抗干扰技术精品课件

1、第1页，共42页，2022年，5月20日，13点32分，星期三一、干扰噪声的认识 干扰源： 本征噪声源、人为干扰源、自然界干扰源 电磁干扰，光电干扰，机械干扰（摩擦起电、导体在磁场中运动、压电效应、震颤效应），其它噪声（电化学作用的化学湿电池，温度变化等） 干扰源耦合通道敏感接收器第2页，共42页，2022年，5月20日，13点32分，星期三电子系统受到外部电磁干扰电力线雷电电台电视台交流供电电路电动机移动通讯天体电磁辐射第3页，共42页，2022年，5月20日，13点32分，星期三电子设备的干扰对其它电路系统的影响传导噪声第4页，共42页，2022年，5月20日，13点32分，星期三电子系统

2、内部不同电路单元之间 相互影响的几种形式电场耦合磁场耦合公共阻抗第5页，共42页，2022年，5月20日，13点32分，星期三三种耦合途径传导耦合：通过导体（导线）将噪声耦合进电路中。最典型的例子是噪声通过电源线传入电路。公共阻抗耦合：来自不同电路的电流流经一个公共阻抗时，就会产生公共阻抗噪声耦合。电磁场耦合：只要电荷发生移动，所有的电路元件、导线都会辐射电磁场，存在来自发射源的辐射。近场时，分别考虑电场和磁场；远场时，电磁联合辐射。第6页，共42页，2022年，5月20日，13点32分，星期三共地阻抗耦合共源阻抗耦合第7页，共42页，2022年，5月20日，13点32分，星期三二、电磁场耦合

3、分析方法电磁场麦克斯韦方程分析：三个空间变量（x，y，z）和时间（t）的函数，复杂电路等效近似分析技术（集总参数元件）第8页，共42页，2022年，5月20日，13点32分，星期三电容性耦合 (电压源）ZiCmENUNAB互感耦合（电流源） UNMIN第9页，共42页，2022年，5月20日，13点32分，星期三漏电耦合 UNRmENBAZi第10页，共42页，2022年，5月20日，13点32分，星期三低频电磁干扰的电路等效近似分析技术（集总参数元件,消除空间变量）电场被限定在电容器内部：关注电压磁场被限定在电感器内部：关注电流电路尺寸相对波长很小第11页，共42页，2022年，5月20日，

4、13点32分，星期三AB导线是50Hz的220V电源线，Vi有效值1.4mVC=2PFdu/dt=2V/s分布电容C=2PF近似可得IC du/dt=4ARi=10K,Vi=40mV第12页，共42页，2022年，5月20日，13点32分，星期三电流磁场电磁感应互感模型: v=Mdi/dt 第13页，共42页，2022年，5月20日，13点32分，星期三高频电磁辐射耦合 电磁波波长:=波速V/频率f，波速与传播介质有关；在空气中大约3108m/s，1MHz信号的波长300m； 1GHz， =0.3m. 近场和远场: 与源的距离r=/2为分界点近场感应场远场辐射场第14页，共42页，2022年，

5、5月20日，13点32分，星期三波阻抗：Z=E/H，在远场条件下，E/H大小等于介质的特性阻抗，如空气或自由空间E/H=ZO=377近场条件下：电场和磁场分别考虑，高电压小电流以电场为主；低电压大电流以磁场为主。电场占优：E1/r3、H 1/r2磁场占优：E1/r2、H 1/r3第15页，共42页，2022年，5月20日，13点32分，星期三三、抑制电磁干扰的主要技术消除或抑制噪声源 破坏干扰的耦合通道 消除接收电路对干扰的敏感性 采用软件抑制干扰 第16页，共42页，2022年，5月20日，13点32分，星期三电磁干扰噪声抑制屏蔽接地平衡滤波隔离阻抗大小控制电缆设计抵消技术第17页，共42页

6、，2022年，5月20日，13点32分，星期三1、屏蔽电屏蔽；低频磁屏蔽；电磁屏蔽静电屏蔽 高导电性材料（铜、铝） 接地+Q+Q+QAAABB第18页，共42页，2022年，5月20日，13点32分，星期三电磁屏蔽高导电性材料（铜、铝）厚度、涡流效应接地ieeN低频磁屏蔽 高导磁材料、厚度、多层、 注意磁饱和问题第19页，共42页，2022年，5月20日，13点32分，星期三屏蔽电缆应用同轴电缆（独芯、多层屏蔽，高频信号传输）多芯屏蔽电缆（普通、特种）第20页，共42页，2022年，5月20日，13点32分，星期三抑制干扰源的技术总结 干扰源把围闭在屏蔽罩内（允许） 对干扰源出线滤波 限制脉冲

