电子电气设备设计复习(2).

1、01ESEE01HSEH01(dB)20 logESEE01(dB)20 logHSEH屏蔽效能屏蔽效能( SE )屏蔽效能屏蔽效能：屏蔽体的性质的定量评价。：屏蔽体的性质的定量评价。定义定义：或或或或电屏蔽效能电屏蔽效能磁屏蔽效能磁屏蔽效能E0、H0 未加屏蔽时空间中某点的电（磁）场；未加屏蔽时空间中某点的电（磁）场；E1、H1 加屏蔽后空间中该点的电（磁）场；加屏蔽后空间中该点的电（磁）场；2 静电场屏蔽静电场屏蔽1 1 静电场的屏蔽静电场的屏蔽 空空腔腔屏蔽体的材料以良导体为好，对厚度无什么要求屏蔽体的材料以良导体为好，对厚度无什么要求屏蔽体的形状对屏蔽效能有明显的影响屏蔽体的形状对屏蔽

2、效能有明显的影响电场屏蔽的设计要点电场屏蔽的设计要点屏蔽体要靠近受保护的设备屏蔽体要靠近受保护的设备屏蔽体要有良好的接地屏蔽体要有良好的接地6.2.2 磁场屏蔽磁场屏蔽1原理原理 高频磁场屏蔽高频磁场屏蔽高频磁场高频磁场金属板金属板涡流涡流反磁场反磁场 低频磁场屏蔽（低频磁场屏蔽（f 100kHz） 利用高导磁率的铁磁材料（如利用高导磁率的铁磁材料（如铁、硅钢片、坡莫合金），对干扰铁、硅钢片、坡莫合金），对干扰磁场进行分路。磁场进行分路。 利用低电阻的良导体中利用低电阻的良导体中形成的涡电流产生反向磁通形成的涡电流产生反向磁通抑制入射磁场。抑制入射磁场。53 、静磁场屏蔽、静磁场屏蔽例例 无限

3、长磁性材料圆柱腔的静磁屏蔽效能无限长磁性材料圆柱腔的静磁屏蔽效能 6低频：低频：100 kHz100 kHz以下以下屏蔽原理：屏蔽原理：利用高磁导率的铁磁材料利用高磁导率的铁磁材料( (例如铁、硅钢片，其例如铁、硅钢片，其磁导率约为磁导率约为 ）对骚扰磁场进行分路，把磁力线）对骚扰磁场进行分路，把磁力线集中在其内部通过，限制在空气中大量发散。集中在其内部通过，限制在空气中大量发散。 3401010,mmmURRl s 4、低频磁场屏蔽、低频磁场屏蔽H1R0RmH0H0RmH1R0p 磁路方程磁路方程磁力线集中在其内部磁力线集中在其内部 (Rm)通过通过H2H27n 法拉第电磁感应定律，楞次定律

4、，法拉第电磁感应定律，楞次定律，u高频磁场的屏蔽采用的是低电阻率的良导体（铜、铝）高频磁场的屏蔽采用的是低电阻率的良导体（铜、铝）u屏蔽原理屏蔽原理: :利用电磁感应现象在屏蔽体表面所产生的涡流的利用电磁感应现象在屏蔽体表面所产生的涡流的反磁场来达到屏蔽的目的，即利用了涡流反向磁场对于原骚反磁场来达到屏蔽的目的，即利用了涡流反向磁场对于原骚扰磁场的排斥作用，抑制或抵消屏蔽体外的磁场。扰磁场的排斥作用，抑制或抵消屏蔽体外的磁场。 5 5、 高频磁场屏蔽高频磁场屏蔽涡流产生的反向磁场增强了金属板侧面的磁场使磁力线在金属板侧面绕行而过。涡流产生的反向磁场增强了金属板侧面的磁场使磁力线在金属板侧面绕行

5、而过。H08n 屏蔽是利用感应涡流的反磁场排斥原骚扰磁场而达到屏蔽屏蔽是利用感应涡流的反磁场排斥原骚扰磁场而达到屏蔽 的目的，涡电流的大小直接影响屏蔽效果。屏蔽体电阻越小的目的，涡电流的大小直接影响屏蔽效果。屏蔽体电阻越小 产生的感应涡流越大而且屏蔽体自身的损耗也越小。产生的感应涡流越大而且屏蔽体自身的损耗也越小。 所以高频磁屏蔽材料需用良导体所以高频磁屏蔽材料需用良导体。p 注：因为高频时铁磁材料的磁性损耗注：因为高频时铁磁材料的磁性损耗( (包括磁滞损耗和涡流包括磁滞损耗和涡流 损耗损耗) )很大很大，导磁率明显下降。导磁率明显下降。 铁磁材料的屏蔽不适用于高频磁场屏蔽铁磁材料的屏蔽不适用

6、于高频磁场屏蔽。n 屏蔽盒上缝的方向必须顺着涡流方向并且要尽可能地缩小缝屏蔽盒上缝的方向必须顺着涡流方向并且要尽可能地缩小缝 的宽度。如果开缝切断了涡流的通路则将大大影响金属盒的的宽度。如果开缝切断了涡流的通路则将大大影响金属盒的 屏蔽效果。屏蔽效果。另一种解释，趋肤效应热损耗另一种解释，趋肤效应热损耗2屏蔽体应选用高导磁率的材料，但应防止磁饱和屏蔽体应选用高导磁率的材料，但应防止磁饱和被屏蔽物体不要紧贴在屏蔽体上被屏蔽物体不要紧贴在屏蔽体上磁场屏蔽的设计要点磁场屏蔽的设计要点注意屏蔽体的结构设计，缝隙或长条通风孔循着磁场注意屏蔽体的结构设计，缝隙或长条通风孔循着磁场方向分布方向分布对于强磁场

