印刷电路板的电磁兼容设计
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吴荣海,程智宾
(福建信息职业技术学院,福建福州 350003) 摘要:分析印刷电路板设计中解决电磁兼容问题的主要技术,阐明对电源、地、旁路、去藕和混合信号电路的设计方法.
关键词:PCB;高速;电磁兼容
中图分类号:TS 803 文献标识码:B 文章编号:1004-2911(2006)04-0426-03
电磁兼容指设备或系统在其电磁环境中能正常工作且不对该环境中的任何事物构成不能承受的电磁干扰的能力.电磁兼容性设计的目的是使电子设备既能抑制各种外来的干扰,使电子设备在特定的电磁环境中能够正常工作,又能减少电子设备本身对其它电子设备的电磁干扰.随着电子设备的灵敏度越来越高,接受微弱信号的能力越来越强,电子产品频带越来越宽,尺寸越来越小,要求电子设备抗干扰能力越来越强.一些电子设备工作时所产生的电磁波,容易对周围的其它电子设备形成电磁干扰,引发故障或者影响信号的传输.另外,过度的电磁干扰会形成电磁污染,危害人们的身体健康,破坏生态环境.文章就印刷电路板(PCB)设计中电磁兼容的几种关键技术进行分析.
1 电源的设计
电子设备的电源广泛地同其它功能单元相连,一方面电源中产生的无用信号会很容易地耦合到各功能单元中去,另一方面,一个单元中的无用信号可能通过电源的公共阻抗耦合到其它单元去.因此,在电源设计中应采取以下措施.
(1)根据印刷电路板电流的大小,尽量加粗电源线宽度,减少环路电阻,使电源线、地线的走向和数据传递的方向一致;同时,在多层PCB 中采用电源层和地层,减少电源线到电源层或地层的线长.这样有助于增强抗噪声能力;(2)在可能的条件下,使电源单独为各功能单元供电,使用公共电源的所有电路尽可能彼此靠近,互相兼容;(3)在交直流干线上使用电源滤波器,以防外部干扰通过电源进入设备,防止开关瞬变和设备内部产生的其它信号进入初级电源,有效隔离电源的输入和输出线及滤波器的输入和输出线;(4)对电源进行有效的电磁场屏蔽,尽可能把高压电源同敏感电路隔离开,特别是开关电源,它会引起高频辐射和传导骚扰,用静电屏蔽的电源变压器抑制电源线上的共模干扰,多重屏蔽隔离变压器有更好的性能;(5)对所有电路功能状态电源都应保持低输出阻抗,即使在射频范围,输出电容也应呈现低阻抗,同时保证稳压器有足够快的响应时间,以便抑制高频纹波和瞬变加载作用;(6)整流二极管应工作在最低的电流密度上,为稳压二极管提供足够的射频旁路;(7)电源变压器应该是对称平衡的,而不应该是功率配平的变压器,所用铁芯材料应取其饱和磁感应强度(B m)的下限值.无论什么情况下必须保证不使铁芯驱动到饱和状态,变压器铁芯结构应优选D 型和C 型,E 型最次之.
2 地线设计
地线噪声,即在系统内各个部分的地线之间出现电位差或因存在接地阻抗而引起接地噪声.由于接地系统存在地电位差的问题,在设计产品的接地过程中必须针对PCB 的特点选择相应的接地方法.在电子产品设计中,接地是控制干扰的重要方法,如能将接地和屏蔽正确结合起来使用,可解决大部分干
Vol 118 No 14 Nov .2006
第18卷第3期 宁德师专学报(自然科学版)
2006年11月 Journa l of N i ngde Teachers Coll ege(Na t ura l Sc i ence)*收稿日期:2006-05-25
作者简介:吴荣海(1979-),男,助教,福建龙岩人,现从事电子与通信教学与研究.
扰问题.电子产品中地线结构大致有系统地、机壳地、数字地和模拟地等.在地线设计中应注意以下几点:
(1)接地线应尽量加粗.若接地线条很细,则接地电位会随电流的变化而起伏,致使电子产品的定时信号电平不稳,抗噪声性能降低.因此设计时应将接地线尽量加粗,使它能通过三倍于印制电路板的允许电流.如有可能,接地线的宽度应大于3mm.
(2)正确选择接地方法.单点接地设置目的是为了防止来自两个不同的参考电平的子系统中的电流与射频电流经过同样的返回路径而导致共阻抗耦合.这种接地方法用在低频PCB 中比较合适,可以减小分布传输阻抗的影响.但在高频PCB 中,返回路径的电感在高频下成为线路阻抗的主要部分,因而在高频PCB 中为使接地阻抗最小,通常采用多点接地法.多点接地最重要的是要求接地引线的长度最小,因为更长的引线意味着更大的电感,从而增加地阻抗,引起地电位差.混合接地结构是单点接地和多点接地的复合.在PCB 中存在高低混合频率时常用这种结构,即在低频处呈现单点接地,而在高频处则呈现多点接地.
(3)数字地与模拟地分开.电路板上既有高速逻辑电路,又有线性电路,应使它们尽量分开,两者的地线不要相混,应分别与电源端地线相连.低频电路的地线应尽量采用单点并联接地,实际布线有困难时可部分串联后再并联接地.高频电路宜采用多点串联接地,地线应短而粗,高频元件周围尽量用栅格状大面积地箔.要尽量加大线性电路的接地面积.
(4)接地线构成闭环路.设计只由数字电路组成的印制电路板的地线系统时,将接地线做成闭路可以明显地提高抗噪声能力.因为印制电路板上有很多集成电路元件,尤其遇有耗电多的元件时,因受接地线粗细的限制,会在地线上产生较大的电位差,引起抗噪能力下降,若将接地线构成环路,则会缩小电位差值,提高电子设备的抗噪声能力.
(5)使用光隔离器切断地环路干扰.用光连接通常有用光耦合器和用光纤连接.光耦合器的寄生电容一般为2pF ,能为高频提供良好的隔离.光纤连接几乎没有寄生电容,但价高,安装、维护不便.3 旁路与去耦设计
旁路是从元件或电缆中转移不想要的共模RF 能量,旁路电容的主要功能是产生一个交流分量,从而消去进入易感区的那些不需要的能量,而去耦则是指去除在器件切换时从高频器件进入配电网络中的RF 能量,去耦电容的主要作用是提供一个局部的直流电源给元器件,以减少开关噪声在板上的传播,和将噪声引导到地.
3.1 电容的选择
选择旁路和去耦电容,可通过逻辑系列和所使用的时钟速度来计算所需电容器的自谐振频率,根据频率以及电路中的容抗来选择电容值.封装尺度尽量选择更低引线电感的S MT 电容器,而不选择通孔式电容器.另外,产品设计也常常采用并联去耦电容来提供更大的工作频带,减少接地不平衡.并联电容系统,当工作频率高于自谐振频率时,大电容表现感性阻抗并随频率增大而增加;而小电容则表现为容性阻抗并随频率增加而减少,而且此时整个电容电路的阻抗比单独一个电容时的阻抗要小.
3.2 旁路电容配置
旁路电容一般作为高频旁路器件来减少对电源模块的瞬态电源要求,通常铝电解电容和钽电容比较适合做旁路电容,其电容值取决于PCB 板上的瞬态电流要求,一般在10~470L F 范围内,若PCB 板上有许多集成电路、高速开关电路和具有长引线的电源,则应选择大容量的电容.
