电磁兼容培训杨继深教授讲稿1(地线干扰与对策)

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地线干扰与接地技术ppt课件

2 导体的阻抗低频时与截面尺寸关系大，高频时关系小：从表中可见：同样长度地导线，低频时，由于截面的尺寸不同，阻抗相差很大，而高
频时相差很小。这是因为，阻抗电阻和感抗两部分组成，频率较低时，感抗很小，电阻起主导作用，电阻与导线的截面尺寸关系很大。频率较高时，感抗起主导作用，而导线的电感与导线的截面尺寸关系不大。例如：10Hz条件下，1米长的，d=0.65cm的导线，阻抗为517，1米长的， d=0.06cm的导线，阻抗为52.9m，两者相差将近100倍。而在50MHz 的条件下，前者的阻抗为356，而后者的阻抗为500。
地线电位示意图
2mV 2mV ~ 10mV
10mV ~ 20mV 20mV ~ 100mV
100mV ~ 200mV
200mV
传统定义：地线就是电路中的电位参考点，它为系统中的所有电路提供一个电位基准。
在从事电路设计的人员范围内，如果谁提出这样一个问题：什么是地线，地线起什么作用？马上会引起同事的嘲笑。因为电路接地实在是再自然不过的事情了。定义也在教科书中不知陈述过多少遍。
R1
= R1 / L
f
VS + VN
地线电压实际是一种共模电压，在这个电压的驱动下，电缆中流过的电流是共模电流。因此可以采用在电缆上安装共模扼流圈的方法来抑制地环路电流。
共模扼流圈：将变压器以纵向扼流圈形式接入信号传输线中，称为中和变压器，或共模扼流圈，结构特点：
两个绕组匝数、绕向均相同工作特点：信号电流在两个绕组中流动，是差模电流，产生的磁场相互抵消，信号几乎无损通过；地线干扰电流在两个绕组中流动是共模电流，产生的磁场同相相叠加，故共模扼流圈对干扰电流呈现较大阻抗，较好地抑制了地环路干扰。

电磁兼容培训胶片第1章

过程二的幅度变化
•如果再返回来考虑第三
•d
大的辐射源问题：
B
•去掉这个辐射源后，改善量：
•0.1
• 20lg
5•0.001
•= dB
44
•没有经验的人会认为将其它措施去掉，只保留抑制
第三大泄漏源的措施就可以了。
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杨继深 2002年4月
•6 •8 •2 •0.
6
•44
电磁兼容培训胶片第1章
•有衬垫
•衬垫安装 •衬垫质量 •内部结构
•
缝 •检查
隙
衬垫
•仍有泄漏
•无衬垫 •设法密封缝隙
•无泄
•完成
漏
•
•磁 •辐射源是否孔场在孔洞附近洞
•电
•重新设计结构，使两者远离
•缩小孔洞尺寸或用截止波导
•
场
导馈线通
•导线可滤波 •导线不可滤波
•导线滤波 •重新设计结构，避免导线馈通
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杨继深 2002年4月
电磁兼容培训胶片第1章
受辐射干扰的问题诊断
•电缆可拔掉
有拔电掉
缆所
• •
•
逐
•合格
•不合格
根缆插
上电
•合格
套 •不合格磁
环
•合格，还有电缆没插
•全合格
•完成
•不合
格 •电缆滤波
•电缆不可拔掉
•缩短电缆、套磁环
•合格或
•改善
•不合格
•放开电缆
•或屏蔽
•合格
自制近场电场探头
•根据使用条件，套适当的绝缘层
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地线干扰对策

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。

电磁兼容培训教材(一

电磁兼容（EMC，Electromagnetic Compatibility），简单地说就是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。

它包括三方面的含义：1）电磁环境应是给定的或者是可以预期的；2）设备、分系统或系统不应产生超过标准或者规范所规定的电磁骚扰发射的限值要求；3）设备和分系统或系统应满足标准或者规范所规定的电磁敏感性限值或抗扰度限值的要求。

也就是说在既定的环境中，电子设备不仅对外的电磁辐射要合乎规定，同时也能在符合规定的电磁辐射环境中正常工作和运行。

如何才能实现电磁兼容呢？这要从分析形成电磁干扰后果的基本要素出发。

由电磁骚扰源发射的电磁能量，经过耦合途径传输到敏感设备的过程称之为电磁干扰效应。

因此，形成电磁干扰后果必须具备电磁骚扰源、耦合途径和敏感设备三个基本要素。

电磁骚扰源：任何形式的自然现象或电能装置所发射的电磁能量，能使周边环境的人或其它生物受到伤害，或使其他设备、分系统或系统发生电磁危害，导致性能降级或失效的自然现象或电能装置。