7、的屏蔽可采用多层屏蔽，对于强磁场的屏蔽可采用多层屏蔽，防止发生磁饱和防止发生磁饱和尽量缩短磁路长度，增加屏蔽体的截面积（厚度）尽量缩短磁路长度，增加屏蔽体的截面积（厚度）对于对于多层屏蔽，应注意磁路上的彼此绝缘多层屏蔽，应注意磁路上的彼此绝缘106.2.3 电磁屏蔽电磁屏蔽时变电磁场中，电场和磁场总是同时存在的，通常所说的屏蔽，多时变电磁场中，电场和磁场总是同时存在的，通常所说的屏蔽，多指电磁屏蔽。电磁屏蔽是指同时抑制或削弱电场和磁场。指电磁屏蔽。电磁屏蔽是指同时抑制或削弱电场和磁场。电磁屏蔽一般也是指高频交变电磁屏蔽电磁屏蔽一般也是指高频交变电磁屏蔽(10kHz 40GHz)。在频率较低（近

8、场区，近场随着骚扰源的性质不同，电场和磁场的在频率较低（近场区，近场随着骚扰源的性质不同，电场和磁场的大小有很大差别。大小有很大差别。 高电压小电流高电压小电流骚扰源以电场为主骚扰源以电场为主（电准稳态场忽略了感应电压（电准稳态场忽略了感应电压），），磁场骚扰较小（有时可忽略）。磁场骚扰较小（有时可忽略）。 低电压高电流低电压高电流骚骚 扰扰 源源 以以 磁磁 场场 骚骚 扰扰 为为 主主（磁准稳态场忽略了位（磁准稳态场忽略了位移电流移电流），电场骚扰较小。），电场骚扰较小。随着频率增高，电磁辐射能力增加，产生辐射电磁场，并趋向于远随着频率增高，电磁辐射能力增加，产生辐射电磁场，并趋向于远场骚

9、扰。远场骚扰中的电场骚扰和磁场骚扰都不可忽略，因此需要场骚扰。远场骚扰中的电场骚扰和磁场骚扰都不可忽略，因此需要将电场和磁场同时屏蔽，即电磁屏蔽。将电场和磁场同时屏蔽，即电磁屏蔽。11 实心材料屏蔽效能 R AB入射入射场强场强距离距离吸收损耗吸收损耗AR1R2SE R1 R2 ABB透透射射泄漏泄漏R 反射损耗反射损耗A吸收吸收损耗损耗B多次反射修正因子多次反射修正因子n 实心材料对电磁波的实心材料对电磁波的反射反射和和吸收吸收损耗使电磁能量被大大衰减，损耗使电磁能量被大大衰减，将电将电场和磁场同时屏蔽，即电磁屏蔽。场和磁场同时屏蔽，即电磁屏蔽。反射反射AR1R2屏蔽效能的频率特性屏蔽效能的

10、频率特性综合屏蔽效能综合屏蔽效能( (0.5mm铝板铝板) )良导体对电场的屏蔽性能优于对平面波良导体对电场的屏蔽性能优于对平面波良导体对平面波的屏蔽性能优于对磁场良导体对平面波的屏蔽性能优于对磁场（3）薄膜屏蔽：）薄膜屏蔽：工程塑料机箱具有造型美观、加工方便、质量轻等优点。工程塑料机箱具有造型美观、加工方便、质量轻等优点。如何使机箱具有屏蔽作用？如何使机箱具有屏蔽作用？通过喷涂、真空沉积以及粘贴等技术在机箱上包裹一层导电通过喷涂、真空沉积以及粘贴等技术在机箱上包裹一层导电薄膜。薄膜。设薄膜厚度为设薄膜厚度为t，电磁波在薄膜中的波长为电磁波在薄膜中的波长为 ，当，当 ，称这种屏蔽层为薄膜屏蔽。

11、称这种屏蔽层为薄膜屏蔽。t4tt由于薄膜屏蔽导电层很薄，吸收损耗可以忽略，屏蔽效能由于薄膜屏蔽导电层很薄，吸收损耗可以忽略，屏蔽效能主要由反射损耗和多次反射修正因子确定主要由反射损耗和多次反射修正因子确定，可以按金属平，可以按金属平板屏蔽的相关公式进行计算。板屏蔽的相关公式进行计算。2. 孔缝对屏蔽效能的影响孔缝对屏蔽效能的影响实际机箱上有许多泄漏源实际机箱上有许多泄漏源: :信号线的出入口，电流线的出入信号线的出入口，电流线的出入口，通风散热孔，接缝处的缝隙等。口，通风散热孔，接缝处的缝隙等。020log()iiESEE(1,2, )iSE in设各泄漏因素的屏蔽效能为设各泄漏因素的屏蔽效能