7、的上升和下降沿斜率 压敏电阻抑制电感线圈的浪涌电压 产生噪声的导线与地线绞合 用于抑制电磁辐射的屏蔽层两端接地。第21页，共42页，2022年，5月20日，13点32分，星期三消除或切断干扰耦合途径的技术总结信号线短，远离干扰低电平信号线采用双绞线或贴近地线放置信号线用屏蔽电缆正确接地：低电平信号线保护的屏蔽层单点接地、同轴电缆用于高频屏蔽层两端接地、电路单点接地、高频就近接地；敏感电路加屏蔽罩低电平端子与高电平端子之间放置地端子第22页，共42页，2022年，5月20日，13点32分，星期三消除或切断干扰耦合途径的技术总结低电平电路和高电平中避免使用公共地线；数字电路与模拟电路避免使用公共地

8、线；接地线越短越好，避免地线形成环状；数字系统抗干扰措施：不用输入端口接地；合理使用上拉电阻、串联防反射电阻、晶振周边隔离；第23页，共42页，2022年，5月20日，13点32分，星期三检测电路的抗干扰技术总结通频带尽可能窄，尽量使用选频滤波；直流电源线一定加去耦滤波电容（电解电容+高频电容旁路）信号地线、其它可能造成干扰的电路地线分开；使用屏蔽罩第24页，共42页，2022年，5月20日，13点32分，星期三EMI 滤 波 器EMI滤波器综述常见的电磁兼容元件设计实例第25页，共42页，2022年，5月20日，13点32分，星期三 EMI影响 可靠的 安静的第26页，共42页，2022年，

9、5月20日，13点32分，星期三与众不同的EMI滤波器EMI滤波器难以进行阻抗匹配EMI滤波器出现饱和无法用集总参数等效电路进行高频分析要求能滤除共模干扰和差模干扰第27页，共42页，2022年，5月20日，13点32分，星期三EMI滤波器分类反射式滤波器 阻挡EMI信号，通过有用信号吸收式滤波器 吸收不需要的频率成分并将此成分的能量转换成热能耗散出去滤波连接器 从无引线通过式电容概念引申而来的，在连接器上构成L型或者型滤波器第28页，共42页，2022年，5月20日，13点32分，星期三电 路 简 单 EMI滤波器的基本形式第29页，共42页，2022年，5月20日，13点32分，星期三设计

10、EMI滤波器的注意点频率特性耐压性能额定电流阻抗特性屏 蔽可 靠 性第30页，共42页，2022年，5月20日，13点32分，星期三瞬态干扰抑制电快速瞬变脉冲群 影响对象：数字逻辑电路，软故障 浪涌（surge） 影响对象：传输或储存的数据，元器件，线路板 静电放电（ESD） 影响对象：髙输入阻抗电路，高压绝缘击穿，热失常 第31页，共42页，2022年，5月20日，13点32分，星期三什么曲线 能干什么饱和电感特性非晶磁环磁滞特性曲线 特性曲线第32页，共42页，2022年，5月20日，13点32分，星期三 非 理 想 的 电 容 电容主要分布参数ESL 等效串连电感ESR 等效串连电阻 E

11、PR 等效并联电阻第33页，共42页，2022年，5月20日，13点32分，星期三各 式 各 样 的 电 容云母电容电解电容高压电容穿心电容法拉电容聚苯电容薄膜电容三端电容器胆电容校正CBB电容独石电容自热变阻电容器第34页，共42页，2022年，5月20日，13点32分，星期三不同的电容 不同的效果 未加入滤波措施第35页，共42页，2022年，5月20日，13点32分，星期三电 感线圈的品质因数为： Q=L/R电感的离散参数分布电容直流电阻功率电感模压线圈空芯线圈磁环线圈棒状线圈变压器第36页，共42页，2022年，5月20日，13点32分，星期三磁 性 材 料 磁 性 元 件吸收磁珠用于

12、抑制PCB板高频传导干扰夹式磁环：安装方便，用于设备EMI结构优化 扁平吸收环用于数据总线、数字信号线滤波非晶材料烧结铁氧体作为尖峰抑制器使用粉芯材料NiMn软磁材料第37页，共42页，2022年，5月20日，13点32分，星期三二极管不同的性能不同的应用TVS瞬变二极管芯片热阻与脉冲持续时间关系图TVS伏安特性超快超软恢复二极管反向恢复时间肖特基二极管 用于各种脉冲吸收场合，trr4ns变阻二极管第38页，共42页，2022年，5月20日，13点32分，星期三其他常用EMI抑制元件压敏电阻 没有脉冲时呈高阻值状态，一旦响应脉冲电压，立即将电压限制到一定值，阻抗突变为低值 1、高压型压敏电阻 2、高能型压敏电阻 3、纳米添加法 气体放电管 极间的电场强度超过气体的击穿强度，引起间隙放电，限制极间电压 火花间隙 电荷将穿过两个角型的空间打火放电，由此将过电流释放入地第39页，共42页，2022年，5月20日，13点32分，星期三EMI滤波器成品EMI滤波器特性曲线均在50ohm源阻抗下获得，在选用EMI滤波器时，不能单纯考虑给出的特性曲线。第40页，共42页，2022年，5月20日，13点32分，星期三Murata EMI Filter Selection simulator