
圖4. 經由共同組抗而耦合的雜訊
雜訊的耦合也可經由電磁輻射的方式發生,此種狀況會發生在所有具有共同輻射電磁場的電子電路。
電流改變就產生電磁波,這些電磁波會耦合到附近的導體並影響電路中的其他信號,如圖5所示。
圖5. 經由電磁輻射耦合的雜訊
2.5 接收器(receptor)
基本上所有的電子電路都會發射EMI同時又受到EMI的干擾,因此電子裝置的設計,應該既不受外在EMI干擾源的影響,本身也不應成為EMI的干擾源,此一設計理念即為電磁相容性(electromagnetic compatibility, EMC)。
大多數電子設備的EMI是藉由傳導性方式接收,少數則來自無線電頻率之輻射接收。
在數位電路中,最臨限(most critical)的信號通常最易受到EMI的干擾,例如重置、中斷以及控制線路信號。
在類比電路中,類比低階放大器、信號轉換器、補償電路等,則對雜訊干擾最為敏感。
2.6 解決EMC的系統設計
電子設備的電磁相容性(EMC)應被視為系統規格來預先考慮而非事後補救。
一個電子設備如果它與環境不會相互影響,即具備電氣相容性。
如果設計工程師未能在設計初期及慎重考慮此一問題,那麼雖然因忽略EMI的設計而縮短了設計時間,並且完成功能測試而量產,然而在產品上市之後,不明的EMI干擾現象就非預期地出現了。
這種產品危機的解決方法通常會受到相當的挫折,增加不必要的虛耗及產品後續改善時間的延長,這都浪費時間、金錢與耐性,其結果常導致產品的失敗。
EMC應該如同其他被確認的系統規格一樣納入系統的裡設計規格,事實上有些機構,像是美國聯邦通訊委員會 (FCC)、軍方及國際性機構都為一般電腦設備設立標準,設計者應根據這些規格事先納入考慮,並設計產品原型加以測試。
因此, EMC在系統設計時應優先考慮,而非在問題發生後才加東拼西湊的加以補救, EMC的系統設計應成為一種符合經濟效益的設計觀念。
電磁干擾的防治雖然有很多方法,但主要可歸納為兩種不同的型式:降低電磁干擾的散佈與提高增電磁干擾的免疫能力。
經由適當的系統設計可以抑制電磁干擾的散佈;如果問題仍然持續,就得研究不同方式的遮蔽去包住發射體。
電路對雜訊的敏感性可藉由電路設計的加強以及使用遮蔽物來降低電路對電磁干擾敏感性。
以下有關PCB佈局技術的討論著重於以PCB的佈線原則來降低發射體雜訊的強度與提昇電路對雜訊的免疫能力。
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