第九章嵌入式系统的电磁兼容设计

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嵌入式系统中的电磁兼容与抗干扰设计

嵌入式系统中的电磁兼容与抗干扰设计嵌入式系统是一种特殊的电子系统，常常集成在其他设备中，例如家电、汽车、医疗设备等。

因此，嵌入式系统的电磁兼容与抗干扰设计显得尤为重要。

本文将介绍什么是电磁兼容与抗干扰设计以及在嵌入式系统中的应用。

首先，让我们了解电磁兼容与抗干扰设计的基本概念。

电磁兼容（EMC）是指设备在电磁环境中能够正常工作，而不对周围的设备或系统产生干扰。

抗干扰设计（EMI）则是指对电磁辐射源和电磁辐射敏感设备采取措施，以减少电磁辐射干扰和电磁辐射接收干扰。

在嵌入式系统中，电磁兼容与抗干扰设计是为了保证系统的稳定性、可靠性和安全性。

当嵌入式系统与其他设备共同工作时，可能会发生电磁干扰，导致系统性能下降或甚至失效。

因此，嵌入式系统必须在设计阶段考虑电磁兼容与抗干扰措施。

首先，对于电磁兼容设计来说，主要目标是减少系统对外部电磁场的敏感度，以及减少系统本身的电磁辐射。

为此，设计师可以采取以下措施：1. 屏蔽和隔离：通过在系统的关键部件或线路上添加金属屏蔽罩或采用隔离技术，可以有效地减少系统对外界干扰的敏感度。

2. 接地和综合布线：良好的接地系统可以提供一个低阻抗的回路，减少系统的电磁辐射和干扰。

在综合布线中，要注意信号和电源线之间的隔离，减少互相干扰的可能性。

3. 滤波器和终端阻抗匹配：添加适当的滤波器可以消除电源线上的噪声，提高系统的抗干扰能力。

此外，正确匹配终端阻抗可以减少信号的反射和干扰。

其次，抗干扰设计对于嵌入式系统的可靠性和安全性至关重要。

以下是一些常用的抗干扰设计措施：1. 合理布局：在嵌入式系统的电路板布局中，应将高频和低频的电路分开，减少彼此之间的干扰。

同时，要避免信号线和电源线交叉走线，以减少互相干扰的可能性。

2. 地线设计：良好的地线设计可以有效地降低系统的电磁辐射和接收干扰。

地线应尽量短、粗，与信号线和电源线分离，并且要与系统的整体结构保持一致。

3. 外部滤波器：在系统的输入和输出部分添加适当的滤波器，可以减少外部电磁辐射的进入系统的可能性，提高系统的抗干扰能力。

章嵌入式系统的电磁兼容设计

章嵌入式系统的电磁兼容设计电磁兼容性(EMC)设计是嵌入式系统开发过程中的重要考虑因素。

随着电子设备在现代生活中的广泛应用，其所产生的电磁辐射和对电磁干扰的容忍程度越来越重要。

电磁辐射和电磁干扰可能会对其他设备和系统产生不良影响，因此必须进行电磁兼容性设计，以确保设备在各种环境下能正常工作。

本文将介绍嵌入式系统的电磁兼容设计方法以及一些常见的技术。

首先，嵌入式系统的电磁兼容设计要从硬件设计开始。

这包括电路板布局、引脚编址、线路跟踪等。

在电路板布局中，关键是要避免信号线与电源线、地线等敏感线路的交叉。

尽量使用双层或多层电路板设计，以减少电磁干扰。

引脚编址是确保信号线和电源线在设计中的正确布局，并避免高频信号与低频信号线路的干扰。

线路跟踪则需要避免长线路和衔接的线路，以减少电磁辐射。

其次，电磁屏蔽是电磁兼容设计中的关键技术之一、电磁屏蔽材料可以用于外壳和电路板上，以减少电磁辐射和对电磁干扰的敏感度。

常见的电磁屏蔽材料包括金属屏蔽罩、导电涂层和电磁屏蔽垫等。

在选择和使用电磁屏蔽材料时，需要根据系统的特定要求进行评估和测试，以确保其符合所需的屏蔽效果。

另外，接地设计也是电磁兼容设计中需要重点考虑的因素之一、合理的接地设计可以减少电磁干扰的传播路径，并提高系统的抗干扰能力。

对于嵌入式系统来说，最好采用单点接地和屏蔽接地结构。

同时，还需要考虑地线的长度、形状和位置等因素，以确保良好的接地效果。

此外，电源滤波器也是电磁兼容设计中常用的技术之一、电源滤波器可以通过滤除电源线中的高频噪声，减少电磁干扰的产生和传播。

常见的电源滤波器包括LC滤波器、RC滤波器和磁性屏蔽滤波器等。

选择合适的电源滤波器需要根据系统的功耗、频率和电源噪声等因素进行评估和测试。

此外，信号线的布局和传输也需要进行电磁兼容设计。

在信号线布局中，关键是避免信号线与电源线、地线和其他信号线的交叉。

信号线的传输也需要避免长线路和衔接的线路，以减少电磁辐射和电磁干扰的影响。

电磁兼容设计

电磁兼容设计EMC的设计原则主要包括电磁妥协、电磁传导和电磁辐射三个方面。

其中，电磁妥协指系统或设备在其电磁环境中所具备的稳定可靠性和干扰抑制能力；电磁传导指电磁干扰通过导线、电缆等电路途径传输的过程；电磁辐射指电磁干扰通过空气中的辐射传输的过程。

