印制电路信息2010 No.6短评与介绍 Short Comment & Introduction
PCB电磁兼容设计原则及其实例分析
王芳
(湖南长城信息产业股份有限公司,湖南长沙 410100
摘要电子设备电磁兼容要求的关键是其印制电路板(PCB的设计,正确的PCB 板布线可以经济而有效地降低其电磁干扰。文章综合PCB板电磁兼容设计相关文献,按照器件布局、地线与电源处理、时钟信号线处理等对设计经验和原则进行了较为系统的分类总结,并结合若干具体的工程实例进行了分析说明。
关键词印制电路板;电磁兼容;地线;电磁干扰
中图分类号:TN41 文献标识码:A 文章编号:1009-0096(20106-0028-04
EMC Design Rules and Application of Printed Circuit Board
WANG Fang
Abstract The printed circuit board (PCB is the key part to meet the electromagnetism compatibility (EMC requirements for electronic equipment. Their electromagnetism disturb can be reduced by proper layout of PCB.
Some important EMC design rules are brought forward including components placement, ground plane, power line, clock signal treatments. At last, some factual examples of EMC design rules mentioned above are shown and analyzed.
Key words PCB; electromagnetism compatibility; ground plane; electromagnetism disturb
电子产品的电磁干扰及电磁辐射问题日益引起人们的关注。电磁环境对人类生存环境产生影响的同时,也对电工、电子产品的安全与可靠性产生影响和危害,电磁
干扰导致电工、电子产品性能下降、无法工作甚至产品损坏的情况时有发生,因此控制产品的电磁辐射,让电子设备的电磁兼容等综合性能指标达到规定要求变得非常重要。
1 电磁兼容的概念与意义
1.1 电磁兼容的概念
电磁兼容(Electro-Magnetic Compatibility, EMC指设备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在同一电磁环境中其他设备的电磁发射导致或遭受不允许的降级,它也不会使其他设备因受其电磁发射而导致不允许的降级。
1.2 电磁兼容的重要性
印制电路板(PCB是电子产品中元器件的支撑体,并提供电路元器件间的电气连接,因此PCB设计的好坏对抗干扰能力影响很大。现代电子产品发展趋势越来越小型化、多功能和高智能化,势必导致设计与生产越来越多地采用更小型、高集成度、高频的元件,电磁兼容的难度也越来越大。通过采用正确的设计方案和布线技术可以有效降低印制电路板的电磁辐射,提高本身的抗干扰性和电路工作的稳定性。
在产品研发出来后,发现不能通过电磁兼容测试而添加的诸如加屏蔽罩、磁珠等措施,往往是事倍功半。因此在一开始设计时就要结合电磁兼容思想,最好对设备的电磁兼容性程度进行先期分析。
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在印制板上采取技术措施,比在其他方面采取措施更具有可靠性、稳定性和经济性。
2 印制电路板电磁兼容设计原则及
其实例分析
2.1 印制电路板的层数、尺寸选择原则
单面板和双面板一般适用于低、中密度的电路,多层板适用于高密度布线、高速电路、数模混和电路。印制电路板的尺寸选择应根据原理图和所使用器件尺寸、相互间影响决定。最好选择适中的尺寸。尺寸太长,导电线路就长,阻抗增加,抗噪声能力下降。而尺寸太小,器件密集,不利于散热,而且连线密集,容易产生干扰。
2.2 器件布局原则与实例
根据电路原理的功能单元,对电路的全部元器件进行放置。
(1对元器件分区。可以按不同的电源电压分区,或按数字电路和模拟电路分区,或按高速和低速电路分区。让同种电源、同速度、同频率的器件放置在一起,减小了不同组器件混放产生的相互间干扰。
在印制板上,不同组的器件区间有一定的分割。如高压与低压区间以变压器为分割,保持3 mm ~ 5 mm 的爬电距离。模拟电路与数字电路往往分别采用两种电源与地面,应分别与电源连接器的地线相连,在分割线上采用磁珠或电感跨接。
(2相应地,元件的位置分区决定了连接器的分布,引出管脚安排要与元件分割一致,尽量减少不同信号环路、电源环路的重叠和干扰。
(3所有的连接器最好放在电路板的一侧,避免从两侧引出。因为存在共模辐射的情况下,电缆相当于一个很好的共模发射天线,电缆在两侧比在同一侧辐射要大得多。
输入输出I/O 驱动器应该紧靠连接器,I/O 信号从连接器进入后,应马上进入I/O 驱动器。不要在印制板上走较长距离,以免耦合上干扰信号。而高速数字芯片,当与连接器没有信号交换时,应放在远离连接器处。高速数字信号有可能通过电场、磁场耦合,产生干扰,并通过电缆向外发射。当高速器件的信号必须连接连接器时,则尽量靠近相关连
接器,缩短走线长度,避免对其他中低速电路的干扰,如图1。
