课程设计 电子科技大学电磁兼容平
电磁兼容设计
电磁兼容设计EMC的设计原则主要包括电磁妥协、电磁传导和电磁辐射三个方面。
其中，电磁妥协指系统或设备在其电磁环境中所具备的稳定可靠性和干扰抑制能力；电磁传导指电磁干扰通过导线、电缆等电路途径传输的过程；电磁辐射指电磁干扰通过空气中的辐射传输的过程。
EMC设计的目标是在满足设计要求的前提下，通过合理的电磁设计手段，使系统或设备能够在电磁环境中稳定可靠地工作，同时对周围环境产生的电磁干扰控制在一定范围内。
EMC设计的方法主要包括减少敏感性、抑制干扰、提高屏蔽和地线设计。
减少敏感防止设备受到外界电磁场的干扰，通常可以采取一些措施，如增加设备的抗干扰性能、优化电路布局和线路板设计等。
抑制干扰可通过增强设备的抑制功能，如增大屏蔽效果和电源滤波等手段来实现。
提高屏蔽能力是抑制电磁辐射和传导的有效手段，常见的屏蔽方法包括金属外壳屏蔽、电磁屏蔽材料应用、屏蔽接地等。
地线设计则是保证设备或系统的电磁兼容性的关键，应遵循地线独立性、地线的连续性、地线的低阻抗和建立合理的地线结构等原则。
EMC设计在现代工程中的重要性不言而喻。
如今，电子设备广泛应用于工业、航空航天、通信、医疗、军事等领域，其性能和可靠性对终端产品的质量和稳定运行起着至关重要的作用。
而在电磁环境复杂多变的情况下，需要通过合理的EMC设计手段来保证设备的正常工作。
EMC设计不仅能够提高设备的抗干扰能力，减少电磁相互干扰带来的工作不稳定等问题，也有助于提高设备的功能完整性、稳定性和可靠性，同时带来更好的性价比和用户体验。
在实际应用中，EMC设计涉及到多个方面的问题。
首先，需要对电磁场特性进行准确的测量和分析，以了解系统或设备所处的电磁环境。
其次，在电路设计和线路板布局方面，需要注意电磁兼容性的要求，采取合适的技术手段，如差分信号传输、噪声屏蔽等。
此外，还需要有效地管理和控制系统或设备产生的电磁辐射和传导干扰，选用合适的屏蔽材料和设计合理的地线结构。
最后，通过全面的测试和验证手段，验证设计方案的合理性和可行性，确保设备在正常工作和异常情况下的电磁兼容性能。
电路板级的电磁兼容设计
电路板级的电磁兼容设计电磁兼容是现代电子设备设计中重要的一环，在电路板级的设计中尤为关键。
以下是几个重要的设计原则和方法，可用于电路板级的电磁兼容设计。
1.地线设计：地线是电路板设计中一个重要的组成部分，它扮演着连接和分配各种信号和电源的角色。
一个良好的地线设计可以有效地减小电磁辐射和电磁敏感性。
在地线设计中，应注意以下几个方面：-地位连接：确保地线连接短、粗、宽以及直接。
-地位平面：使用连续和全面的地位平面，降低环路电流的流动。
-地位隔离：将模拟和数字地位隔离开，以防止互相干扰。
-地位分割：将地位分成不同的区域，以隔离敏感的模拟信号和噪声源。
2.信号层规划：在多层电路板设计中，信号层的布局和规划对于电磁兼容性也至关重要。
以下是几个信号层规划的原则：-信号区域：将信号分组到不同的区域，确保相互之间的干扰最小。
-电源与地位：为每个器件提供干净的电源和地位，以降低电磁噪声的产生。
-信号路径：设计短而直接的信号路径，减小环路电流和辐射电磁场。
-高频信号：使用特殊板层来隔离高频信号，以阻止其在其他层之间传播。
3.输入输出接口的电磁屏蔽：输入输出接口通常是电子设备与外部环境连接的部分，容易受到外部电磁干扰的影响。
为了保护输入输出接口免受干扰，可采用以下方法：-电源滤波器：在输入电源线路上安装滤波器，以阻止电磁噪声进入设备。
-磁隔离：使用磁隔离器分离输入输出接口和电路板，阻止磁耦合干扰。
-屏蔽罩：采用金属屏蔽罩覆盖输入输出接口和相关电路，以隔离干扰源。
4.地线回流路径的设计：地线回流路径通常是电磁兼容性问题的焦点。