12、为 ，即，即总泄漏场总泄漏场/200120log()20log(10)inSEiESEE / 2001110innSEiiiEEE故故1 1、 综合屏蔽效能的计算公式综合屏蔽效能的计算公式/20010iSEiEE例例2 设某一频率下，机壳屏蔽材料本身有设某一频率下，机壳屏蔽材料本身有110dB的屏蔽效能，的屏蔽效能， 各泄漏因素造成屏蔽效能为：各泄漏因素造成屏蔽效能为：（1）滤波与连接器面板：）滤波与连接器面板： 101dB ；（；（2）通风孔）通风孔92dB;（3）门泄漏：）门泄漏：88dB;（4）接）接 缝泄漏：缝泄漏：83dB。求机箱的总屏蔽效能。求机箱的总屏蔽效能。解解：110/201

13、01/2092/2088/2083/2020lg(1010101010) SE5555520lg(0.32 100.89 102.51 103.98 107.08 10 ) 20 5lg(0.320.892.51 3.987.08) 76.6(dB)3、截止波导式通风孔、截止波导式通风孔 的屏蔽效能的屏蔽效能截止频率截止频率： 矩形波导：矩形波导：fc10 = 1510 9/ a （Hz）alllDW圆形波导：圆形波导：fc11 =17.610 9/ D（Hz）六角波导：六角波导：fc10 =1510 9/ W （Hz）（a、D、W 的单位为：的单位为：cm）原理原理： 电磁波频率远低电磁波频

14、率远低于波导的最低截止频于波导的最低截止频率，因而产生很大的率，因而产生很大的衰减。衰减。 屏蔽效能屏蔽效能矩形波导：矩形波导：圆形波导：圆形波导：六角波导：六角波导：9220lge20lge8.691.823 101 ( /) dBlccSElllfff（l 的单位为：的单位为：cm）2(2 / )1 (/)ccc fff27.3dBlSEa32.0dBlSED27.3dBlSEW当当 f fc 时：时：设计要求：设计要求： l 3a、l3D、l3W fc = （510）f 截止波导通风窗截止波导通风窗 截止波导通风窗截止波导通风窗的原理是将大量的截止波导焊接在一起，的原理是将大量的截止波导

15、焊接在一起，构成截止波导阵列，这样可以形成很大的开口面积，同时能够构成截止波导阵列，这样可以形成很大的开口面积，同时能够防止电磁波泄漏。防止电磁波泄漏。 27.320lgdBlSENW 截止波导通风窗的设计截止波导通风窗的设计 确定波导的截止频率确定波导的截止频率 确定波导的截面尺寸确定波导的截面尺寸 确定波导的截面形状确定波导的截面形状 根据通风面积确定波导数目根据通风面积确定波导数目N 确定单根波导的屏蔽效能确定单根波导的屏蔽效能 确定波导的长度确定波导的长度 进行屏蔽效能校核进行屏蔽效能校核 波导的截止频率：波导的截止频率：fc = f = 50GHz 波导的截面形状：选用正方形截面波导

16、波导的截面形状：选用正方形截面波导 波导的截面尺寸：波导的截面尺寸：fc = 1510 9/ aa = 1510 9/ fc = 3mm 波导数目波导数目N = 0.4510 6/ (33) = 50000每个通风窗的波导每个通风窗的波导数目：数目：25000例例4 4 一屏蔽室的工作频率范围是一屏蔽室的工作频率范围是10KHz 10GHz，要求通风孔的，要求通风孔的 总通风面积为总通风面积为0. 45m2 ，设计总屏蔽效能为，设计总屏蔽效能为95dB的截止波导通的截止波导通风窗。风窗。 解：解： 波导的长度：波导的长度：13 18920.7mm27.327.3a SEl 单根波导的屏蔽效能单

17、根波导的屏蔽效能120lg9594189 dBSESEN电磁干扰滤波器应用范围： 1）在高频系统中，用于抑制工作频带以外的任何频带 上的干扰； 2）在各种信号电路中，用于抑制频谱成分不同于有用信号频谱的干扰； 3）在电源电路、操纵电路、控制电路和转换电路中，用于抑制沿这些电路的干扰 ( 1 ) 插入损耗插入损耗（IL）1.2 滤波器的特性滤波器的特性衡量滤波器性能的主要指标。定义：衡量滤波器性能的主要指标。定义：1. 特性特性：1220lg(dB)UILU U1 未接入滤波器，信号源在负载上建立的电压；未接入滤波器，信号源在负载上建立的电压； U2 接入滤波器，信号源在负载上建立的电压。接入滤

18、波器，信号源在负载上建立的电压。 IL与信号源频率、源阻抗、负载阻抗等因素有关。与信号源频率、源阻抗、负载阻抗等因素有关。 插入损耗，频率特性，阻抗特性插入损耗，频率特性，阻抗特性，额定电流；外形尺，额定电流；外形尺寸，工作环境，可靠性等。寸，工作环境，可靠性等。( 2 ) 频率特性频率特性插入损耗随频率的变化插入损耗随频率的变化频率特性频率特性通带：信号无衰减通过滤波器的频率范围通带：信号无衰减通过滤波器的频率范围阻带：受到很大衰减的频率范围阻带：受到很大衰减的频率范围按频率划分：低通、高通、带通、带阻四种类型。按频率划分：低通、高通、带通、带阻四种类型。频率特性参数：中心频率、截止频率、最

19、低使用频率、最高频率特性参数：中心频率、截止频率、最低使用频率、最高 使用频率等。使用频率等。衰减衰减f低通低通衰减衰减f高通高通衰减衰减f带通带通衰减衰减带阻带阻f1.3滤波器分类滤波器分类 （1）按照滤波原理，可分为反射式滤波器和吸收式滤波器。 （2）按照工作条件，可分为无源滤波器和有源滤波器 。 （3）按照频率特性，可分为低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器和带阻滤波器。 （4）按照使用场合，可分为电源滤波器、信号滤波器、控制线滤波器、防电磁脉冲滤波器、防电磁信息泄露专用滤波器、印制电路板专用微型滤波器等。1.3.1反射式滤波器反射式滤波器 反射式滤波器由电抗元件（如电感器和电容器）组成，

