（一）EMC必須掌握的基本概念1.1電磁騷擾源（波形和頻譜）

1.2敏感設備的抗擾度

1.3騷擾的傳輸途徑（空間的和傳導的）（二）EMC的三大基本控制技術2.1接地技術2.2濾波技術2.3屏蔽技術（三）產(chǎn)品的EMC設計3.1針對傳輸途徑的設計方法3.2PCB板的設計3.3設備和系統(tǒng)的設計（四）故障診斷流程與整改措施（一）EMC必須掌握的基本概念1（一）EMC必須掌握的基本概念（一）EMC必須掌握的2什么是電磁兼容？電磁兼容（EMC--ElectromagneticCompatibility）是一門新興的綜合性學科，主要研究電磁干擾和抗干擾的問題。即怎樣使在同一電磁環(huán)境下工作的各種電子電氣的器件、電路、設備或系統(tǒng)，都能正常工作，互不干擾，達到兼容狀態(tài)。什么是電磁兼容？電磁兼容（EMC--Electromag3干擾三要素的構成EUTEUT騷擾源傳輸途徑敏感設備空間輻射的電磁波導線傳導的電壓電流任何電子電氣設備都可能是騷擾源，也可能是敏感設備。電磁騷擾源是客觀存在的，只有在影響了敏感設備的正常工作時才構成“干擾”，也就是人們通俗所說的電磁干擾。設備越敏感，抗擾度越差。干擾三要素的構成EUTEUT騷擾源傳輸途徑敏感設備空間輻射的4設備的電磁兼容性（EMC）設備的發(fā)射特性（EMI）設備向外部發(fā)射電磁騷擾的特性。設備的抗擾度（IMUNITY）（敏感度EMS）設備抵抗外部入侵的電磁騷擾的能力。只有設備的EMI和EMS都符合要求了，才能說設備的EMC合格了。設備的電磁兼容性（EMC）設備的發(fā)射特性（EMI）5EMC研究對象的擴展

目前EMC的研究對象已不僅僅限于電子氣設備，而且進一步拓寬到：雷電、靜電等自然干擾源；強電磁脈沖；電磁環(huán)境污染與生態(tài)效應；信息處理設備電磁泄漏產(chǎn)生的失密;無線電頻率的分配和管理。EMC研究對象的擴展6案例：脈沖針灸儀對收音機的干擾脈沖重復頻率=2.36KHz,脈寬=27μs廣播中波550~1500KHz,短波5.85~22MHz,調(diào)頻88~108MHz

案例：脈沖針灸儀對收音機的干擾脈沖重復頻率=2.36KHz,7針灸儀為什么會輻射電磁波？（天線）針灸儀工作信號是脈沖為何會影響單頻接收的收音機？（頻譜分析）為什么中波全干擾,短波稍好些，調(diào)頻完全不干擾？（頻譜分析）如何測試？（獲得波形、頻譜等？）是否符合標準？（3C認證？）擬采用什么控制措施？（5個基本措施）如何設計產(chǎn)品？（電路、布置、走線、機箱等）針灸儀為什么會輻射電磁波？（天線）8EMC的研究內(nèi)容1.構成電磁干擾的三要素電磁騷擾源、傳輸途徑和敏感設備。2.電磁兼容測試。3.電磁兼容標準。4.EMC控制技術屏蔽、濾波、接地、隔離、平衡傳輸。5.電磁兼容預測、分析和設計。EMC的研究內(nèi)容1.構成電磁干擾的三要素91.1電磁騷擾源人為騷擾源和自然騷擾源任何電子電氣設備都可能是人為騷擾源。雷電、靜電放電是自然騷擾源。電磁噪聲--不帶任何信息的電磁現(xiàn)象，例如：雷電、靜電放電；電氣設備運行中出現(xiàn)的電火花；晶體管、二極管關斷時產(chǎn)生的脈沖噪聲等。無用信號--功能性信號，例如廣播、電視、雷達、信息技術設備等，本身是有用信號，但干擾了其它設備的正常工作，所以對敏感設備而言是無用信號。1.1電磁騷擾源人為騷擾源和自然騷擾源10騷擾的波形和頻譜EMC標準的騷擾限值是按頻率規(guī)定的；EMC設計是以騷擾頻率為依據(jù)的。了解騷擾的波形有助于騷擾源的定位和抑制。模擬信號的波形和頻譜。數(shù)字信號的波形和頻譜。脈沖信號（浪涌、電快速瞬變脈沖群、靜電放電、人為脈沖等）的產(chǎn)生原因、波形和頻譜。騷擾的波形和頻譜EMC標準的騷擾限值是按頻率規(guī)定的；11數(shù)字脈沖信號的頻譜分析數(shù)字脈沖信號的頻譜分析12信息技術設備的工作信號是數(shù)字脈沖信號，具有很寬的頻帶，從電磁兼容角度應該考慮的最高頻率為時鐘頻率的10~20倍或者為1/πtr,tr為脈沖的上升沿時間，即脈沖的前沿越陡峭或脈沖的重復頻率越高，則脈沖包含的高頻能量越大。信息技術設備的工作信號是數(shù)字脈沖信號，具有很寬的頻帶，從電磁13雷電的模擬波形

開路電壓

1.2/50μs絕緣跳火器件試驗短路電流8/20μs導電不跳火器件試驗CCITT波形10/700μs通信設備試驗雷電的模擬波形

開路電壓

1.2/50μs14雷電模擬波形的頻譜分析雷電波形是脈沖信號，具有很寬的頻帶。能量主要集中在低頻部分，由脈沖強度（幅度X寬度）決定。帶寬可以用1/πtr來估算，tr為脈沖的上升沿時間，脈沖的前沿越陡峭，則脈沖包含的高頻能量越大。從電磁兼容角度應該考慮的最高頻率約在300KHz—10MHz。雷電模擬波形的頻譜分析雷電波形是脈沖信號，具有很寬的頻帶。15電快速瞬變脈沖群模擬波形的頻譜分析包含很多高頻成分，可達60~600MHz,電快速瞬變脈沖群模擬波形的頻譜分析包含很多高頻成分，可達6016靜電放電模擬波形的頻譜分析瞬態(tài)放電電流包含很多高頻成分，可達300~1000MHz,靜電放電模擬波形的頻譜分析瞬態(tài)放電電流包含很多高頻成分，可達17切斷電感負載產(chǎn)生的脈沖噪聲切斷電感負載產(chǎn)生的脈沖噪聲18

有刷電機、繼電器、電磁閥、高壓點火線圈等都是電感負載。都可能產(chǎn)生電快速瞬變脈沖群和振鈴浪涌。pip繼電器端驅(qū)動線中的騷擾波形有刷電機、繼電器、電磁閥、高壓點火線圈等都是電感負載。19

如開關是晶閘管，關斷時沒有空氣放電，但仍然會產(chǎn)生振鈴浪涌。開關電源線中的騷擾

如開關是晶閘管，關斷時沒有空氣放電，但仍然會產(chǎn)生振鈴浪201.2敏感設備的抗擾度設備的敏感度門限：使設備產(chǎn)生不希望有的響應或造成其性能降級時的騷擾電平，敏感度門限越低說明設備的擾干擾能力越差。電磁干擾安全系數(shù)：敏感度限值(dB)與現(xiàn)存最大干擾(dB)之差，一般要求設備的電磁干擾安全系數(shù)不小于6dB，某些特殊設備如武器、電爆裝置等應不小于20dB1.2敏感設備的抗擾度設備的敏感度門限：使設備產(chǎn)生不希望有的21模擬電路的敏感度模擬電路具有一定的接收頻帶寬度，如果騷擾的有效頻帶全部或部分地落在模擬電路的接收帶寬內(nèi)，則騷擾就被接收并迭加在有用信號上，當干擾與有用信號相比足夠大時，就會影響設備的正常工作。確定模擬電路敏感度門限的步驟：1、根據(jù)設備受損程度與輸入信噪比的關系，確定輸入信噪比，2、根據(jù)最小有用信號確定敏感度門限。模擬電路的敏感度模擬電路具有一定的接收頻帶寬度，如果騷擾的22強信號干擾的音頻整流效應騷擾的有效頻帶與模擬電路的接收頻帶無重迭，但由于騷擾非常強，仍會產(chǎn)生干擾。強信號干擾的音頻整流效應騷擾的有效頻帶與模擬電路的接收頻帶23數(shù)字電路的敏感度數(shù)字電路的敏感度門限：直流噪聲容限、交流噪聲容限、噪聲能量容限。數(shù)字電路的閥值電平越高，傳輸延遲時間越長（即工作速度越慢）．輸出阻抗越低則數(shù)字電路的抗干擾性能越強。數(shù)字電路的敏感度數(shù)字電路的敏感度門限：直流噪聲容限、交流噪241.3騷擾的傳輸途徑一.導線傳導 共阻抗耦合共電源線差模方式共地（回流）線差模方式 地環(huán)路干擾地電位差共模方式周圍強場共模方式二.空間輻射差模電流輻射(磁場天線)和共模電流輻射(電場天線) 遠場>λ/2π電磁感應 近場<λ/2π電磁耦合1.3騷擾的傳輸途徑一.導線傳導251.3.1分布參數(shù)形成的阻抗1.3.1分布參數(shù)形成的阻抗26分布電容和分布電感的概念任何二金屬間都存在分布電容和電感：+Q-QVE分布電容和分布電感的概念任何二金屬間都存在分布電容和電感：+27各種傳輸線的分布參數(shù)各種傳輸線的分布參數(shù)28分布參數(shù)是固有的特性參數(shù)，只與二金屬的物理尺寸、相對位置有關。實際設備中各種元器件、傳輸線、機箱間的分布參數(shù)是造成EMC問題的主要原因，但分布參數(shù)很難計算和測量，因此EMC分析有一定難度。