良好的地线回流路径设计可以最大限度地减小环路电流和电磁辐射。
以下是几个关键的设计原则：-低阻抗路径：确定良好的地线回流路径，以最小化环路电流。
-地位平面：使用连续的地位平面成为地线回流路径的一部分。
-层间连接：确保信号和地位通过好的层间连接，减小环路电流。
5.模拟与数字信号隔离：模拟信号和数字信号相互干扰是电磁兼容设计中的一个常见问题。
精品课件电磁兼容性设计ppt课件
无论是集成电路、PCB板还是整个系统，大部分噪声都与时钟频率及其 高次谐波有关。
合理的地线、适当的去耦电容和旁路电容能减小时钟辐射。
用于时钟分配的高阻抗缓冲器也有助于减小时钟信号的反射和振荡。
TTL和CMOS器件混合逻辑电路会产生时钟、有用信号和电源的谐波，因 此，最好使用同系列的逻辑器件。
铁氧体磁珠或串联电阻） －降低负载电容，以使靠近输出端的集电极开路驱动器而便于上拉，电阻值
尽量大 －处理器散热片与芯片之间经导热材料隔离，并在处理器周围多点射频接地 －电源的高质量射频旁路（解耦）在每个电源管脚都是重要的 －高质量电源监视电路需对电源中断、跌落、浪涌和瞬态干扰有抵抗能力 －需要一只高质量的“看门狗” －决不能在“看门狗”或电源监视电路上使用可编程器件 －电源监视电路及“看门狗”也需适当的电路和软件技术，以使它们可以适
模拟器件也需要为电源提供高质量的射频旁路和低频旁路。
对每个运放、比较器或数据转换器的每个模拟电源引脚的RC或LC滤波都 是必要的。
对模拟电路而言，模拟本振和IF频率一般都有较大的泄漏，所以需要着 重屏蔽和滤波。
02:33
20
2.3 逻辑电路设计
对高频数字电路布局时应作到有关的逻辑元件应相互靠近，易产 生干扰的器件(如时钟发生器)或发热器件应远离其他集成电路。
应大多数的不测情况 －当逻辑信号沿的上升/下降时间比信号在PCB走线中传输一个来回的时间短时，
应采用传输线技术
02:33
22
在逻辑电路中，数字信号的传输线的处理也相当重要。
当电路在高速运行时，在源和目的间的阻抗匹配非常重要。
否则过量的射频能量将会引起电磁兼容性问题。
电子设备电磁兼容性设计
摘
要
介绍 了电磁兼容性定义 ， 析了电磁 干扰的分类 及传播方 式 ， 点讨论 了电子设备 电磁兼 容性设计方 法 ， 分 重 即 电磁兼容 ；Ｐ Ｂ 屏蔽 ；滤波 ； Ｃ ； 接地 ； 建模
Ｔ １ Ｍ ５
Ｐ Ｂ设计 、 蔽 、 Ｃ 屏 滤波 、 接地及布局等 。结合计算机技术 的应用 ， 给出了电子设备电磁兼 容性 的预评估及建模技术 。 关键词
力。
用 功率 为 Ｐ 一１ ２ … ） 而被 干扰 设 备 Ｍ 能 够 （ ，， ，
承受 的 电磁干 扰 的容 限 为 Ｐ （ ｒ ｎ一１ ２ …） 则 干 ，， ，
扰功 率 Ｐ 可用下 式决 定 ： 一
Ｐ 一 Ｐ × Ｋ × Ｋ 却 ｍ× Ｋ — Ｌ ｉ ］ （） １
式中： Ｋ一 干扰源 Ｎ 对 被 干 扰 源 设 备 Ｍ 产 生 干 扰
ｃ ｍｐ ｔ ｉ ｔ ． ｏ ａ ｉ ｌ ｙ ｂ ｉ Ｋｅ ｏ ｄ ｅ ｅ ｔ ｏ ｇ ｅ ｉ ｏ ｙＷ ｒｓ ｌｃ ｒ ｍａ ｎ ｔ ｃ ｍｐ ｔ ｉ ｔ ，ＰＣ ｃ ａｉ ｌ ｙ ｂｉ Ｂ，ｓ ｉｌ ｉ ｇ ｉ ｅ ｉ ｇ，ｇ ｏ ｎ ｉ ｇ，ｍｏ ｅｉ ｇ ｈ ｅ ｄｎ ，ｆ ｔ ｒ ｌ ｎ ｒ ｕ ｄｎ ｄｌ ｎ ＣＩ 礤海 Ｎｕ ￣ ｒ ＴＭ １ ｍ ５
环 境 中 良好运 行 ， 且不对 其所 在 环境 产 生任何 难 并 以承受 的电磁 骚 扰 的 能 力 。 电磁兼 容 涵 盖 了 电磁
干扰 和 电磁 敏感度 。为实现 系统 内设 备 互不 干扰 、
兼容 运行 ， 即要 控 制骚 扰 源 的 电磁 发 射 ， 要 提 高 又
受 骚扰 对象 的抗扰 度 。
中 图分 类 号
