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电磁兼容设计中的地线干扰与抑制分析【摘要】随着科学技术的发展与进步为我国社会的发展提供了巨大的帮助，不断的丰富着人们的生活，在人们生产、生活当中电子信息技术对其产生了非常大的影响。
但是电子信息技术在发展的过程中会经常的受到电磁的干扰，对此，电子信息的可靠性上受到了非常严重的影响。
随着不断的使用电子和电气设备，各种频率的电磁波都出现在了我们的生活当中，对此，为确保电子设备能够高效安全的运行，文章通过下文对电磁兼容设计中的地线干扰和抑制上进行了阐述，为促进我国电子信息技术的发展提供一定的帮助。
【关键词】电磁兼容;地线干扰;抑制分析进入21世纪以来，科学技术在我们国家当中进入了一个全新发展的阶段，为我国各项工作的展开带来了巨大的推动作用。
在电子信息应用的过程中，电磁波是影响电子信息质量的一个关键因素，同时，也是电子信息装置的一个干扰源，并且在这其中地线阻抗的存在成为了电磁干扰的主要原因。
对此，为了能够降低或者抑制这种电磁干扰的情况，对电磁兼容设计中的地线干扰与抑制上进行分析就显得非常必要。
一、地线的主要含义对地线的基本定义：电位电路基准点的等电位就是利用地线表示出来的，但是在现实当中，这个定义还不够完备，因为电位在实际的地线上并非以恒定的形式存在。
一旦在对地线上各个点之间的电位运用仪表进行测量的时候，会觉察到有很大的差距存在于地线的各个点中，可以说电路运行当中的异常情况就是由于这些电位差而产生的，并且对底线的定义只是人们期望的地线电位。
一个更加符合实际的定义是有Henry给出来的，它把地线这样进行定义：信号向着源低阻抗路径运行，对地线中电流的流动上能够通过这个定义很好的凸显出来。
依据这个定义方式，分析地线中单位差出现的原因。
因此，就能够很容易的进行理解，因为归零的情况是不可能出现在地线的阻抗当中，当有限的阻抗中流过电流的时候，电压降就会出现在其中。
所以，应该拿大海中的海浪来比喻地线当中的电位，永不间断。
地线干扰及防治措施1. 地线干扰电子产品的地线设计是极其重要的，无论低频电路还是高频电路都必须要个遵照设计规则。
高频、低频电路地线设计要求不同，高频电路地线设计主要考虑分布参数影响，一般为环地，低频电路主要考虑大小信号地电位叠加问题，需独立走线、集中接地。
从提高信噪比、降低噪音角度看，模拟音频电路应划归低频电子电路，严格遵循“独立走线、集中一点接地”原则，可显着提高信噪比。
音频电路地线可简单划分为电源地和信号地，电源地主要是指滤波、退耦电容地线，小信号地是指输入信号、反馈地线。
小信号地与电源地不能混合，否则必将引发很强的交流声：强电地由于滤波和退耦电容充放电电流较大（相对信号地电流），在电路板走线上必然存在一定压降，小信号地与该强电地重合，势必会受此波动电压影响，也就是说，小信号的参考点电压不再为零。
信号输入端与信号地之间的电压变化等效于在放大器输入端注入信号电压，地电位变化将被放大器拾取并放大，产生交流声。
增加地线线宽、背锡处理只能在一定程度上减弱地线干扰，但收效并不明显。
有部分未严格将地线分开的PCB由于地线宽、走线很短，同时放大级数很少、退耦电容容量很小，因此交流声尚在勉强可接受范围内。
2.正确的布线方法是：1）主滤波电容引脚作为集中接地点，强、弱信号地线严格区分开，在总接地点汇总。