3.3 去耦电容配置
(1)电源输入端跨接10~100L F 的电解电容器.如有可能,接100L F 以上的更好;(2)原则上每个集成电路芯片都应布置一个0.01pF 的瓷片电容,如遇印制板空隙不够,可每4~8个芯片布置一个1~10pF 的钽电容;(3)对于抗噪能力弱、关断时电源变化大的器件,如RA M 、RO M 存储器件,应在芯片的#427# 第4期 吴荣海等:印刷电路板的电磁兼容设计
电源线和地线之间直接接入去耦电容;(4)电容引线不能太长,尤其是高频旁路电容不能有引线;(5)在印制板中由于有接触器、继电器、按钮等元件,操作时均会产生较大火花放电,必须采用RC 电路来吸收放电电流.一般R 取1~2K ,C 取2.2~47L F ;(6)C MOS 的输入阻抗很高,且易受感应,因此在使用时对不用端要接地或接正电源.
4 混合信号电路板的设计
了解电流回流到地的路径和方式是优化混合信号电路板设计的关键.不能仅仅考虑信号电流从哪儿流过,而忽略了电流的具体路径.如果必须对地线层进行分割,而且必须通过分割之间的间隙布线,可以先在被分割的地之间进行单点连接,形成两个地之间的连接桥,然后通过该连接桥布线.这样,在每一个信号线的下方都能够提供一个直接的电流回流路径,从而使形成的环路面积很小.混合信号PCB 设计过程要注意以下几点:
(1)将PCB 分区为独立的模拟部分和数字部分,实现模拟和数字电源分割,A /D 转换器跨分区放置;(2)不要对地进行分割.在电路板的模拟部分和数字部分下面敷设统一地;(3)在电路板的所有层中,数字信号只能在电路板的数字部分布线,模拟信号只能在电路板的模拟部分布线;(4)布线不能跨越分割电源面之间的间隙,必须跨越分割电源之间间隙的信号线要位于紧邻大面积地的布线层上;(5)分析返回地电流实际流过的路径和方式;(6)采用正确的布局、布线规则.
总之,随着电子产品复杂化、高速化、密集化,对PCB 板的设计要求越来越高,特别是电磁兼容的设计问题越来越突出,而解决电磁兼容的关键问题在于对电源、地、旁路、去耦和混合信号电路等合理的设计.参考文献:
[1]顾海洲,马双武.PCB 电磁兼容技术)))设计实践[M ].北京:清华大学出版社,2004.6.
[2]M a rk I .M ontrose .电磁兼容和印制电路板理论、设计和布线[M ].见:刘元安等译.北京:人民邮电出版社,2002.12.
[3]曾 峰.印制电路板(PCB)设计与制作[M ].北京:电子工业出版社,2002.11.
Th e electro m agnetic co m patib ility design of PCB
W U Rong -ha,i CHENG Zh i -b i n
(Fu jian Pol ytechn ic of Infor m atio n Technolo gy ,F uz hou Fu jian 350003,China)
Abstr act : The ma i n technology about solvi n g the pr oble m of E MC i n PCB design is ana l y zed .And the de 2si g n pr ocedures of po wer ,ground ,bypass ,decoup ling and m i x ed signal are expounded .
K ey w ord s : PCB ;high-speed ;E MC #428# 宁德师专学报(自然科学版) 2006年11月
PCB电磁兼容性设计报告 学科专业: 测控技术与仪器 本科生: 张亚新 学号: 1002445 班号: 232121 指导教师: 宋恒力
中国地质大学( 武汉) 自动化学院 10月24号
PCB电磁兼容性设计 摘要: 随着信息化社会的发展, 电子设备已被广泛应用于各个领域。各种电了产品趋向于小型化、智能化, 电子元器件也趋向于体积更小、速度更高、集成度更大, 这也导致了她们在其周围空间产生的电磁场点评的不断增加。由此带来的电磁兼容问题也日益严重。因此, 电磁兼容问题也就成为一个电工系统能否正常工作的关键。同样, 随着电子技术的飞速发展, 印刷电路板( PCB) 的密度越来越高, 其设计的好坏对电路的干扰及抗干扰能力影响很大。因此, 对PCB进行电磁兼容性(EMC)设计是非常重要的, 保证PCB的电磁兼容性是整个系统设计的关键。本文就EMC的历史发展及其在未来电子信息时代中的应用进行分析, 介绍电磁干扰的产生机理和 原因, 并提出了相应抗干扰设计的措施。 关键词: 信息化; 电磁兼容( EMC) ; 电磁兼容性; PCB;
一: 引言 .......................................................................... 错误!未定义书签。二: 电磁干扰与电磁兼容概述. (4) 1、早期历史概述 (5) 2、EMC 技术是随着干扰问题的日趋严重而发展的 (6) 3、电磁干扰对电子计算机等系统设施的危害 (6) 4、EMC在军事领域的发展状况 (7) 三: 电磁兼容学科的发展历史 (5) 四: 中国EMC技术的发展状况 (8) 五: 抗干扰措施与电磁兼容性研究 (8) 1、电路板设计的一般规则 (9) 2、电路板及电路抗干扰措施 (9) 六: 电磁兼容学科发展趋势 (10) 七: 小结 (12) 参考文献 (13) 一、引言 电磁干扰是现代电路工业面正确一个主要问题, 为了克服干扰, 电路设计者不得不赶走干扰源, 或者是设法保护电路不受到干扰源的干扰, 其目的都是为了让电路按照预期的目标开工作——
设计早期对电磁兼容性(EMC)问题的考虑 随着产品复杂性和密集度的提高以及设计周期的不断缩短，在设计周期的后期解决电磁兼容性（EMC）问题变得越来越不切合实际。在较高的频率下，你通常用来计算EMC的经验法则不再适用，而且你还可能容易误用这些经验法则。结果，70%～90%的新设计都没有通过第一次EMC测试，从而使后期重设计成本很高，如果制造商延误产品发货日期，损失的销售费用就更大。为了以低得多的成本确定并解决问题，设计师应该考虑在设计过程中及早采用协作式的、基于概念分析的EMC仿真。 较高的时钟速率会加大满足电磁兼容性需求的难度。在千兆赫兹领域，机壳谐振次数增加会增强电磁辐射，使得孔径和缝隙都成了问题；专用集成电路（ASIC）散热片也会加大电磁辐射。此外，管理机构正在制定规章来保证越来越高的频率下的顺应性。再则，当工程师打算把辐射器设计到系统中时，对集成无线功能（如Wi-Fi、蓝牙、WiMax、UWB）这一趋势提出了进一步的挑战。 传统的电磁兼容设计方法 正常情况下，电气硬件设计人员和机械设计人员在考虑电磁兼容问题时各自为政，彼此之间根本不沟通或很少沟通。他们在设计期间经常使用经验法则，希望这些法则足以满足其设计的器件要求。在设计达到较高频率从而在测试中导致失败时，这些电磁兼容设计规则有不少变得陈旧过时。 在设计阶段之后，设计师制造原型并对其进行电磁兼容性测试。当设计中考虑电磁兼容性太晚时，这一过程往往会出现种种EMC问题。