分布參數(shù)是固有的特性參數(shù)，只與二金屬的物理尺寸、相對位置有關29傳輸線的分布參數(shù)分布參數(shù)本身很小，僅nH/m,pF/m數(shù)量級。集中參數(shù)器件來源于分布參數(shù)。分布參數(shù)在高頻時有效，低頻時不起作用。f>10kHzL和C起主要作用，f<1kHzR起主要作用。傳輸線的分布參數(shù)分布參數(shù)本身很小，僅nH/m,pF/m數(shù)量30電子電氣設備的EMC設計診斷和整改課件31電流總是走阻抗最小的路電流總是走阻抗最小的路321.3.2共電源線阻抗耦合器件1和器件2共用一個電源供電，通過Zs供電線路的阻抗（主要是分布電感的感抗），互相干擾。騷擾源是差模源。

1.3.2共電源線阻抗耦合器件1和器件2共用一個電331.3.3共地線（回流線）阻抗耦合接地線的功能是保持零電位，應該沒有電流，不要和回流線混淆。回流線一般接地，所以俗稱地線。1.3.3共地線（回流線）阻抗耦合接地線的功能是保持零電位341.3.4地環(huán)路干擾1.3.4地環(huán)路干擾35共模和差模差模電流：信號線-回流線電流，大小相等方向相反；差模電壓：信號線-回流線間電壓；共模電流：線-大地間電流，方向相同；共模電壓：線-大地間電壓有用信號都是差模的，騷擾可能是差模的，也可能是共模的。共模和差模差模電流：信號線-回流線電流，大小相等方向相反；36地電位差產(chǎn)生共模的地環(huán)路干擾。騷擾電磁場在線-線間產(chǎn)生差模電流，在負載上引起干擾，這是差模干擾。騷擾電磁場在線-地間產(chǎn)生共模電流，共模電流在負載上產(chǎn)生差模電壓，引起干擾，這是共模的地環(huán)路干擾。例如：抗擾度試驗中的射頻場、傳導、EFT、浪涌等產(chǎn)生的干擾。地電位差產(chǎn)生共模的地環(huán)路干擾。37用電流鉗區(qū)別電流形式可用50歐姆，9KHz—30MHz的電流鉗，連接到示波器可觀測騷擾波形，連接到頻譜儀可觀測騷擾頻譜。用電流鉗區(qū)別電流形式可用50歐姆，9KHz—30MHz的電流381.3.5空間輻射電磁波電場天線磁場天線根據(jù)麥克斯韋方程，變化電場產(chǎn)生變化磁場，變化磁場產(chǎn)生變化電場。設備內(nèi)每個電路都可能是等效磁場天線，機殼和電纜都可能是等效電場天線的一部分。1.3.5空間輻射電磁波電場天線39近場與遠場的比較遠場近場1.場強2.方向在傳播方向

上有分量3.波阻抗電偶極子是高阻抗場

磁偶極子是低阻抗場近場與遠場的比較遠場近場1.場強2.方向在傳播方向

上有分量40設備內(nèi)有無數(shù)個等效磁場天線信號源－傳輸線－負載組成電流環(huán)路，相當于磁場天線。所有信號環(huán)路、電源供電環(huán)路、輸入和輸出環(huán)路,都相當于磁場天線。設備輻射的磁場是設備內(nèi)所有磁場天線輻射磁場的矢量迭加。磁場天線磁場天線設備內(nèi)有無數(shù)個等效磁場天線信號源－傳輸線－負載組成電流環(huán)路，41騷擾設備的等效磁場天線的差模電流輻射平行雙線環(huán)路在遠場時的電場強度騷擾設備的等效磁場天線的差模電流輻射平行雙線環(huán)路在遠場時的電42敏感設備的等效磁場天線接受空間干擾設備內(nèi)的天線是互易的，既可發(fā)射，也可接收。磁場天線的接收（場-電路的干擾）：磁場通過孔縫穿過金屬屏蔽機箱。敏感設備的等效磁場天線接受空間干擾設備內(nèi)的天線是互易的，既可43騷擾設備的等效電場天線的共模電流輻射共模源--由差模源（有用信號源）驅(qū)動產(chǎn)生基本驅(qū)動模式：*電流驅(qū)動模式*電壓驅(qū)動模式共模天線--不對稱振子天線*設備的外部連接線*設備的機箱以及內(nèi)部印刷板的地線、電源面、散熱片、金屬支撐架等等騷擾設備的等效電場天線的共模電流輻射共模源--由差模源（有用44電子電氣設備的EMC設計診斷和整改課件45敏感設備的等效電場天線接收空間干擾設備的等效電場天線也是互易的，既可發(fā)射，也可接收。外部連接電纜可接收空間干擾電磁場。電場天線的接收：（場-電纜的干擾）e=El(有效長度）地阻抗上有干擾電壓。敏感設備的等效電場天線接收空間干擾設備的等效電場天線也是互易461.3.6設備內(nèi)的近場電磁耦合設備內(nèi)各個環(huán)路之間的電距離較短，一般為近場，近場的場型很復雜，不易計算，因此相互間的電磁干擾常用：分布電容耦合代替電場干擾，分布電感耦合代替磁場干擾，從而把場的問題轉(zhuǎn)化為路的問題，簡化了計算。電磁耦合的典型問題：線-線間的竄擾1.3.6設備內(nèi)的近場電磁耦合設備內(nèi)各個環(huán)路之間的電距離47高電壓小電流的電路可看成主要是電場耦合高電壓小電流的電路可看成主要是電場耦合48低電壓大電流的電路可看成主要是磁場耦合低電壓大電流的電路可看成主要是磁場耦合49電子電氣設備的EMC設計診斷和整改課件50案例：高頻電刀對控溫毯的干擾控溫毯的敏感部分：溫度傳感器、計算機。高頻電刀（德國ERBE/ICC300型）：強騷擾源單極切割—正弦波，330KHz,570V峰值，300W。強力電凝—脈沖調(diào)制波，載波1MHz，最大峰值2600V，120W。干擾現(xiàn)象：控溫毯操作面板指示燈全亮，控溫失效。案例：高頻電刀對控溫毯的干擾控溫毯的敏感部分：溫度傳感器、計51高頻電刀設備的主要騷擾源？波形、頻譜？電刀騷擾通過那些途徑（空間？電源線？信號線？）發(fā)出？控溫毯的敏感部分位置？為什么被干擾？騷擾怎樣進入控溫毯（空間？電源線？信號線？）是否做過電磁兼容測試？如何整改和設計產(chǎn)品？高頻電刀設備的主要騷擾源？波形、頻譜？52電磁干擾耦合方式與研究思路電磁干擾耦合方式與研究思路53（二）EMC的三大基本控制技術（二）EMC的三大基本控制技術542.1接地技術電路接地、機箱接地、系統(tǒng)接地電纜接地、器件接地、屏蔽接地安全接地、工作接地串聯(lián)接地、并聯(lián)接地單點接地、多點接地2.1接地技術電路接地、機箱接地、系統(tǒng)接地55接地概念接地是提供一個等電位點或等電位面。接地的目的有二個：1、為了保護人身和設備的安全，免遭雷擊、漏電、靜電等危害，這類地線稱保護地線，應與真正大地相連接。2、為了保證設備的正常工作，例如直流電源常需要有一極接地，作為參考零電位，其他極與之比較，例如士12V,+5V等。信號傳輸也常常需要有一根線接地，作為基準電位，傳輸信號的大小與該基準電位相比較。對設備進行屏蔽時在很多情況下只有與接地相結(jié)合，才能起到應有的效果。這類地線稱工作地線。接地概念接地是提供一個等電位點或等電位面。56保護地線、接地電阻保護地線、接地電阻57工作地線工作地線的本來目的是給電源和傳輸信號提供一個等電位，但在實際電路中工作地線常常兼作電源和信號的回流線。工作地線總是具有一定的電阻和分布電感，一般電阻很小可以忽略，但高頻時電感的感抗不能忽略，當回流流過工作地線時就會在地線的阻抗上產(chǎn)生電壓降，因此地線上各點的電位不同，任意二點間存在著一定的電位差，這就可能產(chǎn)生共阻抗干擾。工作地線工作地線的本來目的是給電源和傳輸信號提供一個等電位，58工作地線的回流線和接地線接地線的接地方式：單點并聯(lián)接地單點串聯(lián)接地多點接地工作地線的回流線和接地線接地線的接地方式：59電子電氣設備的EMC設計診斷和整改課件602.1.1電路接地--共地線阻抗耦合解決辦法--分地（回流地）2.1.1電路接地--共地線阻抗耦合解決辦法--分地（回流612.1.2設備接地2.1.2設備接地622.1.3系統(tǒng)的接地布置在每個設備中可能有多種接地線，但概括起來可以分成三類。以安全為目的的保護地線，通常與金屬機殼機架相連接。為設備中各個電路提供穩(wěn)定的零基準電位的工作接地，其地線稱為系統(tǒng)地線。為了抑制噪聲，電纜、變壓器等的屏蔽層需接地，相應的地線稱為屏蔽地線。2.1.3系統(tǒng)的接地布置在每個設備中可能有多種接地線，63電子電氣設備的EMC設計診斷和整改課件64電子電氣設備的EMC設計診斷和整改課件652.1.4系統(tǒng)間的綜合接地和貫通地線2.1.4系統(tǒng)間的綜合接地和貫通地線662.2濾波技術用于切斷沿導線傳播的傳導騷擾。EMI濾波器多為低通濾波器插入損耗定義：信號源不接濾波器直接加在負載上的電壓和信號源通過濾波器后加在負載上的電壓之比。2.2濾波技術用于切斷沿導線傳播的傳導騷擾。67濾波技術的分類反射式濾波器----LC低通濾波器安裝在電源線、信號線和控制線端口，濾除頻率較高的共模騷擾（線－地間騷擾）和差模騷擾（線－線間的騷擾）。吸收式濾波器----鐵氧體磁環(huán)在高頻時呈現(xiàn)電阻性，套在整個連接線上能消耗高頻共模騷擾的能量。濾波技術的分類反射式濾波器----LC低通濾波器安裝在電源線682.2.1反射式濾波器電容濾波器穿心電容電感濾波器共模扼流圈

