电磁兼容中差模与共模干扰及抑制技术
电磁兼容中差模与共模干扰及抑制技术
于 虹
(国家计算机外设质检中心,杭州310012)
摘 要 本文分析了引起差模和共模干扰现象的原因,提出了测量和确定辐射场源特性的方法,对差模干扰和共模干扰提出了抑制方法。
关键词 电磁兼容 差模干扰 共模干扰
一、引起差模与共模干扰的物理原因
电磁兼容辐射干扰问题主要来自电路中的电流突变产生的磁场变化或电压突变产生的电场变化;当把距辐射源的距离与波长λ作比较作为近场与远场区域的分界点(一般把距离λ的区域定义为近场区域,把距离 λ的区域定义为远场区域),若近场范围以磁场为主时,表明它与差模电流有密切关系,而电场与共模电流有密切关系。
电流的变化会引起电压的变化,反之亦然。但在实际电路中是其中之一占主导地位。辐射源的阻抗决定着近场是以磁场为主还是以电场为主。一般来讲,磁场是由仪器中某一局部回路产生的,这些回路可以分解为不同的模式。
电路中的阻抗概念是正确理解问题的一个重要概念,这里所提及的阻抗是指在特定辐射频率下的总的阻抗,这与通常所理解的阻抗概念有所不同。比如,电路中的连结器常被认为是低阻抗,但在高频条件下由于电路中的感应现象而实际上呈高阻抗。在一个电路中所有导线变为高阻抗的最常见方式就是线路中接地线显著的感应现象,在有些频率下,地线被感应成为高阻抗状态。对于整个线路来讲,地线实际上是以高阻抗状态与线路中其它线相串联起来了。在这种情形下,通过电容耦合形成回流。低阻场或者由电流产生的场,主要是磁场,在近场处以磁场为主。低阻场与低阻源相联系,也就是说与差模干扰有密切关系。
二、确定差模与共模干扰的诊断技术
低源阻抗引起电流变化的场,这决定了在近场区域以磁场为主,反之亦然,这就是确定辐射是否为差模干扰的基础。测量场阻的变化采用近场探头和频谱分析仪联合进行,其仪器配置及测试方法见图1所示。设E∶E场场强; H∶H场场强;P F∶探头性能因子;Z∶场阻抗;则H=Vh+P Fh-52;E=Ve+PFe;Z= 10(e-h)/20;若Z<377Ψ,那么d i/d t是主要的,辐射可能是差模;若Z>377Ψ,d v/d t是主要的,辐射可能是共模的
。
图1
在测量H场时要注意探头的取向,一般沿着源的两个径向测量,每个方向上测量2～6个点,点距为1～4m,在近场处间距要小一点。每个测量点上同时测出H场和E场的数据。
对于得到的实验数据采用两种方式处理均可:①作出H场和E场场强随距离变化的曲线,其中一个比另一个变化快。当H场变化较快时,为低阻抗源问题;当E场变化较快时为高阻抗源问题。②在同一测量点上(近场范围)利用Z=E/H来求出该测量点的场阻,并
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与自由空间的377Ψ值相比较,若Z >377Ψ,则表明电场占主要的,辐射源是高阻抗的:若Z <377Ψ,则表明磁场占主要的,辐射源是低阻抗源。高的源阻抗与共模干扰相联系,而低的阻抗源与差模干扰相联系。
三、差模与共模干扰的抑制方法
差模干扰是仪器中相线与中线之间的信号变化产生的;共模干扰则是相线或中线与地线间的信号的变化产生的。图2是差模与共模干扰中电流的流动示意图。图2(a )中Z s 为信号线阻抗,Z r 为想要返回信号的阻抗,Z g ′与Z g ″为电路元件与真正地线之间的阻抗典型电路的简化图。图2(b)中若Z s 与Z r Z g ′与Z g ″,则I e I r 这是一个人为的设计,电流是不同的,几乎整个包含人为的导线中。图2(c)中若Z r Z g ′与Z g ″,那么I e I r 该示意图有点变化以便说明返回线的阻抗是分布式的,并且在信号线间有分布电容。如果Z r Z g ′与Z g ″,那么信号线与返回线都承载信号。返回电流在电路内是闭合的
。
图2
如前所述,电磁兼容辐射主要与电流和电压的变化相关,电流相关与差模联系,电压相关与共模联系。
在处理电磁兼容辐射干扰问题时,知道了存在于电路中的是共模干扰还是差模干扰,才能有效地处理,抑制共模干扰与抑制差模干扰的技术不是通用的。
1.对于差模干扰,可以采用以下降低辐射的技术:
(1)减小电流中回流的面积。(2)降低信号电压的波动。(3)对整个辐射回路进行屏蔽。(4)对产生辐射的信号线滤波。
然而,某些典型的共模抑制技术对差模干扰并不起作用,如图3所示。在图3(a)中因为辐射信号是在信号线上的,所以增加电源与地线之间的耦合是无效的。图3(b )中通过缩短地线和使地线变短的方法是无效的,因为这不是问题所在。图3(c)中如果屏蔽线本身无效,移动屏蔽线的接地点也是无效的
。
图3
2.如果电路中的辐射是由共模干扰引起的,可以采取以下抑制技术:
(下转33页)
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心位置。然后将半球的顶点方向定为球面坐标的纬度等于零的方向。用球面坐标指定测量点位置。
5.测量数据
根据25个测量数据用最小二乘法计算球的中心及半径,并计算各点的测量结果相对于所计算的球的中心的距离与半球的最小二乘半径的差值。测量结果如表2所示。由表可见,球的半径的最大值与最小值之差R max-R min= 0.0021m m,即测头的测量误差约为2μm。
表2测头检测中测量点及测量误差(μm)
测量点12345678910111213
误差-0.10.5-0.4-0.900.30.60.