EMC设计的目标是在满足设计要求的前提下，通过合理的电磁设计手段，使系统或设备能够在电磁环境中稳定可靠地工作，同时对周围环境产生的电磁干扰控制在一定范围内。

EMC设计的方法主要包括减少敏感性、抑制干扰、提高屏蔽和地线设计。

减少敏感防止设备受到外界电磁场的干扰，通常可以采取一些措施，如增加设备的抗干扰性能、优化电路布局和线路板设计等。

抑制干扰可通过增强设备的抑制功能，如增大屏蔽效果和电源滤波等手段来实现。

提高屏蔽能力是抑制电磁辐射和传导的有效手段，常见的屏蔽方法包括金属外壳屏蔽、电磁屏蔽材料应用、屏蔽接地等。

地线设计则是保证设备或系统的电磁兼容性的关键，应遵循地线独立性、地线的连续性、地线的低阻抗和建立合理的地线结构等原则。

EMC设计在现代工程中的重要性不言而喻。

如今，电子设备广泛应用于工业、航空航天、通信、医疗、军事等领域，其性能和可靠性对终端产品的质量和稳定运行起着至关重要的作用。

而在电磁环境复杂多变的情况下，需要通过合理的EMC设计手段来保证设备的正常工作。

EMC设计不仅能够提高设备的抗干扰能力，减少电磁相互干扰带来的工作不稳定等问题，也有助于提高设备的功能完整性、稳定性和可靠性，同时带来更好的性价比和用户体验。

在实际应用中，EMC设计涉及到多个方面的问题。

首先，需要对电磁场特性进行准确的测量和分析，以了解系统或设备所处的电磁环境。

其次，在电路设计和线路板布局方面，需要注意电磁兼容性的要求，采取合适的技术手段，如差分信号传输、噪声屏蔽等。

此外，还需要有效地管理和控制系统或设备产生的电磁辐射和传导干扰，选用合适的屏蔽材料和设计合理的地线结构。

最后，通过全面的测试和验证手段，验证设计方案的合理性和可行性，确保设备在正常工作和异常情况下的电磁兼容性能。

嵌入式系统中的电磁兼容性设计与优化方法

嵌入式系统中的电磁兼容性设计与优化方法一、引言近几年，嵌入式系统已经成为了各种领域的重要组成部分，从家庭用电器到工业自动化，从医疗设备到交通运输，从通讯设备到航空航天，无一不离开了嵌入式系统的应用。

而随着嵌入式系统应用场景的不断增多，对其稳定性、可靠性、安全性、兼容性等方面的需求也在不断提高。

其中，电磁兼容性作为嵌入式系统设计中的一个重要方面，也越来越受到工程师们的关注。

电磁兼容性是指电子设备在特定环境下，能够在不产生危害电磁干扰的前提下，正常地工作，并不受到电磁干扰的影响。

为了保证嵌入式系统的电磁兼容性，需要对其进行专门的设计与优化。

本文将对嵌入式系统中的电磁兼容性设计与优化方法进行详细探讨。

二、电磁兼容性问题的表现形式在嵌入式系统中，电磁兼容性问题主要表现在以下几方面：1.电磁辐射干扰当电路中的电流和电压发生变化时，会产生辐射场，从而对周围的设备和系统产生干扰。

这种干扰称为电磁辐射干扰。

在嵌入式系统中，电磁辐射干扰可能会引起其他设备中断或失效，或者对通讯系统产生干扰，造成信号质量下降。

2.电磁敏感性电磁敏感性是指嵌入式系统中的电路容易受到来自外部电磁场的干扰影响，从而影响系统的正常工作。

这种敏感性广泛存在于各类控制电路、通讯电路、传感器等电路中。

3.共模噪声干扰共模噪声干扰是指来自于电源线、信号线等共同连接的信号线路上的噪声干扰。

在嵌入式系统中，共模噪声干扰的主要表现为设备直接断电、失效等问题。

三、电磁兼容性设计与优化方法为了有效地解决嵌入式系统中的电磁兼容性问题，需要采用一系列设计与优化手段。

1. PCB布局设计优化在电路设计中，PCB 布局是最基础和关键的环节。

良好的 PCB 布局设计可以有效降低电磁辐射和电磁敏感性。

一些常规的 PCB 布局设计优化方法包括：信号线、电源线等线路的分离；系统地面的铺设；地面电位平面化等。

2. 过滤器应用过滤器是嵌入式系统中常用的抑制电磁干扰的组件。

它能有效地将频率波动在较高频段的电磁干扰滤除，从而保证系统的正常工作。

精品课件电磁兼容性设计ppt课件

IC的引脚排列也会影响电磁兼容性能。因此IC的VCC与GND之间的距离越近，去耦电容越有效。
无论是集成电路、PCB板还是整个系统，大部分噪声都与时钟频率及其高次谐波有关。
合理的地线、适当的去耦电容和旁路电容能减小时钟辐射。
用于时钟分配的高阻抗缓冲器也有助于减小时钟信号的反射和振荡。
TTL和CMOS器件混合逻辑电路会产生时钟、有用信号和电源的谐波，因此，最好使用同系列的逻辑器件。
铁氧体磁珠或串联电阻）－降低负载电容，以使靠近输出端的集电极开路驱动器而便于上拉，电阻值
尽量大－处理器散热片与芯片之间经导热材料隔离，并在处理器周围多点射频接地－电源的高质量射频旁路（解耦）在每个电源管脚都是重要的－高质量电源监视电路需对电源中断、跌落、浪涌和瞬态干扰有抵抗能力－需要一只高质量的“看门狗” －决不能在“看门狗”或电源监视电路上使用可编程器件－电源监视电路及“看门狗”也需适当的电路和软件技术，以使它们可以适
模拟器件也需要为电源提供高质量的射频旁路和低频旁路。
对每个运放、比较器或数据转换器的每个模拟电源引脚的RC或LC滤波都是必要的。
对模拟电路而言，模拟本振和IF频率一般都有较大的泄漏，所以需要着重屏蔽和滤波。
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2.3 逻辑电路设计
对高频数字电路布局时应作到有关的逻辑元件应相互靠近，易产生干扰的器件(如时钟发生器)或发热器件应远离其他集成电路。
应大多数的不测情况－当逻辑信号沿的上升/下降时间比信号在PCB走线中传输一个来回的时间短时，
应采用传输线技术
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在逻辑电路中，数字信号的传输线的处理也相当重要。
当电路在高速运行时，在源和目的间的阻抗匹配非常重要。
否则过量的射频能量将会引起电磁兼容性问题。