图1 高速器件信号连接器走线示意图
2.3 地线与电源线的设计原则与实例分析
地线设计是印制电路板中不可忽视的问题,往往也是难度最大的一项设计。“地线”可以定义为信号流回源的低阻抗路径,在理论上应是零电阻的实体,各接地点之间没有电位差。实际上,地线有阻抗、有干扰,电流通过时,必然会产生电压降,地环路干扰电压在信号上产生干扰电流,叠加在有用信号上。这时的地线设计需考虑以下因素。
(1地线设计时应考虑分成不同的系统地、机壳地、数字地、模拟地等。
分地目的在于防止共地线阻抗耦合干扰。但并不是完全地隔离,没有任何电气连接。各地线在适当的位置,还是要有单点的电气连接,保持地面的连续性。
(2靠近接口部分的印制板地面要分割出来,作为专用的EMC 地,也称机壳地。EMC 地上必须没有数字信号回流,与机壳良好搭接,搭接阻抗尽可能地小。可采取多点搭接方式,保证EMC 地与机壳相同电位。实际应用上,一般将I/O 插座固定焊盘、板固定孔与EMC 地信号走线连接,安装时通过固定螺钉将机壳与PCB 板良好连接。
EMC 地与数字地保持单点连接。连接器处的每条I/O 线都要分别并联去耦电容到EMC 地,如表面安装式电容,使去耦电路的电感越小越好。外部干扰如果通过接口侵入,则在EMC 地区域就被去耦电容旁路到了机壳上,从而保护了内部电路正常安全工作。同样,印制板的干扰电流在输出前也被去耦电容旁路了,如图2。
(3双面板的数字地通常采用梳状结构和网状结构。梳状结构,其信号环路面积相当大,如图3中A 。而网状结构是在梳状的基础上,在板正面加上几
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短评与介绍 Short Comment & Introduction 条垂直地线,交叉点打上金属化过孔连通。地线网格提供了大量的平行地线,能够有效地减小地线环路面积,减小了地线噪声,如图3中B 。
图2 EMC地设计示意图 (A (B
图3 A梳状结构,B网状结构
(4电源线与地线要结合一起考虑。为减少供电用导线对的特性阻抗,电源线与地线应尽可能的粗,并且相互靠近,使供电环路面积减小到最低程度。电源线与地线在板两侧重叠走线,形成一对导线对,效果比电源线与地线在同侧平行走线好。同一芯片的电源与地管脚,应连接到同一导线对。在实际布线中,并不是简单将各芯片地脚、电源脚就近连到粗的平面就行了,而要仔细区分其形成的回流环路是否最小。
如连到不同的电地线对,有可能使高频电流在PCB 板的两个斜对角流动,大大增加了环路面积。
(5高频去耦电容与大容量钽电容的使用。数字电路中,当逻辑门状态变化时,会在电源上产生一个很大地尖峰电流,形成瞬间的噪声电压。这种情况普遍采用去耦电容,它为芯片提供了所需的电流,并且将电流变化局限在较小的范围内,减小了辐射。因此在每片芯片的附近加上高频去耦电容,容量约为0.01 μf ~ 0.1 μf ,一般是它所补充的电容容量的10倍以上。
①采用钽电容,而不要使用铝电解电容,后者
具有较大的内部电感;
②电容距离芯片越近越好;③去耦电容的引线不宜太长。
用钽介质做成的大容量电容能存储大量能量,以保证开关元器件所需的电压和电流,通常在如下位置每两个大规模和超大规模芯片用一个大容量电容器(10 μf ~ 100 μf :
①产生时钟信号的电路附近② PCB 板上的电源接口③功耗电路和元件附近
④远离直流电源输入处而元器件放置密度较高的地方
(6地平面上的缝隙的影响。电流总是走阻抗最低的路径,低频的时候,信号走电阻最小的路径,即直线距离。高频的时候,信号走电感最小的路径,即信号线正下方的地线。因为此时的环路面积最小,环路的电感与环路面积成正比。最佳状态是地面上没有较大的缝隙。实际上不可能有很完整的理想地面。
如果高频时钟线跨过地面隔缝,则回流线被迫A-B 方向绕过隔缝,如图4。增加了高频环路的面积,增加向空间的辐射干扰,同时也易受空间磁场的干扰。由于环路电感增大,输出时钟波形易产生振荡。处理办法是在关键线的正下方增加一根横跨地线C ,保持较小的信号环路。
图4 隔缝对环路面积的影响
(7随意铺设的地铜箔并没有用。判断一个地线有没有用,首先看它能否起到减小信号环路的作用。布线中盲目采用大面积铺地,将线路板两侧的空白全部填上,这样并没有起到屏蔽抗干扰的作用。电流总是走阻抗最小的路径,做不到减小环路面积,就不能起到良好的抗干扰效果。
如一款密码键盘产品,在做EMI 实验时始终不能通过。经过分析,问题出在PCB 两层板的地平面处理
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上。如图5所示,只显示PCB的地网络,可以看到中间
白色圈处是CPU的接地点,上方白色圈处是输出电缆
的地引脚。地没有以最短路径回流到插座,而是顺时
针绕了一大圈,并且中间4次换层,构成了较大环路。
图5 盲目大面积铺地示意
PCB整改的方法:①直接以较粗走线将CPU 接
地脚经滤波电容,再到接插件地脚,使其路径最
短。②调整走线,使铜箔地面积尽可能的完整,并
将两层的地线通过金属过孔连接。这样的作用是减少两层之间地电位差。经过处理后这款产品以较大余量通过EMI 测试。如图6所示。
图6 EMC整改后的PCB
同样,为提高抗干扰能力,在主芯片组、高速
芯片、时钟芯片、晶阵、功耗元件下我们总是尽可能地在器件下方两面都铺上地,并布满通孔。
(8悬空的金属应该接地。悬空的金属,特
别是大面积的金属分布电容大,容易产生电场耦合。金属构件间如果有电位差,就可能产生共模
辐射,所以必须把它们良好接地。如散热片、屏