耦合途径：传输电磁骚扰的通路或媒介。

敏感设备：在受到电磁骚扰源所发射的电磁能量的作用时，会受到伤害的人或其它生物，以及会发生电磁危害，导致性能降级或失效的器件、设备、分系统或系统。

很多时候器件、设备、分系统或系统既是电磁骚扰源又是敏感设备。

实现电磁兼容，就必须从这三个方面入手，运用技术措施（抑制骚扰源、消除或减弱骚扰的耦合、降低敏感设备对骚扰的响应或增加电磁敏感性电平）和组织措施（制订完整的技术标准、规范，进行电磁兼容管理）来加以解决。

电磁兼容主要研究以下五个方面：1、电磁干扰（Electromagnetic Interference，简称EMI）：由电磁骚扰引起的设备、传输通道或系统性能的下降。

EMI主要包括设备向空间发射的干扰（辐射干扰RE）和从电源线、互连线向电网或其他设备泻放的干扰（传导干扰CE）。

任何设备的EMI均应限制在某一个规定的极限值之内，以保障在共同的电磁环境中与其他设备保持共存状态。

电磁干扰和抗干扰措施讲课讲稿

防静电手腕带
2024/10/23
46
防静电手腕带的使用
接地
2024/10/23
47
2.信号地线
对于仪器、通讯、计算机等电子技术来说，“地线”多是指电信号的基准电位，也称为“公共参考端”，它除了作为各级电路的电流通道之外，还是保证电路工作稳定、抑制干扰的重要环节。它可以接大地，也可以与大地隔绝。常将仪器设备中的公共参考端称为信号地线。
2024/10/23
35
交流电源滤波器的内部电路（续）
差模电感
共模电感
2024/10/23
36
开关电源内部的电源滤波器及共模电感
2024/10/23
37
电源滤波器中的共模电感
当50Hz电流流经共模电感时，由于进线与出线产生的磁场方向相反，相互抵消，不会产生压降，但共模电感对共模干扰却有较大的感抗。
电磁干扰和抗干扰措施
三、电磁干扰的传播途径
电磁干扰的形成必须同时具备三项因素：干扰源干扰途径——传导型干扰（路）、辐射型干扰（场）对电磁干扰敏感性较高的接收电路
消除或减弱电磁干扰，可针对这三项因素采取措施：消除或抑制干扰源切断干扰途径削弱接受回路对干扰的敏感性
2024/10/23
镀铜电磁屏蔽盒
高频磁屏蔽是采用导电良好的金属材料做成屏蔽罩、屏蔽盒等不同的外形，将被保护的电路包围在其中。它屏蔽的干扰对象是高频（40kHz以上）磁场。干扰源产生的高频磁场遇到导电良好的电磁屏蔽层时，就在其外表面感应出同频率的电涡流，从而消耗了高频干扰源磁场的能量。其次，电涡流也将产生一个新的磁场，抵消了一部分干扰磁场的能量，从而使电磁屏蔽层内部的电路免受高频干扰磁场的影响。

电磁兼容培训胶片(地线干扰与对策)共25页

，也会招来人们的反感轻蔑和嫉妒。——培根 22、业精于勤，荒于嬉；行成于思，毁于随。——韩愈
23、一切节省，归根到底都归结为时间的节省。——马克思 24、意志命运往往背道而驰，决心到最后会全部推倒。——莎士比亚
25、学习是劳动，是充满思想的劳动。——乌申斯基
电磁兼容培训胶片（地线干扰与对策）
1、合法而稳定的权力在使用得当时很少遇到抵抗。 ——塞 ·约翰逊 2、权力会使人渐渐失去温厚善良的美德。— —伯克
3、最大限度地行使权力总是令人反感；权力不易确定之处始终存在着危险。— —塞·约翰逊 4、权力会奴化一切。——塔西佗
5、虽然权力是一头固执的熊，可是金子可以拉着它的鼻子走。— —莎士比

EMC电磁兼容培训(3)