60.40.1-1.00.30.1
测量点141516171819202122232425误差-0.2-0.1-0.60.6 1.10.4-0.9-0.20.40.1-0.2-0.6
三、结论
本文介绍了一种三坐标测量机准确度的检验方法。文中采用了步距规作为长度标准进行检验。如果用量块作为长度标准,同样也是可行的。在测头系统的准确度检验中,采用了用球面坐标方式指定测量位置的方法,可使测量点分布均匀,计算简单。
(上接26页)
(1)减小电源线与地线间的耦合。
(2)采用缩短长度和增大宽度的方法来降低泄漏和线间感应。
(3)加入地线和电流线的屏蔽罩。
(4)采用地线与信号地隔离方法来屏蔽。
图4
(5)按照地线结构把I/O电缆接口移到低阻抗区。
(6)在输出线端加上共模滤波器。
同差模情况相似,某些差模干扰抑制技术对共模干扰并不起作用。
如图4(a)因为辐射信号是在信号线上的,增加电源与地线之间的耦合是无效的。图4 (b)通过缩短地线和使地线变短的方法是无效的,因为这不是问题所在。图4(c)如果屏蔽本身无效,移动屏蔽线接地点也是无效的。比如:①辐射信号是在信号线和假定的回路上的,因而减小回路面积是无作用的,而使用绞股线和同轴电缆的方法来降低信号也是无助于事的。②采用降低信号电压波动的方法可能会有点作用,但在许多情况下是没有作用的。例如,有时辐射是由门电路数目的附加效应产生于电源或接地系统,采用隔离的方式进行抑制不会对信号降低起多大作用。③屏蔽整个回路的方法:辐射电势是在信号地线上,若只屏蔽信号地线,所做的只是系统加上了更多的辐射天线。
④对信号线滤波的方法:这存在着滤波器接地的问题,采用信号地线是完全无用的,因为滤波器对辐射电势是悬空的。
综上所述,在解决电磁兼容中的辐射问题时,应首先明确辐射源的性质,是差模干扰还是共模干扰,只有针对具体的干扰采用相应的措施,才能收到良好的效果。
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共模干扰与差模干扰的成因与应对
共模干扰与差模干扰的成因与应对 共模干扰：一般指在两根信号线上产生的幅度相等，相位相同的噪声。 差模干扰：则是幅度想等，相位相反的的噪声。 常用的差分线对共模干扰的抗干扰能力就非常强。 干扰类型通常按干扰产生的原因、噪声干扰模式和噪声的波形性质的不同划分。其中：按噪声产生的原因不同，分为放电噪声、浪涌噪声、高频振荡噪声等；按噪声的波形、性质不同，分为持续噪声、偶发噪声等；按噪声干扰模式不同，分为共模干扰和差模干扰。共模干扰和差模干扰是一种比较常用的分类方法。 共模干扰是信号对地的电位差，主要由电网串入、地电位差及空间电磁辐射在信号线上感应的共态（同方向）电压迭加所形成。共模电压有时较大，特别是采用隔离性能差的配电器供电室，变送器输出信号的共模电压普遍较高，有的可高达130V以上。 共模电压通过不对称电路可转换成差模电压，直接影响测控信号，造成元器件损坏（这就是一些系统I/O模件损坏率较高的主要原因），这种共模干扰可为直流、亦可为交流。差模干扰是指作用于信号两极间的干扰电压，主要由空间电磁场在信号间耦合感应及由不平衡电路转换共模干扰所形成的电压，这种让直接叠加在信号上，直接影响测量与控制精度。 差模干扰在两根信号线之间传输，属于对称性干扰。消除差模干扰的方法是在电路中增加一个偏值电阻,并采用双绞线； 共模干扰是在信号线与地之间传输，属于非对称性干扰。消除共模干扰的方法包括： （1）采用屏蔽双绞线并有效接地 （2）强电场的地方还要考虑采用镀锌管屏蔽 （3）布线时远离高压线，更不能将高压电源线和信号线捆在一起走线 （4）采用线性稳压电源或高品质的开关电源(纹波干扰小于50mV) 在一般情况下，差模信号就是两个信号之差，共模信号是两个信号的算术平均值。 共模抑制比：差模信号电压增益与共模信号电压增益的比值，说明差分放大电路对攻模信号的抑制能
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电子设备干扰抑制技术教材