2.2.1反射式濾波器電容濾波器69電源濾波器Ll和L2：幾十毫亨，C1：0.047~0.22微法X電容，L3和L4：幾毫亨，C2和C3：幾納法Y電容。

電源濾波器Ll和L2：幾十毫亨，C1：0.047~0.2270濾波器的選擇功率—配合設備的功率；插入損耗—靜態(tài)和動態(tài)，頻率范圍；漏電流--IEC435（CO）14規(guī)定：I類安全設備漏電流小于3.5mA，II類應小于0.25mA。阻抗濾波器的選擇功率—配合設備的功率；71分布參數(shù)對插入損耗的影響高頻時電容器是電容C和分布電感的串聯(lián)電路，電感器是電感L和分布電容的并聯(lián)電路。

分布參數(shù)對插入損耗的影響高頻時72電子電氣設備的EMC設計診斷和整改課件73電源濾波器的使用電源濾波器的使用74電子電氣設備的EMC設計診斷和整改課件75電子電氣設備的EMC設計診斷和整改課件76電源濾波器的正確安裝

濾波器的安裝直接影響到濾波性能。濾波器應該安裝在機箱入口處。金屬外殼和屏蔽機箱緊密搭接，搭接面積越大越好，以保證良好的低阻抗接地通道。濾波器的輸入和輸出線要最大限度地相互隔離，不能靠近和平行走線。濾波器的輸入線貼近機箱邊緣布設，遠離其他信號線。電源濾波器的正確安裝濾波器的安裝直接影響到濾波性能。77電子電氣設備的EMC設計診斷和整改課件782.2.2吸收式鐵氧體濾波器及其等效電路

2.2.2吸收式鐵氧體濾波器及其等效電路79抑制原理和注意事項鐵氧體磁環(huán)在高頻時呈電阻性，所以能消耗高頻共模電流。鐵氧體磁環(huán)不適合用于大電流的差模濾波。共模電流在連接線上是有一定分布的，因此鐵氧體磁環(huán)應放在電流較高的位置上，一般放在連接線的引出處。磁環(huán)的內(nèi)徑要與導線的粗細相匹配。鐵氧體磁環(huán)是否起作用取決于共模天線的阻抗。抑制原理和注意事項鐵氧體磁環(huán)在高頻時呈電阻性，所以能消耗高頻80帶共模去耦器的插座如有可能信號線最好直接采用帶濾波器的連接器，這種連接器的插座上每個引腳都帶有由鐵氧體磁珠和穿心電容組成的濾波器，但這種插座價格較貴。帶共模去耦器的插座如有可能信號線最好直接采用帶濾波器的連接器812.3屏蔽技術切斷輻射電磁噪聲沿著空間的傳輸途徑。用金屬材料或磁性材料把所需屏蔽的區(qū)域包圍起來，使屏蔽體內(nèi)外的“場”相互隔離。主動屏蔽--屏蔽噪聲源，防止噪聲源向外輻射場。被動屏蔽--屏蔽敏感設備，防止敏感設備受噪聲輻射場的干擾。2.3屏蔽技術切斷輻射電磁噪聲沿著空間的傳輸途徑。82屏蔽的種類和屏蔽效能近場<λ/2π，電場屏蔽和磁場屏蔽，屏蔽效能：SEE（dB)=20lg(E2/E1)SEH（dB)=20lg（H2／H1)

遠場>λ/2π，電磁場屏蔽。屏蔽效能：SEE=SEH=SE屏蔽的種類和屏蔽效能近場<λ/2π，電場屏蔽和磁場屏蔽，83近場的電場屏蔽靜電場的屏蔽近場的電場屏蔽靜電場的屏蔽84近場的電場屏蔽交變電場的屏蔽電場屏蔽只要把任何很薄的金屬體接地就能達到良好的效果。近場的電場屏蔽交變電場的屏蔽85近場的磁場屏蔽高頻磁場屏蔽---采用薄的金屬良導體。

近場的磁場屏蔽高頻磁場屏蔽---采用薄的金屬良導體。86近場的磁場屏蔽低頻磁場屏蔽---采用高磁導率的鐵磁性材料例如鐵、硅鋼片、坡莫合金等（<100KHz)。近場的磁場屏蔽低頻磁場屏蔽---采用高磁導率的鐵磁性材料例87遠場的電磁場屏蔽電磁場屏蔽—可同時屏蔽電場和磁場，采用薄的金屬導體材料。空間電磁波在入射到金屬體表面時會產(chǎn)生反射和吸收，電磁能量被大大衰減，從而起到屏蔽作用。吸收損耗遠場的電磁場屏蔽電磁場屏蔽—可同時屏蔽電場和磁場，采用薄的88反射損耗總屏蔽效能=吸收損耗+反射損耗反射損耗89屏蔽效能的決定性因素機箱的屏蔽效能由孔縫直徑?jīng)Q定，機箱孔縫等效于二次發(fā)射天線。孔縫長度等于半波長的整數(shù)倍時，漏泄能量最大。對于固定的孔縫長度，頻率越高，泄漏越嚴重。

屏蔽效能的決定性因素機箱的屏蔽效能由孔縫直徑?jīng)Q定，機箱孔縫等902.3.1機箱屏蔽設計中使縫隙尺寸滿足要求:商用設備：d<λ/20，20dB軍用設備：d<λ/50，28dB顯示窗可使用屏蔽玻璃；接縫處應良好搭接，縮短連接螺絲的間距，可使用導電襯墊；采用波導設計,通風窗可使用波導管。2.3.1機箱屏蔽設計中使縫隙尺寸滿足要求:91電子電氣設備的EMC設計診斷和整改課件922.3.2金屬殼對器件內(nèi)部電路的影響1、金屬殼對內(nèi)部電路及引線端的分布電容較大，可能會引入更大的騷擾、增強竄擾、引起震蕩等不良影響。因此內(nèi)部電路的公共端應接金屬殼，金屬殼與所在PCB板的地連接。2.3.2金屬殼對器件內(nèi)部電路的影響1、金屬殼對內(nèi)部電路及932、金屬殼可能使內(nèi)部電路或器件的電特性發(fā)生一定的變化。3、由于金屬殼的反射，內(nèi)部場的分布發(fā)生變化，有些部位或有些頻率的竄擾問題可能更嚴重。2、金屬殼可能使內(nèi)部電路或器件的電特性發(fā)生一定的變化。942.3.3屏蔽電纜單端接地-電場屏蔽雙端接地-磁場屏蔽