2002年7月杨继深
解耦电容的选择
dI dt C=
各参数含义：各参数含义：在时间dt内，电源线上出现了瞬间电流dI，dI导致了电源线上出现电压跌落dV。 1/2π√ LC f Z
dV
2002年7月杨继深
增强解耦效果的方法
铁氧体电源用铁氧体增加电源端阻抗注意铁氧体安装的位置地
2002年7月杨继深
轨线阻抗与延时
35µm
W
140 120 Z0(Ω) 100 80 60 h = 0.38 0.1 0.5 1 h = 0.76 1.5 W(mm) h = 2.54 h = 1.52 250 200 Z0(Ω) 150 100 50 1 2 W
εr = 4.5
h 微带线 W
40
2002年7月杨继深
dB
铁氧体磁环使用方面的一些问题
Ω
125 600 1250
Ω
300个 30个
4500
1
10
100
1000
Ω
½匝 1½匝
Ω
0.1
1
10
100
1000
无偏置有偏置
2002年7月杨继深
I/O接口布线的一些要点
滤波电容电源线连接地线连接信号滤波器干净区域隔离变压器/ 光耦隔离器
时钟电路、高速电路桥壕沟
2002年7月杨继深
电缆滤波
滤波连接器 PCB
注意！
PLB、JLB等滤波器
TLZ、BLZ等滤波阵列板
2002年7月杨继深
滤波器电容量的选择
R源 R负载
电容过大电容合适
低速接口 10 ~ 100kB/s 上升时间 tr 带宽 BW 总阻抗 R 最大电容 C 0.5~1µs 320kHz 120Ω 2400pF

地线干扰与接地技术

RC1
RL
VS
RC2 ZSG
RG
VG
接地方式种类
信号接地方式
单点接地
多点接地
串联单点接地
并联单点接地
杨继深 2000
混合接地
单点接地
1
2
3
1
I1
I2
I3
A
I2
A R2 B R3 C
I1
R1
2
3
B C
I3
串联单点接地优点：简单缺点：公共阻抗耦合
并联单点接地优点：无公共阻抗耦合缺点：接地线过多
杨继深 2000
多点接地（间隔/20接地）
电缆多点接地带来的问题
~ VOUT
IS
VIN
~ VOUT
M LS
杨继深 2000
RS IS
VIN = VOUT+ ISRS
噪声
电缆屏蔽层接地位置
~
屏蔽双绞线
~
屏蔽双绞线
~
屏蔽双绞线
杨继深 2000
~
屏蔽同轴线
~
屏蔽同轴线
~
屏蔽同轴线
低频磁场对电缆的干扰
隔离变压器
VS
CP
1
杨继深 2000
VG
C1
C2
屏蔽
VG
RL
VN
屏
蔽
层
只
能
接
2
2
点！
光隔离器
发送
VS
光耦器件
Cp
接收 RL
VG
发送
VS
VG
杨继深 2000
接收 RL
共模扼流圈的作用
L
R1

电磁兼容培训-杨继深 ppt

0 -10
频率
杨继深 2002年4月
选择滤波器的保险方法
0.1Ω
滤波器
100Ω
100Ω
滤波器
0.1Ω
~
~
50Ω 0.1/100Ω
的的
0
2002
4
器件距离对高频性能的影响
杨继深 2002年4月
滤波器安装在线路板的问题
机箱内干扰
电源线泄漏严重
杨继深 2002年4月
线路板上滤波的改进方法
杨继深 2002年4月
三端电容器的不足
寄生电容造成输入端、输出端耦合
接地电感造成旁路效果下降
杨继深 2002年4月
穿心电容更胜一筹
金属板隔离输入输出端
一周接地电感很小
杨继深 2002年4月
穿心电容的插入损耗
插入损耗
普通电容
理想电容穿心电容
c 穿心电容的插入损耗
杨继深 2002年4月
1GHz
C ~
ZL
Zs
L
Fco = 1/(2π Rp C) π Fco = Rs/(2π L） π ）
Zs、ZL串联、
杨继深 2002年4月
~
ZL
Zs、ZL并联、
器件参数的确定
L
RCຫໍສະໝຸດ RL = R / 2πFC
C = 1 / 2πRFC
对于T形（多级T）和 π 形（多级π）电路，最外边的电感或电容取 L/2 和 C/2，中间的不变。
PCB
电源
滤波器
PCB
滤波电路
杨继深 2002年4月
这样试一试
机箱内
机箱外屏蔽箱
杨继深 2002年4月