电子设备干扰抑制技术 摘要：对电子设备产生干扰的原因及干扰抑制方法进行分析讨论，提出了 使电子设备正常工作应采取的各种抑制干扰的技术措施。 关键词：电子设备；电磁兼容；干扰 1 引言 任何电子设备产生的电磁干扰和响应过程，可以用辐射和传导来描述干 扰发生源，可以用辐射敏感性和传导敏感性来描述响应接收设备特性，因此，所有电磁干扰的抑制方法可以从以下三个方面入手： ——抑制电磁干扰源； ——切断电磁干扰耦合途径； ——降低电磁敏感装置的敏感性。 本文主要围绕这三个方面讨论提高电子设备电磁兼容性的措施，诸如选择抑制电磁干扰的电路，采用合适的工作状态；实施正确的搭接、接地、屏蔽、滤波、分层防护；采用合理分类布线等方法都能有效地抑制电磁干扰或降低敏感。各种方法在电子设备中不仅独立使用，而且相互之间又存在着关联。
下面主要从接地、屏蔽和滤波等方面概述对干扰的抑制技术。 2 接地 在电子设备中接地是抑制电磁噪声和防止电磁干扰以及保护人员和设备安全的重要方法之一。要求电子设备时机座、金属外壳必须可靠地接地，这是为了保护人员和设备的安全，称为“保护接地”；另一类接地称为“屏蔽接地”，指为抑制干扰而采用的屏蔽层（体）的接地，以起到良好的抗干扰作用。 2． 1 目的 接地的主要目的如下： ——保护设备和人身安全，防止雷电危害和电源故障时发生电击； ——泄放静电荷，以免设备内部放电造成干扰； ——提高电子设备电路系统工作稳定性。 2． 2 分类2.2.1 悬浮地
指电子设备地线系统与接大地系统及其他导电结构物相绝缘。 来自接线的干扰，如图1所示。其优点是抗干扰性能好。缺点是电子设备 容易产生静电积累。当电荷积累达到一定程度时，会产生静电放电，另外 在雷电的环境下，静电感应产生的高压会在设备机箱内产生飞弧，成为破 坏性很强的干扰源，也容易使操作人员遭到电击。 222 单点接地 指电子设备中信号电路先参考于一点，然后把该点接至设施的接大地系 统，如图2所示。其优点是简单实用，地线上其它部分的电流不会耦合进 电路。缺点是需要大量导体，成本较高，而且随着频率升高，接地 阻抗将 增大，致使接地不理想。 般适用于工作频率在1MHz 以下的低频设备与系统中 2.2.3 多点接地 指电子设备的各电路系统地线接至最近的低阻抗地线上，使接地线最 短，如图3所示。其优点是简化电子设备内的电路结构，能有效地降低接 地阻抗及减少地线间主要抑制 图2设备单点接地
串模干扰共模干扰概念以及抑制方法
串模干扰共模干扰概念以及抑制方法 发布日期：2010-03-11 仪表在工业生产的现场使用的条件常常是很复杂的。被测量的参数又往往被转换成微弱的低电平电压信号，并通过长距离传输至二次表或者计算机系统。因此除了有用的信号外，经常会出现一些与被测信号无关的电压或电流存在。这种无关的电压或电流信号我们称之为“干扰”（也叫噪声）。 干扰的来源有很多种，通常我们所说的干扰是电气的干扰，但是在广义上热噪声、温度效应、化学效应、振动等都可能给测量带来影响，产生干扰。在测量过程中，如果不能排除这些干扰的影响，仪表就不能够正常的工作。 根据仪表输入端干扰的作用方式，可分为串模干扰和共模干扰。串模干扰是指叠加在被测信号上的干扰；共模干扰是加在仪表任一输入端与地之间的干扰。 干扰来自于干扰源，它们在仪表内外都可能存在。在仪表外部，一些大功率的用电设备以及电力设备都可能成为干扰源，而在仪表内部的电源变压器、机电器、开关以及电源线等也均可能成为干扰源 1) 串模干扰的抑制 串模干扰与被测信号所处的地位相同，因此一旦产生串模干扰，就不容易消除。所以应当首先防止它的产生。防止串模干扰的措施一般有以下这些： * 信号导线的扭绞。由于把信号导线扭绞在一起能使信号回路包围的面积大为减少，而且是两根信号导线到干扰源的距离能大致相等，分布电容也能大致相同，所以能使由磁场和电场通过感应耦合进入回路的串模干扰大为减小。 * 屏蔽。为了防止电场的干扰，可以把信号导线用金属包起来。通常的做法是在导线外包一层金属网（或者铁磁材料），外套绝缘层。屏蔽的目的就是隔断“场”的耦合，抑制各种“场”的干扰。 屏蔽层需要接地，才能够防止干扰。 * 滤波。对于变化速度很慢的直流信号，可以在仪表的输入端加入滤波电路，以使混杂于信号的干扰衰减到最小。但是在实际的工程设计中，这种方法一般很少用，通常，这一点在仪表的电路设计过程中就已经考虑了。 以上的几种方法是主要是针对与不可避免的干扰场形成后的被动抑制措施，但是在实际过程中，我们应当尽量避免干扰场的形成。譬如注意将信号导线远离动力线；合理布线，减少杂散磁场的产生；对变压器等电器元件加以磁屏蔽等等，采取主动隔离的措施。