下面以最常见的LM1875（TDA2030A）为例，以生产商推荐线路说明一下：2030A推荐线路图图中R1、R2是输入落地电阻，C2是直流反馈电容，接地点是小信号地，标记为蓝色，；C3、C4、C6、C7是退耦电容，接地端标记为红色，属电源地。
正确的接地方式为：三个小信号接地点可混合在一条地线上，四个电源地汇集为另一条地线，电源地与小信号地在总接地点处汇合，除总接地点外，两种地不得有其他连通点！2）功放输出端的茹贝尔（zobel）移相网络（R5、C5）接地点处理方法较特殊，该接地点如并入电源地，地线电压扰动将经R4反馈至LM1875反相输入端，引起交流声；而并入小信号地的话，由于信号的相位、强度不一致，将导致音乐信号质量严重下降。
第1篇一、引言随着科技的发展，电子产品在人们的生活中扮演着越来越重要的角色。
然而，在电子产品广泛应用的同时，电磁兼容（Electromagnetic Compatibility，EMC）问题也日益凸显。
电磁兼容性是指电子设备在正常工作状态下，能够承受一定范围内的电磁干扰，同时不会对其他设备产生干扰的能力。
本文将针对电磁兼容干扰问题，探讨一系列解决方案。
二、电磁兼容干扰产生的原因1. 设备自身产生的干扰（1）电路噪声：电子设备在工作过程中，由于电路元件的非线性、电路设计不合理等原因，会产生电路噪声。
（2）开关电源产生的干扰：开关电源在转换过程中，会产生高频谐波、尖峰脉冲等干扰信号。
（3）数字电路产生的干扰：数字电路在工作过程中，由于时钟信号、数据信号等的高速切换，会产生电磁干扰。
2. 外部电磁干扰（1）工业、科研等领域的电磁辐射：如高频设备、雷达、无线电发射台等。
（2）自然界的电磁干扰：如雷电、太阳黑子活动等。
（3）其他电子设备的干扰：如邻居家的电视、无线网络等。
三、电磁兼容干扰解决方案1. 设计阶段（1）电路设计：采用低噪声元件、优化电路布局、降低电路开关速度等手段，减少电路噪声。
（2）电源设计：选用低噪声开关电源，优化电源滤波电路，降低开关电源产生的干扰。
（3）数字电路设计：合理设计时钟信号、数据信号等，降低数字电路产生的干扰。
2. 结构设计（1）屏蔽：采用金属屏蔽盒、屏蔽罩等手段，隔离电磁干扰。
（2）接地：合理设计接地系统，降低电磁干扰。
（3）滤波：在电路中添加滤波器，滤除干扰信号。
3. 电磁兼容测试与整改（1）电磁兼容测试：对产品进行电磁兼容测试，找出干扰源。
（2）整改：针对测试结果，对产品进行整改，降低电磁干扰。
4. 电磁兼容认证（1）EMC认证：根据相关法规和标准，对产品进行电磁兼容认证。
（2）持续改进：在产品设计和生产过程中，持续关注电磁兼容问题，不断改进产品性能。
四、电磁兼容干扰解决方案的实施1. 制定电磁兼容计划明确项目目标、责任分工、时间节点等，确保电磁兼容解决方案的实施。
地线造成的干扰以及解决的办法（略谈）图片：图片：图片：什么是地线？平日我们以为的地线界说是：电路电位基准点的等电位体.这个界说其实不相符现实情形的.因为现实地线上的电位其实不是恒定的.假如用内心测量一下地线上各点之间的电位,你会发明地线上各点的电位可能相差很大.恰是这些电位差才造成了电路工作的平常.电路是一个等电位体的界说仅是人们对地线电位的幻想期望. 一个加倍相符现实情形的界说是：旌旗灯号流回源的低阻抗路径.这个界说中凸起了地线中电流的流淌.很轻易懂得地线中电位差的产生原因.因为地线的阻抗总不会是零,当一个电流畅过有限阻抗时,就会产生电压降.地线的阻抗.