蔽罩、金属支架、印制板上孤立的铜箔等都应该就近接地。
2.4 信号线设计原则与实例分析
(1在设计布线时,应尽量避免长距离的平行
走线:
①尽可能拉开线间的距离,减少导线之间的串扰。
②信号线与电源及地线尽量不交叉。
③印制板的线条宽度要均匀、分布密度尽量均匀。
④导线的拐角不允许为直角。
(2对不同频率、不同电流大小、不同模块的
信号线应注意隔离。在最初的布局上,元件就要考虑分组放置。信号线走线也应分隔开,不要平行。分布在不同层上的信号线走向应相互垂直,以减少线间电场和磁场耦合干扰。
(3通常高速信号线特别是时钟信号的引线最
易产生电磁辐射干扰。设计时走线应尽量靠近地线回路,必要时可在两侧各加一根地线,并与地平面
良好连接。不要与其他信号线平行走线,走线尽可能的短。尽量少打过孔,减少导线的不连续性。(4信号线的布置要根据信号的流向顺序安
排。对于数模混合电路,不仅在布局上要分成独立的模拟部分和数字部分,而且走线也要注意分隔。(5尽量减少信号环路的面积。电路板的电磁
辐射可以用式(1来描述。
E = 263×10-16 ( f 2 AI ( 1/r (1
F——电流频率;
A——环路面积;
I——电流强度;
R——观测点到PCB的距离。
可以看出线路板的电磁辐射与电流强度、电流
环路面积、电流的频率等因素有关。
高速的处理速度是靠高速的时钟频率来保证
的,因此限制系统的工作频率是不允许的,而信号
电流的强度也不是能随意减小的。最现实而有效的方法是控制信号环路的面积。减小信号环路面积的最有效方法是走线尽量短,并且每根信号线边上加一根回流线,使回流线尽量靠近信号线。显然,这
种方案并不可行,每条信号线配上回流线,会大大
增加布线难度。因此在实际中,往往只对时钟线和数据地址线的低位线边上加回流线。
对多层板,由于专门有两层作为电源和地,能
够为所有地信号线提供最小地环路面积,所以多层板的抗干扰效果最好。时钟和关键信号最好放置在邻近地层,完整的地平面能提供最短的回流路径。(6时钟等高频信号避免跨越地分割。信号线
跨越地分割,使得信号电流无法以最小环路面积回
到源头,以差模的形式对外辐射电磁能量,且由于
信号电流的回流阻抗变得很大,在电路板地平面上
的噪声电流变大,对地形成很大电压差,从而导致
对外共模辐射也很强。
(下转第64页
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印制电路信息2010 No.6短评与介绍 Short Comment & Introduction IEEE PHOTONICS TECHNOLOGY LETTERS.
2008, 20 (12: 964 ~ 966
T. Shioda. Recent trend of optical circuit boards in
Japan. Int. Symp. Contemporary Photon. Technol.
2007,10: 39 ~ 42
E. Bosman, G. Van Steenberge, P. Geerinck.
Embedding of optical interconnections in ?exible
electronics. Electron. Components Technol.Conf., Reno, NV. 2007: 1281 ~ 1287
C. Choi, L. Lin, Y. Liu, J. Choi. Flexible optical waveguide ?lm fabrications and opto-electronic devices integration for fully embedded board-level
[2]
[3]
[4]
[5]
optical interconnects. J. Lightw. Technol. 2004, 22 (9: 2168~2176
M. Hikita, R. Yoshimura, M. Usui, S. Tomaru, and S. Imamura. Polymeric optical waveguides for optical interconnection. Thin Solid Film. 1998, 331: 303~308.
IPC/JPCA-6202. Performance guide manual for single- and double-sided ?exible printed wiring boards
IPC-TM-650 2.6.7.2, Thermal shock, continutity
and microsection, printed board
[6]
[7]
[8]
3 结语
本文按照器件布局、地线与电源处理、时钟信
号线处理等对设计经验和原则进行了分类总结,除此之外,印制电路板的电磁兼容性设计还与具体电路有着密切的关系,在设计中还应根据具体电路作相应处理,灵活运用抗干扰的各种方法,才能最大程度地满足电磁兼容的要求。
参考文献
张文成. 印制电路板设计的电磁兼容性分析[J].
电子工艺技术, 2009, 4.
朱轲, 郑建飞. PCB的电磁兼容与设计[J]. 电子质量, 2005, 9.
岳春华, 尹征琦. 高速PCB电磁兼容的研究[J]. 电子质量, 2007, 8.
安涛, 郑继刚. 高速PCB电磁兼容性设计[J]. 舰船
电子对抗, 2007, 2.
易利, 蔺安坤. 高速电路板的电磁兼容性分析[J].
印制电路信息, 2009, 7.
