数字电子系统的抗干扰设计
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数字电子技术中的数字信号和数字电路概述数字电子技术在当今社会中已经得到了广泛的应用,数字信号和数字电路作为数字电子技术的两大核心概念,对于数字电子技术的发展起着至关重要的作用。
本文将就数字信号和数字电路进行概述,从而帮助读者更好地理解数字电子技术的基本概念和原理。
数字信号是指在一定时间内以一定频率改变的信号,它是用离散的数值表示的信号。
在数字电子技术中,数字信号是以二进制形式表示的,即只包含0和1两种状态。
在数字电子技术中,信号的数字化是非常重要的,因为只有将信号数字化之后,才能进行数字化处理、传输和存储,才能实现数字电子技术所具有的诸多优点。
数字信号的数字化过程是通过采样和量化来实现的。
采样是指在一定时间内对信号进行取样,将连续时间的模拟信号转换为离散时间的数字信号;而量化是指将采样获得的模拟信号的幅度值转换为离散的数字值。
通过采样和量化,可以将模拟信号转换为数字信号,并且能够保证信号的准确性和完整性。
在数字信号的传输和处理中,采样率和量化精度是两个关键的参数,它们决定了信号的质量和精度。
数字电路是用数字信号来进行逻辑运算和控制的电路。
在数字电路中,最基本的元件是数字门电路,它是由晶体管、集成电路等器件组成的,能够对数字信号进行逻辑运算和控制。
数字门电路包括与门、或门、非门等逻辑门电路,它们能够实现逻辑运算、信号传输和控制等功能。
除了逻辑门电路之外,数字电路还包括时序电路、存储器、微处理器等器件,它们是数字电子系统中的重要组成部分,能够实现数字信号的处理、存储和控制。
数字电路由于采用数字信号进行处理和控制,具有很多优点。
数字电路具有抗干扰能力强、稳定性好的特点,能够适应复杂的工作环境和条件。
数字电路可以通过编程和软件控制来实现多种功能,能够实现复杂的逻辑运算和控制。
数字电路采用数字信号的方式进行传输和处理,能够实现高速、高精度的信号处理和控制,具有更高的效率和可靠性。
除了数字信号和数字电路之外,数字电子技术还涉及到数字信号处理、数字通信、数字系统设计等领域。
电子系统设计的基本原则和设计方法一、电子系统设计的基本原则:电子电路设计最基本的原则应该使用最经济的资源实现最好的电路功能。
具体如下:1、整体性原则在设计电子系统时,应当从整体出发,从分析电子电路整体内部各组成元件的关系以及电路整体与外部环境之间的关系入手,去揭示与掌握电子系统整体性质,判断电子系统类型,明确所要设计的电子系统应具有哪些功能、相互信号与控制关系如何、参数指标在那个功能模块实现等,从而确定总体设计方案。
整体原则强调以综合为基础,在综合的控制与指导下,进行分析,并且对分析的结果进行恰当的综合。
基本的要点是:(1)电子系统分析必须以综合为目的,以综合为前提。
离开了综合的分析是盲目的,不全面的。
(2)在以分析为主的过程中往往包含着小的综合。
即在对电子系统各部分进行分别考察的过程中,往往也需要又电子局部的综合。
(3)综合不许以分析为基础。
只有对电子系统的分析了解打到一定程度以后,才能进行综合。
没有详尽以分析电子系统作基础,综合就是匆忙的、不坚定的,往往带有某种主管臆测的成分。
2、最优化原则最优化原则是一个基本达到设计性能指标的电子系统而言的,由于元件自身或相互配合、功能模块的相互配合或耦合还存在一些缺陷,使电子系统对信号的传送、处理等方面不尽完美,需要在约束条件的限制下,从电路中每个待调整的原器件或功能模块入手,进行参数分析,分别计算每个优化指标,并根据有忽而指标的要求,调整元器件或功能模块的参数,知道目标参数满足最优化目标值的要求,完成这个系统的最优化设计。
3、功能性原则任何一个复杂的电子系统都可以逐步划分成不同层次的较小的电子子系统。
仙子系统设计一般先将大电子系统分为若干个具有相对独立的功能部分,并将其作为独立电子系统更能模块;再全面分析各模块功能类型及功能要求,考虑如何实现这些技术功能,即采用那些电路来完成它;然后选用具体的实际电路,选择出合适的元器件,计算元器件参数并设计个单元电路。
EMI/RFI随着电子系统的日益精密、复杂及多功能化,电子干扰问题日趋严重,它可使系统的性能发生变化、减弱,甚至导致系统完全失灵。
特别是EMI/RFI(电磁干扰/射频干扰)问题,已成为近几年电子产业的热点。
为此,不少国家的专业委员会相继制定了法规,对电子产品的电磁波不泄露、抗干扰能力提出了严格规定,并强制执行。