20、这些元件在理想情况下是没有损耗的。1. 低通滤波器低通滤波器 低通滤波器,用于抑制高频电磁干扰。种类很多，按其电路形式可分为并联电容滤波器、串联电感滤波器以及型、型和T型滤波器等。低通滤波器类型CTL反 在电磁干扰抑制中，低通滤波器使用得最多。因此下面对低通滤波器做较详尽的介绍。常用的低通滤波器是用电感和电容组合而成的，电容并联在要滤波的信号线与信号地线之间（滤除差模干扰电流）或信号线与机壳地或大地之间（滤除共模干扰电流）电感串联在要滤波的信号线上。 按照电路结构分，有单电容型(C型)，单电感型(L型)， 型和 反型，T型，型。不同结构的滤波电路主要有两点不同：1.电路中的滤波器件越多，则滤波

21、器阻带的衰减越大，电路中的滤波器件越多，则滤波器阻带的衰减越大，滤波器通带与阻带之间的过渡带越短。滤波器通带与阻带之间的过渡带越短。2. 不同结构的滤波电路不同结构的滤波电路适合于不同的源阻抗和负载阻适合于不同的源阻抗和负载阻抗抗。4. 多级滤波器多级滤波器 过渡带与滤波器阶数（过渡带与滤波器阶数（L、C器件数）的关系：器件数）的关系： 对于对于n阶滤波器，过渡带的斜率按阶滤波器，过渡带的斜率按20ndB/10倍频倍频或或6ndB/倍倍频频增加增加 。 增加滤波器的阶数仅增加了增加滤波器的阶数仅增加了过渡带的斜率，而不改变滤波器过渡带的斜率，而不改变滤波器的截止频率。的截止频率。cf210cf

22、10cf310cf410cf204060801 1阶阶2 2阶阶3 3阶阶4 4阶阶fIL确定滤波器阶数50 100欲衰减欲衰减20dB4 6=24 20至少至少4阶滤波器阶滤波器10 1001 20 = 201阶滤波器就可以了阶滤波器就可以了为了保险，可用为了保险，可用2阶阶欲衰减欲衰减20dBL、C的数值决定截止频率的数值决定截止频率阶数决定过渡带的陡度阶数决定过渡带的陡度1.3 电容、电感的高频特性电容、电感的高频特性2222()1()LCZRXXRLC谐振点：谐振点：1LC1. 电容的频率特性电容的频率特性引线长引线长1.6mm的陶瓷电容器的陶瓷电容器C低频模型低频模型RCL高频模型高

23、频模型电容量电容量谐振频率谐振频率 (MHz) 1 F1.7 0.01 F12.6 3300 pF19.3 1100 pF33 330 pF60 阻抗频率特性阻抗频率特性理想电容理想电容1/ LCZ阻抗频率特性曲线阻抗频率特性曲线实际电容实际电容 巧用谐振点巧用谐振点：通过调整电容量和引线长度，使谐振点恰好落：通过调整电容量和引线长度，使谐振点恰好落 在干扰频率上（附近），提高滤波效果。在干扰频率上（附近），提高滤波效果。 对滤波特性的影响对滤波特性的影响 提高谐振频率的方法提高谐振频率的方法：尽量缩短引线长度；：尽量缩短引线长度；1/LC 当角频率当角频率 时，会发生串联谐振，这时电容的阻抗

24、时，会发生串联谐振，这时电容的阻抗最小，滤波效果最好，超过谐振点后，电容器的阻抗呈现电感阻最小，滤波效果最好，超过谐振点后，电容器的阻抗呈现电感阻抗特性抗特性 随频率的升高而增加，滤波效果开始变差。随频率的升高而增加，滤波效果开始变差。 选用电感较小的种类。选用电感较小的种类。 一个常见的错误一个常见的错误：加大电容量来提高干扰抑制效果。：加大电容量来提高干扰抑制效果。 克服电容非理想性的方法克服电容非理想性的方法带宽干扰信号，带宽干扰信号， 以上。以上。 : kHz GHzf 大小电容并联大小电容并联：大电容谐振点低，小电容谐振点高。大电容抑：大电容谐振点低，小电容谐振点高。大电容抑 制低频

25、干扰，小电容抑制高频干扰。制低频干扰，小电容抑制高频干扰。RUgR大电容大电容Z小电容小电容电容电容并联并联LC并联并联电感电感并联并联问题问题：大小电容的谐振频率点间，大电容呈电感性，小电容呈电：大小电容的谐振频率点间，大电容呈电感性，小电容呈电 容性。构成容性。构成LC并联网络，在某个频率点上出现并联谐振。并联网络，在某个频率点上出现并联谐振。并联电容并联电容 三端电容三端电容三端电容：构成三端电容：构成 一个一个T形滤波器。形滤波器。问题问题：引线间电容耦合，另一引线的电感（：引线间电容耦合，另一引线的电感（300MHz 以下）以下）RUgR 穿心电容穿心电容（馈通电容）（馈通电容）结构