Ｅｌ ｃ ｒ ｍ ａ ｎｅ ｉ ｍ ｐａ ｉ ｉｉｙ Ｄｅ ｉ ｎ ｏ ｅ ｔ ｏ ｉ ｕｉ ｍ ｅ ｔ ｅ ｔｏ ｇ ｔｃ Ｃｏ ｔ ｂ ｌｔ ｓ ｇ ｆ Ｅｌ ｃ ｒ ｎ ｃ ｔ ｓ ａｃ ｎ ｔ ｕ ｅｏ ｉａ Ｅ ｅ ｔｏ ｉｓＴｅ ｈ ｏｏ ｙＧｒ ｕ ｒ ｏ ａｉｎ Ｔｈ ８ｈ Ｒｅ ｅ ｒｈ Ｉｓｉ ｔ ｆＣｈｎ ｌｃｒ ｎｃ ｃ ｎ ｌｇ ｏ ｐＣｏ ｐ ｒ ｔ ，Ｎａ ｉ ｇ ２ ０ ０ ） ｔ ｏ ｚｉ １ ０ ７ ｎ
电磁兼容设计(简介)解读
抑制措施：在集电极加一个阻容去耦电路，使电源对信号 呈现低阻抗，如图7－17，Cd是并联的去耦电容（一般是 电解电容器），Zd是串联的阻抗。Cd对信号的阻抗应很小。 Zd应足够大以保证电源为恒流源。
②、功率放大器电路接地回路上的电流比较大，也会对其 他电路产生干扰（通过公共接地回路耦合）。 抑制措施：对于低频电路采用单点接地，如图7－ 17 中所示。 2、调谐放大器 调谐输出级功率放大器抑制 干扰的方法如图7－18所示，分 析方法与功率放大器相似。
131.6 1016 f 2 AI E sin r V /m
7 1
其中：f是信号电流的频率（Hz）, A是环路的面积(m2)，I 是信号电流强度（A），r是观察点到环路中心的距离，θ 是r与环路平面的夹角。可以看出，减小信号环路差模辐射 的有效方法是减小环路的面积。 不同逻辑电路所允许的最 大环路面积如表7－1所示。
高的瞬态感应电压， ui L 引起电弧放电，产生电磁 dt 干扰。 2、继电器产生的干扰 继电器中有线圈和铁芯，电感比较大，电流突然切断 产生的瞬态感应电压，可达电源电压的10～20倍，会在接 触处产生电弧放电，引起传导干扰和辐射干扰。触点闭合 时，会发生反弹断开，再闭合……，反复几次，也会产生 干扰，在数字电路中会引起数据的错误。 3、控制措施，几种常用的电弧抑制电路，图7－9。 ①、电阻型 K断开，产生感应电动势，LR电路中出现阻尼衰减振 荡
1、电容法，图7－10 ①、C1：跨接在电动机的两根电源线上，滤除火花放电产 生的高频干扰。 ②、整个电动机被屏蔽,电源线穿过机壳处安装穿心电容， 一方面可以进一 步滤除高频干扰， 另一方面也可增 强屏蔽效果。 电容法中，C1， C2，C3均采用无感电 容器，引线要尽量短， 抑制作用约为20dB。
电磁兼容设计的三个基本要素
电磁兼容设计的三个基本要素
电磁兼容（Electromagnetic Compatibility，EMC）设计的三个基本要素包括：
1. 抗干扰性设计（Immunity Design）：抗干扰性设计是指在电子设备或系统设计中采取措施，以提高其对外部电磁干扰源的抵抗能力。
这包括选择适当的屏蔽材料和屏蔽结构、优化电路布局与地线设计、使用滤波器和隔离器等方法，以减少或消除外界干扰对设备的影响。
2. 辐射发射控制设计（Emission Control Design）：辐射发射控制设计是指在电子设备或系统设计中采取措施，以减少设备对外界产生的电磁辐射干扰。
这涉及到合理的电路设计、地线布局、信号线屏蔽、滤波器的应用等，以降低设备辐射噪声水平并满足相应的国家或行业标准。
3. 互连传输特性设计（Interconnect Design）：互连传输特性设计是指在电子设备或系统设计中，通过合理的信号线布线、阻抗匹配、信号线长度控制等手段，确保信号的传输质量和完整性。
这有助于减少信号传输过程中的串扰、反射和时序问题，提高设备或系统的抗干扰能力和可靠性。
电路电磁兼容性设计如何设计抗干扰和抗辐射电路
电路电磁兼容性设计如何设计抗干扰和抗辐射电路电磁兼容性（Electromagnetic Compatibility, EMC）是指电子设备在相互干扰和和外界电磁环境下能够正常工作的能力。