美国联邦通信委员会(FCC)于1983年颁布了20780文件,对计算机类器件的EMI进行限制;德国有关部门颁布了限制EMI的VDE规范,在放射和辐射方面的约束比FCC规范更严格;欧洲共同体又在VDE规范中增加了RF抗扰性、静电泄放和电源线抗扰性等指标。
FCC、VDE规范将电子设备分为A(工业类设备)和B(消费类设备)两类,具体限制如表1所示。
此外,还有一系列适用于电子EMI/RFI防护的标准文件:MIL-STD-461、MIL-STD -462、MIL-STD-463、MIL-STD-826、MIL-E-6051、MIL-I-6181、MIL-I-11748、MIL-I-26600、MSFC-SPEC279等,所有这些法规性文件对电子系统的干扰防护起到了重大的作用。
本文详细讨论了电子线路及系统中EMI/RFI的特征及其抑制措施。
2EMI/RFI特性分析电子系统的干扰主要有电磁干扰(EMI)、射频干扰(RFI)和电磁脉冲(EMP)三种,根据其来源可分为外界和内部两种,每个电子电气设备均可看作干扰源,这种干扰源不胜枚举。
EMI是在电子设备中产生的不需要的响应;RFI则从属于EMI;EMP是一种瞬态现象,它可由系统内部原因(电压冲击、电源中断、电感负载转换等)或外部原因(闪电、核爆炸等)引起,能耦合到任何导线上,如电源线和电话线等,而与这些导线相连的电子系统将受到瞬时严重干扰或使系统内的电子电路受到永久性损坏。
图1给出了常见EMI/RFI的干扰源及其频率范围。
2.1干扰途径任何干扰问题可分解为干扰源、干扰接收器和干扰的耦合途径三个方面,即所谓的干扰三要素。
数字后端设计知识点数字后端设计是指用于处理数字信号的电子系统的设计。
这些系统可以是用于通信、计算、图像处理等领域的硬件或软件系统。
数字后端设计是数字系统设计的重要组成部分,它涉及到多个技术领域和知识点。
本文将介绍数字后端设计的一些主要知识点。
一、数字信号处理数字信号处理是数字后端设计的核心内容之一。
它涉及到对数字信号进行采样、量化、编码、滤波和解调等一系列处理步骤。
在数字信号处理中,需要使用一些数学方法和算法来实现信号的处理和分析。
常见的数字信号处理算法包括快速傅里叶变换、数字滤波器设计、自适应滤波等。
二、数字系统设计数字系统设计是数字后端设计的另一个关键知识点。
它涉及到使用数字逻辑门、触发器、寄存器等组件来设计和构建数字系统。
数字系统设计需要考虑系统的功能需求、性能要求和资源限制,并应用相应的设计方法和工具进行系统综合、优化和验证。
常用的数字系统设计方法包括VHDL、Verilog等硬件描述语言的使用。
三、片上系统设计片上系统设计是数字后端设计中的一个重要技术领域。
它指的是将整个数字系统或数字信号处理功能集成在一个芯片上。
片上系统设计需要考虑电路的功耗、面积和性能等因素,并进行电路和物理布局的优化。
常见的片上系统设计技术包括可编程逻辑器件(FPGA)的设计、应用特定集成电路(ASIC)的设计等。
四、时序设计与时钟管理时序设计是数字后端设计中的一个重要环节。
它指的是在数字系统中对信号传输的时间和顺序进行控制和管理。
时序设计包括时钟的生成、分配和同步等。
时钟管理是保证数字系统时序性能的关键。
在时序设计中,需要考虑时钟频率、时钟延迟和时钟抖动等因素,并应用相应的时序设计技术来满足设计要求。
五、功耗优化与集成电源设计功耗优化是数字后端设计中的一个重要问题。
在数字系统设计中,电路和系统的功耗是需要考虑和优化的因素之一。
功耗优化方法包括电源管理、低功耗设计和节能算法等。
集成电源设计是为数字系统提供电源电压和电流的设计。
高性能变频调速设备的电磁兼容性与抗干扰技术研究随着电力电子技术的快速发展和电力系统的不断进步,变频调速设备在工业生产和能源领域中得到了广泛的应用。
然而,由于变频调速设备的工作原理和高频开关电路的使用,其会产生较高的谐波和电磁干扰,给电力系统的正常运行和其他设备的工作带来了不利影响。
因此,研究高性能变频调速设备的电磁兼容性与抗干扰技术至关重要。
一、电磁兼容性的研究在变频调速设备中,电机、电源、控制电路等组成部分都会产生电磁干扰。
首先,电机作为主要负载产生的电磁干扰主要包括谐波和噪声信号。
这些电磁干扰会传输到电力系统中,对其他设备和通信系统造成干扰。
其次,变频调速设备的电源系统可能存在电流和电压的谐波波动,而这些波动也会对电力系统的稳定性产生负面影响。
最后,控制电路中的大电流开关器件和高频开关电源也会产生高频电磁辐射和互感耦合干扰。
为提高高性能变频调速设备的电磁兼容性,需要进行以下研究工作:1. 调整变频调速设备的电路配置和设计,减少电磁辐射和互感耦合干扰。