对设计进行昂贵的修复通常是唯一可行的选择。当设计从系统概念设计转入具体设计再到验证阶段时，设计修改常常会增加一个数量级以上。所以，对设计作出一次修改，在概念设计阶段只耗费100美元，到了测试阶段可能要耗费几十万美元以上，更不用提对面市时间的负面影响了。 电磁兼容仿真的挑战 为了在实验室中一次通过电磁兼容性测试并保证在预算内按时交货，把电磁兼容设计作为产品生产周期不可分割的一部分是非常必要的。设计师可借助麦克斯韦（Maxwell）方程的3D解法就能达到这一目的。麦克斯韦方程是对电磁相互作用的简明数学表达。但是，电磁兼容仿真是计算电磁学的其它领域中并不常见的难题。 典型的EMC问题与机壳有关，而机壳对EMC影响要比对EMC性能十分重要的插槽、孔和缆线等要大。精确建模要求模型包含大大小小的细节。这一要求导致很大的纵横比（最大特征尺寸与最小特征尺寸之比），从而又要求用精细栅格来解析最精细的细节。压缩模型技术可使您在仿真中包含大大小小的结构，而无需过多的仿真次数。 另一个难题是你必须在一个很宽的频率范围内完成EMC的特性化。在每一采样频率下计算电磁场所需的时间可能是令人望而却步的。诸如传输线方法（TLM）等的时域方法可在时域内采用宽带激励来计算电磁场，从而能在一个仿真过程中得出整个频段的数据。空间被划分为在正交传输线交点处建模的单元。电压脉冲是在每一单元被发射和散射。你可以每隔一定的时间，根据传输线上的电压和电流计算出电场和磁场。
汽车电子系统的电磁兼容设计 1引言电磁兼容性（EMC，Electro-MagneTIc CompaTIbility）是指电器电子产品能在电磁环境中正常工作，并不对该环境中其它产品产生过量的电磁干扰（EMI，Electro- MagneTIc Interference）。这就包含着2方面要求，其一是要求产品对外界的电磁干扰有一定的承受能力；其二是要求产品在正常运转过程中，该产品对周围环境产生的电磁干扰不能超过一定的限度。汽车电器的电磁兼容性就是指在汽车及其周围空间中，在运行时间内，在可用的频谱资源条件下，汽车本身以及周围的用电设备可以共存，不致引起降级。ABS防抱死制动系统，发动机燃油点火电子控制系统，GPS全球定位系统等电子设备的正常可靠工作都必须重视对电磁兼容技术的设计和研究，可以从传统的汽车电器（诸如起动机、刮水电动机、闪光器、空调启动器、燃油泵等）入手进行探讨，交流发电机电缆的连接和间歇切断也是产生较大功率电磁辐射的干扰源，只是其它设备对其工作可靠性的影响较那些小功率高频段的电子设备为小。现在，交流发电机的调节器与电子点火系统一样，已经设计成集成模块化结构，同样面临抗干扰的问题。 2汽车电磁兼容性简介随着汽车电子产品数量的增加和复杂电子模块在整个车辆中分布的增加，工程师面临日益严峻的电磁兼容性设计挑战，问题主要存在于三个方面： 如何把电磁易感性(EMS)降低到最小？以保护电子产品免受其它电子系统(如移动电话、GPS或信息娱乐系统)的有害电磁辐射的影响。 如何保护电子产品免受恶劣汽车环境的影响？包括电源电压大的瞬间变化、重负载或感性负载(如车灯和启动机)引起的干扰。 如何将可能对其它汽车电子电路产生影响的EME控制为最小？ 随着系统电压、车载电子设备数量以及频率的增加，这些问题将更加具有挑战性。此外，许多电子模块将与廉价的、线性度较低、偏移较大的低功率传感器接口，这些传感器工作在小信号状态，电磁干扰对它们工作状态的影响可能是灾难性的。 随着现代汽车中电子设备的增加，越来越要求进行良好的设计以确保符合电磁兼容标准的要求。与此同时，随着集成度的提高，汽车设计工程师需要系统级芯片ASIC和ASSP方
电磁兼容设计及其应用 摘要：以实际工程中常遇到的电磁兼容问题为背景，简要地介绍了有关电磁干扰及有关抗干扰措施方面的内容。通过对接地方法、屏蔽思想和滤波手段的详细论述和独到见解，提出了系统电磁兼容的设计思想以及解决方法，并对实际工作中常见的干扰、滤波及接地等电磁兼容现象给出相应分析与解决建议。 关键词：电磁兼容；抗干扰措施；滤波手段；屏蔽；接地方法 0 引言 电磁兼容技术是一门迅速发展的交叉学科，涉及电子、计算机、通信、航空航天、铁路交通、电力、军事以至人民生活各个方面。在当今信息社会，随着电子技术、计算机技术的发展，一个系统中采用的电气及电子设备数量大大增加，而且电子设备的频带日益加宽，功率逐渐增大，灵敏度提高，联接各种设备的电缆网络也越来越复杂，因此，电磁兼容问题日显重要。 1 基本概念和术语 1．1 电磁兼容性定义 所谓电磁兼容性(EMC)是指电子线路、系统相互不影响，在电磁方面相互兼容的状态。IEEE C63．12-1987规定的电磁兼容性是指“一种器件、设备或系统的性能，它可以使其在自身环境下正常工作并且同时不会对此环境中任何其他设备产生强烈电磁干扰”。 1．2 电磁干扰三要素 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： 式中：G为噪声源强度；C为噪声通过某种途径传到受干扰处的耦合因素；I为受干扰设备的敏感程度。 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：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。 1．3 地线的阻抗与地环流 1．3．1 地线的阻抗 电阻指的是在直流状态下导线对电流呈现的阻抗，而阻抗指的是交流状态下导线对电流的阻抗，这个阻抗主要是由导线的电感引起的。如果将10 Hz时的阻抗近似认为是直流电阻，当频率达到10 MHz时，它的阻抗是直流电阻的1 000～100 000倍。因此对于射频电流，当电流流过地线时，电压降是很大的。为了减小交流阻抗，一个有效的办法是多根导线并联，以减少和地线之间的电感。当两根导线并联时，其总电感L为： 式中：L1是单根导线的电感；M是两根导线之间的互感。 1．3．2 地环流 由于地线阻抗的存在，当电流流过地线时，就会在地线上产生电压。这种干扰是由电缆与地线构成的环路电流产生的，因此成为地环路干扰，如图1所示。