电磁兼容基本概念
电磁兼容性（EMC）是指设备或系统在其电磁环境中符合要求运行并不对其环境中的任何设备产生无法忍受的电磁干扰的能力。因此，EMC包括两个方面的要求：一方面是指设备在正常运行过程中对所在环境产生的电磁干扰不能超过一定的限值；另一方面是指器具对所在环境中存在的电磁干扰具有一定程度的抗扰度，即电磁敏感性。 编辑摘要 目录 ?1定义 ?2内容 ?3电磁兼容设计... ?4电磁干扰源 ?5电磁干扰传播... ?6电磁兼容的主... ?7提高电磁兼容... ?8EMC设计 ?1电源方面 ?2信号线方面 ?3模拟信号方面 ?4数字信号 ?5电路设计方面 ?9干扰类型 ?10.1防治电磁... ?10问题 ?11.1骚扰源 ?11.2耦合途径 ?11.3敏感设备 ?11术语 ?12电磁兼容 ?13技术标准 ?13.1国外标准 ?13.2国内标准 电磁兼容 - 定义 EMC（ElectromagneticCompatibility）
在国际电工委员会标准IEC对电磁兼容的定义为：系统或设备在所处的电磁环境中能正常工作，同时不会对其他系统和设备造成干扰。 图1 电磁兼容概念图图册 EMC包括EMI（电磁干扰）及EMS（电磁耐受性）两部分，所谓EMI电磁干扰，乃为机器本身在执行应有功能的过程中所产生不利于其它系统的电磁噪声；而EMS乃指机器在执行应有功能的过程中不受周围电磁环境影响的能力。 电磁兼容（electromagneticcompatibility）各种电气或电子设备在电磁环境复杂的共同空间中，以规定的安全系数满足设计要求的正常工作能力。也称电磁兼容性。它的含义包括：①电子系统或设备之间在电磁环境中的相互兼顾；②电子系统或设备在自然界电磁环境中能按照设计要求正常工作。若再扩展到电磁场对生态环境的影响，则又可把电磁兼容学科内容称作环境电磁学。 电磁兼容的研究是随着电子技术逐步向高频、高速、高精度、高可靠性、高灵敏度、高密度（小型化、大规模集成化），大功率、小信号运用、复杂化等方面的需要而逐步发展的。特别是在人造地球卫星、导弹、计算机、通信设备和潜艇中大量采用现代电子技术后，使电磁兼容问题更加突出。 电磁兼容 - 内容 各种运行的电力设备之间以电磁传导、电磁感应和电磁辐射三种方式彼此关联并相互影响，在一定的条件下会对运行的设备和人员造成干扰、影响和危害。 20 世纪80年代兴起的电磁兼容EMC学科以研究和解决这一问题为宗旨，主要是研究和解决干扰的产生、传播、接收、抑制机理及其相应的测量和计量技术，并在此基础上根据技术经济最合理的原则，对产生的干扰水平、抗干扰水平和抑制措施做出明确的规定，使处于同一电磁环境的设备都是兼容的，同时又不向该环境中的任何实体引入不能允许的电磁扰动。 进行电磁兼容（包括电磁干扰和电磁耐受性）的检测与试验的机构有苏州电器科学研究院、航天环境可靠性试验中心、环境可靠性与电磁兼容试验中心等实验室。 内部干扰是指电子设备内部各元部件之间的相互干扰，包括以下几种：
差模滤波器和共模滤波器
共模和差模信号与滤波器 山东莱芜钢铁集团动力部周志敏(莱芜271104) 1概述 随着微电子技术的发展和应用，电磁兼容已成为研究微电子装置安全、稳定运行的重要课题。抑制电磁干扰采用的技术主要包括滤波技术、布局与布线技术、屏蔽技术、接地技术、密封技术等。而干扰源的传播途径分为传导干扰和辐射干扰。传导噪声的频率范围很宽，从10kHz～30MHz，仅从产生干扰的原因出发，通过控制脉冲的上升与下降时间来解决干扰问题未必是一个好方法。为此了解共模和差模信号之间的差别，对正确理解脉冲磁路和工作模块之间的关系是至关重要的。在抑制电磁干扰的各项技术中，采用滤波技术对局域网（LAN）、通信接口电路、电源电路中减少共模干扰起着关键作用。所以掌握滤波器的工作原理和其实用电路的结构及其正确的应用，是微电子装置系统设计中的一个重要环节。 2差模信号和共模信号 差模信号又称为常模、串模、线间感应和对称信号等，在两线电缆传输回路，每一线对地电压用符号V1和V2来表示。