嵌入式系统的电磁兼容EMC设计

嵌入式系统的电磁兼容EMC设计嵌入式系统已经广泛应用于各个领域，包括家庭电器、汽车、通信等。

然而，由于系统内部各个部件的复杂性和高度集成度，其电磁兼容（Electromagnetic Compatibility，简称EMC）设计在设计过程中必不可少。

本文将介绍嵌入式系统的电磁兼容设计原则和方法，以及一些常见的EMC问题及其解决方案。

一、电磁兼容设计原则1. 抑制电磁辐射嵌入式系统的电磁辐射往往是由高速信号线和开关电源等部件引起的。

为了减少电磁辐射，可以采取以下措施：- 使用屏蔽罩或屏蔽材料对高频电路进行屏蔽，减少辐射；- 将高速信号线布线在内部层上，与其他线路层隔离；- 采用合适的布线技巧，如走直线、避免回路形成等，以减少回流电流产生的辐射；- 合理选择开关电源，避免谐波产生的辐射。

2. 提高电磁抗干扰能力嵌入式系统需要具备一定的抗干扰能力，以保证在电磁干扰环境下正常工作。

为了提高系统的电磁抗干扰能力，可以采取以下措施：- 控制信号的上升沿和下降沿的斜率，减小辐射和共模噪声；- 使用抗干扰滤波器，滤除高频噪声和干扰；- 按照规范要求进行屏蔽接地的设计，减少共模干扰；- 选择合适的地线布局，避免地回流电流引起的干扰；- 使用合适的电磁屏蔽材料，减少外部电磁场的干扰。

二、常见的EMC问题及解决方案1. 传导干扰传导干扰是指由于电磁波在电路中的走线上发生耦合而引起的干扰。

为了解决传导干扰问题，可以采取以下措施：- 加强线路隔离，避免不同部件之间的电磁干扰；- 选择合适的传导抑制元件，如电容、电感、滤波器等；- 采用屏蔽罩或隔离层，减少线路之间的耦合。

2. 辐射干扰辐射干扰是指由于电磁波向外辐射而引起的干扰。

为了解决辐射干扰问题，可以采取以下措施：- 采用屏蔽罩或屏蔽材料对高频电路和敏感电路进行屏蔽；- 使用合适的布线技巧，如走直线、避免回路形成等，减少辐射；- 选用低辐射源和低辐射率的元器件。

3. 地线干扰地线干扰是指地线回流电流引起的干扰。

嵌入式系统中的电磁兼容与抗干扰设计

嵌入式系统中的电磁兼容与抗干扰设计在现代科技的发展中，嵌入式系统已经成为各个领域中不可或缺的一部分。

无论是汽车领域、医疗设备、航空航天，还是智能家居、物联网等，都离不开嵌入式系统的应用。

然而，随着系统的复杂度不断提高和频带的不断增加，电磁兼容性(EMC)和抗干扰(EMI)设计变得越来越重要。

嵌入式系统的电磁兼容性和抗干扰设计是确保系统正常工作的关键。

电磁兼容性是指在相同的电磁环境下，系统不会产生不可接受的电磁干扰，同时也不会对其他设备造成干扰。

抗干扰是指系统在外界电磁场的干扰下，依然能够正常工作，不受影响。

首先，为了保证嵌入式系统的电磁兼容性，设计人员需要在系统级别上进行规划和设计。

这需要考虑系统的物理布局、信号传输线路的走向、接地方法以及各个模块之间的电磁辐射和敏感性等方面。

通过合理的布局和阻隔设计，可以减少电磁辐射和传导干扰，从而提高嵌入式系统的电磁兼容性。

其次，电磁兼容性设计还需要注意信号线的布线和排布。

在布线方面，要避免平行线和信号线与电源线相交引起的串扰。

合理选择导线的宽度和间距，并使用合适的线缆材料和屏蔽技术，可以有效减少信号线之间的串扰和互相干扰。

另外，对于敏感信号线，如模拟信号和高速数字信号，更需要特殊的处理。

对于模拟信号，可以采用屏蔽线、差模传输和合适的滤波器等方法来减少噪声的影响。

而对于高速数字信号，除了使用差模传输和屏蔽线外，还需要考虑终端阻抗匹配和信号完整性等因素，以确保信号的准确传输和接收。

此外，在嵌入式系统中，地线的设计也是非常重要的一部分。

合理的地线设计可以提供稳定的地引用平面，减少环路电流的形成，从而减少电磁干扰。

同时，合理的地线布局还可以减小地线回流电流的路径长度，减少电磁辐射。

地线的设计需要遵循低阻抗和低感抗的原则，并注意避免回路间引起的干扰。

此外，抗干扰设计也是确保嵌入式系统正常工作的关键。

可以采用屏蔽技术、滤波器和接地技术等方法来减少来自外界的干扰。

屏蔽技术可以通过金属壳体或层层屏蔽材料来阻挡外界电磁场的干扰，从而保护系统内部的电路免受干扰。

[电子教案]嵌入式系统 (9)