电磁兼容培训胶片(地线干扰与对策)

1k 100k
429 7.14 632 8.91m 5.34m 53.9m m
42.6m 712m 54m 828m 71.6m 1.0
1M 426m 7.12 540m 8.28 714m 10
5M 2.13 35.5 2.7 41.3 3.57 50
10M 4.26 71.2 5.4 82.8 7.14 100
电流 I
L 1H/m
RAC= 0.076r f1/2 RDC
0.37I
深度
r
= 1 / ( f r r)1/2
杨继深 2002年4月
导线的阻抗
频率
Hz
10Hz
d = 0.65cm d = 0.27cm d = 0.06cm 10cm 1m 10cm 1m 10cm 1m
51.4 517 327 3.28m 5.29m 52.9m
IN1 VG
IN2
RL1
IS
VL
RL2
杨继深 2002年4月
地线问题－公共阻抗耦合
电路1
地电流1 公共地阻抗
电路2
地电流2
~
V
杨继深 2002年4月
~
改进1
改进2
~
接地方式种类
信号接地方式
单点接地
多点接地
串联单点接地并联单点接地
杨继深 2002年4月
混合接地
单点接地
1
2
3
1
I1
I2
I3
A
I2
地电流
安全接地
地环路电流
Rs ~ Vs
Rs ~ Vs
安全接地
杨继深 2002年4月
放大器屏蔽壳的接地
C1S

EMC电磁兼容培训

路漫漫其修远兮, 吾将上下而求索
2002年7月杨继深
0V
+++++
信号地
定义：信号电流流回信号源的低阻抗路径
路漫漫其修远兮, 吾将上下而求索
2002年7月杨继深
导线的阻抗
路漫漫其修远兮, 吾将上下而求索
2002年7月杨继深
地线问题－地环路
I1 VN
I2
地环路 IG
路漫漫其修远兮, 吾将上下而求索
搭接
电子设备中，金属部件之间的低阻抗连接称为搭接。例如： •电缆屏蔽层与机箱之间搭接 •屏蔽体上不同部分之间的搭接 • 滤波器与机箱之间的搭接 • 不同机箱之间的地线搭接
路漫漫其修远兮, 吾将上下而求索
2002年7月杨继深
搭接不良的滤波器
实际干扰电流路径
预期干扰电流路径
滤波器接地阻抗
路漫漫其修远兮, 吾将上下而求索
面板上安装滤波器的方法
焊接
螺装加垫片电磁密封衬垫
电磁密封衬垫隔离舱
路漫漫其修远兮, 吾将上下而求索
2002年7月杨继深
滤波阵列板或滤波连接器
共模扼流圈的构造
共模扼流圈中的负载电流产生的磁场相互抵销，因此磁芯不会饱和。
路漫漫其修远兮, 吾将上下而求索
2002年7月杨继深
电源线滤波器的特性
VIN = VOUT+ ISRS
噪声
电缆屏蔽层接地位置
~
屏蔽双绞线
~
屏蔽双绞线
~
屏蔽双绞线
路漫漫其修远兮, 吾将上下而求索
2002年7月杨继深
~
屏蔽同轴线
~
屏蔽同轴线
~

电磁兼容技术课件

线路板（减少了屏蔽内容） • 2001年， “实践电磁技术 ” 两天，目前教材内容 • 200杨2继年深，200“2年实4月践电磁技术 ” 三天，增加试验和诊断内容
课程内容
电磁兼容要求（标准）与试验方法地线造成的干扰问题与解决方法电磁屏蔽与搭接电磁干扰滤波技术线路板设计电缆设计瞬态抑制技术电磁干扰问题诊断
干扰发射
敏感度
传导
辐射
传导
电源线/信号线
辐射
静电放电磁场电场
天线端口
瞬态射频磁场电场天线端口信号/控制线电源线
杨继深 2002年4月
电磁兼容标准体系
电磁兼容标准
基础标准
通用标准
被引用到被引用到
杨继深 2002年4月
产品标准
标准编号的识别
国家或组织制订单位
标准编号
IEC IEC 欧共体美国
V
辐射高于单极
常见的等效天线
VG PCB 接地线
机箱
子板电缆
主板
PCB电缆
杨继深 2002年4月
笔记本没接地散热片
电磁兼容标准
分析环境中的各种电磁干扰
分析设备受电磁干扰的机理
编成电磁兼容标准
保证各类电子设备的正常工作及良好的电磁环
境
杨继深 2002年4月
电磁兼容标准的内容
电磁兼容标准
•
可持续竞争的惟一优势来自于超过竞争对手的创新能力。。07:35: 5807:3 5:5807: 35Monday, August 10, 2020
•
学到很多东西的诀窍，就是一下子不要学很多。。2 0.8.102 0.8.100 7:35:58 07:35:5 8Augus t 10, 2020