电磁兼容EMC设计及测试技巧 摘要：针对当前严峻的电磁环境，分析了电磁干扰的来源，通过产品开发流程的分解，融入电磁兼容设计，从原理图设计、PCB设计、元器件选型、系统布线、系统接地等方面逐步分析，总结概括电磁兼容设计要点，最后，介绍了电磁兼容测试的相关内容。 当前，日益恶化的电磁环境，使我们逐渐关注设备的工作环境，日益关注电磁环境对电子设备的影响，从设计开始，融入电磁兼容设计，使电子设备更可靠的工作。 电磁兼容设计主要包含浪涌（冲击）抗扰度、振铃波浪涌抗扰度、电快速瞬变脉冲群抗扰度、电压暂降、短时中断和电压变化抗扰度、工频电源谐波抗扰度、静电抗扰度、射频电磁场辐射抗扰度、工频磁场抗扰度、脉冲磁场抗扰度、传导骚扰、辐射骚扰、射频场感应的传导抗扰度等相关设计。 电磁干扰的主要形式 电磁干扰主要是通过传导和辐射方式进入系统，影响系统工作，其他的方式还有共阻抗耦合和感应耦合。 传导：传导耦合即通过导电媒质将一个电网络上的骚扰耦合到另一个电网络上,属频率较低的部分(低于 30MHz)。在我们的产品中传导耦合的途径通常包括电源线、信号线、互连线、接地导体等。 辐射：通过空间将一个电网络上的骚扰耦合到另一个电网络上，属频率较高的部分(高于30MHz)。辐射的途径通过空间传递，在我们电路中引入和产生的辐射干扰主要是各种导线形成的天线效应。 共阻抗耦合：当两个以上不同电路的电流流过公共阻抗时出现的相互干扰。在电源线和接地导体上传导的骚扰电流，多以这种方式引入到敏感电路。 感应耦合：通过互感原理，将在一条回路里传输的电信号，感应到另一条回路对其造成干扰。分为电感应和磁感应两种。 对这几种途径产生的干扰我们应采用的相应对策：传导采取滤波（如我们设计中每个IC的片头电容就是起滤波作用），辐射干扰采用减少天线效应（如信号贴近地线走）、屏蔽和接地等措施，就能够大大提高产品的抵抗电磁干扰的能力，也可以有效的降低对外界的电磁干扰。 电磁兼容设计 对于一个新项目的研发设计过程，电磁兼容设计需要贯穿整个过程，在设计中考虑到电磁兼容方面的设计，才不致于返工，避免重复研发，可以缩短整个产品的上市时间，提高企业的效益。 一个项目从研发到投向市场需要经过需求分析、项目立项、项目概要设计、项目详细设计、样品试制、功能测试、电磁兼容测试、项目投产、投向市场等几个阶段。 在需求分析阶段，要进行产品市场分析、现场调研，挖掘对项目有用信息，整合项目发展前景，详细整理项目产品工作环境，实地考察安装位置，是否对安装有所限制空间，工作环境是否特殊，是否有腐蚀、潮湿、高温等，周围设备的工作情况，是否有恶劣的电磁环境，是否受限与其他设备，产品的研制成功能否大大提高生产效率，或者能否给人们的生活或工作环境带来很大的方便，操作使用方式能否容易被人们所
方舱医院系统中的电磁兼容设计 Design of Electromagnetic Compatibility in the Shelter Hospital System 黄鹏，刘志国，祁建城 (军事医学科学院卫生装备研究所，天津，300161) 摘要:目的：对方舱医院系统进行了一系列的电磁兼容设计，用于对抗未来复杂电磁环境下的电磁干扰问题。方法：采取系统布局分开放置干扰源与敏感设备，设置屏蔽空间隔离不同设备，利用良好接地保护敏感设备，使用滤波技术去除骚扰信号等措施，为方舱医院系统的电磁兼容提出了设计思想和解决方法。结果：通过电磁兼容仿真和试验检测，该方舱医院系统基本消除了由电磁干扰所引起各分系统或设备的故障及不容许的响应，达到了系统的电磁兼容。结论：该方舱医院系统的电磁兼容设计方案，可满足野战条件下应急医疗救治机构电磁安全防护的需要。 关键词：方舱医院, 电磁兼容, 电磁干扰, 系统布局, 屏蔽 Abstract:Objective: On the shelter hospital system conducted a series of electromagnetic compatibility (EMC) design, used against the electromagnetic interference (EMI) under complicated electromagnetic environment problem in the future. Methods: For the shelter hospital system of EMC design ideas and solutions methods are put forward, such as take the system layout placed separate sources of interference and sensitive equipment, set up the shield spatial segregation of different devices, apply a good grounding to protect sensitive equipment, use filtering techniques to remove the disturbance signal and other measures. Results: Through the EMC simulation and experimental testing, the impermissible response and faults of each system or equipment caused by the electromagnetism interference are eliminated，to achieve the EMC of the system. Conclusion: The application of shelter hospital system EMC design, can satisfy the electromagnetic field under the condition of emergency medical treatment institution security needs. Key words:shelter hospital, EMC, EMI, system layout, shield 1 引言 未来信息化战争，将是一场争夺电磁空间的战争，能否取得制电磁权将成为战争胜负的关键。由于电子信息设备的使用不断加大，战场空间中的电磁信号非常密集，使得战场电磁
xxxx大学硕士生课程论文 欧阳光明（2021.03.07） 电磁兼容与结构设计 电磁兼容概述 （2014—2015学年上学期） 姓名： 学号： 所在单位： 专业：