经过门电路的实际传播时间
门电路内部翻转时间
10%
90%
t上升时间
10%
90%
t下降时间
t传播：器件传播时延
注：制造商可能标示上升/下降时间最大为2ns，实际上，此值可能低于1ns。
边沿速率与信号频谱边沿速率影响电磁兼容性与低功耗设计对照（矛盾）
⑻ 元件封装
选择封装通常从以下几个方面来考虑：引线长度电感元件的尺寸环路电流环路的产生引起环路电流和辐射如下图所示。
8.3 基本元件的高频特性与模型
⑴ 导线类
导线类包括信号导线、PCB走线、电子元件的引脚等，在高、低频时的特性如下图所示。
元件导线
低频特性
高频特性（集总模型）
响应曲线高频共振波长
Z
f 实线为低频时的响应曲线虚线为高频是的响应曲线
⑵ 电阻
电阻在高低频时的特性如下图所示。
元件
低频特性
电阻
高频特性（集总模型）
⑴ 选择错误的电子元器件封装形式和封装材料（金属与塑料封装）对于封装形式，表面安装期间的辐射效应小于DIP封装器件。
⑵ 设计不佳，完成质量不高，电缆与接头的接地不良。 ⑶ 错误的PCB布局，包括：
时钟和周期信号走线设定 PCB的分层排列及信号布线层的设置对于带有高频RF能量分布成分的选择共模与差模滤波接地环路旁路与去耦不足
⑴ 传导耦合
传导耦合机理如下图所示。
PCB 导线等效
PCB 导线等效
Rs
电路 1
电路 2
Us
❖ 3. 噪声耦合路径（continued）
⑵ 磁场耦合
磁场耦合原理如下图所示。
磁场能量回路之间的等效互感 M

嵌入式系统中的电磁兼容性设计技巧

嵌入式系统中的电磁兼容性设计技巧嵌入式系统的电磁兼容性设计是确保设备在电磁环境中稳定运行，不受外部电磁干扰或自身电磁辐射对其正常工作产生影响的重要手段。

在现代社会中，随着电子设备的普及和应用领域的不断扩大，电磁兼容性设计已成为电子产品研发中不可或缺的一环。

下面将介绍一些嵌入式系统中常用的电磁兼容性设计技巧。

首先，对于嵌入式系统的PCB设计来说，在布局和布线方面要尽量减少回流环路，避免信号线穿越功率线以及地线，减小回流环路的面积和布线长度。

此外，对于高速信号线和时钟信号线，要采取差分信号传输，减小信号线之间的串扰和互相干扰，从而提高系统的抗干扰能力。

其次，在电源供电方面，要采取有效的滤波措施和稳压措施，减小电源的纹波和噪声，保证系统各个模块的稳定供电。

同时，要避免电源线和信号线在PCB板上的交叉，尽量减小共模干扰。

另外，在外部接口设计方面，要对接口线缆进行屏蔽处理，从而减小外部电磁干扰对系统的影响。

此外，对接口线缆进行滤波处理和防雷处理也是提高系统电磁兼容性的重要手段。

此外，在整个设计过程中，要对系统中的各个模块进行电磁辐射和电磁敏感性测试，确保系统在各种电磁环境下都能正常运行。

如果发现系统中存在电磁兼容性问题，要及时进行分析和改进，提高系统的电磁兼容性。

总的来说，嵌入式系统中的电磁兼容性设计是一个综合性的工作，需要在整个设计过程中不断考虑和综合各种因素，从布局设计到线路布线再到外部接口设计，都需要有针对性地采取相应的措施。

只有在设计过程中充分考虑到电磁兼容性因素，并加以有效的控制和改进，才能确保系统在各种复杂的电磁环境中稳定运行。

希望上述介绍的电磁兼容性设计技巧能对嵌入式系统设计工程师有所帮助。

嵌入式机器人控制器的电磁兼容设计

ｕｒｇｅ
Ｐｒｏｔｅｃｔｉｖｅ
Ｄｅｖｉｃｅ）是限制雷
电反击、侵入波、雷电感应和操作过电压而产生的瞬时过电压、泄放电涌电流沿线路传送的电流、电压或功率的暂态波。常用的ＳＰＤ有压敏电阻和抑制二极管。嵌入式机器人控制器选用硅瞬变电压吸收二极管（Ｔｒａｎｓｉｅｎｔ
ａｇｅＶｏｌｔ—
Ａｂｓｔｒａｃｔ
ＴｈｅＥＭＣｄｅｓｉｇｎｏｆｅｍｂｅｄｄｅｄｃｏｎｔｍｌｌｅｒｉｎ
ａ
ｒｏｂｏｔｉｓｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄｆｒｏｍｓｅｖｅｒａｌ
ａｓｐｅｃｔｓ．ｓｕｃｈ嬲ｓｅｌｅｃｔｉｎｇａｃｔｉｖｅｄｅｖｉｃｅｓａｎｄｍｅｔｈｏｄ
ＰＣＢ，ｇｒｏｕｎｄｉｎｇ，ｓｈｉｅｌｄｉｎｇ，ｆｉｌｔｅｒｉｎｇ，ａｎｄｓｕｐｐｒｅｓｓｉｎｇｔｒａｎｓｉｅｎｔｓ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｈｏｗｓｔｈａｔｓｔｒａｔｉｆｉｃａｔｉｏｎａｎｄｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎｄｅｓｉｇｎｃｏｕｌｄｍｅｅｔｔｈｅｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓｏｆ
Ｖ三个区，
２
有源器件的选型和印制电路板设计
芯片封装直接影响Ｉｃ的电容和电感，减小引线电
为了使电源层上可走回流线，可在槽上加装缝补电容，容量按走过的回流的频率计算。
２．１有源器件的选型
在芯片的电源腿和接地腿之间安装０．１灯滤波电
容，在１
ｋＨｚ～ｌ
感，应从芯片封装做起。衡量一个芯片封装技术先进与否的重要指标是芯片面积与封装面积之比，这个比值越接近１越好。
・ＰＲＯＦＥＳＳｌＯＮＡＬＲＥＳＥＡＲＣＨ・
嵌入式机器人控制器的电磁兼容设计
ＥＭＣＤｅｓｉｇｎｏｆＥｍｂｅｄｄｅｄＣｏｎｔｒｏｌｌｅｒｉｎａＲｏｂｏｔ
清华大学工程物理系白同云

