电磁兼容技术概述--ppt课件

电磁兼容技术、海湾战争以电子战为开端，在“沙漠风暴”开始前5小时，多国部队向飞机派遣EA-6B等专用电子，对伊拉克国内的雷达、通信、指挥设施和防空系统进行强电磁干扰，使伊军雷达的荧光屏成为“白雪公主”，中断伊军通信、雷达盲人、指挥麻痹战后，美国海军报告说在战斗机编队中护卫EA-6B电子干扰机时，基本上没有受到伊军地对空导弹的攻击。 实战结果再次证明，获得整个战场的电磁控制权才获得制空权，以更少的损失取得战争胜利。 第一章概述、本门课程的学习方法电磁兼容性的基本概念与电磁兼容性设计相关的技术领域本门课程的主要内容、0本门课程的学习方法、本门课程的工程应用性特点显然是本门课程与多个专业基础课程的相关电磁兼容性技术在广泛范围内主要是经验本门课程对后续科研、开发至关重要重要的不是记录文字，而是学习思考！ 1电磁兼容的基本概念、信号、干扰和噪声常见干扰和噪声电磁干扰影响电子电气设备工作的设备抗干扰电磁兼容、信号：对电子电路工作“有用”的电信号、要处理的电信号、要产生的输出等。 噪声：“有用”电信号之外的所有电信号都是噪声。 噪声多少会影响电路的工作。 噪声：噪声引起的“不希望”结果称为噪声。 噪声是噪声的原因，噪声是噪声引起的，它们客观上存在并且不能被去除，只能被减少到不出现显着的干扰的程度，即干扰不发生的程度。 TTL的最小输出高电平(voh )为2.4 v，最大输出低电平(VOL)=2.0V，最大输入低电平(VIL)=0.8V，并且TTL的噪声容限为0.4V (这意味着幅度小于0.4V的噪声不影响TTL的操作)。 通过实例来说明，信号、噪声和干扰，一些习惯为干扰信号、系统已遭受干扰等。 习惯上的“噪音”是指能够引起噪音的噪音。 常见干扰与噪声、自然干扰：自然现象发生的各种电磁噪声。 人为干扰：源于人们的生活和生产活动，主要是各种电子电气设备的干扰。 常见的自然干扰和人为干扰、自然干扰、大气噪声雷(30MHz以下)太阳异常电磁辐射星系无线电辐射150MHz-200MHz宇宙射线(10MHz-30GHz )地震、人为干扰、部件固有噪声：热噪声、散粒噪声、接触噪声等。 物理或电化学过程噪声：一次电池噪声、摩擦噪声等。 放电噪声：由静电放电、电晕放电、辉光放电、电弧放电、高频放电等放电过程产生。 电磁感应：各种电磁干扰。 电视、广播、各种通信站电力系统：发电机、变压器、电力线工业设备：各种电机、焊机、加热器、机床、控制器、计算机、混频器、继电器交通运输：电机车、导航系统、汽车点火装置(10MHz-100MHz ) 医疗设备：电子医疗设备，x射线办公设备：计算机，键盘，打印机，复印机，荧光灯家电产品：微波炉，风扇，吸尘器，冰箱军事武器：核爆，电磁武器，常见干扰，教室讨论：电磁干扰对电子电气设备的影响，教室讨论：电磁干扰对电子电气设备的影响，设备的干扰，所谓的“干扰”，设备干扰噪声和噪声就像一对“矛盾”。 单纯的抗干扰，容易陷入“道高一尺，魔高一丈”的恶性循环。单纯的抗干扰成本越来越高，效果越来越差。 2电磁兼容性设计随着电子电气设备应用范围越来越广泛、功能越来越复杂，电子电气设备面临的电磁环境越来越差。 同时，对电子电气设备的抗干扰性能提出了越来越高的要求。 事实证明，盲目提高和改善电子电气设备的抗噪声性能不仅浪费巨大，而且无法预期效果。 在这种情况下，逐渐从简单的抗干扰技术发展到综合的电磁兼容技术。 electromagneticcompatibility (EMC )、电磁兼容性、电磁兼容性包括1、给予或期待电磁环境这三个含义2 .设备不得产生标准或规范规定的电磁噪声3 .设备不得要求标准规定的电磁噪声灵敏度限制值电磁兼容是指在有限的空间、时间和频谱资源条件下，各种设备可以共存，互不影响的状态。 设备的电磁兼容性是设备在指定的电磁环境中正常工作，不会给环境和其他设备带来不利影响的能力。 电磁兼容性设计、电磁环境(制定相应的电磁兼容性标准)设备的抗干扰设计抑制设备的产生和辐射电磁干扰噪声试验的测量方法、手段、标准和设备、电磁兼容性设计的费用比，越快进行电磁兼容性设计，手段越多、效果越好、费用越低。 抑制噪声的发生、传播、作用、噪声的最有效方法：用噪声源抑制噪声。 电磁兼容措施要综合管理，全面考虑。 