摘要 随着用电设备的增加，空间电磁能量逐年增加，人类生存环境具有浓厚的电磁环境内涵。在这种复杂的电磁环境中，如何减少相互间的电磁干扰，使各种设备正常运转，是一个亟待解决的问题；另外，恶略的电磁环境还会对人类及生态产生不良影响。电磁兼容正是为解决这类问题而迅速发展起来的学科。可以说电磁兼容是人类社会文明发展产生的无法避免的“副产品”。 电磁兼容一般指电气及电子设备在共同的电磁环境中能执行各自功能的共存状态，即要求在同一电磁环境中的上述各种设备都能正常工作，又互不干扰，达到兼容状态。电磁兼容技术是一门迅速发展的交叉学科，其理论基础涉及数学、电磁场理论、电路基础、信号分析等学科与技术，其应用范围几乎涉及到所有用电领域。 关键字：电磁兼容、电磁发射、传导耦合、辐射耦合、静电放电 1 引言 信息技术已经成为这个时代的主题，而信息时代的最突出特征，就是将电磁作为记录和传递信息的主要载体，人们对于电磁的利用无处不在。电磁日益渗入到金融、通信、电力、广播电视等事关国家安全的各个重要领域和社会生活的各个角落，电磁已经成为了信息时代中将经济、军事等各方面各部门联成一体的纽带，它与每个人工作和生活息息相关。电磁空间对国家利益的实现具有越来越深刻的影响，经济社会发展、军队建设和作战对电磁空间的依赖程度日益提高[1]。 当前人类的生存环境已具有浓厚的电磁环境内涵。一方面，电力网络、用电设备及系统产生的电磁骚扰越来越严重，设备所处电磁环境越来越复杂；另一方面，先进的电子设备的抗干扰能力越来越弱，同时电气及电子系统也越来越复杂。在这种复杂的电磁环境中，如何减少相互间的电磁干扰，使各种设备正常运行，是一个亟待解决的问题。另外，恶略的电磁环境还会对人类及生态产生不良影响。对于生产厂家而言，只有出场设备具有一定的电磁兼容性并且适应目前这一复杂的电磁环境，才能使自己的产品更具有竞争力。而对于国家安全而言，构筑电磁空间安全防御体系，已成为各国和军队建设的重要内容，随着社会信息化
EDP电磁兼容设计平台专注EMC解决方案，规范EMC设计流程； 打造智能化的EMC设计平台。 1、企业面临的EMC设计应用现状 ?投入成本高，解决问题周期长；为解决产品EMC问题，不断进行测试验证， 反复的进行改版设计。 ?企业设计人员EMC知识储备不全面；解决EMC问题往往靠设计人员过去的 工作经验。 ?EMC设计流程不规范，EMC设计没有参透于电子产品开发过程各个阶段（总 体方案阶段、设计阶段、开发阶段、测试阶段、认证阶段等）。 ?公司技术文献和多年积累的产品开发经验不能良好的共享、消化，没有一个 系统将公司无形的技术经验转化为有形的产品开发技术要求。 2、企业面临的EMC问题 ?激烈的产品竞争要求企业开发的产品有更高的品质。 ?快速的市场变化要求企业有更高的产品开发效率。 ?高规格的EMC认证和EMC设计技术要求企业有更高的产品开发能力。 ?规范化的企业文化要求有更高效的产品开发流程。 3、EDP电磁兼容设计平台优势 ?赛盛技术多位专家10多年的经验融合荟萃； ?赛盛技术多项产品电磁兼容设计专利技术； ?智能化标准化项目管理设计平台 ?几十种典型接口电磁兼容解决方案； ?上百种PCB层叠电磁兼容设计方案； ?完整的电磁兼容布线设计规则； ?完整的结构屏蔽电磁兼容设计方案； ?多行业电缆与连接器电磁兼容解决方案； ?多行业、近百个产品实际电磁兼容设计验证与经验总结;
4、EMC设计平台介绍 利用计算机技术，整合人工智能、数据库、互联网等开发手段，对于现有的电磁兼容技术资源（包括各种设计规则，解决方案等）以及企业产品研发积累的技术检验等进行全面的管理和应用，实现现阶段对于企业电磁兼容的研发流程规范化和研发工程师电磁兼容设计的技术支持和辅助开发；未来电磁兼容专家系统一提供智能化技术支持（包括产品开发电磁兼容风险评估功能，自动检查和纠正电磁兼容设计功能、产品设计系统仿真和功能电路仿真等）为主要目标和发展方向。 电磁兼容设计平台：主要包括PCB设计、原理图设计、结构设计、电缆设计等四部分组成；系统依据用户设计要求和EMC设计要素，智能化输出相应的产品PCB设计方案、产品原理图设计方案、产品结构设计方案、产品电缆设计方案，然后用户依据产品信息保存方案（方案为标准技术设计模板，内容依据设计内容自动生成格式化的文件）。 使用电磁兼容设计(EDP)软件,会让我们很轻松的完成这些复杂困难的工作，用户输入产品产品设计的相关要素，软件就能够智能化输出产品EMC设计方案。 不管企业之前是否有电磁兼容设计经验？是否有电磁兼容设计规范？是否有电磁兼容标准化设计流程？是否有电磁兼容技术专家？企业在应用EDP软件后,EDP软件能够快速帮助企业解决以下方面问题： 1、快速提升企业产品电磁兼容性能：系统一旦使用上就能够快速地指导企业产品进行电磁兼容有效的设计工作，迅速提升企业产品的电磁兼容性能； 2、能够解决企业多型号产品同时开发，技术专家资源不够使用的情况：智能化的软件可以同时多款多个型号产品，不用设计阶段并行进行开发；能够在很短的时间内给出相应的设计方案，结合产品设计要求指导设计人员进行设计，不耽误产品由于专家资源不足而造成正常设计进度延误； 3、提高产品研发人员EMC技术设计水平：由于有规范化、标准化的方案输出，设计人员在进行新产品开发的时候，能够参考、学习标准化的技术方案；提升自身EMC设计知识水平，减少后期类似设计问题； EDP软件在手,EMC设计得心应手!
RS485接口的这些电磁兼容设计你知道吗 一、RS485 接口介绍RS-485 采用平衡发送和差分接收方式实现通信，其接口详细的电器参数如下：接口定义：A、B 工作电压：-7V-12V 信号速率：10Mb/s 接口电缆：双绞屏蔽电缆走线方式：根据实际的情况进行走线，最大长度1000m 二、EMC 设计要求RS485 用于设备与计算机或其它设备之间通讯，应用与空调产品时其走线时多与电源、功率信号等混合 在一起，RS485 接口设计可能会影响的EMC 问题如下：1、辐射发射问题：RS485 接口会带出单板内部的干扰，通过电源线形成对外辐射，导致辐射发射测试超标；2、抗干扰问题：RS485 会受外界干扰会导致通讯异常，如脉冲群干扰、射频干扰在空调产品使用时会因压缩机、风机、电磁阀等干扰源，导致 通讯异常；因RS485 走线长，有可能存在户外走线，因此要考虑防雷设计； 三、RS485 接口原理设计1. D1、D2 为气体放电管，主要用来泄放共模浪涌能量，气体放电管击穿电压300V，通流量1kA；2. D3、D4、D5 为半导体放电管，主要用来泄放共模以及差模浪涌能量，半导体放电管型号BS0300N-C，其导通电压为40V，通流量为100A；3. R1、R2 选用10Ω，（不用逗号）1/2W 的电阻，因半导体放电管启动电压要低于气体放电管，为保证气体放电管能顺利的导通，泄放大能量必须增加此电阻（R1、R2）进行分压，确保大部分能量通过气体放电管泄放，半导体放电管作精细防护；4. C1、C2 电容，给干扰提供低阻抗的回流路径，能有效减小对外的共模干扰电流同时对外界干扰 能适当的滤波；此电容容值可以根据实际的情况进行调整，从22pF 至 1000pF，典型值为100pF；5. 共模电感能够对衰减共模干扰，对单板内部的干扰以及外部的干扰都能抑制，能提高产品的抗干扰能力，同时也能减小通过信 号电缆对外的辐射，共模电选择100MHz 时阻抗为2200Ω的器件；6.