嵌入式系统的低功耗电磁兼容设计

嵌⼊式系统的低功耗电磁兼容设计1.什么是功耗设备输⼊功率和输出功率的差额。

2.嵌⼊式系统低功耗设计为什么重要1)低功耗设计可延长电池供电系统持续⼯作时间2)低功耗设计是延长系统使⽤寿命与提⾼系统稳定性的需要3)低功耗设计降低系统的散热要求4)低功耗设计有利于节约能源5)低功耗设计可减少系统的电磁辐射6)低功耗设计可提⾼系统的安全性3.动态功耗？静态功耗？静态功耗：门电路的状态不发⽣翻转时，门电路的功耗。

CMOS门电路的静态功耗⾮常⼩。

动态功耗：当门电路的状态发⽣翻转时产⽣的功耗。

电平发⽣翻转时，会产⽣瞬间的⼤电流，并引起负载电容的充/放电，产⽣较⼤功耗动态功耗是影响系统功耗的主要因素。

4.电容充放电功耗？瞬间导通功耗电容充放电功耗：随着CMOS门电路状态的改变，负载电容上不断发⽣充放电过程，从⽽产⽣功耗。

约占门电路全部功耗的70%到90%。

P turn=C L V DD2F瞬间导通功耗：具有零内阻的MOS管会在电源与地之间形成直接短路的现象造成的功耗。

占总动态功耗的5%到10%。

5.计算机低功耗设计基本原则？为什么有这样的原则？●电源电压宜低不宜⾼●时钟宜慢不宜快●系统宜静不宜动由动态功耗产⽣机制。

CMOS门电路总的平均动态功耗P=P turn+P short+P leakage其中电容充放电功耗和瞬时导通功耗组成的动态功耗是主要因素，静态功耗影响较⼩。

动态功耗是总功耗的主要部分，但静态功耗也是不可忽视的⼀部分。

6.某些集成的电路（如处理器）有多种功耗模式，？正常⼯作模式下全速运⾏，其它模式进⼊低功耗状态。

充分利⽤不同的功耗模式，可使系统的平均功耗显著降低。

7.CMOS门电路的功耗由哪⼏部分组成？CMOS门电路总的平均动态功耗P=P turn+P short+P leakage。

即电容充放电功耗，瞬间导通功耗及静态漏电流功耗。

8.数字集成电路器件的功耗与⼯作电压及⼯作频率有什么关系？为什么？由P turn=C L V DD2F可知，CMOS器件的功耗与开关频率呈线性关系，⽽与⼯作电压呈⼆次⽅关系，即器件的⼯作电压越⾼，时钟频率越⾼，则功耗越⼤。

嵌入式系统电磁兼容设计课件

短导线的长度；使导线尽可能接近地平面；使各自磁场方向相互垂直
PCB中的信号完整性
信号完整性(Signal Integrity)是指信号未受到损伤的一种状态，用于表示信号质量和信号传输后仍保持正确功能的特性
良好的信号完整性是指在需要时信号仍保持正确的时序和电平值
信号完整性问题可以导致信号失真、定时错误、数据/地址错误、控制线状态错误、系统误操作、直至系统崩溃
电感本身也十分容易耦合外界的噪声工作在高频频带时，电感随工作频率的变高，其特性
可能从电感性变为电容性
电感
电磁能量的耦合途径
耦合可分为传导耦合和辐射耦合两类传导耦合是指通过线路本身的电路形成的耦合，以及
通过导体间的分布电容、互感而形成的干扰耦合，传导耦合包括直接传导耦合、公共阻抗传导耦合、电容耦合、电感耦合等辐射耦合是指电磁能量以电磁场的形式从一个电路传输到另一个电路
密封
将电子产品用金属外壳或者用涂有射频导电漆的塑料外壳屏蔽，从而阻止射频能量从内部泄露出去、或从外部进入电子设备的处理方法。
抑制
通过滤波、搭接、屏蔽和接地或这些技术的任意组合，以减少或消除不希望有的射频能量发射。
常见电磁兼容问题
射频干扰：射频范围里的电磁能量干扰静电放电电力线干扰：电压跌落、频率波动、尖峰、浪涌、
电阻
电容的高频特性
在高频电路中要重视包括引线电感在内的电容器的等效电感
等效电感与电容组成的回路在特定频率上会产生共振，在共振频率上，电容器的阻抗最小。在此频率以上的电容器呈现电感性，其感抗随频率增加而增加，在某种意义上相当于一只电感
电容
电感的高频特性
电感线圈因高频电流流过会向周围散发出高频磁通，成为其它电路的干扰源