2.3.3屏蔽電纜95電子電氣設備的EMC設計診斷和整改課件96雙絞線的磁場屏蔽作用雙絞線的磁場屏蔽作用97電子電氣設備的EMC設計診斷和整改課件98屏蔽電纜和屏蔽連接器的使用如果要求傳輸信號的速率較高，邊緣較陡，則串接濾波器就可能把有用信號的高頻部分也濾掉，從而影響信號的正常傳輸。這時就只能采用屏蔽的方法。屏蔽層應保持電連續(xù)性和一致性，要求電纜屏蔽層和連接器插頭的金屬外殼要有360度的完整搭接，不能出現(xiàn)“豬尾巴”現(xiàn)象。屏蔽電纜和屏蔽連接器的使用如果要求傳輸信號的速率較高，邊緣較99電子電氣設備的EMC設計診斷和整改課件100（三）產(chǎn)品的EMC設計3.1針對傳輸途徑的設計方法（三）產(chǎn)品的EMC設計1013.1.1共電源線阻抗耦合的解決辦法1、去耦電容2、減少供電線路阻抗3、電源濾波器---設備供電端口加濾波器。4、不相容電路和設備各自供電。3.2.2共地線阻抗耦合的解決辦法1、分地（回流地）2、減小地線的阻抗3.1.1共電源線阻抗耦合的解決辦法1023.1.3地環(huán)路干擾的解決辦法1、采用平衡電路2、隔離變壓器3、共模扼流圈4、光電耦合器5、光纖傳輸3.1.3地環(huán)路干擾的解決辦法103平衡傳輸技術--設備之間的信號傳輸從不平衡方式改變?yōu)槠胶鈧鬏敺绞讲⑴c隔離技術結(jié)合，可進一步抑制地環(huán)路干擾。具體作法可以是傳輸線中的兩條線都不接地，對地平衡，發(fā)送端和接收端都采用平衡差分電路，這樣兩條線上的共模電流對地是平衡的，因此在負載端不能轉(zhuǎn)變成差模電壓而干擾設備的正常工作。平衡傳輸技術--設備之間的信號傳輸從不平衡方式改變?yōu)槠胶鈧鬏?04隔離技術—在傳輸線上插入隔離變壓器或光電耦合器，它們只能傳輸有用的差模信號，不能傳輸共模信號，用于切斷地環(huán)路干擾光電耦合器重量輕、體積小，響應速度快，又可傳輸直流和低頻信號，因此，已廣泛應用于數(shù)字信號的傳輸中。隔離技術—在傳輸線上插入隔離變壓器或光電耦合器，它們只能傳輸105地環(huán)路干擾的抑制采用平衡電路RS-422100Mb/s100m地環(huán)路干擾的抑制采用平衡電路106電子電氣設備的EMC設計診斷和整改課件107電子電氣設備的EMC設計診斷和整改課件1083.1.4抑制等效磁場天線的解決辦法發(fā)射的騷擾電場強度接收產(chǎn)生的騷擾電壓電流的環(huán)路面積越大，頻率越高，輻射發(fā)射越大，接收的騷擾電壓也大。解決辦法如下：1、盡量減小環(huán)路面積。2、盡量減小有用信號(模擬、數(shù)字）的高次諧波成分,去除電磁噪聲。3、采取屏蔽方法。3.1.4抑制等效磁場天線的解決辦法發(fā)射的騷擾電場強度109減小磁場天線差模電流輻射的措施1盡量減小環(huán)路面積(等同減小環(huán)路電感，減小環(huán)路特性阻抗）減小磁場天線差模電流輻射的措施1盡量減小環(huán)路面積110電子電氣設備的EMC設計診斷和整改課件111電子電氣設備的EMC設計診斷和整改課件112

#鏡像層優(yōu)先選用地層，而不是電源層.

#適當選擇布線層進行時鐘布線1———————布線層（好）2———————地層3———————布線層（最好）4———————電源層5————-———地層6———————布線層（好）(a)某六層板的分層

1————————布線層（好）2————————地層3————————電源層4————————布線層（一般）(b)四層板的分層多層印制板的分層

#鏡像層優(yōu)先選用地層，而不是電源層.

#適當選擇布線層進行113四層板的時鐘線跨層布置

#布線注意：時鐘線跨層時，必須加接地通孔四層板的時鐘線跨層布置

#布線注意：時鐘線跨層時，必須加接地114減小磁場天線差模電流輻射的措施2頻率越高，輻射越強，所以應盡量減小有用信號的高次諧波成分。1.模擬信號—減小失真2.數(shù)字信號---增加上升時間3.無用噪聲---根據(jù)產(chǎn)生機理進行抑制

減小磁場天線差模電流輻射的措施2頻率越高，輻射越強，所以應盡115切斷電感負載產(chǎn)生的脈沖噪聲的抑制方法在線圈、開關觸點或開關管二端并聯(lián)吸收回路。在振蕩回路中串接阻尼電阻。切斷電感負載產(chǎn)生的脈沖噪聲的抑制方法1163.1.5抑制等效電場天線的解決辦法等效電場天線的共模電流輻射的基本模式

---電流驅(qū)動和電壓驅(qū)動電場天線共模電流輻射的解決辦法1、使用鐵氧體磁環(huán)2、共模去耦電容3、共模電源濾波器4、采用屏蔽電纜、屏敝連接器5、改進產(chǎn)品內(nèi)部結(jié)構的設計與布置3.1.5抑制等效電場天線的解決辦法等效電場天線的共模電流1171、電流驅(qū)動模式：信號電流>環(huán)路電感>共模源>不對稱電場天線。1、電流驅(qū)動模式：118騷擾設備的等效電場天線的共模電流輻射任何二點間有電位差就是共模源，如果二點有引線出去就是共模天線。當頻率達到MHz級時nH的分布電感和pF級的分布電容都將對共模輻射產(chǎn)生重要影響。設備的共模天線的一極往往是印刷板的地和機箱，另一極是連接電纜中的地線；由于線間電容之間的耦合，整條電纜上都污染上了共模電流。連接電纜上的共模電流輻射往往是造成設備輻射超標的主要原因，機箱無法屏蔽。騷擾設備的等效電場天線的共模電流輻射任何二點間有電位差就是共119電子電氣設備的EMC設計診斷和整改課件120例：汽車控制盒的EMC設計例：汽車控制盒的EMC設計1212、電壓驅(qū)動模式：信號電壓>架空金屬對地的電位差（共模源）>耦合電容C>不對稱電場天線。在PCB的上方不允許有任何電氣上沒有連接并懸空的金屬存在，應就近就地。2、電壓驅(qū)動模式：1223.2PCB板的設計設計應遵循的主要原則1、無論是信號環(huán)路或供電環(huán)路，電流的環(huán)路面積越小越好，尤其不能出現(xiàn)環(huán)套環(huán)的重疊現(xiàn)象。2、不相容的元器件和信號線（數(shù)字與模擬、高速與低速、大電流與小電流、高電壓與低電壓等）應相互遠離，不要平行走線。分布在不同層上的信號線走向應相互垂直。這樣可以減少相互之間的電場和磁場耦合干擾。3、高速信號線應考慮阻抗匹配問題，即信號線的負載應與信號線的特性阻抗相等。4、在PCB的上方不允許有任何電氣上沒有連接并懸空的金屬存在。3.2PCB板的設計設計應遵循的主要原則123設計步驟板和層的選擇元器件的選取元器件的位置連接器引腳的安排布置地線布置電源線安排高速信號線安排低速信號線設計步驟板和層的選擇124板和層的選擇單面板和雙面板一般用于低、中密度布線的電路和集成度較低的電路，多層板適用于高密度布線和集成度高的電路，從電磁兼容的角度看單面板和雙面板不適宜高速數(shù)字電路，只能采用多層印制板。。選用多層板時，確定層數(shù)和各層的用途。板和層的選擇單面板和雙面板一般用于低、中密度布線的電路和集成125確定層數(shù)和各層的用途：#電源平面和地平面盡量靠近，以增加層間電容，可作為電源的濾波電容的一部份，同時大大減小了電源的分布阻抗，從而減小了公電源線阻抗耦合干擾。#布線層應盡量安排與地層相鄰，以使信號環(huán)路面積降至最小從而有效減小差模輻射。元器件的選取應有利于實現(xiàn)電磁兼容，例如：#選用表面貼裝式芯片，以減小引線腳分布參數(shù)的影響，#選擇芯片時在滿足產(chǎn)品技術指標的前提下，盡量選用低速時鐘。#選用高頻電容、無感電阻。確定層數(shù)和各層的用途：126元器件的位置首先應對板上的元器件分組，目的是對板上的空間進行分割，同組的放在一起，以便在空間上保證各組的元器件不致于相互干擾。一般先按使用電源電壓分組，再按數(shù)字與模擬、高速與低速以及電流大小等進一步分組。大致上以信號流的方向按組布置。不相容的器件要分開布置，例如敏感器件則應遠離時鐘發(fā)生器等等。元器件的位置首先應對板上的元器件分組，目的是對板上的空間進行127輸入輸出芯片要位于接近連接器出口處，以免I/O信號在板上長距離走線，耦合上干擾信號。高速數(shù)字器件（頻率大于10MHz或上升時間小于2ns的器件）應安排在遠離連接器。輸入輸出芯片要位于接近連接器出口處，以免I/O信號在板上長128連接器引腳的安排引腳應根據(jù)元器件在板上的位置確定。不相容的引腳要分開布置。各類電源引腳和數(shù)字、模擬信號線引腳都應配置相應的地引腳。連接器引腳的安排引腳應根據(jù)元器件在板上的位置確定。129布置地線加粗回流地線，在采用多層板時可專門設置地線面，目的是減小回流線的阻抗，從而減小共地線阻抗耦合干擾。分設回流地，即根據(jù)不同的電源電壓，數(shù)字電路和模擬電路分別設置地線。在多層印制板的地線層上用“劃溝架橋”的方法來分地。橋應該有足夠的寬度。目的也是減小共地線阻抗耦合干擾。布置地線加粗回流地線，在采用多層板時可專門設置地線面，目的130多層板的信號層上的高速信號軌線不能橫跨地線層上的溝，避免數(shù)字信號回流繞溝而行，擴大環(huán)路面積，增加差模輻射。A/D變換器芯片如只有一個地線引腳，則該芯片應安放在連接模擬地和數(shù)字地的橋上，避免數(shù)字信號回流繞溝而行。多層板的信號層上的高速信號軌線不能橫跨地線層上的溝，避免數(shù)字131連接器不要跨裝在地線溝上，因為溝兩邊的地電位可能差別較大，從而通過外接電纜產(chǎn)生共模輻射騷擾。高頻時，雙面板的梳狀地線結(jié)構應該為井字形網(wǎng)狀結(jié)構。目的是減小信號環(huán)路面積，從而減小差模電流輻射。連接器不要跨裝在地線溝上，因為溝兩邊的地電位可能差別較大，從132專用EMC地供去耦電容接地專用EMC地供去耦電容接地133布置電源線電源供電線由于給板上的數(shù)字邏輯器件供電，線路中存在著瞬態(tài)變化的供電電流，因此將向空間輻射電磁騷擾；供電線路電感又將引起共阻抗耦合干擾。雙面板上采用軌線對供電，軌線對應盡可能粗，而且相互靠近。供電環(huán)路面積應減小到最低程度，不同電源的供電環(huán)路不要相互重疊。布置電源線電源供電線由于給板上的數(shù)字邏輯器件供電，線路中存在134多層板的供電有專用的電源層和地線層，面積大，間距小，特性阻抗可小于１Ω。二層之間的電容也參與去耦，主要針對頻率較高的頻段。供電線路應加濾波器和去耦電容。在板的電源引入端使用大容量的電解電容10μF～100μF作低頻濾波，再并聯(lián)一只0.01—0.1μF的陶瓷電容作高頻濾波。板上集成片的電源引腳和地線引腳之間應加0.01μF的陶瓷電容進行去耦，去耦電容應貼近集成片安裝，連接線應盡量短，使去耦回路的面積盡可能減小。多層板的供電有專用的電源層和地線層，面積大，間距小，特性阻抗135去耦電容的作用和選擇提供高頻通路，同時提高EMI和EMS性能。式中ΔI為門電路開啟時所需瞬時電流最大值；dv為電容器上允許的電壓跌落；dt為門電路開啟所需時間，一般為脈沖上升時間。去耦電容的作用和選擇提供高頻通路，同時提高EMI和EMS性能136大小電容并聯(lián)作去耦時，大的濾低頻，小的濾高頻。盡量減小去耦環(huán)路面積可減小分布電感。采用三腳電容、小型電源母線等新器件。大小電容并聯(lián)作去耦時，大的濾低頻，小的濾高頻。137電子電氣設備的EMC設計診斷和整改課件138電子電氣設備的EMC設計診斷和整改課件139信號線的布置