线路板（PCB ）级的电磁兼容设计 1．引言 印制线路板（PCB ）是电子产品中电路元件和器件的支撑件，它提供电路元件和器件之间的电气连接，它是各种电子设备最基本的组成部分，它的性能直接关系到电子设备质量的好坏。随着信息化社会的发展，各种电子产品经常在一起工作，它们之间的干扰越来越严重，所以，电磁兼容问题也就成为一个电子系统能否正常工作的关键。同样，随着电于技术的发展，PCB 的密度越来越高，PCB 设计的好坏对电路的干扰及抗干扰能力影响很大。要使电子电路获得最佳性能，除了元器件的选择和电路设计之外，良好的PCB 布线在电磁兼容性中也是一个非常重要的因素。 既然PCB 是系统的固有成分，在PCB 布线中增强电磁兼容性不会给产品的最终完成带来附加费用。但是，在印制线路板设计中，产品设计师往往只注重提高密度，减小占用空间，制作简单，或追求美观，布局均匀，忽视了线路布局对电磁兼容性的影响，使大量的信号辐射到空间形成骚扰。一个拙劣的PCB 布线能导致更多的电磁兼容问题，而不是消除这些问题。在很多例子中，就算加上滤波器和元器件也不能解决这些问题。到最后，不得不对整个板子重新布线。因此，在开始时养成良好的PCB 布线习惯是最省钱的办法。 有一点需要注意，PCB 布线没有严格的规定，也没有能覆盖所有PCB 布线的专门的规则。大多数PCB 布线受限于线路板的大小和覆铜板的层数。一些布线技术可以应用于一种电路，却不能用于另外一种，这便主要依赖于布线工程师的经验。然而还是有一些普遍的规则存在，下面将对其进行探讨。 为了设计质量好、造价低的PCB ，应遵循以下一般原则： 2．PCB 上元器件布局 首先，要考虑PCB 尺寸 大小。PCB 尺寸过大时，印 制线条长，阻抗增加，抗噪 声能力下降，成本也增加； 过小，则散热不好，且邻近 线条易受干扰。在确定PCB 尺寸后．再确定特殊元件的 位置。最后，根据电路的功 能单元，对电路的全部元器 件进行布局。 电子设备中数字电路、模拟电路以及电源电路的元件布局和布线其特点各不相同，它们产生的干扰以及抑制干扰的方法不相同。此外高频、低频电路由于频率不同，其干扰以及抑制干扰的方法也不相同。所以在元件布局时，应该将数字电路、模拟电路以及电源电路分别放置，将高频电路与低频电路分开。有条件的应使之各自隔离或单独做成一块电路板。此外，布局中还应特别注意强、弱信号的器件分布及信号传输方向途径等问题。 在印制板布置高速、中速和低速逻辑电路时，应按照图1－①的方式排列元器件。 在元器件布置方面与其它逻辑电路一样，应把相互有关的器件尽量放得靠近些，这样可以获得较好的抗噪声效果。元件在印刷线路板上排列的位置要充分考虑抗电磁干扰问题。原则之一是各部件之间的引线要尽量短。在布局上，要把模拟信号部分，高速数字电路部分，噪声源部分（如继电器，大电流开关等）这三部分合理地分开，使相互间的信号耦合为最小。如图1－②所示。 时钟发生器、晶振和CPU 的时钟输入端都易产生噪声，要相互靠近些。易产生噪声的器件、小电流电路、大电流电路等应尽量远离逻辑电路。如有可能，应另做电路板，这一点十分重要。 2.1 在确定特殊元件的位置时要遵守以下原则： (1) 尽可能缩短高频元器件之间的连线，设法减少它们的分布参数和相互间的电磁干扰。易受干扰的元器件不能相互挨得太近，输入和输出元件应尽量远离。 (2) 某些元器件或导线之间可能有较高的电位差，应加大它们之间的距离，以免放电引出意外短路。带高电压的元器件应尽量布置在调试时手不易触及的地方。 (3) 重量超过15g 的元器件、应当用支架加以固定，然后焊接。那些又大又重、发热量多的元器件，不宜装在印制板上，而应装在整机的机箱底板上，且应考虑散热问题。热敏元件应远离发热元件。 (4) 对于电位器、可调电感线圈、可变电容器、微动开关等可调元件的布局应考虑整机的结构要求。若是机内调节，应放在印制板上方便于调节的地方；若是机外调节，其位置要与调节旋钮在机箱面板上的位置相适应。 图1：印制板元器件布置图
本文由jimmy3973贡献 pdf文档可能在WAP端浏览体验不佳。建议您优先选择TXT，或下载源文件到本机查看。 维普资讯 .cqvip. 电子工程师 ．８Ｎｏ１２０２．０２ 电磁兼容设计在印制电路板中的应用 ＡｐｉａｉｎｏｐｌｃｔｏｆＥＭＣｓｇｎＰＣＢＤｅｉｎｉ北方交通大学电磁兼容实验室（京１００）北０００柴瑜沙斐 【摘 要】讲述了印制电路板的电磁兼容设计。从元器件的布置到地线、电源线以爰信 号线的设计，最后又介绍了多层板设计时的一些问题。关键词：电磁兼窖，电磁骚扰，共模辐射，差模干扰 【Ａｂｔａｔ［Ｔｈｓｐｐｒｉｔｏｕｅｈｌｃｒｍａｎｔｃｃｍｐｔｂｌｙｅｉｎｏｈｓｒｃ］ｉａｅｎｒｄｃｓｔｅｅｅｔｏｇｅｉｏａｉｉｔｄｓｇｆｔｅｉ ｐｉｔｄｃｒｕｔｂａｄｒｎｅｉｃｉｏｒｓ，ｉｃｕｉｇｔｅａｒｎｅｎｆｅｅｎｓｈｅｉｎｏｒｕｄｔａｅｎｌｄｎｈｒａｇｍｅｔｏｌｍｅｔ，ｔｅｄｓｇｆｇｏｎｒｃ、ｍａｎｔａｅｎｉｎｌｔａｅＡｔｌｓ．ｉｄｓｕｓｓｓｍｅｐｏｌｍｓｏｉｒｃａｄｓｇａｒｃ．ａｔｔｉｃｓｅｏｒｂｅｆｍｕ—ｙｒｒｎｅｈｉａｅｐｉｔｄｌ：ｒｕｔｂａｄ．ｉｃｉｏｒｓ Ｋｅｗｏｒ：ｌｃｒｍａｎｅｉｏｐａｉｉｉｙ，ｅｅｔｏａｎｔｃｙｄｓｅｅｔｏｇｔｃｃｍｔｂｌｔｌｃｒｍｇｅｉｄｉｔｒａｃｓｕｂｎｅ，ｃｍｍｏｎｏｅｏｍｄｒｄｉｔｏｎ．ｄｉｆｒｎｔａｏｎｅｆｒｎｃａａｉｆｅｅｉｌｍｄｅｉｔｒｅｅｅ１０言ｌ 电磁兼容性是电子设备或系统的主要性能之 一 ２单、双层印制电路板的电磁兼容设计 印制板上的电路虽然各式各样，就布线和设但计而言总是有些共同的原则应该遵循。在印制板布 线时通常先确定元器件在板上的位置，后布置地然线、源线，安排高速信号线，后考虑低速信号电再最线，在分别加以讨论。现 ， 电磁兼容设计是宴现设备或系统规定的功能、使 系统教能得以充分发挥的重要保证。必须在设备或系统功能设计的同时，行电磁兼容设计。磁兼容进电设计的要求是使电子设备或系统满足电磁兼容标准的规定、有两方面的能力：１能在预期的电磁环具（） 境中正常工作，性能降低或故障；２不会对其他无（）系统或设