例如,改善电机设计,选择合适的绝缘材料和电缆布线方式,降低电机的谐波和噪声信号。
2. 优化电源系统结构,改善电源质量和功率因数,减少电源谐波波动。
例如,采用有源滤波器和谐波抑制装置,改善电源的谐波特性。
3. 设计有效的滤波器和屏蔽措施,降低设备产生的电磁波辐射和传导干扰。
例如,在设备输入输出端设计合适的滤波器,选择合适的屏蔽材料和结构,有效地隔离电磁波的辐射和传导。
4. 采用先进的控制策略和算法,改善设备的电磁兼容性。
例如,采用PWM控制技术,改善开关器件的开关速度和开关频率,减少高频电磁辐射。
二、抗干扰技术的研究除了提高设备的电磁兼容性外,还需要研究抗干扰技术,以提高变频调速设备对外界干扰的抵抗能力。
变频调速设备在复杂的电磁环境中工作,容易受到电力系统、其他设备以及工作环境中的干扰。
抗干扰技术的研究包括以下几个方面:1. 设计可靠的抗干扰电路,在变频调速设备内部处理干扰信号,提高系统的抗干扰能力。
数字电子技术教案第一章:数字电路基础1.1 数字电路概述介绍数字电路的定义、特点和应用领域解释数字电路与模拟电路的区别1.2 数字逻辑基础介绍数字逻辑的基本概念和术语解释逻辑运算符和逻辑表达式介绍逻辑门电路的原理和应用1.3 数字电路的特性与参数介绍数字电路的特性和参数解释电压、电流和阻抗的概念介绍逻辑门的开口电压和漏电流第二章:组合逻辑电路2.1 组合逻辑电路概述介绍组合逻辑电路的定义和特点解释组合逻辑电路的输入输出关系2.2 常用的组合逻辑电路介绍编码器、译码器、多路选择器和算术逻辑单元等常用的组合逻辑电路解释它们的原理和应用2.3 组合逻辑电路的设计方法介绍组合逻辑电路的设计方法和步骤解释利用逻辑门搭建组合逻辑电路的过程第三章:时序逻辑电路3.1 时序逻辑电路概述介绍时序逻辑电路的定义和特点解释时序逻辑电路的输入输出关系3.2 常用的时序逻辑电路介绍触发器、计数器和寄存器等常用的时序逻辑电路解释它们的原理和应用3.3 时序逻辑电路的设计方法介绍时序逻辑电路的设计方法和步骤解释利用触发器搭建时序逻辑电路的过程第四章:数字电路的设计与仿真4.1 数字电路设计概述介绍数字电路设计的目标和方法解释数字电路设计的步骤和原则4.2 数字电路设计的工具与软件介绍常见的数字电路设计工具和软件解释它们的功能和应用4.3 数字电路的仿真与验证介绍数字电路仿真的目的和方法解释数字电路仿真软件的使用和仿真结果的分析第五章:数字系统的应用5.1 数字系统概述介绍数字系统的定义和特点解释数字系统的组成部分和功能5.2 数字系统的应用领域介绍数字系统在通信、计算机、医疗、交通等领域的应用解释数字系统在这些领域的作用和重要性5.3 数字系统的未来发展探讨数字系统未来的发展趋势和挑战分析数字系统对人类社会的影响和机遇第六章:数字电路与系统的测试与维护6.1 数字电路测试概述介绍数字电路测试的目的和方法解释数字电路测试的基本概念和术语6.2 数字电路的测试方法介绍静态测试和动态测试两种方法解释故障诊断和功能测试的实施步骤6.3 数字电路的维护与优化介绍数字电路在使用过程中的维护注意事项解释数字电路性能优化的方法和技巧第七章:数字集成电路7.1 数字集成电路概述介绍数字集成电路的定义、分类和特点解释集成电路的封装和封装形式7.2 集成电路的制造工艺介绍集成电路的制造工艺和流程解释CMOS和TTL两种常用数字集成电路的制造工艺7.3 集成电路的应用与选择介绍集成电路在数字电路设计中的应用解释如何根据需求选择合适的集成电路第八章:数字系统的可靠性分析8.1 数字系统可靠性概述介绍数字系统可靠性的定义和重要性解释可靠性分析的目标和方法8.2 可靠性指标与模型介绍常见的可靠性指标,如失效率、平均失效间隔时间等解释可靠性模型的建立和应用8.3 提高数字系统可靠性的方法介绍提高数字系统可靠性的技术和方法分析这些方法在实际应用中的效果和优势第九章:数字信号与系统的特点及发展趋势9.1 数字信号与系统的特点介绍数字信号与系统相较于模拟信号与系统的优势解释数字信号与系统的稳定性和抗干扰性等特点9.2 数字信号处理技术的发展介绍数字信号处理技术的发展历程和现状分析未来数字信号处理技术的发展趋势和应用领域9.3 数字系统与社会的互动探讨数字系统对社会发展的影响分析数字系统在人类社会中的作用和地位第十章:数字电子技术的实验与实践10.1 数字电子技术实验概述介绍数字电子技术实验的目的和重要性解释实验内容和实验步骤的安排10.2 常见数字电子实验介绍常见的数字电子实验项目,如逻辑门电路、触发器电路等分析实验原理和实验操作方法解释实验报告的评价标准和评价方法重点和难点解析重点环节1:数字电路的定义、特点和应用领域补充和说明:数字电路是利用数字逻辑进行信息处理和传输的电路系统。