26、结构：2222() /(1)RLLC谐振点：谐振点：1LC2. 电感的频率特性电感的频率特性绕在铁粉芯上的电感绕在铁粉芯上的电感电感量电感量(H )谐振频率谐振频率 (MHz)3.4458.828685.71252.65001.2 阻抗频率特性阻抗频率特性低频模型低频模型LRCL高频模型高频模型222()()LCLCX XZRXX理想电感理想电感1/ LCZ阻抗频率特性曲线阻抗频率特性曲线实际电感实际电感电感量与饱和电流的计算SD1D2饱和电流： Imax = Bmax S (D1-D2)/2L电感量： L （nH）= 0.2 N2 r S(mm) ln (D1/D2)电感量电感量厂家手册给出

27、厂家手册给出 厂家经常给出每匝的电感量厂家经常给出每匝的电感量“AL”，则，则 L （nH）= AL N2 1.5 滤波器的选择滤波器的选择 电磁干扰滤波器的设计或选择，主要依据是干扰特性和系统要求。因此，在设计或选择滤波器时，应该知道干扰的频率范围以及大致量级，明确要求抑制的效果即插件损耗，了解滤波器的使用环境，包括电压、负载电流、插件前后的源/负载阻抗、环境温度、振动和冲击强度等。 一般可按以下原则来选择或自行设计滤波器： 电磁干扰滤波器在相应工作频率内，应该满足负载要求的衰减特性。 滤波器应满足负载电路工作频率和需抑制频率的要求。 在所要求的频率上，滤波器的阻抗必须与它连接的干扰源或负载

28、阻抗相匹配 滤波器必须具有一定的耐高电压能力，以保证所有预期工作的条件下都能可靠地工作，能经受输入瞬时高电压的冲击。 滤波器允许通过的额定电流与电路中连续运行的额定电流一致。 滤波器应与特定的用途相适应。 滤波器应具有足够的机械强度。信号滤波器的安装位置板上滤波器板上滤波器无屏蔽的场合无屏蔽的场合滤波器靠近被滤波导线的靠近器件或线路板一端。有屏蔽的场合：在屏蔽界面上有屏蔽的场合：在屏蔽界面上电源线滤波器的错误安装PCB滤波器滤波器输入线过长输入、输出耦合PCB电源线滤波器的错误安装滤波器绝缘漆PCB滤波器通过细线接地，高频效果很差！接地线滤波器的正确安装滤波器PCB 滤波器直接接地尽量短 输入

29、、输出线隔离滤波器安装在线路板上时，在电源线入口处增加一只高频共模滤波器电源PCB滤波电路4.1 接地的概念接地的概念指电路或系统的电位基准面（相对电位零点）指电路或系统的电位基准面（相对电位零点）接地的两种含义：接地的两种含义：（1） 接接“大地大地”，以地球电位作为基准，并以大地，以地球电位作为基准，并以大地 作为零电位。作为零电位。提供放电通路提供放电通路。 （2）系统基准系统基准“地地” 指信号回路的基准导体。如设指信号回路的基准导体。如设 备外壳、金属底座、屏蔽罩、粗铜线、铜带等。备外壳、金属底座、屏蔽罩、粗铜线、铜带等。 并设基准导体电位为相对零电位。并设基准导体电位为相对零电位。

30、什么是地？什么是地？接地：接地：在系统的选定点与某个电位基准面之间建立低阻在系统的选定点与某个电位基准面之间建立低阻 的导电通路。的导电通路。几点说明：几点说明： 理想的基准导体（接地平面）处处零电位，零阻抗。实际上理想的基准导体（接地平面）处处零电位，零阻抗。实际上即便是超导，表面两点之间也存在电抗效应，实际只是近似即便是超导，表面两点之间也存在电抗效应，实际只是近似而已。而已。l接地面应采用低阻抗材料（如铜）制成，并有足够的长度、接地面应采用低阻抗材料（如铜）制成，并有足够的长度、 宽度和厚度，以保证在所有的频率上都呈现低阻抗。宽度和厚度，以保证在所有的频率上都呈现低阻抗。如：用于安装固定

31、设备的接地平面应当有整块铜板或网格如：用于安装固定设备的接地平面应当有整块铜板或网格 （25cm25cm）或更密一些的铜栅网组成。对多路发或更密一些的铜栅网组成。对多路发 射机装置要求用薄铜板作接地平面。射机装置要求用薄铜板作接地平面。第一、避免因静电感应，使机壳上第一、避免因静电感应，使机壳上 积累过多电荷，产生高电积累过多电荷，产生高电 压，导致设备内部放电造成压，导致设备内部放电造成 干扰；干扰；第二、为操作人员提供安全保障第二、为操作人员提供安全保障。Z1: 高压部件与机箱间的阻抗高压部件与机箱间的阻抗Z2: 机箱与大地之间的阻抗。机箱与大地之间的阻抗。接地：接地： Z2 0，U2 0

32、 不会发生触电危险不会发生触电危险Z2Z1U1U2Z1 + Z2 Z2U2 U1设备金属外壳的安全接地设备金属外壳的安全接地不接地：不接地：Z2为无限大，为无限大，U2=U1 机箱电压就是电源电压，机箱电压就是电源电压， 有触电危险！有触电危险！安全接地的目的：安全接地的目的：一般情况下，接地电阻为一般情况下，接地电阻为510欧，当人体接触带电外壳时，欧，当人体接触带电外壳时，流经人体的电流可减少到原先漏电流的流经人体的电流可减少到原先漏电流的1/1001/200，而大，而大部分电流经接地电阻分流。部分电流经接地电阻分流。人体电阻：人体电阻： 当人与机壳接触时，相当于在机壳与大地之间当人与机壳