差模信号分量是VDIFF。纯差模信号是：V1=－V2；其大小相等，相位差180°；VDIFF=V1－V2，因为V1和V2对地是对称的，所以地线上没有电流流过，差模信号的电路如图1所示。所有的差模电流（IDIFF）全流过负载。差模干扰侵入往返两条信号线，方向与信号电流方向一致，其一种是由信号源产生，另一种是传输过程中由电磁感应产生，它和信号串在一起且同相位，这种干扰一般比较难以抑制。 共模信号又称为对地感应信号或不对称信号，共模信号分量是VCOM，纯共模信号是：VCOM=V1=V2；大小相等，相位差为0°；V3=0。共模信号的电路如图2所示。干扰信号侵入线路和接地之间，干扰电流在两条线上各流过二分之一，以地为公共回路；原则上讲，这种干扰是比较容易消除的。在实际电路中由于线路阻抗不平衡，使共模信号干扰会转化为不易消除的串扰干扰。 3滤波器 滤波器可以抑制交流电源线上输入的干扰信号及信号传输线上感应的各种干扰。滤波器可分为交流电源滤波器、信号传输线滤波器和去耦滤波器。交流电源滤波器大量应用在开关电源的系统中，既可以抑制外来的高频干扰，还可以抑制开关电源向外发送干扰。来自工频电源或雷击等瞬变干扰，经电源线侵入电子设备，这种干扰以共模和差模方式传播，可用电源滤波器滤除。在滤波电路中，有很多专用的滤波元件（如铁氧体磁环），它们能够改善电路的滤波特性，恰当地设计和使用滤波器是抗干扰技术的重要手段。例如开关电源通过传导和辐射出的噪声有差模和共模之分，差模噪声采用π型滤波器抑制，如图3(a)所示。图3（a）中，LD为滤波扼流圈。若要对共模噪声有抑制能力，应采用如图3（b）所示的滤波电路。图3（b）中，LC为滤波扼流圈。由于LC的两个线圈绕向一致，当电源输入电流流过LC时，所产生的磁场可以互相抵消，相当于没有电感效应，因此，它使用磁导率高的磁芯。LC对共模噪声来说，相当于一个大电感，能有效地抑制共模传导噪声。开关电源输入端分别对地并接的电容CY对共模噪声起旁路作用。共模扼流圈两端并联的电容CX对共模噪声起抑制作用。R为CX 的放电电阻，它是VDE 0806和IEC 380安全技术标准所推荐的。图3（b）中各元件参数范围为：CX=0.1μF～2μF； CY=2.0nF～33nF；LC=几～几十mH，随工作电流不同而取不同的参数值，如电流为25A时LC=1.8mH；电流为0 3A时，LC=47mH。另外在滤波器元件选择中，一定要保证输入滤波器的谐振频率低于开关电源的工作频率。
从3G-5G小区间干扰抑制技术综述汇总
3G-5G小区间干扰抑制技术综述 一、概述： 干扰,泛指一切进入信道或通信系统对合法信号的正常工作造成了影响非期望信号。移动通信系统的干扰是影响无线网络掉话率、接通率等系统指标的重要因素之一。它严重影响了网络的正常运行和用户的通话质量。 1.1、干扰的分类： （1）、从频段上可分为上行干扰与下行干扰。上行干扰定义为干扰信号在移动网络上行段,基站受外界射频干扰源干扰。上行干扰的后果是造成基站覆盖率的降低。物理上看,在无上行干扰的情况下,基站能够接收较远处手机信号。当上行干扰出现时,期望的手机信号需强于干扰信号,基站才能与手机联络,因此手机必须离基站更近,因此造成了基站覆盖率的降低。下行干扰是指干扰源所发干扰信号在移动网络下行频段,手机接收到干扰信号,无法区分正常基站信号,使手机与基站联络中断,造成掉话或无法登记。由于基站下行信号通常较强,对GSM来说,当某一下行频点被干扰时,手机能够选择次强频点,与其他基站联络。而CDMA本身即自扰系统,因此上行干扰的危害比下行干扰更严重。 （2）、从频点上可分为同频干扰与非同频干扰。同频干扰广义上是指干扰源占用的频率恰好与正常信号频率相同,上行下行都存在。但在移动通信网络中,同频干扰特指GSM制式中不同基站同一频点的下行信号在同一小区出现,使手机无法区分不同的基站,形成干扰。由于GSM制式采用多频点复用,相邻小区不会用同一频点。但远处小区功率控制出现问题时,远处小区同频点信号可能千扰到本小区。 （3）、从干扰源可分为固定频率干扰、随机宽带干扰、强信号对弱信号的干扰以及互调干扰等。固定频率干扰是指具有固定频率的干扰源工作于移动通信频段。这种干扰频率几乎不变,或小围抖动,上下行都可能存在;随机宽带干扰,是指具有宽频带或频率随机变化的干扰源工作于移动通信频段,这种干扰幅度起伏不定,频率随机飘动,主要存在于上行;强信号对弱信号的干扰,是指合法的信号占用合法的频率,由于功率过强,造成邻近频段接收设备阻塞。或由于强信号杂散辐射过宽,造成对邻接频段的干扰;互调干扰,是由于外部一个或多个无线信号源由馈缆进入接收装置的非线性放大器产生的。