先布高速線，后布低速線。減小信號環(huán)路面積，信號環(huán)路不應重疊。這對于高速度、大電流的信號環(huán)路尤為重要。在單層和雙層板上，信號線及其回流線應該緊靠在一起布置，最好是每條信號線都有自己的回流線，否則容易產(chǎn)生信號環(huán)路的重疊。信號線的布置先布高速線，后布低速線。140電子電氣設備的EMC設計診斷和整改課件141電子電氣設備的EMC設計診斷和整改課件142高速信號線要盡可能的短，以免干擾其他信號線。在雙面板上，必要時可在高速信號線兩邊加隔離地線。多層板上所有高速時鐘線都應根據(jù)時鐘線的長短，采用相應的屏蔽措施。高速信號線要盡可能的短，以免干擾其他信號線。在雙面板上，必要143信號線的布置最好根據(jù)信號的流向順序安排。一個電路的輸出信號線不要再折回輸入信號線區(qū)域。不相容的信號線（數(shù)字與模擬、高速與低速、大電流與小電流、高電壓與低電壓等）應相互遠離，不要平行走線。分布在不同層上的信號線走向應相互垂直。這樣可以減少線間的電場和磁場耦合干擾。輸入輸出軌線在連接器端口處應加高頻去耦電容，去除高頻時鐘頻率及其諧波。信號線的布置最好根據(jù)信號的流向順序安排。一個電路的輸出信號線144高速信號線應考慮阻抗匹配問題，即信號線的負載應與信號線的特性阻抗相等。特性阻抗與信號線的寬度、與地線層的距離以及板材的介電常數(shù)等物理因素有關，是信號線的固有特性。阻抗不匹配將引起傳輸信號的反射，使數(shù)字波形產(chǎn)生振蕩，造成邏輯混亂。通常信號線的負載是芯片，基本穩(wěn)定。造成不匹配的原因主要是信號線走線過程中本身的特性阻抗的變化，例如走線的寬窄不一，走線拐彎，經(jīng)過過孔等。所以布線時應采取措施，使得信號線全程走線的特性阻抗保持不變。高速信號線應考慮阻抗匹配問題，即信號線的負載應與信號線的特145電子電氣設備的EMC設計診斷和整改課件146高速信號線布置在同一層上，不經(jīng)過過孔。一般數(shù)字信號線應避免穿過二個以上的過孔。信號線拐90度直角會產(chǎn)生特性阻抗變化，所以拐角處應設計成弧形或軌線的外側(cè)用兩個45度角連接。信號線不要離印制板邊緣太近，留有的寬度應至少大于軌線層和地線層的距離（約為0.15mm）否則會引起特性阻抗變化，而且容易產(chǎn)生邊緣場，增加向外的輻射。時鐘發(fā)生器如有多個負載，則扇出不能用樹型結(jié)構走線，而應用蜘蛛網(wǎng)型結(jié)構走線，即所有的時鐘負載直接與時鐘功率驅(qū)動器相互連接。高速信號線布置在同一層上，不經(jīng)過過孔。一般數(shù)字信號線應避免穿1473.2設備和系統(tǒng)的設計系統(tǒng)的電磁兼容要求應逐層向下分解，提出各階段的電磁兼容要求。干擾抑制要采取綜合整治的方法，層層設防，才能達到預期效果。實際上在設計中采用正確的措施常常能同時起到抗干擾和抑制發(fā)射的作用。兼容的觀點就是既要對噪聲源進行抑制，又要提高敏感設備的抗干擾能力，不能單純的強調(diào)一個側(cè)面。3.2設備和系統(tǒng)的設計系統(tǒng)的電磁兼容要求應逐層向下分解，提148EMC設計方法調(diào)查產(chǎn)品（設備和系統(tǒng)）周圍的電磁環(huán)境；調(diào)查產(chǎn)品（設備和系統(tǒng)）內(nèi)的強騷擾源（例如強電部分，振蕩源等）、易敏感設備（例如弱電部分、傳感器等），作為設計中要注意的重點。EMC設計應從兩方面著手考慮：1、產(chǎn)品（設備和系統(tǒng)）與外界的連接界面，包括機箱；電源線、控制線、信號線等連接線的端口；2、產(chǎn)品（設備和系統(tǒng)）結(jié)構的設計與布置，包括印制電路板設計，各部件的電磁兼容設計，以及相互連接線的布置等等。EMC設計方法調(diào)查產(chǎn)品（設備和系統(tǒng)）周圍的電磁環(huán)境；1493.2.1端口設計提高機箱的屏蔽效能，在連接線端口設置濾波器，采用平衡傳輸方式和隔離技術抑制地環(huán)路干擾。雷電多發(fā)區(qū)和有強電設備的工業(yè)場所，應在連接線端口設置防雷器和浪涌抑制器，·如果信號線傳輸?shù)男盘査俾瘦^高，串接濾波器可能把有用的信號的高頻部分也濾掉，這時就只能采用屏蔽電纜和屏蔽連接器，并要求它們的屏蔽層和機箱的屏蔽層保持360度的完整搭接，不能出現(xiàn)“豬尾巴”現(xiàn)象。3.2.1端口設計提高機箱的屏蔽效能，1503.2.2產(chǎn)品內(nèi)部結(jié)構的設計與布置印制電路板設計各部件和電路的安排—隔離區(qū)的設置相互連接線的布置電源接地3.2.2產(chǎn)品內(nèi)部結(jié)構的設計與布置印制電路板設計151不相容的電路應遠離。不相容的信號線不要平行走線。更不能綁扎在一起。不相容的電路應遠離。不相容的信號線不要平行走線。更不能綁扎在152不相容電路和設備各自供電不相容電路和設備各自供電153例：開關電源的EMC設計環(huán)路1和2—差模輻射和傳導；V5通過分布電容Ci和Cd產(chǎn)生的共模輻射；V5和V6上的反向浪涌；脈沖變壓器漏磁。