谈到地线的阻抗引起的地线上各点之间的电位差可以或许造成电路的误动作,很多人以为不成思议：我们用欧姆表测量地线的电阻时,地线的电阻往往在毫欧姆级,电流流过这么小的电阻时怎么会产生这么大的电压降,导致电路工作的平常呢？要搞清这个问题,起首要区离劝导线的电阻与阻抗两个不合的概念.电阻指的是在直流状况下导线对电流呈现的电阻,而阻抗指的是交换状况下导线对电流的阻抗,这个阻抗主如果由导线的电感引起的.任何导线都消失电感,当频率较高时,导线的阻抗弘远于直流电阻.而在现实电路中,造成电磁干扰的旌旗灯号往往是脉冲旌旗灯号,脉冲旌旗灯号包含很多的高频成分,是以会在地线上产生较大的电压.而对于数字电路而言,电路的工作频率是很高的,是以地线阻抗对数字电路的影响是十分可不雅的.假如将10Hz时的阻抗近似以为是直流电阻,当频率达到上MHz时,那么阻抗就平常大了,起码是直流电阻的上万倍.而对于射频电流,当电流流过地线时,电压降是很大的.而增长导线的直径对于减小直流电阻是十分有用的,但对于减小交换阻抗的感化是有限的.在电磁兼容中,我们最关怀的是交换阻抗.下降导线电感是最有用的,例如应用扁平导线做地线,用多条相距较远的并联导线作接地线.在这里提一下,两根导线并联时,它的电感是 L = （Lx + M）/ 2Lx是单根导线的电感, M是两根导线之间的互感.我们可以看出,当两根导线相距较远时,互感是很小的.是以可以经由过程多根接地导线来下降交换阻抗.地环路的干扰因为地线阻抗的消失,当电流流过地线时,就会在地线上产生电压.当电流较大时,这个电压可以很大.例如邻近有大功率用电器启动时,会在地线在中流过很强的电流.因为电路的不服衡,每根导线上的电流不合,是以会产生差模电压,对电路造成影响.因为这种干扰是由电缆与地线组成的环路电流产生的,是以成为地环路干扰.更重要的是地环路中的电流还可以由外界的电磁场感应出来.想想我们的空间是充满电磁场的.解决的办法是尽量削减环路面积（削减对外界干扰的迟钝度）和割断地环路电流.大家可以研讨一下PPA的浮地技巧,这个是一个很好的清除地环路电流的办法.我们也可以经由过程一个电感来接地,如许对于频率较低的交换电流接地阻抗是很小的,对于频率较高的交换电流接地阻抗是很大的,从而削减了地环路电流.另一个最有用的割断地环路电流的办法是应用光电隔离,这个大家本身去研讨一下了.公共地阻抗的干扰当几个电路共用一段地线时,因为地线的阻抗,一个电路的地电位会受另一个电路工作电流的调制.如许一个电路中的旌旗灯号会耦合进另一个电路,这种耦合称为公共地阻抗耦合.特殊在数字电路中,因为旌旗灯号的频率较高,地线往往呈现较大的阻抗.这时,假如消失不合的电路共用一段地线,就可能消失公共地阻抗耦合的问题,形成干扰现象. 这就是DIYer所罕有的问题. 清除公共地阻抗耦合的门路有两个.一个是减小公共地线部分的阻抗,如许公共地线上的电压也随之减小,从而掌握公共地阻抗的耦合.另一个办法是经由过程恰当的接地方法防止轻易互相干扰的电路共用地线,一般请求尽量防止：强电电路和弱电电路共用地线,输入和输出电路共用地线,数字电路和模仿电路共用地线等. 如上所说,减小地线阻抗的焦点问题是减小地线的电感.经由过程恰当的接地方法防止公共地阻抗干扰的办法是单点接地.单点接地的缺陷是接地的导线过多.是以在现实中,可以不须要所有电路都单点接地,对于互相干扰较少的电路,可以采取串联单点接地.例如,可以将电路按照强旌旗灯号,弱旌旗灯号,输入旌旗灯号,输出旌旗灯号,模仿旌旗灯号,数字旌旗灯号等分类,然后在同类电路内部用串联单点接地,不合类型的电路采取并联单点接地.