第九章嵌入式系统的电磁兼容设计

5
~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~６
4
辐射和接收干扰
6、设备内部干扰
7
7、地线混入干扰
9.1 电磁干扰(EMI)
传导干扰传导是指电压或电流通过干扰源和被干扰对象之间的公共阻抗进入被干扰对象，传导干扰是延着导体传播的干扰，其中对电源回路的传导干扰对设备的影响最大。
9.1 电磁干扰(EMI)
传输线
信号源
RS DC
传输线
负载
L
C
Ci Ri
9.1 电磁干扰(EMI)
差模信号 U1=-U2,UDEF=U1-U2
U DEF
I0
负载
U1
U2
9.1 电磁干扰(EMI)
差模信号 U1=-U2,UDEF=U1-U2
U UDEF=U1-U2
U1
t
0
U2
9.1 电磁干扰(EMI)
地线的定义电路电位基准点的等电位体
9.4抗干扰技术设计
接地方式
信号接地方式
单点接地
多点接地
混合接地
串联单点接地
并联多点接地
浮点接地
9.4抗干扰技术设计
浪涌抑制技术
雷电干扰的防护瞬态干扰的抑制
9.5 PCB电磁兼容设计
PCB布线寄生组件的分布参数
一个过孔大约引起0.6pF的电容一个集成电路本生的封装材料引起2~10 pF
主要用于解决传导干扰
9.4抗干扰技术设计
EMI滤波器
信号滤波器电源滤波器
9.4抗干扰技术设计
滤波器分类
无源滤波有源滤波器
9.4抗干扰技术设计
接地技术
合理的接地技术是最经济有效的电磁兼容设计技术，90%的电磁兼容技术问题由于布线和接地不当造成。

电磁兼容设计

EMC要求
元器件
电路
设备
系统
都必须互不干扰，正常工作，
达到电磁兼容
构成干扰三要素
骚扰源传输途径敏感设备
空间辐射的电磁波
EUT
EUT
传输途径
一、空间辐射差模电流辐射和共模电流辐射远场近场＞＜
λ 2π
电磁感应电磁耦合
λ 2π
二、导线传导共阻抗耦合共电源线共地线地环路干扰地电位差差模方式差模方式共模方式
商用设备：d＜λ/20,20dB 军用设备：d＜λ/50,28dB •显示窗可使用屏蔽玻璃；
•接缝处应良好搭接，缩短连接螺丝的间距，可使用导电衬垫；
•采用波导设计，通风窗可使用波导管。
分布电容和分布电感
•任何二金属间都存在分布电容和电感
各种传输线的分布参数
各种传输线的分布参数（续）
• 分布参数是固有的特性参数，只与二金属的物理尺寸、相对位置有关； • 分布参数是造成EMC问题的主要原因； • 实际设备中，各种元器件、传输线、机箱间的分布参数很难计算和测量，因此EMC分析有一1V，1μS）的频谱
骚扰的频谱分析（续）
八种脉冲频谱的比较
•采取屏蔽方法
•机箱的屏蔽效能由孔缝直径决定，机箱孔缝等效于二次发射天线。
•孔缝长度等于半波长的整数倍时，漏泄能量最大。 •对于固定的孔缝长度，频率越高，泄漏越严重。
机箱屏蔽的改进
•设计中使缝隙尺寸满足要
电磁兼容技术术语
电磁骚扰EMD（ElectroMagnetic Disturbance）
是“任何可能引起装置、设备或系统性能降级或对有生命或无生命物质产生作用的电磁现象。电磁骚扰可能是电磁噪声、无用信号或传播媒价自身的变化”。电磁干扰EMI（ElectroMagnetic Interference) 是“电磁骚扰引起的设备、传输通道或系统性能的下降”。电磁兼容EMC（ElectroMagnetic Compatibility)一般指电气及电子设备在共同的电磁环境中能执行各自功能的共存状态。