例：開關電源的EMC設計環(huán)路1和2—差模輻射和傳導；154開關電源的輸入輸出端加共模和差模濾波器；合理布置元器件，（A是輸入端整流器，B是轆入端濾波電容（電解電容器）,C是脈沖變壓器，D是開關管。E是愉出端整流二極管，F(xiàn)是轍出端濾波電容器，G是交流輸人端濾波器）。開關電源的輸入輸出端加共模和差模濾波器；155開關電源的騷擾抑制方法減小分布電容Ci和Cd；V5和V6上加吸收回路；開關電源的騷擾抑制方法減小分布電容Ci和Cd；156觸發(fā)脈沖的防干擾輸入電路觸發(fā)脈沖的防干擾輸入電路157采用屏蔽措施：#脈沖變壓器做磁屏蔽防止磁場漏泄。#整個開關電源可用多孔金屬殼屏蔽起來，引線處使用穿心電容，接縫處焊接，或用螺絲固定，注意螺絲間距要短。采用屏蔽措施：158布線時應注意：

#盡量減小高頻環(huán)路的面積，各個環(huán)路互不靠近或重迭，縮短高頻信號線。#不要把開關電源的輸入交流電源線和輸出直流電源線靠在一起，更不能捆扎在一起。

#輸出直流電源線最好用雙絞線，至少應緊靠在一起走線。#開關電源的輸入輸出電源線應盡可能遠離電路中的信號線。布線時應注意：159（四）測試故障診斷流程與整改措施（四）測試故障診斷流程與整改措施160輻射發(fā)射不合格的診斷判斷不合格的主要原因：磁場天線？電場天線？大致位置？插拔電源線或電纜線法電流鉗法磁場探頭法電場探頭法電場掃描儀輻射發(fā)射不合格的診斷判斷不合格的主要原因：磁場天線？電場天線16130MHz～1000MHz的輻射發(fā)射測試30MHz～1000MHz的輻射發(fā)射測試162電子電氣設備的EMC設計診斷和整改課件163傳導發(fā)射不合格的診斷電流判斷法例如用電流鉗套在單根電源線上，觀測電源的電流波形。電壓判斷法例如用示波器的探頭接在電源的高、低電位端，觀測電源的電壓波形。如電源電壓較高，可用高壓探頭。傳導發(fā)射不合格的診斷電流判斷法16450ΩV型AMN50Ω/50μH（即50Ω電阻和50μH電感并聯(lián)，測量頻率為150KHz～30MHz）、50Ω/50μH+5Ω（50Ω和50μH加5Ω的并聯(lián)，測量頻率為9KHz～150KHz）、50Ω/5μH+1Ω（50Ω和5μH加1Ω的并聯(lián)，測量頻率為150KHz～100MHz）、測量的是線-地的共模電壓，但可同時反映共模和差模騷擾。50ΩV型AMN50Ω/50μH（即50Ω電阻和50μH165測試中常見測試頻譜超標的定位確定頻譜上的超標頻率：屬于那種信號？由電路哪一部分發(fā)出？測量騷擾波形，與工作電路的波形比較。超標頻率很可能不是工作信號的主頻率，而是工作信號的諧波，或是其他的雜波。超標頻率包含的能量不一定比其他頻率強，但更滿足發(fā)射條件，更容易發(fā)射。采取措施后原有的超標頻率壓下了，但別的頻率可能冒出來超標了。測試中常見測試頻譜超標的定位確定頻譜上的超標頻率：166例：DC-AC逆變器的干擾DC-AC逆變器，輸入300V以上直流，輸出三相10KHz的PWM調(diào)制波，功率>100W供大功率三相交流驅(qū)動電機。直流供電母線上有IGBT的關斷浪涌和續(xù)流二極管的恢復浪涌。PWM調(diào)制波輸出具有高頻諧波成分。例：DC-AC逆變器的干擾DC-AC逆變器，輸入300V以上167逆變器的磁場輻射逆變器的磁場輻射168輻射電磁場抗擾度試驗載波頻率為80~1000MHz，調(diào)制信號為1kHz，調(diào)幅度為80%；測試在電波暗室中進行，地面上鋪設吸波材料

輻射電磁場抗擾度試驗載波頻率為80~1000MHz，調(diào)169射頻場感應傳導騷擾抗擾度試驗

載波頻率為150KHz~80MHz，幅度調(diào)制信號為1KHz正弦波，調(diào)幅度80%。騷擾信號通過CDN、電流夾鉗、電磁夾鉗以共模方式耦合到EUT。射頻場感應傳導騷擾抗擾度試驗載波頻率為150KHz~80170抗擾度不合格的診斷查找：問題出現(xiàn)點到騷擾施加點的騷擾傳輸途徑。應注意：1、有時問題出現(xiàn)點不一定是故障發(fā)生點，而是故障發(fā)生后出現(xiàn)的衍生問題。2、騷擾傳輸途徑不等同于工作信號的途徑。使用：模擬源、電壓探頭、電流探頭、電場探頭、磁場探頭、電流鉗、匹配網(wǎng)絡、示波器、頻譜儀。抗擾度不合格的診斷查找：問題出現(xiàn)點到騷擾施加點的騷擾傳輸途徑171輻射發(fā)射或抗擾度不合格的整改1、磁場天線—改善機箱屏蔽；非金屬機箱則改善PCB板和電路的設計。（詳見“減小磁場天線差模電流輻射的措施”)2、電場天線—電纜上加鐵氧體磁環(huán)；端口加濾波和去耦電路；采用屏蔽電纜和連接器；改進產(chǎn)品內(nèi)部結(jié)構的設計與布置。(詳見“電場天線共模電流輻射的抑制方法”)輻射發(fā)射或抗擾度不合格的整改172傳導發(fā)射或抗擾度不合格的整改1.電源端口加濾波器，注意選擇合適的濾波器和正確的安裝方法。(詳見“電源濾波器”)2.改善開關電源的設計。(詳見“開關電源的騷擾抑制方法”)3.信號線上傳導騷擾的抑制方法同“電場天線”，但應選擇頻率較低的抑制器件。4.注意被測線是否和其他強干擾線貼近？傳導發(fā)射或抗擾度不合格的整改1.電源端口加濾波器，注意選173電快速瞬變脈沖群抗擾度試驗電快速瞬變脈沖群抗擾度試驗174電子電氣設備的EMC設計診斷和整改課件175試驗等級點源端口I/O、信號、數(shù)據(jù)、控制端口開路輸出試驗電壓峰值（kV）脈沖重復頻率（kHz）開路輸出試驗電壓峰值（kV）脈沖重復頻率（kHz）10.550.2552150.5532515442.525×特定特定特定特定試驗等級點源端口I/O、信號、數(shù)據(jù)、控制端口開路輸出試驗電壓176電快速瞬變脈沖群的抑制采用地環(huán)路干擾的抑制方法：采用平衡電路隔離變壓器共模扼流圈光電耦合器光纖傳輸電快速瞬變脈沖群的抑制采用地環(huán)路干擾的抑制方法：177浪涌（沖擊）抗擾度試驗

浪涌（沖擊）抗擾度試驗178電子電氣設備的EMC設計診斷和整改課件179振鈴波浪涌抗擾度試驗振鈴波浪涌抗擾度試驗180抑制浪涌和雷電干擾的原則雷電具有很大的能量，首先應考慮避免雷擊，或者使雷電的能量能以適當?shù)姆绞桨踩狗牛员Ｕ先松戆踩驮O備不被燒毀。由于雷電脈沖包含高頻成份，能量已被抑制在安全線以下的雷電波進入設備后，仍有可能對電路產(chǎn)生干擾，因此應對設備進行良好的電磁兼容設計。抑制浪涌和雷電干擾的原則雷電具有很大的能量，首先應考慮避免雷181浪涌抑制器件系統(tǒng)中的信號線、電源線上都可能由于感應雷的作用而產(chǎn)生浪涌高壓脈沖，對此我們必須采用適當?shù)睦擞恳种破骷３Ｓ玫睦擞恳种破骷袣怏w放電管、硅雪崩二極管、金屬氧化物壓敏電阻和固態(tài)瞬變電壓抑制器SSTVS

浪涌抑制器件系統(tǒng)中的信號線、電源線上都可能由于感應雷的作用182氣體放電管響應時間約為100ns，有殘留尖峰。優(yōu)點是能承受很高的沖擊電流，大于20kA，幾十微秒。缺點是放電時呈短路狀態(tài)，浪涌過后仍延續(xù)一段時間，直到電源下半周才恢復，這對內(nèi)部電路的正常工作是不利的。只能用在交流電源上，如用在直流電源上則放電后可能無法恢復。使用時最好串聯(lián)一個限制后續(xù)電流的電阻。氣體放電管響應時間約為100ns，有殘留尖峰。183硅雪崩二極管原理是電壓鉗位，響應時間小于1ns。優(yōu)點：與放電短路方式相比，浪涌抑制過程中輸人電源端不會短路，因此不會影響內(nèi)部電路；同時響應速度快，殘留尖峰很小，抑制效果好；浪涌過后即自行恢復，沒有延遲時間；交直流電源都能運用。缺點：承受尖峰電流能力比放電管差。