PCB的EMC设计 PCB是构成电子设备的基础，保证PCB的电磁兼容性是整个系统设计的关键， 合理正确的PCB的布线和设计应该使得: (l)板上的各部分电路相互间无干扰，都能正常工作; (2)PcB对外的传导发射和辐射发射尽可能降低，达到有关标准要求; (3)外部传导干扰和辐射干扰对PCB上的电路基本无影响。 1.1 PCB设计理论基础 1.电磁兼容设计的带宽 在数字电路系统中，电磁兼容设计的带宽与数字电路的工作频率是两个不同的概念，数字系统的工作频率是由信号的重复周期决定的，而电磁兼容性设计的带宽是由信号的上升沿、下降沿决定。器件对电磁辐射的贡献不是取决于系统的工作频率，而是取决于边沿速率。理论研究表明,在进行电磁兼容设计时，主要考虑信号上升沿的十倍频，如公式4一1所示。 式中fmax为谐波频率，fr为需要考虑的电磁兼容性的带宽。 快速的信号切换时间(边沿速率)将导致回流、串扰、阻尼振荡(振铃)及反射等问题的增加。信号的边沿速率与信号的工作频率是两个不同的概念，高的边沿速率不一定是高的频率。例如在实际的应用中，可能系统的工作频率并不高。但如果信号的上升速率过快的话，将会产生较大振铃现象，同样会带来信号完整性的问题。当振铃信号达到器件所能容忍的极限值时会使器件内部的半导体 特性发生变化(电子迁移)、器件发热及功耗加大等现象，造成系统的可靠性降低，并且较快的边沿速率其功耗也越大。 信号的边沿速率与器件的输出强度(输出驱动电流)有直接的关系，过强的输出驱动电流除了能够提高信号的边沿速率之外，还会对周围的器件及传输线造成干扰(Crosstalk)。因此对电磁兼容性(EMI)非常敏感的系统，信号边沿速率是重点需要考虑的，而系统的时钟频率反而放在第二位考虑。 2.器件的分布参数 系统工作在低频情况下，电阻、电感、电容主要表现为集总参数，但当系统的工作频率较高时，元器件特性就较为复杂，这时候的元件就有很大的分布参数存在，比如分布电感、分布电容、分布互感、分布互电容等。在高频情况下电阻、电感、电容的等效电路如表4一1所示:
ANSYS电磁兼容仿真设计软件 用途：用于电子系统电磁兼容分析，包括PCB信号完整性、电源完整性和电磁辐射协同仿真，数模混合电路的噪声分析和抑制，以及机箱系统屏蔽效能和电磁泄漏仿真，确保系统的电磁干扰和电磁兼容性能满足要求。 一、购置理由 1现代电子系统设计面临越来越恶劣的电磁工作环境，一方面电子系统包括了电源模块、信号处理、计算机控制、传感与机电控制、光电系统及天线与微波电路等部分，系统内部相互不发生干扰，正常工作，本身就非常困难；另一方面，在隐身、电子对抗、静放电，雷击和电磁脉冲干扰等恶劣电磁环境下，设备还需要有足够的抗干扰能力，为电路正常工作留有足够的设计裕量。为了确保xx系统的工作可靠性，设备必须通过相关的电磁兼容标准，如国军标GJB151A，GJB152A。 长期以来，设备的电磁兼容设计和仿真一直缺乏必要的仿真设计手段，只能依赖于设备后期试验测试，不仅测量成本高昂，而且，如果EMI测量超标，后续的查找问题和修正问题基本上依赖于经验和猜测。而解决电磁兼容问题，也只能靠经验进行猜想和诊断，采取的措施也只能通过不断的试验进行验证，这已经成为制约我们产品进度的重要原因。。 2目前我所数字电路设计的经验和手段已经有很大改善，我们在复杂PCB布线、高速仿真方面取得了很多的成果和经验，并且已经开始高速通道设计的预研。在相关PCB布线工具的帮助下，将复杂的多电源系统PCB布通，确保集成电路之间的正确连接已经基本上没有问题。但是随着应用深入，也存在一些困难，特别在模拟数字转换、高速计算与传输PCB和系统的设计中，我们不仅要保证电路板的正常工作，还要提高关键性的技术指标，例如数模转换电路的有效位数、信号
xxxx大学硕士生课程论文 电磁兼容与结构设计 电磁兼容概述 （2014—2015学年上学期） 姓名： 学号： 所在单位： 专业：
摘要 随着用电设备的增加，空间电磁能量逐年增加，人类生存环境具有浓厚的电磁环境内涵。在这种复杂的电磁环境中，如何减少相互间的电磁干扰，使各种设备正常运转，是一个亟待解决的问题；另外，恶略的电磁环境还会对人类及生态产生不良影响。电磁兼容正是为解决这类问题而迅速发展起来的学科。可以说电磁兼容是人类社会文明发展产生的无法避免的“副产品”。 电磁兼容一般指电气及电子设备在共同的电磁环境中能执行各自功能的共存状态，即要求在同一电磁环境中的上述各种设备都能正常工作，又互不干扰，达到兼容状态。电磁兼容技术是一门迅速发展的交叉学科，其理论基础涉及数学、电磁场理论、电路基础、信号分析等学科与技术，其应用范围几乎涉及到所有用电领域。 关键字：电磁兼容、电磁发射、传导耦合、辐射耦合、静电放电 1 引言 信息技术已经成为这个时代的主题，而信息时代的最突出特征，就是将电磁作为记录和传递信息的主要载体，人们对于电磁的利用无处不在。电磁日益渗入到金融、通信、电力、广播电视等事关国家安全的各个重要领域和社会生活的各个角落，电磁已经成为了信息时代中将经济、军事等各方面各部门联成一体的纽带，它与每个人工作和生活息息相关。电磁空间对国家利益的实现具有越来越深刻的影响，经济社会发展、军队建设和作战对电磁空间的依赖程度日益提高[1]。 当前人类的生存环境已具有浓厚的电磁环境内涵。一方面，电力网络、用电设备及系统产生的电磁骚扰越来越严重，设备所处电磁环境越来越复杂；另一方面，先进的电子设备的抗干扰能力越来越弱，同时电气及电子系统也越来越复杂。在这种复杂的电磁环境中，如何减少相互间的电磁干扰，使各种设备正常运行，是一个亟待解决的问题。另外，恶略的电磁环境还会对人类及生态产生不良影响。对于生产厂家而言，只有出场设备具有一定的电磁兼容性并且适应目前这一复杂的电磁环境，才能使自己的产品更具有竞争力。而对于国家安全而言，构筑电磁
PCB电磁兼容性设计报告 学科专业：测控技术与仪器 本科生：张亚新 学号：445 班号：232121 指导教师：宋恒力 中国地质大学（武汉）自动化学院 2014年10月24号
综述： PCB电磁兼容性设计 摘要：随着信息化社会的发展，电子设备已被广泛应用于各个领域。各种电了产品趋向于小型化、智能化，电子元器件也趋向于体积更小、速度更高、集成度更大，这也导致了他们在其周围空间产生的电磁场点评的不断增加。由此带来的电磁兼容问题也日益严重。所以，电磁兼容问题也就成为一个电工系统能否正常工作的关键。同样，随着电子技术的飞速发展，印刷电路板（PCB）的密度越来越高，其设计的好坏对电路的干扰及抗干扰能力影响很大。因此，对PCB进行电磁兼容性(EMC)设计是非常重要的，保证PCB的电磁兼容性是整个系统设计的关键。本文就EMC的历史发展及其在未来电子信息时代中的应用进行分析，介绍电磁干扰的产生机理和原因，并提出了相应抗干扰设计的措施。 关键词：信息化；电磁兼容（EMC）；电磁兼容性；PCB； 目录 一：引言.................................................... 错误!未定义书签。二：电磁干扰与电磁兼容概述 . (4) 1、早期历史概述 (5) 2、EMC 技术是随着干扰问题的日趋严重而发展的 (6) 3、电磁干扰对电子计算机等系统设施的危害 (6) 4、EMC在军事领域的发展状况 (7) 三：电磁兼容学科的发展历史 (5) 四：我国EMC技术的发展状况 (8) 五：抗干扰措施与电磁兼容性研究 (8) 1、电路板设计的一般规则 (9) 2、电路板及电路抗干扰措施 (9) 六：电磁兼容学科发展趋势 (10) 七：小结 (12) 参考文献 (13)