共模干扰抑制技术
开关电源的共模干扰抑制技术 0 引言 由于MOSFET及IGBT和软开关技术在电力电子电路中的广泛应用，使得功率变换器的开关频率越来越高，结构更加紧凑，但亦带来许多问题，如寄生元件产生的影响加剧，电磁辐射加剧等，所以EMI问题是目前电力电子界关注的主要问题之一。 传导是电力电子装置中干扰传播的重要途径。差模干扰和共模干扰是主要的传导干扰形态。多数情况下，功率变换器的传导干扰以共模干扰为主。本文介绍了一种基于补偿原理的无源共模干扰抑制技术，并成功地应用于多种功率变换器拓扑中。理论和实验结果都证明了，它能有效地减小电路中的高频传导共模干扰。这一方案的优越性在于，它无需额外的控制电路和辅助电源，不依赖于电源变换器其他部分的运行情况，结构简单、紧凑。 1 &n bsp; 补偿原理 共模噪声与差模噪声产生的内部机制有所不同：差模噪声主要由开关变换器的脉动电流引起；共模噪声则主要由较高的d/d与杂散参数间相互作用而产生的高频振荡引起。如图1所示。共模电流包含连线到接地面的位移电流，同时，由于开关器件端子上的d/d是最大的，所以开关器件与散热片之间的杂散电容也将产生共模电流。图2给出了这种新型共模噪声抑制电路所依据的本质概念。开关器件的d/d通过外壳和散热片之间的寄生电容对地形成噪声电流。抑制电路通过检测器件的d/d，并把它反相，然后加到一个补偿电容上面，从而形成补偿电流对噪声电流的抵消。即补偿电流与噪声电流等幅但相位相差180°，并且也流入接地层。根据基尔霍夫电流定律，这两股电流在接地点汇流为零，于是50Ω的阻抗平衡网络（LISN）电阻（接测量接收机的BNC端口）上的共模噪声电压被大大减弱了。 图1 CM及DM噪声电流的耦合路径示意图
电子产品的抗干扰能力和电磁兼容性要点
如何提升电子产品的抗干扰能力和电磁兼容性 在研制带处理器的电子产品时，如何提升抗干扰能力和电磁兼容性？ 1、下面的一些系统要特别注意抗电磁干扰? (1) 微控制单元时钟频率特别高，总线周期特别快的系统。 (2) 系统含有大功率，大电流驱动电路，如产生火花的继电器，大电流开关等。 (3) 含微弱模拟信号电路以及高精度A/D 变换电路的系统。 2、为增加系统的抗电磁干扰能力采取如下措施? (1) 选用频率低的微控制单元? 选用外时钟频率低的微控制单元可以有效降低噪声和提升系统的抗干扰能力。同样频率的方波和正弦波，方波中的高频成份比正弦波多得多。虽然方波的高频成份的波的幅度，比基波小，但频率越高越容易发射出成为噪声源，微控制单元产生的最有影响的高频噪声大约是时钟频率的3 倍。 (2) 减小信号传输中的畸变 微控制单元主要采用高速CMOS 技术制造。信号输入端静态输入电流在1mA 左右，输入电容10PF 左右，输入阻抗相当高，高速CMOS 电路的输出端都有相当的带载能力，即相当大的输出值，将一个门的输出端透过一段很长线引到输入阻抗相当高的输入端，反射问题就很严重，它会引起信号畸变，增加系统噪声。当Tpd〉Tr 时，就成了一个传输线问题，必须考虑信号反射，阻抗匹配等问题。 信号在印制板上的延迟时间与引线的特性阻抗有关，即与印制线路板材料的介电常数有关。可以粗略地认为，信号在印制板引线的传输速度，约为光速的1/3 到1/2 之间。微控制单元构成的系统中常用逻辑电话组件的Tr（标准延迟时间）为3 到18ns 之间。 在印制线路板上，信号透过一个7W 的电阻和一段25cm 长的引线，在线延迟时间大致在4~20ns 之间。也就是说，信号在印刷线路上的引线越短越好，最长不宜超过25cm。而且过孔数目也应尽量少，最好不多于2 个。 当信号的上升时间快于信号延迟时间，就要按照快电子学处理。此时要考虑传输线的阻抗匹配，对于一块印刷线路板上的集成块之间的信号传输，要避免出现Td〉Trd 的情况，印刷线路板越大系统的速度就越不能太快。 