沙斐. 机电一体化系统的电磁兼容技术[M]. 北京:
中国电力出版社, 1999.
杨继深, 荀京京. 电磁干扰的抑制方法[J]. 安全与
电磁兼容, 1998, 2.
白同云. 电磁兼容性设计要点[J]. 安全与电磁兼
容, 2000, 2.
王翌, 陈健. PCB设计中的电磁兼容问题[J]. 安全
与电磁兼容, 2003, 5.
在某一款嵌入式产品中,地被分割成系统地
DGND和CDMA模块地。从图7可以看出,有数十根线跨越了系统地和CDMA地,其中有SPICLK、液
晶屏RGB信号线、触摸屏信号等。这些信号的地无法从DGND跨越CDMA_DGND区,回到源头,使得回流路径不可知。同时,其他信号从模组下穿过, CDMA模块信号易受外界干扰,通信效果不佳。
图7 信号线跨越地分割
PCB的整改方法是:①器件分区,非CDMA模
块信号绕开该区域,并且一直以完整的地平面为屏
蔽层,保证回流路径的连续性。② CDMA模块与系
统间的连线,安排在地邻层。在地层两种地间做粗
的连接桥,如图8所示,增加了3个0Ω的电阻。
图8 地分割间增加连接桥
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PCI
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特种印制板 Special PCB
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——
电磁兼容的设计方法介绍(1—2) 一﹑前言 关于电磁兼容的要求﹐目前世界上大多的先进国家﹐都已经有管制的法规并有相关的符合要求的单位﹐若产品无法符合要求规定﹐往往无法销售到该地区的市场﹐因此多数的电子产品﹐在销售前都必须经过电磁兼容的测试﹐若无法通过则需要经过适当的修改﹐来符合相关的规定。 本文主要是说明﹐在电子产品设计的阶段﹐如何考虑避免电磁干扰的产生﹐和增加产品耐干扰的程度﹐从许多的经验得知﹐若能在设计开始的阶段﹐就能适当的做好电磁兼容的防制﹐往往可以节省事后大量的修改时间和金钱的﹐尤其在现代产品汰换期非常短﹐若不能快速的通过EMC的测试﹐很容易影响到市场上的高机。 目前市面上介绍EMI&EMC相关的书籍﹐也算是林林总总﹐但是在实务运用上﹐总是会感觉有一段的差距﹐许多的读者虽然将一些经典的书籍读的很彻底﹐但是一面临实际产品无法符合EMI要求﹐或开始作产品设计时﹐都会有一种不知从何下手的感觉。 太多的重点反而没有重点﹐太多的理论反而没有理论?,所谓执简御繁﹐?知其要者﹐一言以终﹐不知其要﹐流散无穷?,为使读者能有一清楚的认识﹐与实务上的充分掌握﹐笔者参考 Isidor 于1992年在Compliance Engineering 杂志所发个的Designing for Compliance文章﹐以讲义的方式作一详细的解说与应用的原则﹐期使读者能真正深入的了解一些EMI的设计原理与方法。 该文虽然距今已有八年多的历史了﹐在这八年的期间﹐个人计算机从286的时代已经进步到现在迈入GHz的时代﹐进步可以说非常的神速﹐但是我们回过头来看﹐一些处理电磁兼容的基本原则与方法还是没有变的。能够掌握住这些基本的原则与方向﹐往往
EMC整改对策实例 标题：EMI快速诊断与对策 2008-01-06 12:30:35 EMI快速诊断与对策EMI FAST DIAGNOSIS AND COU NTERMEASURE深圳电子产品质量检测中心邓志新李思雄 摘要文章主要介绍EMI快速诊断与对策，指出EMI改进的关键是EMI问题诊断，解决电磁兼容问题的根本办法，是进行电磁兼容设计。EMI设计核心是紧紧围绕降低骚扰源频率f和减小高频电流环面积两大措施。文章倡导人性化工作态度，作者认为，只要不断的学习和总结，EMC是逐渐“看得见和摸得着”的，是有规可循的。关键词认证EMI 规律诊断对策设计Abstract I n this article, EMI fast diagnosis and countermeasure is introduced. EMI diagnosis is the key of EMI improvement, EMC design is the fundamentals of solving EMC problem. Th e core of EMC design is to take two measures-to reduce EMI source frequency and to reduce the acreage of high frequency current loop . Author sparkplug humanistic attitude to EMC,and author think that EMC will come into view and can be found out，a rule s hall be there to be useable. Keywords certification, EMI, rule, diagnosis, countermeasur e, design 电磁辐射骚扰的远场测量是指在半电波暗室或者EMC开阔场进行的测量，测量天线与被测物的距离一般为3米或3米以上，给出的结果是一张频谱图，即各个频率点的电磁辐射骚扰强度。