第五章单片机应用系统的抗干扰技术设计§5.1 干扰源我们要进行抗干扰措施,首先就得仔细研究干扰产生的原因、途径,掌握或了解其规律后,才能有针对性地提出各种抗干 / 扰的理论和措施。
5.1.1干扰与噪声的区别(1> 噪声是绝对的,它的产生或存在不受接收者的影响,是独立的,与有用信号无关。
干扰是相对有用信号而言的,只有噪声达到一定数值、它和有用信号一起进入应用系统并影响其正常工作时才形成干扰。
(2> 干扰在满足一定条件时,可以消除;噪声在一般情况下,难以消除,只能减弱。
5.1.2分类根据产生干扰的物理原因,干扰可以分为如下几种类型:机械干扰、热干扰、光干扰、湿度干扰、化学干扰、电和磁的干扰、射线辐射干扰。
其中,电和磁的干扰是最为普遍和严重的干扰,下面对电磁干扰作重点论述。
电磁干扰的分类:(1> 从噪声产生的来源分类可以分为:错误!固有噪声源固有噪声是指器件内部物理性的无规则波动所形成的噪声。
错误!人为噪声源人为噪声源主要是各种电气设备所产生的噪声,主要有以下几种:1. 工频噪声,大功率输电线是典型的工频噪声源。
低电平的信号线只要有一段长度与输电线平行,就会受到明显的干扰;即使一般室内的交流电源线,对输入阻抗低和灵敏度高的传感器来说也会是很大的干扰源。
在传感器的内部,由于工频感应也会产生交流噪声,它所形成的干扰也不可忽视。
2. 射频噪声,高频感应加热、高频焊接等工业电子设备以及广播、电视、雷达及通信设备等通过辐射或通过电源线会给附近的传感器系统带来干扰。
3. 电子开关,由于电子通断的速度极快,使电路中的电压和电流发生急剧的变化,形成冲击脉冲,从而成为噪声干扰源。
错误!自然噪声源和放电噪声自然噪声主要指天电形成的放电现象。
放电现象的起因不仅是天电,还有各种电气设备所造成的,主要有:电晕放电、火花放电、放电管放电等。
(2> 从干扰的出现区域来分可分为内部干扰和外部干扰。
(3> 从干扰对电路作用的形成分类错误!差模干扰也称为串联干扰,差模干扰进入电路后,使传感器系统 / 的一个信号输入端子相对于另一个信号输入端子的电位发生变化,即干扰信号与有用信号按电势源串联起来作用于输入端。
什么是数字电路数字电路(Digital Circuit)是由逻辑门组成,利用二进制编码来处理数字信号的电路。
数字电路主要用于处理和传输数字信息,广泛应用于计算机、通信、控制系统等领域。
一、数字电路的基本概念数字电路由数字逻辑门组成,逻辑门是按照逻辑函数的要求设计的电子电路。
常见的数字逻辑门有与门、或门、非门、异或门等。
这些逻辑门通过不同的组合和连接,可以实现不同的逻辑功能。
二、数字电路的工作原理数字电路通过电子元件的开关控制,表示逻辑的"0"和"1"。
数字电路中的"0"通常表示低电平,"1"表示高电平。
逻辑门根据输入信号的逻辑状态产生输出信号,实现逻辑运算和数据处理。
举例来说,一个与门具有两个输入信号A和B,输出信号C。
当输入信号A和B同时为高电平时,输出信号C为高电平;否则,输出信号C为低电平。
通过逻辑门的组合和连接,可以实现更加复杂的功能电路。
数字电路还可分为组合逻辑电路和时序逻辑电路。
组合逻辑电路的输出仅与当前输入信号有关;时序逻辑电路的输出还与过去的输入信号和内部的存储信息有关,具有记忆功能。
三、数字电路的应用数字电路广泛应用于计算机、通信、控制系统等领域,对现代科技发展起到了重要推动作用。
1. 计算机计算机是数字电路应用最广泛的领域之一。
计算机由中央处理器(CPU)、内存、输入输出设备等组成。
CPU是计算机的核心部件,其中包含大量的数字电路,用于执行各种指令和数据处理。
2. 通信系统数字电路也是现代通信系统的关键组成部分。
电话、移动通信、互联网等通信设备和网络都是基于数字电路实现的。
数字电路可以对信号进行编码、解码、调制、解调等处理,实现高质量的数据传输和通信。
3. 控制系统数字电路被广泛应用于控制系统中,用于监测和控制各种设备和过程。
数字控制系统可以实现高精度、高速度的控制,提高生产效率和质量。
四、数字电路的优势和挑战数字电路相比于模拟电路具有如下优势:1. 抗干扰性强:数字信号具有高抗干扰性,能够有效屏蔽干扰信号,提高系统的可靠性。
EMC设计四大技巧之滤波设计、接地设计、屏蔽设计和PCB布局布线详解电磁干扰的主要方式是传导干扰、辐射干扰、共阻抗耦合和感应耦合。
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,辐射干扰采用屏蔽和接地等措施,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。