你必须知道的电磁兼容设计知识 | By: 五谷道场 ] 在我们与硬件工程师交流过程中，往往发现对电磁兼容基础知识的缺乏，因此在这里给大家贴上一些基本要点，供大家设计时参考！希望能够对大家有用！ 1. 为什么要对产品做电磁兼容设计？ 答：满足产品功能要求、减少调试时间，使产品满足电磁兼容标准的要求，使产品不会对系统中的其它设备产生电磁干扰。 2. 对产品做电磁兼容设计可以从哪几个方面进行？ 答：电路设计（包括器件选择）、软件设计、线路板设计、屏蔽结构、信号线/电源线滤波、电路的接地方式设计。 3. 在电磁兼容领域，为什么总是用分贝（dB）的单位描述？ 答：因为要描述的幅度和频率范围都很宽，在图形上用对数坐标更容易表示，而dB 就是用对数表示时的单位。 4. 为什么频谱分析仪不能观测静电放电等瞬态干扰？ 答：因为频谱分析仪是一种窄带扫频接收机，它在某一时刻仅接收某个频率范围内的能量。而静电放电等瞬态干扰是一种脉冲干扰，其频谱范围很宽，但时间很短，这样频谱分析仪在瞬态干扰发生时观察到的仅是其总能
量的一小部分，不能反映实际的干扰情况。 5. 在现场进行电磁干扰问题诊断时，往往需要使用近场探头和频谱分析仪，怎样用同轴电缆制作一个简易的近场探头？ 答：将同轴电缆的外层（屏蔽层）剥开，使芯线暴露出来，将芯线绕成一个直径1~2 厘米小环（1~3匝），焊接在外层上。 6. 测量人体的生物磁信息是一种新的医疗诊断方法，这种生物磁的测量必须在磁场屏蔽室中进行，这个屏蔽室必须能屏蔽从静磁场到1GHz 的交变电磁场，请提出这个屏蔽室的设计方案。 答：首先考虑屏蔽材料的选择问题，由于要屏蔽频率很低的磁场，因此要使用高导磁率的材料，比如坡莫合金。由于坡莫合金经过加工后，导磁率会降低，必须进行热处理。因此，屏蔽室要作成拼装式的，由板材拼装而成。事先将各块板材按照设计加工好，然后进行热处理，运输到现场，十分小心的进行安装。每块板材的结合处要重叠起来，以便形成连续的磁通路。这样构成的屏蔽室能够对低频磁场有较好的屏蔽效能，但缝隙会产生高频泄漏。为了弥补这个不足，在坡莫合金屏蔽室的外层用铝板焊接成第二层屏蔽，对高频电磁场起到屏蔽作用。 7. 设计屏蔽机箱时，根据哪些因素选择屏蔽材料？ 答：从电磁屏蔽的角度考虑，主要要考虑所屏蔽的电场波的种类。对于电场波、平面波或频率较高的磁场波，一般金属都可以满足要求，对于低频
电磁兼容设计系列(一) 随着电子产品向着小型化、数字化、集成化、综合化、高速化、高频化以及网络化的方向快速发展，电磁兼容问题变得越来突出，已成为制约电子产品功能实现的重要原因。因此如何有效地进行电磁兼容设计及整改已成为了当前研 究的热点。 下面先从电磁兼容的概念进行介绍。国家军用标准GJB72-85：《电磁干扰和电磁兼容性名词术语》中电磁兼容性的定义为：“设备（分系统、系统）在共同的电磁环境中能一起执行各自功能的共存状态。即：该设备不会由于受到处于同一电磁环境中其它设备的电磁发射导致或遭受不允许 的降级；它也不会使同一电磁环境中其它设备（分系统、系统）因受其电磁发射而导致或遭受不允许的降级”。 因此，满足电磁兼容性，不仅要求设备（分系统、系统）能按设计要求完成其功能，而且还要满足不产生超过规定限度的电磁发射要求，同时还要有一定的抗干扰能力。其中电磁兼容中的“发射”既包含传导发射，也包含辐射发射。辐射发射是指通过空间传播的、有用的或不希望有的电磁能量[1]；传导发射是指沿电源线、控制线或信号线传输的电磁能量[1]。此外还涉及到与抗干扰能力相关的电磁兼容术语“电磁敏感性”，其是指当存在电磁骚扰的情况下，设备（分系统、
系统）不能避免性能降低的能力。实际上，电磁敏感性反映的是设备（分系统、系统）抗干扰的能力，敏感性越高，则抗扰能力越低，设备（分系统、系统）在电磁骚扰下就越容易导致或遭受不允许的降级。 按照电磁兼容研究对象可以分为：环境级、复杂系统级、设备（分系统级、系统）级、电路级、元器件级电磁兼容。需要注意的是“系统”与“分系统”的概念是相对的，因为在“系统”的定义中若排除操作人员，那么同一物理系统在某一环境中可能被认为是“分系统”，而在另一环境中也可能被认为是“系统”,例如车载通信系统可以被认为是电子战系统的分系统，然而当其单独执行通信任务时可以被认为是相对独立的系统[1]。基本概念了解之后，下面介绍电子系统的电磁兼容产生条件。一般地，电磁干扰源发出的电磁干扰能量，通过耦合通道传输至敏感系统，导致敏感系统出现响应，我们称这一作用过程及其效果称为电磁干扰效应。如果电磁干扰效应表现为敏感系统发生有限度的功能降级，就产生了电磁兼容性问题。不论复杂系统还是简单电路，任何一个电磁兼容问题的产生必须具备三个基本条件：首先应该具有电磁干扰源，即要有产生电磁能量的物体或现象，如有开关动作的继电器、汽车的点火系统、大功率雷达、雷电放电等；其次还要有传输干扰能量的路径或通道；第三有被干扰对象即敏感设备功能的有限度降级。对于任何电子系统，既可能是
电磁兼容技术及其在PCB设计中的应用 姓名: 学号： 任课老师： 院系: 方向: 指导老师:
摘要 电磁兼容(EMC)是一门综合性学科，主要研究电磁干扰和抗干扰的问题。电磁兼容性是指电子设备或系统在规定的电磁环境电平下，不因电磁干扰而降低性能，同时它们本身产生的电磁辐射不大于检定的极限电平，不影响其它电子设备或系统的正常运行，并达到设备与设备，系统与系统之间互不干扰，共同可靠地工作的要求。而电磁环境电平是受试设备或系统在不加电时，在规定的试验场地和时间内，存在于周围空间的辐射和电网内传导信号及噪声量值。这个电磁环境电平是由自然干扰源及人为干扰源电磁能量共同形成的。 目前，电子器材用于各类电子设备和系统仍然以印制电路板为主要装配方式。实践证明，如果印制电路板设计不当，即使电路原理图设计正确，也会对电子设备的可靠性产生不利影响。并且，随着信息化社会的发展．各种电子产品趋向于小型化、智能化，电子元器件也趋向于体积更小、速度更高、集成度更大，由此带来的电磁兼容问题也日益严重。随着电子技术的飞速发展，印刷电路板(PCB)的密度越来越高，PCB设计的好坏对电路的干扰及抗干扰能力影响很大。对PCB进行电磁兼容性(EMC)设计是非常重要的，保证PCB的电磁兼容性是整个系统设计的关键。所以，保证PCB的电磁兼容性是整个系统设计的关键。 本文利用《高速电路PCB设计与EMC技术分析》[1]和《PCB的EMC设计》[2]中的理论知识，从PCB板的电磁兼容性(EMC)分析入手,分别就PCB板的拓扑布局、地线设计、电源线布置等方面较详细地讨论了印制电路板设计中抑制干扰及实现电磁兼容的方法。 关键词：印制电路板(PCB) 抗干扰电磁兼容(EMC) 1 引言 目前各类电子设备和系统中的器件仍以印制线路板PCB为主要装配方式，随着表贴元器件(SMD)制造水平的不断提高及表面贴装技术(SMT)的广泛应用，PCB的设计也向着高密度、细导线、小间距、多层次方向发展，PCB的设计必须充分考虑电磁兼容性。对于PCB的EMC设计内容主要有PCB的总体设计、电源和地线布置、去藕设计和布线设计等。