电磁兼容性设计应当考虑到环境和条件，对于不同使用环境(例如，电磁环境因使用条件而异)有不同的电磁兼容性要求的不同使用环境(例如，不同成本)要求不同的电磁兼容性并不是普遍的标准，并且必须根据不同的地区进行适当的设计。 航空航天、军事设备、武器系统、医疗设备、电网系统、交通运输、家用电器、娱乐设备等电磁兼容措施的实例，电磁兼容设计的基本原则，不仅仅是从追求抗干扰性能的开始到结束，从源头着手，兼顾标本和治疗的整体思考， 根据在不留死角的同时前进的土地条件，根据充分考虑性能、成本、可靠性等综合利益的系统特征，进行对症治疗的3电磁兼容性设计相关技术领域，电磁兼容性是综合科学，相关主要技术领域包括电路原理、电磁场理论、电子电路、计算机技术、仿真技术、试验技术等我们本科课程主要从事电路原理、基本电磁场理论、计算机技术和电气电子技术。 4 .本门课程讨论的主要内容是针对详细介绍5种噪声的不同干扰产生机制(限于上课时间，主要描述噪声对策的内容)，如何干扰系统以及如何对不同干扰进行主干扰对策典型系统的抗噪声设计分析(微机系统和电力电子系统) 介绍常用的电磁兼容设备，考试和平分标准，平分标准：平时成绩10%综合设计30%期末考试60%。 考试采用倒带考试，题型主要问答题。 综合设计主题：系统的电磁兼容性(抗干扰)设计论文答辩需要准备PPT，授课5分钟讲时间，5分钟左右讨论答辩时间。 第二章抗干扰技术、噪声自噪声源，通过传播路径进入系统，干扰系统工作(敏感设备)。 从上述任何阶段都可以抑制干扰：抑制噪声的产生，切断干扰的传播，提高设备的噪声容限。 抑制噪音源产生噪音的效果最大，但有时难以实现。 因为所有噪声均通过一定的传播路径进入系统，噪声的传播路径中断是最现实且最有效的选择之一。 相反，存在许多用于区分干扰的准则，其中将干扰分类为干扰传播(耦合)路径。根据干扰进入系统的路径，干扰通常可分为五类，即传导干扰、公共阻抗干扰、电场耦合干扰、磁场耦合干扰和电磁场耦合干扰。 针对每个干扰，需要掌握每个干扰的特征、干扰进入系统的机制、示例性分析以及抑制干扰的原理和主要方法。 1、传导干扰、外部干扰通过电连接直接传导到敏感的设备。 特点：干扰进入设备的路径是电连接。 传导干扰是一般电气系统中最普遍的干扰形式。 大部分噪音在进入系统后，形成传导噪音的形式，扩散到整个系统内部。 在传导干扰的一个示例中，传导干扰是普遍存在的传导干扰，在通过电连接的系统中，系统之间的设备通过电连接相互传导干扰(传导干扰)，课堂讨论，1，干扰通过电连接进入该系统将发生什么情况？ 干扰和信号混在一起。 2、如何抑制传导干扰？ 利用噪声和信号的不同，“担心”噪声。 3、可以利用什么样的不同呢？ 两者一般在源极阻抗、能量、频谱、持续时间等方面有较大不同。 相应地，抑制传导噪声的关键和前提是找到信号和传导噪声之间可用的差异。 利用源极阻抗的不同来抑制传导干扰。 一般来说，噪声源的阻抗大，但信号源的阻抗小。 如何利用这个特征？ 降低敏感设备的输入阻抗。 课堂讨论：光耦合如何达到抑制传导干扰的目的？ 光电耦合器是常用的电磁兼容器件。 利用光耦合输入阻抗低的特征，可以抑制传导干扰。 光耦合器利用光来传输信号并且隔断了干扰来自光源的传输的路径，因此成为最常用的用于抑制传输干扰的设备之一。 课堂讨论：光耦合的应用有什么限制？ 光耦合器一般适于传送数字信号，并且传送模拟信号需要特殊的设计和电路。 分布式电容器的存在因高频传导噪声而加大了进入系统的路线。 使用不同的频谱来抑制传导干扰，并且干扰通常具有较高的频谱和较低的信号频谱。 如何利用这个特征？ 另外，增设了各种滤波器，其中最常用的滤波器是低通滤波器(LPF )，是常用的一些低通滤波器电路，电磁兼容中滤波器的一些设计原则： 1、结构简单2、无源装置3、电感、电容尽可能慎重地选择，4、高频噪声设备分布参数影响较大，类别讨论：尽可能不采用有源设备来设计EMC滤波器，有源设备本身对噪声敏感，因此不适合EMC设计。 即使使用活动设备，也对电信号进行必要的预处理。 类讨论：一般电感和电容对EMI有什么限制？ 绕组电感匝间的分布电容影响电感的高频特性，如何减小绕组匝间电容和导线电感的影响？ 电容器导线上的分布电感也有类似的效果，如何去除常用的电路噪声滤波器、铁氧体微珠的三端电容器核心电容、铁氧体微珠、三端电容器、核心电容器、低频传导噪声？ 