电磁兼容技术全面培训(杨继深)

V2 V1
电流增益的分贝数＝ 20lg I2 I1
杨继深 2002年4月
用分贝表示的物理量
电压：用1V、1mV、1µV 为参考（例如：1µV = 0dBµV）则单位为：dBV、dBmV、dBµV 等，
电流：用1A、1mA、1µA 为参考，则：dBA、dBmA、dBµA 场强：用1V/m、1µV/m 为参考，则：dBV/m、dBµV/m 等，功率：用1W、1mW 为参考，则：dBW、dBm等，
EUT与参考地平面之间的距离大于 100mm
静电放电
＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋
放电电流 I
杨继深 2002年4月
静电枪电原理路
人体模型电路
放电端
放电开关
放电枪核心
接地端
杨继深 2002年4月
静电放电试验装置
水平耦合板 >1.6×0.8m
EUT绝缘垫
直接对EUT放电
水平板间接放电
垂直耦合板 500mm正方形，距EUT100mm
产品标准
标准编号的识别
国家或组织制订单位
标准编号
IEC
CISPR
CISPR Pub. × ×
IEC 欧共体美国日本中国
TC77
CENELEC FCC，DOD
VCCI
质量技术监督局, 国防部门
IEC × × × × × EN × × × × ×
FCC Part × ×, MIL-STD. × ×
电磁兼容试验场地
电磁发射试验
开阔场（民用标准）屏蔽暗室(半无反射室)
可在普通环境中，但
敏感度或抗扰度试验：是注意对周围设备的
影响
杨继深 2002年4月

电磁兼容培训胶片(地线干扰与对策)东共33页

42、只有在人群中间，才能认识自己。——德国
43、重复别人所说的话，只需要教育；而要挑战别人所说的话，则需要头脑。—— 玛丽·佩蒂博恩·普尔
44、卓越的人一大优点是：在不利与艰难的遭遇里百折不饶。——贝多芬
45、自己的饭量自己知道。——苏联
电磁兼容培训胶片(地线干扰与对策)东
56、死去何所道，托体同山阿。 57、春秋多佳日，登高赋新诗。 58、种豆南山下，草盛豆苗稀。晨兴理荒秽，带月荷锄归。道狭草木长，夕露沾我衣。衣沾不足惜，但使愿无违。 59、相见无杂，但道桑麻长。 60、迢迢新秋夕，亭亭月将圆。
41、学问是异常珍贵的东西，从任何源泉吸收都不可耻。——阿卜·日·法拉兹

电磁兼容培训胶片(地线干扰与对策)

改进2
~
第十四页，共二十四页。
接地方式种类 (fāngshì)
信号接地(jiēdì)方式
单点接地
多点接地
串联单点接地
并联(bìnglián)单点接地
杨继深 2002年4月
第十五页，共二十四页。
混合接地
单点接地(jiēdì)
1
I1
2
I2
3
I3
1
A I2
A
R2 B R3 C
I1
R1
2
3
B C
I3
第二章地线干扰(gānrǎo)与接地技术
为什么要地线地环路问题与解决(jiějué)方法公共阻抗耦合问题与解决方法各种接地方法电缆屏蔽层的接地
杨继深 2002年4月
第一页，共二十四页。
安全地 (ānquán)
220V
0V
++++ +
杨继深 2002年4月
第二页，共二十四页。
51.4 517 327 3.28m 5.29m 52.9m
429 7.14 632 8.91m 5.34m 53.9m m
42.6m 712m 54m 828m 71.6m 1.0
d= 0.04cm 10cm 1m
13.3m 133m
14m 144m
90.3m 1.07
1M 426m 7.12 540m 8.28 714m 10
信号地 (xìnhào)
定义：信号电流流回信号源的低阻抗(zǔkàng)路径
杨继深 2002年4月
第三页，共二十四页。
地线引发干扰问题(wèntí)的原因
V=IR
电流(diànliú )走最小阻抗路