33、接触时，相当于在机壳与大地之间 连接了一个人体电阻连接了一个人体电阻干燥状态下，人体电阻高达干燥状态下，人体电阻高达40100K潮湿状态下，人体电阻约为潮湿状态下，人体电阻约为10K流经人体的流经人体的安全电流值安全电流值，交流电流为，交流电流为1520mA，直流电流，直流电流为为50mA，国家规定人体安全电压为，国家规定人体安全电压为36V和和12V。接地能保证无意碰触漏电设备的人体中流过的电流达到接地能保证无意碰触漏电设备的人体中流过的电流达到安全值。安全值。接零保护：动力电气设备（如电动机）通常由三相四线制接零保护：动力电气设备（如电动机）通常由三相四线制 电网供电。设备机壳除了外壳接地

34、外，电网供电。设备机壳除了外壳接地外，还应与还应与 电网零线连接电网零线连接，称为接零保护。，称为接零保护。原因：原因：外壳接地后，由于接地电阻与电网中性点接地的外壳接地后，由于接地电阻与电网中性点接地的 接地电阻大小相当，因此接地阻抗上的电压降几接地电阻大小相当，因此接地阻抗上的电压降几 乎为乎为220V的一半，超过人体的安全电压，所以必的一半，超过人体的安全电压，所以必 须接地又接零保护。在任何情况下，短路电流从零须接地又接零保护。在任何情况下，短路电流从零 线回流，从而起到保护人身安全的作用。线回流，从而起到保护人身安全的作用。配电箱、电缆线金属外皮和厂房配电柜等，凡采用三相配电箱、电缆

35、线金属外皮和厂房配电柜等，凡采用三相四线制供电的动力设备，必须接地和接零。四线制供电的动力设备，必须接地和接零。防雷接地：把可能受到雷击的物体和大地连接，以便提供防雷接地：把可能受到雷击的物体和大地连接，以便提供 泄放大电流的通路。同时要求在消除雷击时，泄放大电流的通路。同时要求在消除雷击时， 不影响其它接地系统。不影响其它接地系统。防雷接地的作用就在于把雷闪的强大电流引离保护对象，防雷接地的作用就在于把雷闪的强大电流引离保护对象，导入大地，并保证由此引起的流散电场降低到安全水平导入大地，并保证由此引起的流散电场降低到安全水平以下。防止雷击的措施，一般采用避雷针，若避雷针高以下。防止雷击的措施

36、，一般采用避雷针，若避雷针高为为h，则保护区域为以投影为中心，半径为，则保护区域为以投影为中心，半径为3倍高度的面倍高度的面积积9h2防雷接地的目的很明确，就是防护人及物体遭到雷击。这物体防雷接地的目的很明确，就是防护人及物体遭到雷击。这物体可能是天线、大楼，也可能是电气、电子设备。当它们所可能是天线、大楼，也可能是电气、电子设备。当它们所处位置较高、距雷云较近时，一定要防雷接地。处位置较高、距雷云较近时，一定要防雷接地。4.静电接地：非导电用金属部件的接地，称为静电接地。静电接地：非导电用金属部件的接地，称为静电接地。 是防止静电事故的主要措施之一。是防止静电事故的主要措施之一。目的：目的：

37、通过接地释放金属部件上的静电荷。通过接地释放金属部件上的静电荷。防止导体部件接收近区无线电发射机的辐射能量防止导体部件接收近区无线电发射机的辐射能量 并再发射出去并再发射出去。根据国标根据国标GB121581999明确指出，在所有需要采取防静明确指出，在所有需要采取防静电措施的场合，对所有金属物体应采用金属物体与大地作电措施的场合，对所有金属物体应采用金属物体与大地作导通性连接，对金属以外的静电导体及亚导体应作间接接导通性连接，对金属以外的静电导体及亚导体应作间接接地。地。332321321)()(RIUURIIUURIIIUBCABA1. 串联单点接地串联单点接地优点优点: 结构简单，易于实

38、现结构简单，易于实现。缺点缺点: 存在公共阻抗耦合，存在公共阻抗耦合， 各点的地电位相互影各点的地电位相互影 响较大，最容易引起响较大，最容易引起 干扰。干扰。 实践处理实践处理: 具有最低接地电平的电路放在具有最低接地电平的电路放在 最靠近接地点的地最靠近接地点的地 方；方； 敏感设备放在最靠近接地点的敏感设备放在最靠近接地点的 地方；地方； 大功率电路与小功率电路的混大功率电路与小功率电路的混 合系统，应避免单点接地合系统，应避免单点接地。N1N2N3R1R2R3I1I2I3ABC用一条公共接地线接到电位基准点，用一条公共接地线接到电位基准点，需要接地的部分就近接到公共接地线需要接地的部分

39、就近接到公共接地线上。上。2.2.并联单点接地并联单点接地332211RIURIURIUCBA优点优点: 不存在公共地阻抗，不存在公共地阻抗，各各 电路互相不影响电路互相不影响缺点缺点: 1) 结构复杂、不便于使用；结构复杂、不便于使用； 2）各地线间可能形成电容各地线间可能形成电容 性和电感性耦合。性和电感性耦合。结论结论：单点接地只适用于低频电路：单点接地只适用于低频电路 当当l接近于接近于 /4时，有很强的天线效应，向外辐射；时，有很强的天线效应，向外辐射； 高频时分布电容与分布电感的影响，难以实现真正的单点高频时分布电容与分布电感的影响，难以实现真正的单点 接地。接地。各电路的地电位各