标准GB13837-1997（CISPR13）和GB4343-1995（CISPR14）规定，应分别测试EUT 外接连线，如电源线、AV线、耳机线、话筒线等线缆的骚扰功率。传导骚扰是测试EUT运行过程中端口骚扰电压，包括电源端口、射频端口、天线端口、电信端口等。如果被测设备有一个或者几个频率点的电磁骚扰超过了标准的限值，被测设备就不符合EMC标准要求。如果设备没有通过EMC测试，我们从测量结果中，只能知道哪些频率点“超标”了，而这些频率的电磁骚扰是从哪里出来的，往往是工程师门最不容易发现、最难解决的问题。EMI快速诊断方法就是针对EU T的原理，先推断引起EMI的原因和内部骚扰源可能是什么，再根据EMI产生的途径和机理，透过测试图，分析超差原因；必要时,辅以高频示波器或频谱仪，从频域到时域，寻找产生EMI问题 的对应电路和器件；从而制定EMI對策。在这里提供一些案例，通过解读测试图，把看不见、摸不着的EMI变得直观易懂，供大家参考。关于电磁辐射骚扰场强或功率测试分析案例：辐射骚扰图1如右：样品为CRT显示器频率点35.4 MHz 附近, 30~45MHz之间大部分隆起超出限值,通常只有两个原因-开关电源电路或地线处置不良引起。对策- 显示器使用带磁环类型的信号电缆和电源电缆, 电源输入端串接差模线圈，电源地线
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。
复习题 一、填空题 1.传感器由、和测量转换电路组成。 2. 绝对式位置传感器输出的信号是，增量式位置传感器输出的是。 3.热电偶测温所产生的电动势由电势和电势组成。 4. 欲测240V左右的电压，要求测量示值相对误差的绝对值不大于0.6%，若选用量程为250V的电压表，其精度应选级。 5.电容式传感器根据其原理，可分为三种类型：、、 。 6.蓝光的波长比红光的短，相同光通量的蓝光能量比红光的。 7.常用压电材料有、和。 8.目前我国电工仪表精度分为7级：0.1、0.2、、1.0、1.5、、5.0级。 9.差动变压器式传感器的基本工作原理是把被测得非电量变换为线圈的量的变换。（填“自感”或“互感”） 10.当电涡流线圈靠近非磁性导体（铜）板材后，线圈的等效电感L ，调频转换电路的输出频率f 。 11.霍尔元件采用恒流源激励是为了。 12.为了测得比栅距W更小的位移量，光栅传感器要采用技术。 13.热电阻与仪表测量式放大器接线有、和三种方式。 14.电阻应变片的温度补偿方法中，若采用电桥补偿法测量应变时，粘贴在被测试件的表面，补偿片粘贴在与被测试件完全相同的上，且补偿应变片。 15.有一只十码道的绝对式角编码器，其分辨率为，所能分辨最小角度位移为。 16.光敏二极管在测光电路中应处于偏置状态，而光电池通常处于 偏置状态。
17.在热电偶中，当引入第三个导体时，只要保持其两端的温度相同，则对总的 热电动势无影响，这一结论被称为热电偶的定律。 18.一个完整的自动测控系统一般由、、 和四部分组成。 二、选择题 1.正常人的体温为37℃，则此时的华氏温度和热力学温度分别约为 C 。 A.32F，100K B.99F，236K C.99F，310K D.37F，310K 2.使用压电陶瓷制作的力或压力传感器可测量 C 。 A.人的体重 B.车刀的压紧力 C.车刀在切削时感受到的切削力的变换量 D.自来水管中水的压力 3.某采购员分别在三家商店购买100kg大米、10kg苹果、1kg巧克力，发现均缺少约0.5kg，但是该采购员对卖巧克力的商店意见最大，在这个例子中，产生此心里作用的注意因素是 B 。 A.绝对误差 B.示值相对误差 C.满度误差 D.精度等 级 4.电子卡尺的分辨率可达0.01mm，行程可达200mm，它的内部所采用的电容传感器型式是。 A.变极距式 B.变面积式 C.变介电常数式 D.都可以 5.数字式传感器不能用于 C 的测量。 A.机床刀具的位移 B.机械手的选择角度 C.人体步行的速度 D.机床位置控制 6.电涡流接近开关可以利用电涡流原理检测出 C 的靠近程度。 A.人体 B.液位 C.黑色金属零件 D.塑料零件 7.在电容传感器中，若采用调频法测量转换电路，则电路中 B 。 A.电容和电感均为变量 B.电容是变量，电感保持不变 C.电容保持常数，电感为变量 D.电容和电感均保持不变 8.自感传感器或差动变压器采用相敏检波电路最重要的目的是为了。 A.提高灵敏度 B.将输出的交流信号转换为直流信号 C.降低成本 D.使检波后的直流电压能反映检波前交流信号的相位和幅度 9.应变测量中，希望灵敏度高、线性好、有温度自补偿功能，应选择 C 测量电路。 A.单臂半桥 B.双臂半桥 C.四臂全桥 D.都可以