总之,地线造成电磁干扰的重要原因是地线消失阻抗,当电流流过地线时,会在地线上产生电压,这就是地线噪声.在这个电压的驱动下,会产生地线环路电流,形成地环路干扰.当几个电路共用一段地线时,会形成公共阻抗耦合. 解决地环路干扰的办法有削减环路面积,割断地环路电流.解决公共阻抗耦合的办法是减小公共地线部分的阻抗,或采取单点接地,完整清除公共阻抗最后说一句设置一根地线之前,要想清晰它起什么感化,是减小了回路面积？照样对耦合起到了隔离的感化.当地线面上有裂缝时,旌旗灯号回流不克不及跨过裂缝,而要绕着裂缝走,如许就形成不了较小的旌旗灯号环路,产生较大的辐射和迟钝度问题.是以,在布线时,要尽量防止在地线面上形成较长的裂缝.因为趋肤效应,电流仅在导体概况流淌,是以增长导体的厚度其实不克不及减小导体的电阻.在导体概况镀银之类的就可以或许下降导体的电阻.。
地线干扰对策4.1地环路对策从地环路干扰的机理可知，只要减小地环路中的电流就能减小地环路干扰。
如果能彻底消除地环路中的电流，则可以彻底解决地环路干扰的问题。
因此我们提出以下几种解决地环路干扰的方案。
A. 将一端的设备浮地如果将一端电路浮地，就切断了地环路，因此可以消除地环路电流。
但有两个问题需要注意，一个是出于安全的考虑，往往不允许电路浮地。
这时可以考虑将设备通过一个电感接地。
这样对于50Hz的交流电流设备接地阻抗很小，而对于频率较高的干扰信号，设备接地阻抗较大，减小了地环路电流。
但这样做只能减小高频干扰的地环路干扰。
另一个问题是，尽管设备浮地，但设备与地之间还是有寄生电容，这个电容在频率较高时会提供较低的阻抗，因此并不能有效地减小高频地环路电流。
B. 使用变压器实现设备之间的连接利用磁路将两个设备连接起来，可以切断地环路电流。
但要注意，变压器初次级之间的寄生电容仍然能够为频率较高的地环路电流提供通路，因此变压器隔离的方法对高频地环路电流的抑制效果较差。
提高变压器高频隔离效果的一个办法是在变压器的初次级之间设置屏蔽层。
但一定要注意隔离变压器屏蔽层的接地端必须在接受电路一端。
否则，不仅不能改善高频隔离效果，还可能使高频耦合更加严重。
因此，变压器要安装在信号接收设备的一侧。
经过良好屏蔽的变压器可以在1MHz以下的频率提供有效的隔离。
C. 使用光隔离器另一个切断地环路的方法是用光实现信号的传输。
这可以说是解决地环路干扰问题的最理想方法。
用光连接有两种方法，一种是光耦器件，另一种是用光纤连接。
光耦的寄生电容一般为2pf，能够在很高的频率提供良好的隔离。
光纤几乎没有寄生电容，但安装、维护、成本等方面都不如光耦器件。
D. 使用共模扼流圈在连接电缆上使用共模扼流圈相当于增加了地环路的阻抗，这样在一定的地线电压作用下，地环路电流会减小。
但要注意控制共模扼流圈的寄生电容，否则对高频干扰的隔离效果很差。
共模扼流圈的匝数越多，则寄生电容越大，高频隔离的效果越差。
地线造成的干扰以及解决的法子（略谈）之马矢奏春创作创作时间：贰零贰壹年柒月贰叁拾日图片：图片：图片：什么是地线？通常我们认为的地线定义是：电路电位基准点的等电位体。
这个定义其实不符合实际情况的。
因为实际地线上的电位其实不是恒定的。
如果用仪表丈量一下地线上各点之间的电位，你会发现地线上各点的电位可能相差很大。
正是这些电位差才造成了电路工作的异常。
电路是一个等电位体的定义仅是人们对地线电位的理想期望。
一个更加符合实际情况的定义是：信号流回源的低阻抗路径。
这个定义中突出了地线中电流的流动。