本文从滤波设计、接地设计、屏蔽设计和PCB布局布线技巧四个角度,介绍EMC的设计技巧。
一、EMC滤波设计技巧EMC设计中的滤波器通常指由L,C构成的低通滤波器。
滤波器结构的选择是由"最大不匹配原则"决定的。
即在任何滤波器中,电容两端存在高阻抗,电感两端存在低阻抗。
图1是利用最大不匹配原则得到的滤波器的结构与ZS和ZL的配合关系,每种情形给出了2种结构及相应的衰减斜率(n表示滤波器中电容元件和电感元件的总数)。
其中:l和r分别为引线的长度和半径。
寄生电感会与电容产生串联谐振,即自谐振,在自谐振频率fo处,去耦电容呈现的阻抗最小,去耦效果最好。
但对频率f高于f/o的噪声成份,去耦电容呈电感性,阻抗随频率的升高而变大,使去耦或旁路作用大大下降。
实践中,应根据噪声的最高频率fmax来选择去耦电容的自谐振频率f0,最佳取值为fo=fmax。
去耦电容容量的选择在数字系统中,去耦电容的容量通常按下式估算:二、EMC接地设计接地是最有效的抑制骚扰源的方法,可解决50%的EMC问题。
系统基准地与大地相连,可抑制电磁骚扰。
外壳金属件直接接大地,还可以提供静电电荷的泄漏通路,防止静电积累。
在地线设计中应注意以下几点:(1)正确选择单点接地与多点接地在低频电路中,信号的工作频率小于1MHz,它的布线和器件间的电感影响较小,而接地电路形成的环流对干扰影响较大,因而应采用单点接地。
当信号工作频率大于10MHz 时,地线阻抗变得很大,此时应尽量降低地线阻抗,应采用就近多点接地。
当工作频率在1~10MHz时,如果采用一点接地,其地线长度不应超过波长的1/20,否则应采用多点接地法。
卫星导航系统的抗干扰技术研究卫星导航系统在现代社会中发挥着至关重要的作用,从交通运输到精准农业,从军事应用到日常的手机定位,几乎涵盖了我们生活的方方面面。
然而,卫星导航信号在传播过程中非常微弱,容易受到各种干扰的影响,这给其正常使用带来了巨大的挑战。
因此,深入研究卫星导航系统的抗干扰技术具有重要的现实意义。
一、卫星导航系统的干扰类型卫星导航系统面临的干扰主要可以分为有意干扰和无意干扰两大类。
有意干扰通常是人为故意制造的,目的是破坏卫星导航系统的正常工作。
常见的有意干扰包括:1、阻塞式干扰:通过发射大功率的宽带噪声信号,覆盖卫星导航信号的频段,使接收机无法正常接收有用信号。
2、欺骗式干扰:伪造与真实卫星导航信号相似的虚假信号,误导接收机产生错误的定位和导航结果。
无意干扰则是由自然现象或其他电子设备产生的。
例如:1、电磁噪声:来自于工业设备、电力系统等产生的电磁辐射。
2、多径干扰:由于信号在传播过程中遇到障碍物反射,导致接收机接收到多个路径的信号,造成信号的相位和幅度失真。
二、卫星导航系统抗干扰技术的原理为了应对上述干扰,科研人员提出了多种抗干扰技术,其原理主要包括以下几个方面:1、滤波技术通过设计合适的滤波器,对接收信号进行滤波处理,抑制干扰信号的能量。
常见的滤波器有:带通滤波器:只允许特定频段的信号通过,滤除带外干扰。
自适应滤波器:能够根据干扰的特性自动调整滤波参数,以达到更好的抗干扰效果。
2、阵列信号处理技术利用多个天线组成天线阵列,对接收信号的空间特性进行分析和处理。
通过调整天线阵的加权系数,可以实现对干扰信号的抑制和对有用信号的增强。
波束形成技术:使天线阵的主波束指向有用信号的方向,同时在干扰方向形成零陷,从而提高信干噪比。
空时自适应处理技术:结合空间和时间维度的信息,进一步提高抗干扰性能。
3、扩频技术卫星导航系统本身采用了扩频通信技术,即将有用信号的频谱扩展到较宽的频带上。
由于干扰信号的功率谱密度在扩频后的带宽内被降低,从而提高了系统的抗干扰能力。
《电子对抗原理》课程教学大纲课程代码:110541122课程英文名称:Electronic warfare technology课程总学时:32 讲课:32 实验:0 上机:0适用专业:信息对抗技术专业大纲编写(修订)时间:2017年5月一、大纲使用说明(一)课程的地位及教学目标电子对抗原理是高等工业学校电子类各专业开设的一门培养学生具有电子对抗侦察、干扰和防范能力的专业课,主要讲授电子对抗基本知识、基本理论和基本方法。
通过本课程的学习,学生将达到以下要求:1.了解和掌握电子战、电子对抗的基本理论和方法;2.能够掌握电子对抗的战术、技术要求,能够正确地掌握和运用电子对抗中的主要技术措施和关键技术;3.了解电子对抗技术的未来发展。