1. 求下列各物理量以dB 表示的值:①mW P 11=和W P 202=; ② mV v 101=和V v μ202=; ③mA i 21=和A i 5.02=。 解： (1) dB P = 10log(P1/P2) = -43dB (2) dB P = 10log(P1/P2) = 54dB (3)dB P = 10log(P1/P2) = -48dB 2. 计算连接电缆的功率损耗(电缆特性阻抗与负载阻抗匹配) 解： 电缆的功率损耗 = dBm out dBm in P P - = L α686.8 （α为传输线损耗，L 为所选传输线的长度） 3. 使用dB 表示放大器的性能参数:增益。如果输入功率W μ1,放大器增益60dB ，其输出功率为多少W dB μ。 解：使用dB 表示放大器的增益为： dB in dB dB out P P -=增益 或者dBm in dB dBm out P P -=增益 或者W dB in dB W dB out P P μμ-=增益 若输入功率为W μ1即W indB P μ= 10log(1W μ/W μ) = 0W dB μ 故W outdB P μ = 60dB - 0W dB μ= 60W dB μ 4. 为什么大量的现代EMC 测试设备具有50Ω的纯电阻输入阻抗和源阻抗，并且用50Ω同轴电缆来连接。 解：如果电缆的终端阻抗不等于电缆的特性阻抗，那么从信号源向负载方向看
过去的电缆输入阻抗也不再对所有长度的电缆都是Ω50，而是会随着频率和电缆长度的变化而变化。选择Ω50以外的其他任何阻抗都是合适的，但是Ω50已经成为工业标准。这就是为什么大量的现代化EMC 测试设备具有Ω50的纯输入阻抗和信号源阻抗，并且用Ω50的同轴电缆来连接。 5. 一台50Ω的信号发生器（信号源）与输入阻抗为25Ω的信号测量 仪（EMI 接收机）相连，信号发生器指示的输出电平为-20dBm ，求信号测量仪的输入电压（以V dB μ为单位）。 解：由题意有，在负载接Ω50负载情况下，Ω50负载上的功率为： out P = 10/2010- = 0.01mW ， 故Ω50负载上的电压为： out U = out P *50 = 0.707mV ， 所以信号源的开路电压为： oc U = 2*out U = 1.414mV 再根据s R = Ω50和L R = Ω25分压计算得到： 'out U = OC S L L U R R R *+ = 53.47V dB μ. 6. 将内外半径分别为a 和b ，磁导率为μ的无限长磁性材料圆柱腔 置于均匀磁场0B 中。假设均匀磁场0B 的取向与无限长磁性材料圆 柱腔的轴线平行，试求解此圆柱腔的磁屏蔽效能。 解：由题意有，圆柱腔壁厚度a b t -=，平均半径2b a R += 。 相对磁导率0 μμμ=r （0μ为真空的磁导率） 故由屏蔽效能定义有： ])()(1log[20)21log(200b a a b R t SE r +-+=+ =μμμ
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
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、关于EMC，我了解的不多，但是现在电路设计中数据传输的速率越来越 快，我在制做PCB板的时候，也遇到了一些PCB 的EMC问题，但是觉得太潜。 我想好好在这方面学习学习，并不是随大流，大家学什么我就学什么，是自己真的觉得EMC 在今后的电路设计中的重要性越来越大，就像我在前面说的，自己了解不深，不知道怎么入手，想问问，要在EMC 方面做的比较出色，需要有哪些基础知识，应该学习哪些基础课程。如何学习才是一条比较好的道路，我知道任何一门学问学好都不容易，也不曾想过短期内把他搞通，只是希望给点建议，尽量少走一些弯路。 答：关于EMC 需要首先了解一下EMC 方面的标准，如EN55022(GB9254)， EN55024，以及简单测试原理，另外需要了解EMI元器件的使用，如电容，磁珠，差模电感，共模电感等，在PCB 层面需要了解PCB 的布局、层叠结构、高速布线对EMC 的影响以及一些规则。还有一点就是对出现EMC 问题需要掌握一些分析与解决思路。这些今后是作为一个硬件人员必须掌握的基本知识！ 5、我是一个刚涉足PCB 设计的新手，我想向您请教一下，要想做好PCB 设计我应该多多掌握哪方面的知识?另外，在PCB 设计中遇到的关于安规方面的知识一般在哪里能找到?盼望您的指点，不胜感激! 答：对于PCB 设计应该掌握： 1、熟悉与掌握相关PCB 设计软件，如POWERPCB/CAN DENCE 等； 2、了解熟悉所设计产品的具体架构，同时熟悉原理图电路知识，包含数字与模拟知识； 3、掌握PCB 加工流程、工艺、可维护加工要求； 4、掌握PCB 板高速信号完整性、电磁兼容(EMI 与EMS）、SI、PI 仿真设 计等相关的知识； 5、如果相关工作涉及射频，还需掌握射频知识； 6、对于PCB 设计地的按规知识主要看GB4943 或UL60950，一般的绝缘间距要求通过查表可以得到！ 6、电磁兼容设计基本原则 答：电子线路设计准则电子线路设计者往往只考虑产品的功能，而没有将功能和电磁兼容性综合考虑，因此产品在完成其功能的同时，也产生了大量的功能性骚扰及其它骚扰。而且，不能满足敏感度要求。电子线路的电磁兼容性设计应从以下几方面考虑： 元件选择在大多数情况下，电路的基本元件满足电磁特性的程度将决定着功能
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