很容易理解地线中电位差的发生原因。
因为地线的阻抗总不会是零，当一个电流通过有限阻抗时，就会发生电压降。
地线的阻抗。
谈到地线的阻抗引起的地线上各点之间的电位差能够造成电路的误动作，许多人觉得不成思议：我们用欧姆表丈量地线的电阻时，地线的电阻往往在毫欧姆级，电流流过这么小的电阻时怎么会发生这么大的电压降，导致电路工作的异常呢？要搞清这个问题，首先要区分开导线的电阻与阻抗两个分歧的概念。
电阻指的是在直流状态下导线对电流呈现的电阻，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。
任何导线都存在电感，当频率较高时，导线的阻抗远大于直流电阻。
而在实际电路中，造成电磁干扰的信号往往是脉冲信号，脉冲信号包含很多的高频成分，因此会在地线上发生较大的电压。
而对于数字电路而言，电路的工作频率是很高的，因此地线阻抗对数字电路的影响是十分可观的。
如果将10Hz时的阻抗近似认为是直流电阻，当频率达到上MH z 时，那么阻抗就非常大了，起码是直流电阻的上万倍。
而对于射频电流，当电流流过地线时，电压降是很大的。
而增加导线的直径对于减小直流电阻是十分有效的，但对于减小交流阻抗的作用是有限的。
在电磁兼容中，我们最关心的是交流阻抗。
降低导线电感是最有效的，例如使用扁平导线做地线，用多条相距较远的并联导线作接地线。
在这里提一下，两根导线并联时，它的电感是 L = （Lx + M）/ 2Lx是单根导线的电感， M是两根导线之间的互感。
科学公正服务价值电磁兼容整改及对策朱文立E-Mail: gzzwl-1@2/227电磁兼容整改及对策00:181．电磁兼容整改及对策概述1.1 什么时候需要电磁兼容整改⏹对电子、电气产品，设计阶段就应考虑电磁兼容性，将产品在生产阶段出现电磁兼容问题的可能性减少到一个较低的程度。
⏹但是否满足要求，要通过电磁兼容测试检验其标准的符合性。
⏹由于电磁兼容的复杂性，即使对一个电磁兼容设计问题考虑得比较周全得产品，在设计制造过程中，难免出现一些电磁干扰的因素，造成最终电磁兼容测试不合格。
⏹在电磁兼容测试中，这种情况还是比较常见的。
3/227电磁兼容整改及对策00:18⏹对产品定型前的电磁兼容测试不合格的问题，我们完全可以遵循正常的电磁兼容设计思路，按照电磁兼容设计规范法和系统法，针对产品存在的电磁兼容问题重新进行设计。
⏹从源头上解决存在的电磁兼容隐患。
属电磁兼容设计范畴。
目前国内电子、电气产品比较普遍存在的情况是：⏹产品在进行电磁兼容型式试验时，产品设计已经定型，产品外壳已经开模，PCB 板已经设计生产，部件板卡已经加工，甚至产品已经生产出来等着出货放行。
⏹对此类产品存在的电磁兼容问题，只能采取“出现什么问题，解决什么问题”的问题解决法，以对产品的最小改动使其达到电磁兼容要求。
⏹这就属于电磁兼容整改对策的范畴，这是我们这次课程需要探讨的问题。
4/227电磁兼容整改及对策00:18 1.2 常见的电磁兼容整改措施对常见电磁兼容不合格，综合采用以下整改措施，一般可解决大部分问题：⏹屏蔽问题：⏹加强屏蔽、减少缝隙：可以在屏蔽体的装配面处涂导电胶，或者在装配面处加导电衬垫，甚至采用导电金属胶带进行补救。
⏹导电衬垫可以是编织的金属丝线、硬度较低易于塑型的软金属(铜、铅等)、包装金属层的橡胶、导电橡胶或者是梳状簧片接触指状物等。
⏹布局布线问题：⏹在不影响性能的前提下，适当调整设备内部各部件之间的布局，电缆走向和排列，以减小不同类型的部件、电缆相互影响。