40、电路的地电位R1R2R3N1N2I1I2I3N3ABCR1R2R3N1N2I1I2I3N3ABC需要接地的部分，通过独立的地线分别接到接地点需要接地的部分，通过独立的地线分别接到接地点接地的基本规则：接地的基本规则： 单点接地适用于低频，多点接地适用于高频；单点接地适用于低频，多点接地适用于高频；1MHzf 当当 时，时， 一般采用单点接地；一般采用单点接地；10MHzf 当当 时，时， 一般采用多点接地；一般采用多点接地；1MHzf 当当 时，时， 一般采用单点接地；一般采用单点接地； 当当 时，若最长接地线时，若最长接地线 ，则采用，则采用单点接地；单点接地；若若 ，则采用多点接地。，则采

41、用多点接地。 /20l1MHz10MHzf/20l 如果电路对电压降很敏感，则接地线长度应比如果电路对电压降很敏感，则接地线长度应比 更小；更小； 若电路只是一般敏感，则接地线可大于若电路只是一般敏感，则接地线可大于 。/ 20/ 20准则准则/ 20 准则准则: 在所关心的最高频率上，若最长接线在所关心的最高频率上，若最长接线 ，则属于低频，采用单点接地；，则属于低频，采用单点接地；若若 ，则属于高频，则属于高频，采用多点接地。采用多点接地。 / 20/20l/20l 在信号回路中使用隔离变压器在信号回路中使用隔离变压器 在信号回路中使用中和变压器（在信号回路中使用中和变压器（共模扼流圈）共

42、模扼流圈） 在信号线上使用磁环在信号线上使用磁环 在数据线路中使用光电耦合器或光纤在数据线路中使用光电耦合器或光纤 使用差分放大器使用差分放大器4.4.3 抑制地回路耦合电磁干扰的技术抑制地回路耦合电磁干扰的技术4 4 在信号线上使用铁氧体磁环在信号线上使用铁氧体磁环 铁氧体磁环是高导磁率和高电阻率的材料，在导线上套铁铁氧体磁环是高导磁率和高电阻率的材料，在导线上套铁氧体磁环可增加导线自感，在同轴线上套磁环，可降低同轴线氧体磁环可增加导线自感，在同轴线上套磁环，可降低同轴线截止频率，进一步提高同轴线抑制地回路干扰的能力。截止频率，进一步提高同轴线抑制地回路干扰的能力。对共模干扰的抑制对共模干扰

43、的抑制电路电路1电路电路2UGZG电路电路1电路电路2UGZG对异模干扰的抑制对异模干扰的抑制 注意：注意：铁氧体吸收性能随电路阻抗和频率而变。铁氧体吸收性能随电路阻抗和频率而变。对高频干扰有很好的抑制损耗，而对低频电路的损耗较小。对高频干扰有很好的抑制损耗，而对低频电路的损耗较小。5 使用光电耦合器或光纤使用光电耦合器或光纤用光电耦合器断开地回路用光电耦合器断开地回路电路电路1电路电路2UGZG光电耦合器对信号的传输：光电耦合器对信号的传输： 利用发光二极管的发光强度随通过它的电流的变化特征，把电路利用发光二极管的发光强度随通过它的电流的变化特征，把电路1的信号的信号变换成强弱不同的光信号；

44、光敏三极管再把强弱不同的光信号转换成信号电变换成强弱不同的光信号；光敏三极管再把强弱不同的光信号转换成信号电流，从而完成电路流，从而完成电路1和电路和电路2之间的信号传输。之间的信号传输。光电耦合器对干扰的抑制：光电耦合器对干扰的抑制： 光电耦合器利用光来传输信息，光电耦合器利用光来传输信息，从输入端传送到输出端的光电耦合器从输入端传送到输出端的光电耦合器件使得输入和输出在电气上完全隔绝，件使得输入和输出在电气上完全隔绝，因而能有效地抑制干扰。因而能有效地抑制干扰。 光电耦合器适用于数字电路，不适用于模拟电路（易引起模拟信号失真）。光电耦合器适用于数字电路，不适用于模拟电路（易引起模拟信号失真

45、）。 光电耦合器的输入光电耦合器的输入输出端之间的杂散电容（输出端之间的杂散电容（0.3pF10pF）限制了光电耦）限制了光电耦 合器在高频端的使用。合器在高频端的使用。光耦的隔离、传输作用举例光耦的隔离、传输作用举例 下图是用光耦传递信号并将输入回路与输出回路隔离下图是用光耦传递信号并将输入回路与输出回路隔离的电路。光耦的电路。光耦的红外发光二极管经两只限流电阻的红外发光二极管经两只限流电阻R1、R2跨跨接到三相电源路中。接到三相电源路中。 请分析当交流接触器未吸合时和吸合请分析当交流接触器未吸合时和吸合后两种状态下流过光耦中的红外发光二极管后两种状态下流过光耦中的红外发光二极管V1的电流、