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:
印制电路板的电磁兼容性设计规范 引言 本人结合自己在军队参与的电磁兼容设计工作实践, 空军系统关于电子对抗进行的两次培训( 雷达系统防雷、电子信息防泄露) 及入司后参与706所杨继深主讲的EMC培训、 701所周开基主讲的EMC培训、自己在地方电磁兼容实验室参与EMC整改的工作体验、特别是国际IEEE 委员发表的关于EMC有关文章、与地方同行的交流体会, 并结合公司的实验情况, 对印制电路板的电磁兼容性设计进行了一下小结, 希望对印制电路板的设计有所作用。 需要提醒注意的是: 总结中只是提供了一些最基础的结论, 对具体频率信号的走线长度计算、应考虑的谐波频率、波长、电路板级屏蔽、屏蔽体腔的设计、屏蔽体孔径的大小、数目、进出导线的处理、截止导波管直径、长度的计算及静电防护, 雷电防护等知识没有进行描述。或许有些结论不一定正确, 还需各位指正, 本人将不胜感谢。 一、元器件布局 印刷电路板进行EMC设计时, 首先要考虑布局, PCB工程师必须和结构工程师、 EMC工程师一起协调进行, 做到两者兼顾, 才能达到事半倍。
首先要考虑印刷电路板的结构尺寸大小, 考虑如何对器件进行布置。如果器件分布很散, 器件之间的传输线可能会很长, 印制线路长, 阻抗增加, 抗噪声能力下降, 成本也会增加。如果器件分布过于集中, 则散热不好, 且邻近线条易受耦合、 串扰。因此根据电路的功能单元, 对电路的全部元器件进行总体布局。同时考虑到电磁兼容性、 热分布、 敏感器件和非敏感器件、 I/O 接口、 复位电路、 时钟系统等因素。 一般来说, 整体布局时应遵守以下基本原则: 1、 当线路板上同时存在高、 中、 低速电路时, 应该按逻辑速度分割: 布置快速、 中速和低速逻辑电路时, 高速的器件( 快逻辑、 时钟振荡器等) 低速逻辑和存储器, 辐射和交扰的减 2、 在单面板或双面板中, 如果电源线走线很长, 应每隔3000mil 对 3、 在单面板和双面板中, 滤波电容的走线应先经滤波电容滤波, 再到器件管脚, 使电源电压先经过滤波再给IC 供电, 而且IC 回馈给电源 接 口
1.安全气囊中使用的是______； A．加速度传感器 B．温度传感器 C．湿度传感器 D．流量传感器 2.我国最常使用的温标是______。 A．华氏温标 B．热力学温标 C．国际实用温标 D．摄氏温标 3. 传感器是一种检测装置，它能_____。 A．将非电量转换成电量 B．将一种电量转换成另一种电量 C．将一种非电量转换成另一种非电量 D．将电量转换成非电量 4.压力温度计的毛细管越细______。 A．效应越慢 B．响应越快 C．准确度越高 D．准确度越低 5. 紫外线的波长范围______。 A．小于380毫微米 B．大于780毫微米 C．380毫微米-780毫微米 6. 工业仪表等级分为______个。 A．5 B. 6 C．7 D．8 7.受到光照会改变电导率的元器件是______。 A．三极管 B．光敏电阻 C．二极管 D．光电池 8.膨胀式温度传感器是基于物体______的原理进行工作。 A．热电效应 B．受热膨胀 C．热传递 9.下列表示正温度系数热敏电阻的是______。 A．CTR B.NTC C．PTC D．PVC 10.热电偶的工作原理是______。 A．物体受热膨胀 B．热电效应 C．热传递 11.热电阻传感器测量转换电路采用三线制是为了______。 A.提高测量灵敏度 B.减小非线性误差 C.提高电磁兼容性 D.减小引线电阻的影响 12.电涡流接近开关可以利用电涡流原理检测出______的靠近程度。 A．人体 B．水 C．金属零件 D．塑料零件 13.民用燃气表一般采用______流量计。 A．容积式 B．差压式 C．电磁 D．超声波 14. 经典文丘里管属于______流量计。 A．容积式 B．差压式 C．电磁 D．超声波 15.欲探测埋藏在地下的金银财宝，应选择______接近开关。 A．电容式 B．电涡流 C．霍尔式 16.下列属于非接触式测量的传感器是。 A．电阻应变式力传感器 B．压电式振动传感器 C．超声波式流量计
《电磁兼容设计与整改对策及经典案例分析》 ●背--景 ---为什么产品要通过EMC，EMC到底包含哪些测试项目和性能指标？ ---为什么产品辐射、传导、静电、EFT问题总是解决不了，而自己又没有好的解决思路？ ---为什么我的产品也增加了磁珠、电容、电感，但还是没有改善，这些器件到底该怎么应用？为什么产品问题总是后期出现，在现有基础上到底有哪些方法和措施整改我的产品？ ---为什么我的产品在设计时EMC也考虑了，但是还不能解决所有问题？ ---为什么一些理论在实际应用中总是不能真正解决问题？ 对于企业领导和研发工程师而言，诸如此类的问题可谓太多，明白EMC测试项目和测试原理，掌握一些EMC测试整改和设计技能，这些都成了我们迫切需要研究和解决的重大课题。目前很多企业工程师在这块缺乏实践经验，很多相关知识都是网络和书籍上面了解，但是，一方面在解决实际问题时光靠这些零散的理论是不足的，另一方面，这些“知识”也有可能对EMC的实质理解造成一些误解，为帮助企业以及研发人员解决在实际产品设计过程中遇到的问题与困惑，我们举办此次《电磁兼容设计与整改对策及经典案例分析》高级训练班，培训通过大量的实际产品EMC案例讲解，使得学员可以在较短时间内掌握解决EMC技术问题的技能并掌握EMC设计的基本思路！同时对企业缩短产品研发周期、降低产品研发与物料成本具有重要意义！ ●特--色 ---系统性：课程着重系统地讲述产品EMC测试原理，产品出现各种EMC问题详细的整改思路与方法，课程以大量的案例来阐述产品EMC设计的思路与方法,以及不同