在电子产品的设计中，抗干扰和抗辐射电路的设计是确保电子设备在各种电磁环境下能够稳定运行的重要因素。
本文将讨论电路电磁兼容性设计中如何设计抗干扰和抗辐射电路。
一、抗干扰电路设计抗干扰电路设计是为了减少电子设备对外界电磁噪声的敏感度，防止其发生故障或误操作。
以下是几种常见的抗干扰电路设计方法：1. 电源线滤波器：通过在电源输入端添加滤波电路，能够滤除掉电源线上的高频噪声，减小对电子设备的影响。
2. 地线设计：良好的接地设计可以有效地抑制干扰信号的传播，例如通过增加接地电感和接地电容，形成低阻抗的接地路径。
3. 屏蔽设计：在电路板的设计中，使用屏蔽罩或金属层来遮蔽电子设备内部的干扰源，从而降低对周围环境的干扰。
4. 布线设计：合理的布线可以减少信号间的串扰，例如将高频信号线和低频信号线分开布置，避免相互干扰。
5. 过压保护设计：在电路中添加适当的过压保护电路，可以避免由于外界电磁干扰引起的过压情况，保护电子设备的正常工作。
二、抗辐射电路设计抗辐射电路设计是为了减少电子设备对外界电磁辐射的敏感度，防止其自身辐射对其他设备和系统造成干扰。
以下是几种常见的抗辐射电路设计方法：1. 圆孔规则：根据电磁波波长和孔洞尺寸之间的关系，设计合理大小的圆孔，使其具有较好的屏蔽性能。
2. 接地设计：良好的接地设计可以有效地将电磁辐射信号导入地面，减小辐射功率。
3. 电磁辐射滤波器：通过添加辐射滤波器，限制高频电流在电路中的传播，减少辐射发射。
4. 屏蔽设计：在电路板设计中增加屏蔽层或屏蔽导线，使电磁辐射局限在设备内部，减少对外界的辐射。
5. 地面平面分割：通过将地面平面划分为小的分区，降低不同分区之间电荷的流动速度，减小辐射功率。
三、电路模拟与仿真为了更好地评估电路的电磁兼容性性能，可以使用电磁仿真软件对电路进行模拟和仿真。
电磁兼容设计方法
电磁兼容设计方法电磁兼容设计是指在不影响电子设备性能的前提下，使设备之间不会发生电磁干扰或电磁辐射，也不会被其他设备的电磁干扰所影响。
下面是10条关于电磁兼容设计方法：1设计稳定的电源电路电源电路的稳定性对于电磁兼容非常重要，因为不稳定的电源电路会产生一些电磁噪声和其他干扰信号。
在进行电源电路设计时，应该使用合适的滤波器和稳压器来保证电路的稳定性，从而减少电磁干扰。
2.选择合适的布线和接地方案布线和接地方案是电磁兼容设计中非常重要的一环，因为它们会直接影响设备之间相互干扰的程度。
在选择布线和接地方案时，应该避免使用长而不必要的导线，以及过于复杂的接地方案。
相反，应采用简单的布线和接地方案，以减少可能的电磁干扰。
3.使用合适的屏蔽材料在一些需要避免电磁辐射或电磁干扰的设备中，应该使用合适的屏蔽材料来保护电路。
对于一些高频电路，应该使用铜箔、金属网、电磁波屏蔽笔、常数介质等材料来进行屏蔽。
4.合理地利用电感和电容在电磁兼容设计中，电感和电容是非常重要的元器件。
可以通过合理地设计电感和电容来减少电磁辐射和电磁干扰。
在设计PCB时，可以使用不同的电容器和电感器，以便在不对电路的性能造成负面影响的减少电磁干扰。
5.使用合适的PCB板布局PCB板布局对于电磁兼容设计非常重要，因为它会直接影响PCB的电磁特性。
在设计PCB板时，应该避免产生回流环和长度不必要的线路，并尽量缩短信号线与电源和地线的距离，以减少电磁辐射和电磁干扰。
6.使用合适的滤波器滤波器可以在保持电路性能的削弱高频电磁干扰信号和抑制电磁辐射。
在电磁兼容设计中，应该根据需要选择合适的滤波器，例如低通滤波器、高通滤波器和带通滤波器等。
7.合理地设计接口电路接口电路通常是电磁干扰和电磁辐射的主要来源。
在设计接口电路时，应该采取一些合理的措施，例如添加滤波器、减少电流激励等，以减少电磁干扰和电磁辐射。
8.进行电磁兼容测试进行电磁兼容测试可以帮助检测电路是否满足电磁兼容的要求。