硅雪崩二極管原理是電壓鉗位，響應時間小于1ns。184金屬氧化物壓敏電阻原理是電壓鉗位，響應時間小于50ns，稍慢于硅雪崩二極管，但峰值電流承受能力和能量級別比二極管高。

金屬氧化物壓敏電阻原理是電壓鉗位，響應時間小于50ns，185固體瞬變電壓抑制器SSTVS

吸收了氣體放電管和硅雪崩二極管的優(yōu)點。浪涌侵入，超過規(guī)定電壓時抑制器首先起鉗位作用，象雪崩二極管一樣，防止浪涌的快速上升邊沿損壞內(nèi)部電路，響應時間約幾個納秒。然后就象氣體放電管一樣短路，把浪涌中的能量泄放掉，直至泄放電流低于維持電流，抑制器恢復阻斷狀態(tài)。其體積很小，可以在印制電路板上表面安裝，但承受電流能力還達不到氣體放電管的水平．固體瞬變電壓抑制器SSTVS吸收了氣體放電管和硅雪崩二極管186雷電保護電路的混合形式氣體放電管安排在最前面，硅雪崩二極管或金屬氧化物壓敏電阻安排在后面，中間用電阻或電感隔離。當浪涌侵人時，因為二極管響應速度快，可先對浪涌的快速上升沿進行鉗位，大量的能量則通過放電管泄放．為了防止放電管因為后級的鉗位而達不到其放電起始電壓，所以利用電阻或電感來隔離。

雷電保護電路的混合形式氣體放電管安排在最前面，硅雪崩二極管187靜電放電ESD靜電放電ESD188靜電放電抗擾度試臉靜電放電抗擾度試臉189接觸放電：對EUT的導電表面放電；空氣放電：對EUT的孔、縫和絕緣面放電；直接放電：直接對EUT放電；間接放電：對EUT周圍的垂直和水平耦合板放電。接觸放電：對EUT的導電表面放電；190ESD的干擾方式傳導和輻射傳導方式：人手觸摸印制板上的軌線、管腳、設備的

I/O接口端子、同軸插座的芯線等等，使靜電放電電流直接流入設備內(nèi)的電路，造成干擾。

ESD的干擾方式傳導和輻射191傳導干擾舉例人體電阻R=500Ω

人體電容C=300pF靜電電壓U=10KV靜電能量WE=15mJIC輸入電阻Ri=5KΩ數(shù)字信號幅度3.5V

寬度4ns數(shù)字信號能量Ws=9.8x10-9mJ顯然靜電能量WE>>數(shù)字信號能量Ws，集成片肯定會產(chǎn)生誤動作，嚴重的還會損壞芯片。

傳導干擾舉例人體電阻R=500Ω192輻射干擾舉例金屬機殼內(nèi)有PCB板，PCB與機殼有連接線1，分布電感為L1。機殼有接地線2，分布電感為L2。分以下情況討論：輻射干擾舉例金屬機殼內(nèi)有PCB板，PCB與機殼有連接線1，分1931、金屬機殼無孔縫，無連接線1，有接地線2：手觸金屬機殼時產(chǎn)生放電電流，沿機殼外表面通過接地線2入地。由于瞬態(tài)放電電流包含很多高頻成分，可達300~1000MHz,如接地線2的分布電感L2較大，降壓較大，使機殼的RF電位升高，機殼內(nèi)存在瞬態(tài)高電場，通過分布電容耦合的PCB板上的到電路和元器件上，產(chǎn)生干擾。如PCB與機殼有連接線1，并且L1很小，則可大大減小電場耦合。1、金屬機殼無孔縫，無連接線1，有接地線2：手觸金屬機殼時產(chǎn)1942、金屬機殼有孔縫，有連接線1和接地線2：放電電流沿機殼外表面流動時由于受孔縫的阻擋，所產(chǎn)生的瞬態(tài)磁場會穿過孔縫進入機殼內(nèi)部，耦合到PCB板上的電路和元器件上，產(chǎn)生干擾，電路的環(huán)路面積越大，干擾就越大。2、金屬機殼有孔縫，有連接線1和接地線2：放電電流沿機殼外表195抑制靜電放電干擾的方法防止靜電的產(chǎn)生：機房的工作臺和地板應鋪設防靜電材料，操作人員不穿化纖等易產(chǎn)生靜電的衣服，手腕處最好佩帶接地扣帶，保持機房的相對濕度在45％以上等等。介質(zhì)絕緣隔離層；金屬屏蔽層；I/O電路的傳導ESD防護。抑制靜電放電干擾的方法防止靜電的產(chǎn)生：196介質(zhì)絕緣隔離層普通塑料（PVC、聚酯等）的擊穿電壓為8KV/mm。空氣擊穿電壓的安全距離為1KV/mm。塑料機箱有孔縫時ESD仍可能進入，特別是孔縫中有灰塵、污垢和潮濕時更易漏電，所以PCB板不要布置在孔縫處，應留有安全距離8~12mm以上。機箱表面安裝的器件例如顯示器件、薄膜面板、觸覺鍵盤等表面一般帶有15KV的ESD保護層，但邊緣處應良好處理。例如用擋板避免手指靠近邊縫，或用絕緣膠填充，或用金屬導電襯墊填充，把ESD電流引開。夾在塑料層中的電路不要貼近邊緣走線。介質(zhì)絕緣隔離層普通塑料（PVC、聚酯等）的擊穿電壓為8KV/197金屬屏蔽層PCB與機殼的連接線以及機殼的接地線，分布電感越小越好。PCB上的電場敏感器件應加金屬屏蔽罩，并良好接PCB的地。PCB上方不要有懸浮的金屬，例如IC的空腳、散熱片、金屬支架都應就近接地。金屬機箱的孔縫應盡量縮小。PCB設計時應盡量縮小電路的環(huán)路面積。機箱內(nèi)的弱電電路和走線應遠離機箱25mm。金屬屏蔽層PCB與機殼的連接線以及機殼的接地線，分布電感越小198I/O電路的傳導ESD防護在I/O端口串聯(lián)電阻，減小ESD放電電流。采用瞬態(tài)電壓抑制器TVS管；采用低通濾波器和共模濾波器。I/O電路的傳導ESD防護在I/O端口串聯(lián)電阻，減小ESD放199謝謝！

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沙斐

北京交通大學電子學院

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200（一）EMC必須掌握的基本概念1.1電磁騷擾源（波形和頻譜）

1.2敏感設備的抗擾度

1.3騷擾的傳輸途徑（空間的和傳導的）（二）EMC的三大基本控制技術2.1接地技術2.2濾波技術2.3屏蔽技術（三）產(chǎn)品的EMC設計3.1針對傳輸途徑的設計方法3.2PCB板的設計3.3設備和系統(tǒng)的設計（四）故障診斷流程與整改措施（一）EMC必須掌握的基本概念201（一）EMC必須掌握的基本概念（一）EMC必須掌握的202什么是電磁兼容？電磁兼容（EMC--ElectromagneticCompatibility）是一門新興的綜合性學科，主要研究電磁干擾和抗干擾的問題。即怎樣使在同一電磁環(huán)境下工作的各種電子電氣的器件、電路、設備或系統(tǒng)，都能正常工作，互不干擾，達到兼容狀態(tài)。什么是電磁兼容？電磁兼容（EMC--Electromag203干擾三要素的構成EUTEUT騷擾源傳輸途徑敏感設備空間輻射的電磁波導線傳導的電壓電流任何電子電氣設備都可能是騷擾源，也可能是敏感設備。電磁騷擾源是客觀存在的，只有在影響了敏感設備的正常工作時才構成“干擾”，也就是人們通俗所說的電磁干擾。設備越敏感，抗擾度越差。干擾三要素的構成EUTEUT騷擾源傳輸途徑敏感設備空間輻射的204設備的電磁兼容性（EMC）設備的發(fā)射特性（EMI）設備向外部發(fā)射電磁騷擾的特性。設備的抗擾度（IMUNITY）（敏感度EMS）設備抵抗外部入侵的電磁騷擾的能力。只有設備的EMI和EMS都符合要求了，才能說設備的EMC合格了。設備的電磁兼容性（EMC）設備的發(fā)射特性（EMI）205EMC研究對象的擴展

目前EMC的研究對象已不僅僅限于電子氣設備，而且進一步拓寬到：雷電、靜電等自然干擾源；強電磁脈沖；電磁環(huán)境污染與生態(tài)效應；信息處理設備電磁泄漏產(chǎn)生的失密;無線電頻率的分配和管理。EMC研究對象的擴展206案例：脈沖針灸儀對收音機的干擾脈沖重復頻率=2.36KHz,脈寬=27μs廣播中波550~1500KHz,短波5.85~22MHz,調(diào)頻88~108MHz