(二)知识、能力及技能方面的基本要求1.基本知识:掌握电子对抗的一般知识,电子对抗的基本内容、测向与定位技术性能、电子干扰等。
2.基本能力:掌握电子对抗的基本原理、设计的基本原则以及信号处理与电子侦察系统的特点和分析能力。
其中主要包括测频接收机技术、测向与定位、信号处理与电子侦察、电子干扰、电子防护等基本电子对抗的工作原理、设计分析能力。
3.基本技能:掌握设计计算、电子防护,编制技术文件技能等。
(三)实施说明1.教学方法:课堂讲授中要重点对基本概念、基本方法和解题思路的讲解;采用启发式教学,培养学生思考问题、分析问题和解决问题的能力;引导和鼓励学生通过实践和自学获取知识,培养学生的自学能力;增加讨论课,调动学生学习的主观能动性;注意培养学生提高利用标准、规范及手册等技术资料的能力。
2.教学手段:本课程属于专业选修课,在教学中可以采用电子教案、CAI课件及多媒体教学系统等先进教学手段,以确保在有限的学时内,全面、高质量地完成课程教学任务。
(四)对先修课的要求本课程的教学必须在完成先修课程之后进行。
本课程主要的先修课程有电路分析基础、模拟电路基础、数字电路基础、高频电路基础等。
12MHz无源晶振EMC设计标准电路一、引言在现代电子设备中,无源晶振作为一种重要的时钟源,广泛应用于各种数字系统中。
而在12MHz频率下的无源晶振,由于其在各种数字电路中的重要性,对其EMC(电磁兼容)设计标准电路的要求也日益严格。
本文将在深入探讨12MHz无源晶振的基础上,通过反复提及指定的主题文字,展开对其EMC设计标准电路的全面评估和深度讨论。
二、无源晶振的基础知识1. 12MHz无源晶振的工作原理12MHz无源晶振是一种基于晶体振荡原理的被动元件,通过晶片的弹性使得晶片在电场的作用下产生振荡,从而提供12MHz的时钟信号。
其内部结构包括晶片、封装、引脚等部分。
12MHz无源晶振广泛用于数字系统的时钟源,如微处理器、微控制器、通讯设备等。
2. EMC设计标准的重要性EMC设计标准是为了保证电子设备在电磁环境中能够正常工作而设置的一系列规范。
在数字系统中,尤其是对于12MHz无源晶振这样的时钟源,EMC设计标准的重要性不言而喻。
良好的EMC设计可以有效地减小电磁辐射,避免互相干扰,保证设备的正常工作。
三、12MHz无源晶振EMC设计标准电路在设计12MHz无源晶振的EMC标准电路时,需要考虑以下几个关键因素:1. 地线设计在12MHz无源晶振的EMC设计中,地线设计是至关重要的。
合理的地线布局可以降低设备的电磁辐射,提高抗干扰能力。
建议通过地线网连接至地层,并采用大面积的地面平面。
应尽量避免在地面层上形成环形或长线路。
2. 电源滤波为了保证12MHz无源晶振的稳定工作,电源滤波是必不可少的。
通过在电源输入端加入适当的电容和电感,能够有效地滤除电源中的高频噪声,提高电路的抗干扰能力。
3. 硬件布局在12MHz无源晶振的EMC设计中,硬件布局也是需要重点考虑的因素。
信号线和电源线不应穿越较大的回路面积,尽量保持短、粗的走线规则,减小回路面积。
还要注意尽量减小地线回路的面积,避免形成环形。
四、个人观点和理解从以上内容可以看出,12MHz无源晶振的EMC设计标准电路在数字系统中的重要性不言而喻。
数字电子系统的抗干扰设计摘要:主要描述了数字电子系统中不易解决的电源噪声干扰和传导干扰问题,并介绍了几种解决问题的途径和方法。
关键词:电源;传导;干扰;抑制1 引言每个电气工程师和电气工程技术人员都希望他所设计的设备工作可靠,不会被其它设备干扰,也不会干扰其它设备。
但是,由于电气噪气和电磁干扰几乎无处不在,所以,我们设计的产品往往达不到这些目标。
如果不能有效地解决这些问题,我们可能必须放弃这些项目或者采取修修补补的办法,这样一来既浪费了我们投资项目的所有时问、资金和努力,又可能使产品性能大打折扣。
二:一般在工作的开始就必须将干扰措施设计成产品。
这一般包含四个步骤的过程:(1)了解干扰的类型和来源干扰源:是指产生干扰的元件、设备或信号,用数学语言描述:du/dt,di/dt大的地方就是干扰源。
如:继电器、雷电、电机、可控硅、高频时钟等都可能(2)在设计电路时尽量消除或减小这些干扰对系统的影响;(3)设计线路板、导线的结构尽量消除这些问题,必要时,使用干扰抑制器件;(4)将系统分成模块调试,保证每个子系统组装正确无误、工作正常,在进行进一步组装前不会有任何问题。
通过一开始就正确地设计系统,经常提前完成任务,成本也较低。
干扰一般有电源噪声干扰、空间干扰(即场干扰)和传导干扰。