嵌入式系统的电磁兼容设计指南

嵌入式系统的电磁兼容设计指南在现代科技的发展中，嵌入式系统已经成为了许多领域不可或缺的一部分。

然而，嵌入式系统也面临着电磁兼容性的挑战。

电磁兼容性（EMC）是确保不同电子设备之间互不干扰和相互适应的能力。

本文将介绍嵌入式系统的电磁兼容设计指南，以帮助读者更好地理解并解决这一问题。

首先，了解电磁兼容性的基本原理是至关重要的。

电磁辐射和电磁干扰是EMC问题的两个主要方面。

电磁辐射是指嵌入式系统所产生的电磁波向周围环境传播的过程。

而电磁干扰则是嵌入式系统对其他电子设备产生的电磁干扰。

了解这些原理可以帮助我们更好地找到解决EMC问题的方法。

其次，保持嵌入式系统的整体地线设计是一种常见的EMC设计策略。

地线是电流返回路径的一部分，通过良好的地线设计可以减少电流环回并降低电磁波辐射。

在嵌入式系统中，地线应该被全部连接在一起，而不仅仅是通过局部的地线连接。

此外，通过增加地线的宽度和减小地线的长度，可以进一步提高系统的电磁兼容性。

另外，尽量减少嵌入式系统中的电磁辐射源也是一种有效的EMC设计方法。

电磁辐射主要来自于电路元件、线缆和天线。

通过选择低辐射的元件，合理布局线缆和天线，以及采用合适的屏蔽措施，可以有效地降低电磁辐射的级别。

此外，在高频率电路中使用差模信号传输和差分线缆也可以减少辐射电磁波。

此外，合理布局和屏蔽嵌入式系统的供电电源也是EMC设计的关键。

嵌入式系统中，电源线是辐射和接收电磁波的常见途径。

为了减少电源线的辐射和接收干扰，我们可以通过合理布局电源线和地线之间的距离，使用电磁屏蔽罩或屏蔽设备，以及使用衰减器来降低干扰。

另一个重要的EMC设计指南是使用合适的滤波器来处理嵌入式系统中的电源，信号线和数据线。

滤波器可以用于过滤掉不希望的频率范围内的信号，减少EMI（电磁干扰）的产生和传播。

在选择滤波器时，我们应该根据不同信号类型和频率范围的要求进行选择，并合理安放在嵌入式系统中。

最后，进行EMC测试和验证也是确保嵌入式系统符合电磁兼容性要求的重要环节。

电磁兼容结构设计方案

电磁兼容结构设计方案一、整体思路。

咱就把这个电磁兼容结构想象成一个超级防护盾，既要保护自己不受外界电磁干扰的欺负，又不能让自己内部产生的电磁能量跑出去骚扰别人。

二、外壳部分。

1. 材料选择。

咱就像给电子产品穿上一层铠甲一样，选金属材料来做外壳。

铝啊、钢啊之类的就很不错。

这些金属就像电磁小卫士，能够阻挡外界的电磁干扰，把那些乱七八糟的电磁信号都反射回去。

这就好比是在房子外面砌了一堵结实的墙，不让坏东西进来。

如果不想用纯金属，那种金属涂层的塑料也可以考虑。

它既有塑料的轻便，又有金属的电磁屏蔽能力，就像是给塑料穿上了一件金属制的防护服。

2. 密封性。

外壳的接缝处得密封好。

要是有缝儿，电磁干扰就像小老鼠一样，会从缝里钻进来或者跑出去。

可以用导电橡胶条来密封接缝，这导电橡胶条就像是一条电磁密封胶带，把那些可能的电磁泄漏通道都堵得死死的。

3. 接地。

外壳得接地，这接地可重要了。

就像是给那些多余的电磁能量找了个下水道，让它们都流到地下去，不会在设备周围乱晃。

接地要接得牢固，最好用粗一点的导线，这样电流才能顺畅地流走。

三、内部布局。

1. 分区。

把产生强电磁干扰的部件和那些对电磁干扰敏感的部件分开，就像把调皮捣蛋的孩子和爱安静的孩子分开一样。

比如说，电源部分通常会产生一些电磁噪声，就把它和那些精密的芯片之类的隔得远一点。

可以用金属隔板把不同的区域隔开，这隔板就像是一道电磁隔离墙。

2. 布线。

布线就像给电子元件们修路一样。

信号传输线和电源线要分开走，不能让它们混在一起。

如果混在一起，电源线的电磁噪声可能就会窜到信号线上，把信号搞得乱七八糟。

可以把信号线放在内层电路板，电源线放在外层，就像把不同类型的车分车道行驶一样。

而且，线要尽量短，太长的线就像一根长长的天线，会更容易接收和发射电磁干扰。

如果实在需要长一点的线，那就用屏蔽线，这屏蔽线就像是给信号穿上了一层防电磁干扰的罩衣。

四、通风散热与电磁兼容的兼顾。

1. 通风孔设计。

电磁兼容设计方案

电磁兼容设计方案电磁兼容(EMC)设计方案是为了保证电气设备能够在电磁环境中正常工作而制定的一系列措施。

下面将介绍一个基本的电磁兼容设计方案，以确保电气设备的可靠性和性能。

首先，需要进行全面的电磁环境调研。

通过测量，分析和评估电气设备所处的电磁环境，包括电磁场强度、频谱分布和其他干扰源等。

了解电磁环境对设备的影响，为后续的设计和改进提供依据。

其次，在电路设计中采用合适的电磁屏蔽措施。

包括使用抗干扰电路，提高电路的抗干扰能力。

在电路板布局时，尽量避免高频信号线和低频信号线的交叉，并采用分层布线和差分信号传输方式，减少电磁辐射和敏感性。

同时，在电路板布局和元器件选择中，要考虑到电磁兼容的要求。

合理布局电源和信号线路，减少回路面积和长度。

选择具有良好抗干扰能力的元器件，对于敏感元件，要采取良好的隔离措施。

另外，对电气设备进行合理的屏蔽设计。

可以采用金属壳体、屏蔽罩等方式对设备进行外部屏蔽，阻止外部电磁干扰的进入。

同时，在设计电路板时，合理安排信号和电源线的布局，减少电流回路面积和长度，减少电磁辐射。

此外，进行全面的电磁兼容测试和评估。

通过实验室测试，对电气设备的电磁兼容性进行评估，包括辐射干扰和传导干扰。

根据测试结果，对设备进行必要的改进和优化，确保其在各种电磁环境下能够正常工作。

最后，制定完善的电磁兼容管理策略。

包括制定电磁兼容设计标准和规范，对设备生产过程进行控制，确保每个生产的设备都符合相应的标准要求。

同时，培训和教育工作人员，提高其对电磁兼容问题的认识和处理能力。

综上所述，一个完善的电磁兼容设计方案涉及到电磁环境调研、电路设计和布局、屏蔽设计、兼容性测试和评估以及管理策略等方面。