用以下结论归纳印刷线路板设计的一个规则? 信号在印刷板上传输，其延迟时间不应大于所用器件的标称延迟时间。 (3) 减小信号线间的交叉干扰? A 点一个上升时间为Tr 的阶跃信号透过引线A B 传向B 端。信号在AB 在线的延迟时间是Td。在D 点，由于A 点信号的向前传输，到达B 点后的信号反射和AB 线的延迟，Td 时间以后会感应出一个宽度为Tr 的页脉波信号。在 C 点，由于AB 上信号的传输与反射，会感应出一个宽度为信号在AB 在线的延迟时间的两倍，即2Td 的正脉波信号。这就是信号间的交叉干扰。干扰信号的强度与C 点信号的di/at 有关，与线间距离有关。当两信号线不是很长时，AB 上看到的实际是两个脉波的迭加。 CMOS 工艺制造的微控制由输入阻抗高，噪声高，噪声容限也很高，数字电路是迭加100~200mv 噪声并不影响其工作。若图中AB 线是一模拟信号，这种干扰就变为不能容忍。如印刷线路板为四层板，其中有一层是大面积的地，或双面板，信号线的反面是大面积的地时，这种信号间的交叉干扰就会变小。原因是，大面积的地减小了信号线的特性阻抗，信号
浅谈基于EMC的共模干扰与差模干扰以及抑制方法
基于EMC的共模干扰与差模干扰以及抑制方法什么是共模与差模 电器设备的电源线，电话等的通信线, 与其它设备或外围设备相互交换的通讯线路,至少有两根导线,这两根导线作为往返线路输送电力或信号，在这两根导线之外通常还有第三导体,这就是"地线"。电压和电流的变化通过导线传输时有两种形态, 一种是两根导线分别做为往返线路传输, 我们称之为"差模"；另一种是两根导线做去路,地线做返回传输, 我们称之为"共模"。 如上图, 蓝色信号是在两根导线内部作往返传输的，我们称之为"差模"；而黄信号是在信号与地线之间传输的，我们称之为"共模"。 共模干扰与差模干扰 任何两根电源线或通信线上所存在的干扰，均可用共模干扰和差模干扰来表示：共模干扰在导线与地（机壳）之间传输，属于非对称性干扰，它定义为任何载流导体与参考地之间的不希望有的电位差；差模干扰在两导线之间传输，属于对称性干扰,它定义为任何两个载流导体之间的不希望有的电位差。在一般情况下，共模干扰幅度大、频率高，还可以通过导线产生辐射，所造成的干扰较大。差模干扰幅度小、频率低、所造成的干扰较小。
共模干扰信号 共模干扰的电流大小不一定相等，但是方向（相位）相同的。电气设备对外的干扰多以共模干扰为主，外来的干扰也多以共模干扰为主，共模干扰本身一般不会对设备产生危害，但是如果共模干扰转变为差模干扰，干扰就严重了，因为有用信号都是差模信号。 差模干扰信号 差模干扰的电流大小相等，方向（相位）相反。由于走线的分布电容、电感、信号走线阻抗不连续，以及信号回流路径流过了意料之外的通路等，差模电流会转换成共模电流。 共模干扰产生原因 1. 电网串入共模干扰电压。 2. 辐射干扰（如雷电，设备电弧，附近电台，大功率辐射源）在信号线上感应出共模干扰，原因是交变的磁场产生交变的电流，地线－零线回路面积与地线－火线回路面积不相同，两个回路阻抗不同等原因造成电流大小不同。 3.接地电压不一样，简单的说就电位差而造就了共模干扰。
什么是共模干扰和差模干扰
什么是共模干扰和差模干扰 创建时间：2016/7/4 23:28 什么是共模干扰和差模干扰 电压电流的变化通过导线传输时有二种形态，我们将此称做"共模"和"差模"。设备的电源线，电话等的通信线，与其它设备或外围设备相互交换的通讯线路，至少有两根导线，这两根导线作为往返线路输送电力或信号。但在这两根导线之外通常还有第三导体，这就是"地线"。干扰电压和电流分为两种:一种是两根导线分别做为往返线路传输；另一种是两根导线做去路，地线做返回路传输。前者叫"差模"，后者叫"共模"。对差分放大器，两路输入的干扰信号，如果是大小不相等，或方向不相同，即为差模干扰信号。 通常我们使用的电器是两线的，一根火线（L），一根零线（N），零线认为是三相电的中线，同时还有一根接地线叫做地线，。零线与火线之间的干扰叫做差模干扰，火线与地线之间的干扰叫做共模干扰。地与零线之间认为是没有电压的，或者可以认为是零线没有电压，不能驱动电器，因此认为零线与地线之间没有干扰。 