抑制电磁干扰的基本措施()

5.4 抑制电磁干扰的基本措施
5.4.1 屏 蔽 在检测系统或电子装置中，有时需要将电 力线或磁力线的影响限定在某个范围或阻止它 们进入某个范围。 这种将防止静电的或电磁的相互感应所采 用的上述措施称为“屏蔽”。屏蔽的目的是隔 断“场”的耦合，即抑制各种场的干扰。 屏蔽的种类可分为静电屏蔽，电磁屏蔽和 磁屏蔽。
1. 静电屏蔽原理
2. 电磁屏蔽
电磁屏蔽是采用导电良好的金属材料 做成屏蔽层，利用高频干扰电磁场在屏蔽 金属内产生涡流，再利用涡流产生的磁场 抵消或削弱高额干扰磁场的影响，从而达 到屏蔽的效果。 电磁屏蔽主要用来防止高频电磁场的 影响，对于低频磁场的干扰其屏蔽效果是 非常小的。
2. 电磁屏蔽（续）
4. 接地方法
（1）埋没铜板：把面积约为1m2、厚为l一2mm 的铜板埋在地下1米深处作为接地电极，用导线引出 地面。在铜板周围放上木碳，使它有充分的吸水量， 以减小接地电阻。 （2）接地棒：通常用长30一40cm的一头尖的金 属棒，将其数根并排埋在地下，其方法同于埋铜板。 这种方法，作为临时地线是根方便的。 （3）网状(辐射状)地线：将许多根直径为2mm 的裸铜线，埋在挖掘成网状沟道中，并把每根线的 一端集束在一起(要焊接)作为接地电极。地沟深为lm 以上。对于要求较高的机房，可采用这种方法。
1. 接地的目的与作用
(1)给出电路、单元和设备的零电位基 准面，构成电信号的通路，以保证电子设备 的正常工作； (2)防止在设备外壳或屏蔽层上由于电荷积 聚、电压上升而造成人身不安全，或引起火 花放电；
(3)将设备机完成屏蔽层等接地，给高频 干扰电压形成一个低阻抗通路，以防止它对 电子设备的干扰。
3. 强电地线与信号地线分开设置
所谓强电地线，主要是指电源地线、 大功率负载地线等，它们上边流过的电 流大，在地线电阻上会产生毫伏或伏级 电压降。若这种地线与信号地线共用， 就会产生很强的干扰。因此，信号地线 与强电地线分别设置。
3.模拟信号地线与数字信号地线分 开设置
数字信号一般比较强，而且是交 变的脉冲，流过它的地线电流也是脉 冲。 模拟信号比较弱Байду номын сангаас 如果两种信号共用一条地线，数 字信号就会通过地线电阻对模拟信号 构成干扰，故这两种地线应分开设置。
3. 低频电路一点接地准则（续1）
(1)单级电路的一点接地
3. 低频电路一点接地准则（续2）
(2)多级电路的一点接地
3. 电路一点接地准则（续4）
(3)测量系统的一点接地
3.高频电路的多点接地原则
在频率为1MHz以下时才采用一点接地方式;
对于高频电路，当地线长度等于l／4波 长的奇数倍时，地线阻抗就会变得很高，这 时地线变成了天线，而向外辐射噪声。为防 止幅射干扰，地线长度应小于信号波长的1 ／20。如果地线长度超过信号波长的1／20 则应采用多点接地。
2. 地线的种类（续3）
(3)信号源地线。传感器可看作测量 装置的信号源。 通常传感器装设在生产现场，而显 示、记录等测量装置则安装在离现场有 一定距离的控制室内，在接地要求上二 者不同、有差别。
信号源地线是传感器本身的零信号 电位基准公共线。
2. 地线的种类（续4）
(4)负载地线。负载的电流一般较前级 信号电流大得多，负载地线上的电流在地 线上产生的干扰作用也大，因此负载地线 和测量放大器的信号地线也有不同的要求。 有时二者在电气上是相互绝缘的，它们之 间通过磁耦合或光耦合来传输信号。
2. 地线的种类（续5）
在电子装置中，上述四种地线一 般应分别设置。在电位需要连通时， 可选择合适的位置作一点相连．以消 除各地线之间的相互干扰。
3. 低频电路一点接地准则
为了使屏蔽在防护电测装置不受外界电 场的电容性或电阻性漏电影响，应将屏蔽接 大地。通常把大地看作等电位体，但由于各 种原因，实际上大地各处的电位是不相等的。 如果一个测量系统两点接地，则这两点 之间的地电位差将引起干扰，加上各种接地 电流的流通，也会使同一接地系统上的各点 电位不一致，这样又给电路引进了内部干扰。 如果采用“一点接地”，就可以有效地抑制 和削弱这些干扰。因此对一个测量电路只能 “一点接地”。
电磁屏蔽依靠涡流产生作用，因此 必须用良导体如铜、铝等做屏蔽层。如 果考虑高频集肤效应，高频涡流仅流过 屏蔽层的表面一层，因此屏蔽层的厚度 只需考虑机械强度就可以了。
主动屏蔽和被动屏破的比较
3. 低频磁屏蔽
低频磁屏蔽是利用铁磁性材料磁导率高、 磁阻小，对磁场有分路作用。为了保护磁敏器 件不受低频磁场的干扰，采用高导磁材料做屏 蔽层，可将器件置于屏蔽层内，由于铁磁材料 的磁阻比内部空气磁阻小得多，磁力线主要通 过屏蔽层．从而保护内部器件不受外界磁场的 影响。同理，若将电源变压器、偏转线圈等干 扰源用铁磁材料包住，则可保护外界环境不受 干扰源的漏磁影响。
2. 地线的种类（续1）
(2)信号地线。电子装置中的地线，除 特别说明接大地的以外，一般都是指作为 电信号的基准电位的信号地线。电子装置 的接地是抑制干扰、保证电路工作性能稳 定可靠的关键。 信号地线既是各级电路中静、动态电 流的通道，又是各级电路通过某些共同的 接地阻抗而相互偶合，从而引起内部干扰 的环节。
5.4.2 接 地
将电路、单元与充作信号电位公共参考 点的接地面实行低阻抗连接，称为接地。将 电路、设备的地线或接地面与大地实行低阻 抗连接称为接大地。
在电子设备中，接地是抑制干扰的主要 方法之一。若能把屏蔽、滤波和接地正确地 结合起来使用，就能较好地解决大部分噪声 干扰问题。
所以，对接地的设计、接地方式的选择 相接地工艺技术必须充分的注意。
2. 地线的种类（续2）
信号地线又可分为模拟信号地线和数字信 号地线两种。
模拟信号地线是模拟信号的零信号公共线， 因为模拟信号一般较弱，因此对模拟信号地线 要求较高。
数字信号地线是数字信号的零电平公共线， 由于数字信号一般较强，故对数字信号地线的 要求可低些。 为了避免模拟信号地线与数字信号地线之 间的相互干扰，二者应分别设置。
1. 接地的目的与作用（续）
从防止干扰角度出发，接地设计 耍注意两点：减少公共地线阻抗和断 开地环路，以避免受磁场耦合和地电 位差的影响。
2. 地线的种类
(1)保护接地线(保安地线)。出于安全 防护目的，将电气设备和电子测量装置的 外壳与屏蔽层接地用的地线，与大地连接 在一起。
例如，作为三相四线制电源电网的零 线、电气设备的机壳、底盘以及避雷针等 都需要接大地，这就是保护接地线，