产品的电磁兼容性设计

产品的电磁兼容性设计

* 造成设备性能降低或失败的电磁干扰必须同时具备三个要素：

即存在一个电磁骚扰源、存在一条骚扰传输的途径、存在一个对骚扰敏感的设备。

* 为解决设备间的电磁兼容问题，说来很简单，只要在上述三个要素中的任何一个环节上取得突破，都能取得满意的结果。事实上，国际和国内的电磁兼容标准已为每个设备至少应具备的自身电磁骚扰抑制要求及最起码的抗扰度要求都已作出明确规定，设计人员应当根据这些要求采取适当的措施，使产品的电磁兼容性能达标。

第一章产品骚扰的抑制方法

* 产品的骚扰抑制主要有三种主要措施：接地、屏蔽、滤波。这几个措施既有独立性，又有相互关连。例如，良好的接地可降低设备对屏蔽和滤波的要求。又由于滤波技术有它的两面性，产品骚扰的抑制要用它，在产品抗扰度提高时也要用它，故在下一章（产品抗扰度性能提高）再谈。1--接地

*“接地”用在不同场合中有不同理解：一个是真正意义上的接地（接大地）；另一个是接参考地（接参考电位）。

* 设备的接大地不是必须的，例如：飞机、卫星、移动电话、电子手表

等都没有接大地，但它们照样工作得很好。实际上设备的接大地，更多地是和人体的安全、设备的安全、设备安装中的安全联系在一起。* 设备接参考地则是必须的，以便给设备的工作提供一个稳定的基准电位。参考地可以是一个点，也可以是一个面，但在实际设备中往往是取一个大面积的导体作为基准电位面，如用设备的底板、专用接地铜排、甚至是设备的框架等等。

* 理想的接地平面是一个零电位，零阻抗的物理实体，任何电流通过它时都不会产生压降，这个理想平面可为设备的任何信号提供公共的参考电位，而不必担心各接地点是否存在电位差。事实上这样的平面并不存在，即使是电阻率接近为零的超导体，也会由于电子在两个点之间运动时的延迟而呈现某种电抗效应，因此所谓理想的接地平面也只是近似的，即使如此，上述概念对设备考虑电磁兼容性仍有着重要的影响。

2--基本的信号接地方式

* 实用中有三种基本信号接地方式：浮地、单点接地和多点接地。2.1浮地

* 采用浮地的目的是将设备或电路与公共地或者可能引起环流的公共导体隔离开来。浮地还可以使不同电位的电路之间（通过光耦或隔离变

压器）的配合变得容易。

* 浮地的优点是抗干扰性好。

* 浮地的缺点是由于设备不与大地直接连接，容易出现静电积累，当积累的电荷达到一定程度后，在设备与大地之间引起强烈的放电，成为破坏性很强的干扰源。作为折衷，可在采用浮地的设备与公共地之间接进一个阻值很大的电阻，用以泄放静电荷。

2.2单点接地

* 单点接地是在一个电路或设备中，只有一个物理点被定义为参考接地点，凡需要接地的其他点都连接到这一点上。

* 如果一个系统中包含有许多机柜，每个机柜的“地”都是独立的，即机柜内的电路采用自己的单点接地，然后，各机柜的‘地‘再被连到系统中唯一的参考点上。

* 单点接地的优点是简单，但当系统工作频率很高，以至它的波长小到可以与系统的接地线长度相比拟时，就不能再用单点接地，因为当接地线长度达到λ/4时，它就变得象一根天线，会向外辐射电磁波，这时，这根线的接地效果就很不理想，而应当采用多点接地。

2.3多点接地

* 多点接地是指设备中凡接地的点都是直接接到距它最近的接地平面，

以便使接地线的长度为最短。多点接地的这一特点，使得它在高频场合下的应用有上佳表现。

* 多点接地在形式上比较简单，但对接地的维护提出了很高的要求，因为任何接地点上的腐蚀、松动都会使接地系统出现高阻抗，从而使接地效果变差。

2.4混合接地

* 单点接地的优点和多点接地的缺点，促使人们想到了混合接地：即个别要求高频接地的点选择多点接地，其余都采用单点接地。

* 前述接地线长度小于λ/4只是一个基本考虑。究竟取多少长度为好，要看地线电流的大小，及每一个接地线上允许产生的压降，有人建议以0.05λ为界，低于0.05λ的用单点接地，反之用多点接地。

3--信号接地线的处理（搭接）

* 搭接是在两个点之间通过适当的连接，成为电流的低阻抗通路，搭接后的两个点便成为等电位的点。通过这样的处理可实现电路与机箱、电路与参考接地之间的搭接，电缆屏蔽层与机箱之间的搭接，屏蔽体上不同部分之间的搭接等等，滤波器与机箱之间的搭接，不同机箱之间的地线搭接等等。

* 搭接有两种方式：①直接搭接，即直接将要联接的两个点保持接触；

②间接搭接，利用连接体使两个要联接的点达到沟通，无论哪一种搭

接方式，最重要的是强调搭接良好，这对于有射频电流流过的情形尤其重要。

* 常用的搭接方法有：

①焊接。包括熔焊、钎焊等，是比较理想的搭接方法，可避免因金属

面暴露在空气中因锈蚀等造成的搭接性能下降。

②铆接。在铆接部位的阻抗很小，但其他部分阻抗较大，在高频时不

能提供良好的低阻抗连接。

③螺钉连接。由于螺钉运动，使两部分金属接触由面变成了线接触。

更麻烦的是由于腐蚀和高频电流的趋肤效应，使射频电流沿螺钉的螺旋线流动，使这种连接在很大程度上呈现电感。

* 无论是直接搭接还是间接搭接，对搭接表面都要进行认真处理，保证搭接表面是面接触（影响搭接质量的主要因素是表面的氧化层，油漆和附着的杂物）。此外，还要注意搭接金属间的电化学性能的兼容，以及搭接后的新刷漆层是否会渗入搭接部位而影响搭接质量。

4--单点接地举例

* 实例①

* 实例②

金属机壳

* 在这个机箱中，一开始分割成模拟、数字、功率等几个独立参考点，直到最后才合并到一个系统参考点。

* 在金属机箱中，系统参考点一般要和机壳接在一起，这是基于对付可能

产生的谐振和机壳的天线效应等的考虑。

* 实例③

* 参考点接金属机壳不是多余之作（正常情况下参考点是要与机壳相连的）。但为了避免由环路引起的干扰，参考点和金属机壳应当只接一点。如果有适当的等电位联接办法加以保证的话,则图中的所有连接都可闭合。

* 实例④