消除低频传导干扰有什么困难？ 采用滤波器，不可避免地使用大容量和电感。 有更好的方法吗？采用数字滤波器、非法取值等数字方法。 如果传导干扰已经进入系统该怎么办？ 还可以考虑系统本身的抗干扰性。 数字化是一个很好的选择。 为什么数字系统的抗干扰能力优于模拟系统？ 一种增强系统抗噪声性能的示例：采用数字信号来增强系统抗噪声性能的示例之二，过零比较器，问题特点：有用信号弱，干扰相对强。 怎么办？ 采用滞后比较器，总结地发现，传导干扰是经由电连接进入系统的干扰，通过切断系统和外部电连接可以根本解决传导干扰的侵入。 由于在系统中存在大量电连接，传导干扰的存在是非常普遍的。大多数噪声在进入系统时都是传导噪声。 抑制传导的关键是找到传导干扰与信号之间可用的差异。 分布参数的存在使EMC变得更加复杂和困难。 在传导噪声不能通过“一般”的方法去除的情况下，可以考虑数字化、运算处理等“先进”的方法。 2共通阻抗噪声、Za、Zb、Zc的存在对电路的动作有什么影响？ 噪声电流还使系统之间的公共阻抗产生噪声电压，这导致系统操作中的噪声。 另外，公共阻抗干扰的实例包括公共阻抗干扰和传导干扰易于混淆：公共阻抗干扰通常(多)并且最终以传导方式进入系统。 两者的区别在于最终的成因。 共同阻抗干扰是彼此之间的特征，是共同阻抗干扰的特征，并且在系统之间存在共同阻抗，这就是说，存在共同电流路径。 由于系统操作产生的噪声电流流过系统之间的公共阻抗。 公共阻抗普遍存在，至少所有导线都存在分布电感和电阻。 对于公共阻抗干扰，布线中分布电感的作用远大于电阻，因此通常关注高频公共阻抗干扰。 公共阻抗干扰对不同系统有不同的影响。 另外，共同阻抗干扰的影响在前级放大小信号，在后级实现功率放大。 哪个方案比较好，同样存在共同阻抗干扰，但是如果以电源的负极为电位的基准的话，在左边的方式中前段会受到更强的干扰。 这是因为相对于后段，前段容易受到更强的干扰。 公共阻抗干扰往往是相互的，但影响可能有很大不同，以公共阻抗干扰的典型形式，公共阻抗干扰广泛存在于各种接地环节(包括供电系统和基准电位)中，为了抑制其影响，有多种接地方案，具有接地作用：作为基准电位，接地结构简单接地结构复杂，但共同阻抗干扰的影响较小。 复合式单点接地通过对线路和装备进行分类，并用串联和并联法，可同时兼顾降低共同阻抗干扰的影响、简化接地结构的优点。 公共阻抗干扰的另一典型形式是，相对于电源内部的反馈电路，当负载大、负载电流波动大、线路长时，该设计存在什么问题？ 使用独立的反馈信号信道可以去除公共阻抗干扰的影响。 对于一些应用，尽量靠近电源是一个好选择。 抑制公共阻抗干扰的措施可以通过公共阻抗干扰的特征来减小公共阻抗，即， 采取尽可能减小布线公共阻抗的抑制措施以尽可能减小噪声电流流过公共阻抗的敏感环节受到干扰的程度，下面通过简单示例来阐明公共阻抗干扰抑制措施之一： PCB设计、80196、电源线、信号线、布线的性质PCB基板上的电源电缆能够大幅减少共同阻抗干扰，PCB基板上的电源电缆、电源去耦是电路设计中最常用的电磁兼容措施之一，特别是微机这样的高速电路，需要电源去耦， 公共阻抗干扰抑制措施之一：电源去耦，该环路阻抗尽可能小，从另一个角度看电源去耦，在高速集成电路芯片中有多个电源引脚。 去耦电容器在附近与电源端子连接。 采用高频特性良好的电容器。 电解电容器高频特性差，因此常采用组合方式。 另外，提高电源的去耦的效果之一是，在集成电路内部包含多个部分，需要连接各部分的电源管脚，通过采用多个电源管脚，能够减小电源部分的共通阻抗的影响。 附近连接去耦电容很重要，必要时必须采取“极端”的做法。提高电源去耦效果的二是课堂讨论：为什么很多模拟数字混合系统建议将数字和模拟分离？模拟系统易受数字电路干扰，课堂讨论：为什么数字电路易受干扰，数字信号本身的特点决定了数字电路是非常严重的噪声源，特别是高速数字电路。 另外，汇总公共阻抗干扰，如果在系统之间的公共阻抗上流动噪声电流，那么可能发生公共阻抗干扰。 共同阻抗干扰和传导干扰在定义上各有焦点，不要混淆。 由于电源引线中存在公共阻抗，因此公共阻抗干扰普遍存在。 抑制公共阻抗干扰的关键在于减小公共阻抗以及减小公共阻抗中流动的噪声电流。 公共阻抗干扰可以对不同系统产生不同的影响。 系统之间的