产品出现的各种问题EMC工作重点、工作方法、解决问题的技巧. ---针对性：主要针对产品各种EMC测试项目，及各种典型产品，在测试过程中出现的不同问题的时候解决的思路与方法，如何使产品经过合理的构架设计、电缆设计、滤波设计、PCB设计顺利通过EMC测试。 ---实战性：在整个培训课程中涉到多个案例，全面讲授产品问题整改和定位，设计的技巧。 ●收--益 本课程主要从EMC测试与案例分析出发，通过每个EMC案例的分析，向学员介绍有关EMC的实用设计与诊断技术，减少设计人员在产品的设计与EMC问题诊断中误区。同时通过案例说明EMC设计原理，让学员更好的理解EMC设计精髓.本课程的特点是案例多. 生动.直观.想象与原理精密结合。培训完成后一年内,可以通过邮件和电话免费解答企业EMC方面工程问题，作为培训内容完美补充。 【大—纲】（结合多个经典案例进行实战讲解） 1．电磁兼容基础 1.1 电磁兼容概述（30min）（9:00-9:30） 1.1.1 电磁兼容的定义 1.1.2 电磁兼容的研究领域 1.1.3 实施电磁兼容的目的 1.2 电磁兼容理论基础（45min）（9:30-10:15） 1.2.1 基本名词术语
电磁兼容设计的10个基本理论问题解释 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
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)
PCB电磁兼容设计要点 印制电路板中的电磁干扰问题包括公共阻抗耦合、串扰、高频载流导线产生的辐射，以及印制线条对高频辐射的感应等。以下阐述了在PCB设计时为满足电磁兼容性必须注意的事项。 1. PCB中的公共阻抗耦合问题 让模拟和数字电路分别拥有自己的电源和地线通路，在可能的情况下，应尽量加宽这两部分电路的电源与地线或采用分开的电源层与接地层，以便减小电源与地线回路的阻抗，减小任何可能在电源与地线回路中的干扰电压。 一单独工作的PCB的模拟地和数字地可在系统接地点附近单点汇接，如电源电压一致，模拟和数字电路的电源在电源入口单点汇接，如电源电压不一致，在两电源较近处并一1~2nf的电容，给两电源间的信号返回电流提供通路。 如此PCB是插在母板上的，则母板的模拟和数字电路的电源和地也要分开，模拟地和数字地在母板的接地处接地，电源处理与上面一样。 2. PCB的布局 设计要求归结如下： •当高速、中速和低速数字电路混用时，在印制板上要给它们分配不同的布局区域。 •对低电平模拟电路和数字逻辑电路要尽可能地分离。 图1是印制板的最佳布局。因为这种布局可以使高频电流在印制板上的走线路径变短，有助于降低线路板内部的串扰、公共阻抗耦合和辐射发射。 图2 则表示了在线路板上有模拟电路的情况。模拟与数字电路要分开；至于线路板上的逻辑电路仍采用图1的类似布局，即让高速逻辑电路尽可能在线路板的边缘。 图1：数字电路印制板的布局图2：数字与模拟电路混合使用时的布局 3 多层印制板设计 3.1 数字电路的电磁兼容设计中要考虑的是数字脉冲的上升沿和下降沿所决定的频带宽而不是数字脉冲的重复频率。方形数字信号的印制板设计带宽定为1／πtr，通常要考虑这个带宽的十倍频。 3.2 多层印制板设计要决定选用的多层印制板的层数。多层印制板的层间安排随着电路而变，但有以下几条共同原则。 （1）电源平面应靠近接地平面，并且安排在接地平面之下。这样可以利用两金属平板间的电容作电源的平滑电容，同时接地平面还对电源平面上分布的辐射电流起到屏蔽作用。 （2）布线层应安排与整块金属平面相邻。这样的安排是为了产生通量对消作用。 （3）把数字电路和模拟电路分开，有条件时将数字电路和模拟电路安排在不同层内。如果一定要安排在同层；可采用开沟、加接地线条、分隔等方法补救。模拟的和数字的地、电源都要分开，不能混用。数字信号有很宽的频谱，是产生干扰的主要来源。 （4）在中间层的印制线条形成平面波导，在表面形成微带线，两者传输特性不同。 （5）时钟电路和高频电路是主要的干扰和辐射源，一定要单独安排、远离敏感电路。 （6）不同层所含的杂散电流和高频辐射电流不同，布线时不能同等看待。 3.3 多层PCB的典型布层安排： 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 2层S1,G S2,P 4层S1 G P S2 6层S1 G S2 S3 P S4 差 6层S1 S2 G P S3 S4 一般 6层S1 G S2 P G S3 好
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