空间干扰都通过电磁波辐射窜人系统;传导干扰则通过与系统相连接的导线,如,以与前向通道和后向通道等进人系统;电源噪声干扰有过压、欠压、浪涌电压、尖峰电压等。
2.1抗干扰设计的几个原则:即尽可能的减小干扰源的du/dt,di/dt。
这是抗干扰设计中最优先考虑和最重要的原则,常常会起到事半功倍的效果。
减小干扰源的du/dt主要是通过在干扰源两端并联电容来实现。
减小干扰源的di/dt则是在干扰源回路串联电感或电阻以及增加续流二极管来实现。
抑制干扰源的常用措施如下:①继电器线圈增加续流二极管,消除断开线圈时产生的反电动势干扰。
仅加续流二极管会使继电器的断开时间滞后,增加稳压二极管后继电器在单位时间内可动作更多的次数。
②在继电器接点两端并接火花抑制电路(一般是RC串联电路,电阻一般选几K到几十K,电容选0.01ixF),减小电火花影响。
③给电机加滤波电路,注意电容、电感引线要尽量短。
④电路板上每个Ic要并接一个0.01ixF~0.1lxF高频电容,以减SIC对电源的影响。
高频电容的布线,连线应靠近电源端并尽量粗短,否则,等于增大了电容的等效串联电阻,会影响滤波效果。
⑤布线时避免90度折线,减少高频噪声发射。
⑥可控硅两端并接RC抑制电路,减小可控硅产生的噪声(这个噪声严重时会把可控硅击穿的)。
2.2切断传播途径:按干扰的传播路径可分为传导干扰和辐射干扰两类。
所谓传导干扰是指通过导线传播到敏感器件的干扰。
高频干扰噪声和有用信号的频带不同,可以通过在导线上增加滤波器的方法切断高频干扰噪声的传播,有时也可加隔离光耦来解决。
电源噪声的危害最大,要特别注意处理。
所谓辐射干扰是指通过空间辐射传播到敏感器件的干扰。
一般解决方法是增加干扰源与敏感器件的距离,用地线把它们隔离和在敏感器件上加蔽罩。
2.3提高系统本身的抗干扰能力,降低系统对噪声的敏感程度。
三数字电路的硬件抗干扰措施:1.器件使用时的抗干扰措施器件的选择:对于数字集成电路,通常噪声容限越高,传输延时越大,其抗干扰性能越好,因此,CMOS要比1vrL集成电路的抗干扰性能好。
负载的控制:当某种集成电路输出所带的负载电路超过规定的扇出时,会使电路输出的高电平值降低,低电平值升高,从而导致电路的噪声容限降低,容易受干扰影响。
所以在器件使用时应注意控制电路的输出负载不要超过所规定的扇出,并应尽量留有余地。
空端的处理:对于不用的集成电路输入和控制端,容易通过分布电容进入端子对电路产生干扰。
因此,不用的输入和控制端应接上合适的逻辑电平。
2.电路设计时的抗干扰措施电路状态转换引起的振荡及其抑制:通常1vrL和CMOS电路在状态转换瞬间,会成为一个具有很高增益的放大器。
当输入波形在阀值附近有缓慢变化或很小波动时,就会被放大,使输出波形的沿产生很大振荡。
这种振荡造成下级电路的误触发。
抑制这种干扰的办法有两种,一是对输入波形前后沿时间较长的信号应加一级斯密特电路整形,将输入波形的前后沿变陡;二是避免利用微分电路直接产生脉冲作触发信号。
电路延迟不同引起的毛刺及其消除:由于信号经各支路传输的延时不同,逻辑运算后会产生“毛刺”,形成干扰。
可以在电路中采用滤波、时间选通和同步逻辑控制等方法来消除。
①滤波法,由于“毛刺”干扰的频率较高,脉宽要比信号脉宽窄得多,所以利用RC积分电路可有效地将脉宽较窄的毛刺滤除。
②时间选通法,即是采用延迟电路,单稳或双稳电路构成时间选通电路,对输入有用波形进行抽样来消除“毛刺”干扰。
③同步控制法,采用同步时序,使电路状态的翻转由一个脉冲触发,从而避免电路因传输延迟不同而产生的“毛刺”。
总线切换控制引起的浮动及其克服:在微处理机及类似数字电路中,当数据DA 和数据DB分别通过总线驱动器A和B上数据总线时,往往因驱动器A和B的控制信号CA、CB在逻辑上反相(存在一个门延时的切换时差)或存在明显的切换时差,这样,控制信号CA变高时,控制信号CB还没变低(或者相反),于是造成驱动器A、B都为三态,从而在这个瞬间总线呈高阻,容易耦合干扰或处于不稳定的浮动状态。
克服这种现象,除了要求控制信号切换时间严格外,通常可在总线上加所谓的吊高电阻,即在总线到电源之间加接电阻(3~10KQ),使总线在控制信号切换瞬间处于稳定的高电位,从而增强总线的抗干扰能力。
3.印制板设计时的抗干扰措施在印制板上,由于用作电路电源线、地线和信号线的印制线条具有一定的阻抗,电源线上会因电路状态改变而产生脉动干扰;地线上会造成电路间的公共阻抗耦合;信号线之间因电容耦合(静电感应)和电感耦合(电磁感应)造成串扰;稍长一些的印制线还会对高速电路产生反射干扰等。
(1)电源线路的脉动干扰与去耦措施要有效地抑制脉动干扰及其耦合,措施是加去耦电容。