46、的电流、光耦中的光敏三极管光耦中的光敏三极管V1的状态，以及的状态，以及Ue、o的电平。的电平。 用用“测电笔测电笔”测试测试IC1左右两左右两侧的带电状态，侧的带电状态，哪一侧电笔亮？哪一侧电笔亮？这个实验说明了这个实验说明了什么？什么？光耦的隔离、传输、电平转换作用举例光耦的隔离、传输、电平转换作用举例 下图是下图是NPN常开型接近开关光耦电路。请常开型接近开关光耦电路。请回答：请分析当金属板靠近接近开关至额定动回答：请分析当金属板靠近接近开关至额定动作距离时，发光二极管作距离时，发光二极管 V2的状态。的状态。GND1与与GND2接在一起接在一起会有什么不良效果？会有什么不良效果？ 金金

47、属属板板4.6 电缆屏蔽体的接地电缆屏蔽体的接地1 放大器接地，信号源不放大器接地，信号源不 接地接地 f 10MHz时，电缆必须采用多点接地的方式时，电缆必须采用多点接地的方式US12C1SC12C2S高频时，由于杂散电容高频时，由于杂散电容的存在，很难做到单点的存在，很难做到单点接地。接地。较长电缆，要求每隔较长电缆，要求每隔0.1接地一次，以有效接地一次，以有效防止屏蔽体上出现高电防止屏蔽体上出现高电平噪声平噪声。高频时，由于趋肤效应，噪声电流只在屏蔽体外表面流动，高频时，由于趋肤效应，噪声电流只在屏蔽体外表面流动，信号电流仅在内层流动，相互间的干扰最小信号电流仅在内层流动，相互间的干扰

48、最小用小电容取代杂散电容用小电容取代杂散电容，就可以实现低频单点接地，高频多，就可以实现低频单点接地，高频多点接地，适用于在较宽频率范围内工作的电路点接地，适用于在较宽频率范围内工作的电路搭接：搭接：两个金属物体之间的结构连接两个金属物体之间的结构连接, , 在金属表面间建立低阻抗的通路。在金属表面间建立低阻抗的通路。 避免或减小设备间的电位差；避免或减小设备间的电位差； 减小接地阻抗、降低接地公共阻抗干扰和地回路干扰；减小接地阻抗、降低接地公共阻抗干扰和地回路干扰； 实现屏蔽、滤波和接地技术的设计目的；实现屏蔽、滤波和接地技术的设计目的； 防止雷电放电的危害、保护设备等的安全；防止雷电放电的

49、危害、保护设备等的安全； 避免静电放电。避免静电放电。4.7 搭接搭接目的：目的：为电流提供一个电气上连续的结构面和低阻抗通路，为电流提供一个电气上连续的结构面和低阻抗通路， 避免相互连接的金属面之间形成电位差。避免相互连接的金属面之间形成电位差。良好搭接的作用：良好搭接的作用：实现良好搭接的一般原则实现良好搭接的一般原则搭接金属表面之间紧密接触。搭接金属表面之间紧密接触。尽可能采用相同的金属进行搭接。尽可能采用相同的金属进行搭接。对不同金属进行搭接时，对不同金属进行搭接时， 金属间的电化序电位差不超过金属间的电化序电位差不超过0.6V，以减小电化腐蚀，以减小电化腐蚀。保证搭接处或搭接条（片）

50、能够承受预料的电流，以免因出保证搭接处或搭接条（片）能够承受预料的电流，以免因出 现过载而熔断。现过载而熔断。搭接条（片）应尽量短、粗、直，以保证搭接低阻抗。搭接条（片）应尽量短、粗、直，以保证搭接低阻抗。对搭接处应采取防潮和防其他腐蚀的保护措施。对搭接处应采取防潮和防其他腐蚀的保护措施。搭接电阻的要求搭接电阻的要求一般搭接电阻：一般搭接电阻：510m土建设施搭接电阻：土建设施搭接电阻：1020m电磁兼容实验室内搭接电阻：电磁兼容实验室内搭接电阻：2.5m易燃易爆电路特殊要求搭接电阻：易燃易爆电路特殊要求搭接电阻：0.52.5m 2 2、电容、电容 种类繁多，性能各异。种类繁多，性能各异。 铝

51、质电解电容：容量大，但是感抗大。铝质电解电容：容量大，但是感抗大。 胆电容：感抗比铝质电解电容小。胆电容：感抗比铝质电解电容小。 陶质电容：包含多个平行的金属片，主要寄生为片结构的陶质电容：包含多个平行的金属片，主要寄生为片结构的感抗。感抗。 注意注意：1）铝电解电容适用于低频终端。主要是）铝电解电容适用于低频终端。主要是存储器和低频滤波器领域。存储器和低频滤波器领域。 2）中频（从）中频（从kHzMHz）范围内，陶质电容合适，）范围内，陶质电容合适，常用于去耦电路和高频滤波。常用于去耦电路和高频滤波。 3）特殊低损耗的陶质电容和云母电容适合于甚高）特殊低损耗的陶质电容和云母电容适合于甚高频（频（30300MHz)和微波（和微波（300MHz3000GHz） 电路。电路。 旁路电容旁路电容：主要功能是产生一个交流分路，消主要功能是产生一个交流分路，消除进入敏感区的那些不需要的能量。一般作为高除进入敏感区的那些不需要的能量。一般作为高频旁路器件来减小对电源模块的瞬态电流的需求。频旁路器件来减小对电源模块的瞬态电流的需求。10470uF之间。常用电解电容和胆电容。之间。常用电解电容和胆电容。 去耦电容去耦电容：提供一个局部的直流电源给有源器提供一个局部的直流电源给有源器件，以减小开关噪声在电路板上的传播并将噪声件，以减