什么是共模残压 什么是共模残压 共模电压(common mode voltage):在每一导体和所规定的参照点之间（往往是大地或机架）出现的相量电压的平均值。或者说同时加在电压表两测量端和规定公共端之间的那部分输入电压。 差模电压（symmetrical voltage）：一组规定的带电导体中任意两根之间的电压。使差模电压又称对称电压。 在规定波形，标称放电电流冲击氧化锌阀片，阀片两端测到的电压峰值，称为残压。 残压与压敏电压的比值，残压比。雷击，闪电会在输入/输出电源线上产生瞬间高压，大电流，影响用户设备稳定运行，严重时会造成设备损坏。避雷器按接法分可分为共模接法和差模接法两种：避雷器接在相线之间或相线与零线之间称为差模接法，即所谓横向保护。避雷器接在相线与地线之间或零线与地线之间称为共模接法，即所谓纵向保护。 共模信号 Common-Mode Signals 共模信号是作用在差分放大器或仪表放大器同相、反相输入端的相同信号。例如，平衡线对中引入到两个平衡端的噪声电压。另外一个例子是加在平衡线上的直流电压(例如：由于信号源与接收器之间的地电位差而产生的直流电平)。
电磁干扰抑制技术
电磁干扰抑制技术 [摘要]介绍了电磁干扰(EMI)的基本概念，围绕电磁干扰三要素，介绍了各种不同的电磁干扰抑制技术以及电磁兼容设计思路，强调了电子产品在设计初即进行EMC研究的重要性。[关键词] 电磁干扰(EMI) 电磁兼容性(EMC) 抑制技术 一、电磁干扰（ElectromagneticInterference, EMI）基本概念 电磁干扰是指由无用信号或电磁骚扰（噪声）对有用电磁信号的接收或传输所造成的损害。 [1]一个系统或系统内某一线路受电磁干扰程度可以表示为如下关系式： N=G×C/I， G：噪声源强度； C：噪声通过某种途径传到受干扰处的耦合因素； I：受干扰电路的敏感程度。 G、C、I这三者构成电磁干扰三要素。电磁干扰抑制技术就是围绕这三要素所采取的各种措施，归纳起来就是三条：一是抑制电磁干扰源；二是切断电磁干扰耦合途径；三是降低电磁敏感装置的敏感性。 二、电磁干扰抑制技术概述 1．抗EMI系统设计技术。 抗EMI系统设计技术是提高电子整机电磁兼容性（EMC）性能的关键所在。因此该技术又称为EMC设计技术。 EMC设计的目的是使电子、电气产品在一定的电磁环境中能正常工作，既满足标准规定的抗干扰极限值要求，在受到一定的电磁干扰时，无性能降级或故障；又满足标准规定的电磁
辐射极限值要求，对电磁环境不构成污染源。因此，EMC是产品的重要性能之一，也是实现产品效能的重要保证。 EMC设计要从分析产品预期的电磁环境、干扰源、耦合途径和敏感部件入手，采用相应的技术措施，抑制干扰源、切断或削弱耦合途径，增强敏感部件的抗干扰能力等。并进行计算机仿真和测试验证。 EMC设计技术包括系统设计、结构设计、材料和元器件的选取以及抗EMI元器件的使用等。其中有源器件的选用十分关键。 EMC设计技术在产品设计的初级阶段就应十分重视，尽可能把80%～90%以上的问题解决在初级阶段。一旦产品批量生产了，发现EMC问题再去解决，就会事倍功半。 2．EMI抑制材料技术。 （1）屏蔽材料。 屏蔽就是利用材料的反射和/或吸收作用，以减少EMI辐射。屏蔽材料的有效填置可减少或清除不必要的缝隙，抑制电磁耦合辐射，降低电磁泄漏和干扰。具有较高导电、导磁性能的材料可作为电磁屏蔽材料，一般要求屏蔽性能达40～60dB。目前常用的屏蔽材料有金属材料和高分子材料两大类。 金属材料按用途又可分为衬垫屏蔽材料和透气性屏蔽材料两种。任何实用的机箱都会有缝隙，由于缝隙的导电不连续性，在该处即产生电磁泄漏。解决的办法是在非永久性搭接处加电磁密封衬垫。如金属丝网衬垫、导电橡胶衬垫、铍铜指形簧片、螺旋管衬垫及橡胶芯衬垫＋金属丝网等。任何机箱为了散热透气往往开有小孔，因此引发电磁泄漏，用金属丝网难以达到完全屏蔽效果，需采用波导窗、多层截止波导通风板和泡沫金属等以改善屏蔽效果。由铜或镍及连通的空洞组成、空心金属骨架互连的三维网状结构金属泡沫作屏蔽材料，在10～100MHz范围内，屏蔽性能达90dB，且重量轻、体积小，是很有前途的屏蔽材料。