案例：脈沖針灸儀對收音機的干擾脈沖重復頻率=2.36KHz,207針灸儀為什么會輻射電磁波？（天線）針灸儀工作信號是脈沖為何會影響單頻接收的收音機？（頻譜分析）為什么中波全干擾,短波稍好些，調(diào)頻完全不干擾？（頻譜分析）如何測試？（獲得波形、頻譜等？）是否符合標準？（3C認證？）擬采用什么控制措施？（5個基本措施）如何設計產(chǎn)品？（電路、布置、走線、機箱等）針灸儀為什么會輻射電磁波？（天線）208EMC的研究內(nèi)容1.構成電磁干擾的三要素電磁騷擾源、傳輸途徑和敏感設備。2.電磁兼容測試。3.電磁兼容標準。4.EMC控制技術屏蔽、濾波、接地、隔離、平衡傳輸。5.電磁兼容預測、分析和設計。EMC的研究內(nèi)容1.構成電磁干擾的三要素2091.1電磁騷擾源人為騷擾源和自然騷擾源任何電子電氣設備都可能是人為騷擾源。雷電、靜電放電是自然騷擾源。電磁噪聲--不帶任何信息的電磁現(xiàn)象，例如：雷電、靜電放電；電氣設備運行中出現(xiàn)的電火花；晶體管、二極管關斷時產(chǎn)生的脈沖噪聲等。無用信號--功能性信號，例如廣播、電視、雷達、信息技術設備等，本身是有用信號，但干擾了其它設備的正常工作，所以對敏感設備而言是無用信號。1.1電磁騷擾源人為騷擾源和自然騷擾源210騷擾的波形和頻譜EMC標準的騷擾限值是按頻率規(guī)定的；EMC設計是以騷擾頻率為依據(jù)的。了解騷擾的波形有助于騷擾源的定位和抑制。模擬信號的波形和頻譜。數(shù)字信號的波形和頻譜。脈沖信號（浪涌、電快速瞬變脈沖群、靜電放電、人為脈沖等）的產(chǎn)生原因、波形和頻譜。騷擾的波形和頻譜EMC標準的騷擾限值是按頻率規(guī)定的；211數(shù)字脈沖信號的頻譜分析數(shù)字脈沖信號的頻譜分析212信息技術設備的工作信號是數(shù)字脈沖信號，具有很寬的頻帶，從電磁兼容角度應該考慮的最高頻率為時鐘頻率的10~20倍或者為1/πtr,tr為脈沖的上升沿時間，即脈沖的前沿越陡峭或脈沖的重復頻率越高，則脈沖包含的高頻能量越大。信息技術設備的工作信號是數(shù)字脈沖信號，具有很寬的頻帶，從電磁213雷電的模擬波形

開路電壓

1.2/50μs絕緣跳火器件試驗短路電流8/20μs導電不跳火器件試驗CCITT波形10/700μs通信設備試驗雷電的模擬波形

開路電壓

1.2/50μs214雷電模擬波形的頻譜分析雷電波形是脈沖信號，具有很寬的頻帶。能量主要集中在低頻部分，由脈沖強度（幅度X寬度）決定。帶寬可以用1/πtr來估算，tr為脈沖的上升沿時間，脈沖的前沿越陡峭，則脈沖包含的高頻能量越大。從電磁兼容角度應該考慮的最高頻率約在300KHz—10MHz。雷電模擬波形的頻譜分析雷電波形是脈沖信號，具有很寬的頻帶。215電快速瞬變脈沖群模擬波形的頻譜分析包含很多高頻成分，可達60~600MHz,電快速瞬變脈沖群模擬波形的頻譜分析包含很多高頻成分，可達60216靜電放電模擬波形的頻譜分析瞬態(tài)放電電流包含很多高頻成分，可達300~1000MHz,靜電放電模擬波形的頻譜分析瞬態(tài)放電電流包含很多高頻成分，可達217切斷電感負載產(chǎn)生的脈沖噪聲切斷電感負載產(chǎn)生的脈沖噪聲218

有刷電機、繼電器、電磁閥、高壓點火線圈等都是電感負載。都可能產(chǎn)生電快速瞬變脈沖群和振鈴浪涌。pip繼電器端驅(qū)動線中的騷擾波形有刷電機、繼電器、電磁閥、高壓點火線圈等都是電感負載。219

如開關是晶閘管，關斷時沒有空氣放電，但仍然會產(chǎn)生振鈴浪涌。開關電源線中的騷擾

如開關是晶閘管，關斷時沒有空氣放電，但仍然會產(chǎn)生振鈴浪2201.2敏感設備的抗擾度設備的敏感度門限：使設備產(chǎn)生不希望有的響應或造成其性能降級時的騷擾電平，敏感度門限越低說明設備的擾干擾能力越差。電磁干擾安全系數(shù)：敏感度限值(dB)與現(xiàn)存最大干擾(dB)之差，一般要求設備的電磁干擾安全系數(shù)不小于6dB，某些特殊設備如武器、電爆裝置等應不小于20dB1.2敏感設備的抗擾度設備的敏感度門限：使設備產(chǎn)生不希望有的221模擬電路的敏感度模擬電路具有一定的接收頻帶寬度，如果騷擾的有效頻帶全部或部分地落在模擬電路的接收帶寬內(nèi)，則騷擾就被接收并迭加在有用信號上，當干擾與有用信號相比足夠大時，就會影響設備的正常工作。確定模擬電路敏感度門限的步驟：1、根據(jù)設備受損程度與輸入信噪比的關系，確定輸入信噪比，2、根據(jù)最小有用信號確定敏感度門限。模擬電路的敏感度模擬電路具有一定的接收頻帶寬度，如果騷擾的222強信號干擾的音頻整流效應騷擾的有效頻帶與模擬電路的接收頻帶無重迭，但由于騷擾非常強，仍會產(chǎn)生干擾。強信號干擾的音頻整流效應騷擾的有效頻帶與模擬電路的接收頻帶223數(shù)字電路的敏感度數(shù)字電路的敏感度門限：直流噪聲容限、交流噪聲容限、噪聲能量容限。數(shù)字電路的閥值電平越高，傳輸延遲時間越長（即工作速度越慢）．輸出阻抗越低則數(shù)字電路的抗干擾性能越強。數(shù)字電路的敏感度數(shù)字電路的敏感度門限：直流噪聲容限、交流噪2241.3騷擾的傳輸途徑一.導線傳導 共阻抗耦合共電源線差模方式共地（回流）線差模方式 地環(huán)路干擾地電位差共模方式周圍強場共模方式二.空間輻射差模電流輻射(磁場天線)和共模電流輻射(電場天線) 遠場>λ/2π電磁感應 近場<λ/2π電磁耦合1.3騷擾的傳輸途徑一.導線傳導2251.3.1分布參數(shù)形成的阻抗1.3.1分布參數(shù)形成的阻抗226分布電容和分布電感的概念任何二金屬間都存在分布電容和電感：+Q-QVE分布電容和分布電感的概念任何二金屬間都存在分布電容和電感：+227各種傳輸線的分布參數(shù)各種傳輸線的分布參數(shù)228分布參數(shù)是固有的特性參數(shù)，只與二金屬的物理尺寸、相對位置有關。實際設備中各種元器件、傳輸線、機箱間的分布參數(shù)是造成EMC問題的主要原因，但分布參數(shù)很難計算和測量，因此EMC分析有一定難度。

分布參數(shù)是固有的特性參數(shù)，只與二金屬的物理尺寸、相對位置有關229傳輸線的分布參數(shù)分布參數(shù)本身很小，僅nH/m,pF/m數(shù)量級。集中參數(shù)器件來源于分布參數(shù)。分布參數(shù)在高頻時有效，低頻時不起作用。f>10kHzL和C起主要作用，f<1kHzR起主要作用。傳輸線的分布參數(shù)分布參數(shù)本身很小，僅nH/m,pF/m數(shù)量230電子電氣設備的EMC設計診斷和整改課件231電流總是走阻抗最小的路電流總是走阻抗最小的路2321.3.2共電源線阻抗耦合器件1和器件2共用一個電源供電，通過Zs供電線路的阻抗（主要是分布電感的感抗），互相干擾。騷擾源是差模源。

1.3.2共電源線阻抗耦合器件1和器件2共用一個電2331.3.3共地線（回流線）阻抗耦合接地線的功能是保持零電位，應該沒有電流，不要和回流線混淆。回流線一般接地，所以俗稱地線。1.3.3共地線（回流線）阻抗耦合接地線的功能是保持零電位2341.3.4地環(huán)路干擾1.3.4地環(huán)路干擾235共模和差模差模電流：信號線-回流線電流，大小相等方向相反；差模電壓：信號線-回流線間電壓；共模電流：線-大地間電流，方向相同；共模電壓：線-大地間電壓有用信號都是差模的，騷擾可能是差模的，也可能是共模的。共模和差模差模電流：信號線-回流線電流，大小相等方向相反；236地電位差產(chǎn)生共模的地環(huán)路干擾。騷擾電磁場在線-線間產(chǎn)生差模電流，在負載上引起干擾，這是差模干擾。騷擾電磁場在線-地間產(chǎn)生共模電流，共模電流在負載上產(chǎn)生差模電壓，引起干擾，這是共模的地環(huán)路干擾。例如：抗擾度試驗中的射頻場、傳導、EFT、浪涌等產(chǎn)生的干擾。地電位差產(chǎn)生共模的地環(huán)路干擾。237用電流鉗區(qū)別電流