通过采取合适的措施，可以确保电气设备在各种电磁环境下的可靠性和性能。

嵌入式系统电磁兼容技术

嵌入式系统电磁兼容技术1引言EMC(Electromagnetic Compatibility)——电磁兼容(性)是一门多学科交叉的边缘性学科。

电磁兼容技术已在很多领域中得到广泛的应用，在嵌入式应用中也越来越受到重视。

任何电子设备在运行时会向周围发射电磁能量，可能会对其他设备产生干扰。

同时设备本身也可能受到周围电磁环境的干扰，电磁兼容研究的主要问题就是如何使处于同一电磁环境中的各种设备或同一设备中的各组件都能正常工作而又互不干扰。

2嵌入式系统中电磁兼容性的特点随着IC 技术的发展，新技术不断涌现。

高性能单片机系统逐步采用32 位字长的RISC 体系结构，运行频率超过了100 MHz，8 位单片机也采用新工艺提高系统速度扩展功能接口。

嵌入式系统正朝着高集成度、高速度、高精度、低功耗的方向发展。

同时，由于电子技术的广泛应用，电子设备密度升高，电磁环境恶化，系统的电磁干扰与抗干扰问题日益突出。

嵌入式系统中的电磁干扰主要通过2 种方式传播：(1)导线传播即通过设备的信号线、控制线、电源线等直接侵入敏感设备，这种方式称传导干扰。

(2)空间传播骚扰源周围空间存在着电场、磁场和电磁场，会对附近电子线路产生干扰，称为场干扰。

2．1传导干扰2．1．1传输线的分布参数特性(1)传输线的电阻任何导体都存在一定的电阻，在导线中流过直流或低频电流时电荷在导线横截面上是均匀分布的。

当导线中流过高频电流时，由于高频集肤效应，导线中的电流主要集中在导体的表面，而导线中心几乎没有电流，因此导线的交流电阻将大于直流电阻，且交流电阻与频率的二分之一次方成正比。

导线的交流电阻可用改变截面积形状的方法来减小。

同样截面积的矩形导线比圆形导线具有更大的表面，所以交流电阻比圆形导线小。

接地导线常采用扁平矩形导线来代替圆导线，以减小高频电阻。

(2)传输线的特性阻抗传输线具有电。

嵌入式系统电磁兼容标准与规范考试试卷

嵌入式系统电磁兼容标准与规范考试试卷（答案见尾页）一、选择题1. 嵌入式系统电磁兼容标准中，哪个标准适用于无线通信设备？A. IEC 61000-4-2B. EN 55022C. ISO 11801D. All of the above2. 以下哪个因素会影响嵌入式系统的电磁兼容性能？A. 设备的供电电压B. 设备的运行温度C. 设备的制造工艺D. A和B3. 嵌入式系统电磁兼容认证的目的是什么？A. 评估设备的性能B. 确保设备符合安全标准C. 提高设备的可靠性和稳定性D. A和B4. 电磁兼容测试通常包括哪些测试项目？A. 电磁场抗扰度测试B. 电快速瞬变脉冲群测试C. 射频场强度测试D. 电压暂降和短时中断测试5. 在设计嵌入式系统时，如果无法避免电磁干扰，应该采取哪种措施？A. 使用屏蔽材料B. 加强设备间的隔离C. 使用滤波器D. A和B6. 嵌入式系统的电磁兼容性（EMC）是指嵌入式系统在其正常运行过程中，其电磁环境对周围电磁环境的影响以及嵌入式系统本身产生的电磁辐射对周围电磁环境的影响。

以下哪个选项描述了电磁兼容性的定义？A. 电磁兼容性是指在有限的空间内，各种电气设备和电子元器件之间不发生相互干扰的现象。

B. 电磁兼容性是指电子设备在预定的环境条件下和规定的时间内，完成规定的功能的能力。

C. 电磁兼容性是指电子设备在设计、制造和运行过程中，对其周围电磁环境产生的影响不超出规定的限值。

D. 电磁兼容性是指嵌入式系统在其正常运行过程中，不受周围电磁环境的影响，且不对周围环境产生电磁辐射。

7. 嵌入式系统的电磁兼容设计主要关注以下几个方面？A. 电源完整性B. 信号完整性C. 电磁干扰（EMI）D. 电磁场屏蔽8. 以下哪一个标准是关于电磁兼容的国家标准？A. IEC 61000-4-2B. GB/T 18037-2017C. ISO 11801D. CE 102419. 以下哪一个不是电磁兼容测量中的常用单位？A. V/mB. A/mC. W/m²D. dBuV10. 在嵌入式系统中，以下哪个因素可能引起电磁干扰？A. 电阻B. 电容C. 电感D. 开关元件11. 以下哪一个标准规定了嵌入式系统的电磁兼容性能要求和测试方法？A. CE 10241B. IEC 61000-4-2C. GB/T 18037-2017D. ISO 1180112. 以下哪一个选项描述了电磁兼容性的三个层次？A. 传输线理论、扰动理论、频谱分析理论B. 传导骚扰、辐射骚扰、电磁场强度C. 电磁兼容性、电磁干扰、电磁环境D. 通用标准、产品标准、行业特定标准13. 在嵌入式系统的电磁兼容设计中，以下哪个措施可以减少电磁干扰对其他设备的影响？A. 使用屏蔽材料B. 添加滤波器C. 提高系统抗干扰能力D. 降低系统工作频率14. 以下哪一个选项描述了电磁兼容测试中的传导骚扰测试？A. 在一个封闭的屏蔽室内，将信号源连接到待测设备，然后测量从设备输出的电磁场强度。

第九章 嵌入式系统的电磁兼容设计

嵌入式系统中的电磁兼容与抗干扰设计

章嵌入式系统的电磁兼容设计

电磁兼容设计

嵌入式系统中的电磁兼容性设计与优化方法

精品课件电磁兼容性设计ppt课件

嵌入式系统的电磁兼容EMC设计

嵌入式系统中的电磁兼容与抗干扰设计

[电子教案]嵌入式系统 (9)

嵌入式系统中的电磁兼容性设计技巧

嵌入式机器人控制器的电磁兼容设计

嵌入式系统的低功耗电磁兼容设计

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第九章 嵌入式系统的电磁兼容设计

电磁兼容设计

嵌入式系统的电磁兼容设计指南

电磁兼容结构设计方案

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嵌入式系统电磁兼容技术

嵌入式系统电磁兼容标准与规范考试试卷

第九章嵌入式系统的电磁兼容设计

第九章嵌入式系统的电磁兼容设计