去耦电容分两种,即印制板的去耦电容和芯片的去耦电容。
前者加在每块印制板的电源输入端与地之间,作用是抑制板之间的脉动干扰传导。
一般采用(10~100t~)的电解电容,在高频或高速电路中,还应在电解电容上并联一个0.1vt的小电容,这是因为电解电容有内部电感难以滤除高频。
后者加在每块或每隔几块集成电路的电源与地之间,其作用是向芯片提供瞬时突变电流。
一般用(0.001~0.1vt)的云母或陶瓷电容。
需要指出,芯片去耦电容的接法十分重要,正确的接法应使去耦电容和芯片所包围的面积保持最小,否则起不了去耦作用。
(2)PCB电路板设计抗干扰措施印刷板图设计中应注意下列几点:从焊接面看,组件的排列方位尽可能保持与原理图相一致,布线方向最好与电路图走线方向相一致,便于生产中的检查,调试及检修;各组件排列、分布要合理和均匀,力求整齐、结构严谨的工艺要求;电阻、二极管的放置方式分为平放与竖放两种。
四:一些常见的干扰及抗干扰措施:1空间干扰的产生及抗干扰措施在数字电子系统(如,计算机和利用微处理器的设备)中,数据快速传输和处理产生的信号有很高的重复频率和脉冲上升时间,因此,高频谐波非常显著,短导线和电缆以及印制电路上的导体都是有效的辐射体;另外,被控功率器件也产生能量较大的空问干扰;其它设备产生的电磁辐射作用于电缆以及印制电路上的导体也可产生干扰。
不过空问干扰可用良好的屏蔽与正确接地、高频滤波加以解决,故数字电子系统中应重点防止供电系统与过程通道的干扰.2供电系统的电源干扰及抗干扰措施任何电源及输电线路都存在内阻,正是这些内阻才引起了电源的噪声干扰。
如果没有内阻存在,无论何种噪声都会被电源短路吸收,在线路中不会建立起任何干扰电压。
数字电子系统中最重要、并且危害最严重的干扰来源于电源的污染。
随着大工业迅速发展,电源污染问题13趋严重。
经对电源检测发现,在某些大功率耗电设备的电网中,经常可以检测到在50周正弦波上叠加有很多N多伏的尖峰电压。
过压、欠压、停电的危害是显而易见的,轻则使系统运行异常,重则损坏系统。
解决的办法是电源中加人交流稳压器,用来保证供电的稳定性,防止电源系统的过压与欠压,有利于提高整个系统的可靠性。
对付暂短时间的停电则配置不问断电源UPS。
浪涌与下陷电压或电流在短时间内超出容许值,如果幅度过大也会毁坏系统。
即使变化不大(±10%~ ±15%),直接使用不一定会毁坏系统,但由于电源系统中接有反应迟缓的磁饱和或电子交流稳压器等器件,往往会在这些变化点附近产生振荡,由此造成的振荡能产生±30% ~±40%的电源变化,而使系统无法工作,解决的办法是使用快速响应的交流电源调压器。
半周过欠压通过磁饱和或电子交流稳压器后输出端也会产生振荡,解决办法与上相同。
尖峰电压持续时间很短,一般不会毁坏系统,但对微机系统正常运行危害很大,会造成逻辑功能紊乱,甚至冲坏原程序。
解决问题的一种方法是采用浪涌吸收器,这个特殊的单元包含金属氧化物压敏电阻器,碳化硅压敏电阻器、齐纳二级管、气体放电管等办法。
另一种方法是使用具有噪声抑制能力的交流电源调节器或隔离开关电源模块。
电源中的整流器导通时产生电压尖峰,截止时产生电流尖峰,可以采用软恢复整流器或高额定电压和电流整流器。
其它可以采用的方法有,限制通过整流器的电流,降低整流器电流变化的速率,或用高质量旁路电容器吸收尖峰。
肖特基二级管整流器则需采用RC缓冲器,防止整流器截止时出现振铃。
高频噪声通过变压器主要不是靠初次级线圈的互感耦合,而是靠初、次级间寄生电容耦合的。
因此,隔离变压器的初级和次级之间均用屏蔽层隔离。
减少其分布电容,提高抗共模干扰的能力,可以有效抑制高频噪声。
另外,由谐波频谱分析可知,电源系统的干扰源大部分是高次谐波,因此,采用低通滤波让50周市电基波通过,滤去高次谐波,以改善电源波形。
在低压下,当滤波电路载有大电流时,宜采用小电感和大电容构成的滤波网络;当滤波电路处于高压下工作时,则应采用小电容和允许的最大电感构成的滤波网络。
在整流电路之后采用双T滤波器,以消除50Hz工频干扰,其优点是结构简单,对固定频率的滤波效果好。
在每块系统功能模块上采用分散独立功能块供电,每个功能块单独对电压过载进行保护,不会因某块稳压电源故障而使整个系统破坏,而且也减少了公共阻抗的相互耦合以及和公共电源的相互耦合,大大提高了供电的可靠性,也有利于电源散热。
在电源配置中还可以采取下列措施:(1)利用反激变换器的开关稳压电源,在反激时把输人的干扰信号抑制掉;(2)采用频谱均衡法原理制成的干扰抑制器,把干扰的瞬变能量转换成多种频率能量,达到均衡目的。