《电磁兼容设计技术》PPT课件
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《电磁兼容性》PPT课件
磁场屏蔽
静电屏蔽 交变电场屏蔽 低频磁场屏蔽 高频磁场屏蔽
电磁屏蔽
26.12.2020
精选PPT
7
10.2.2 滤波技术
▪ 滤波技术是抑制电气、电子设 备传导电磁干扰，提高电气、 电子设备传导抗扰度水平的主 要手段，也是保证设备整体或 局部屏蔽效能的重要辅助措施。
26.12.2020
精选PPT
8
10.2.2 滤波技术
35
10.3.2 PCB设计的一般原则
印制电路板(PCB)是电子产品中电 路元件和器件的支撑件。它提供电路 元件和器件之间的电气连接。随着电 子技术的飞速发展，PCB的密度越来 越高。PCB设计的好坏对抗干扰能力 影响很大。因此，在进行PCB设计时， 必须遵守PCB设计的一般原则，并应 符合抗干扰设计的要求。
26.12.2020
精选PPT
14
10.2.4 表面安装技术（SMT）
▪ 采用SMT使得组装密度更高，电子产 品体积更小，重量更轻，可靠性更高， 抗震能力增强，高频特性好，电磁和 射频干扰减小了，电磁兼容性好，而 且易于实现自动化，提高了生产效率， 降低了生产成本。一般来讲，采用 SMT的产品体积缩小40％～60％，重 量减轻60％～80％。
26.12.2020
精选PPT
2
10.1电磁兼容性的概念
▪ 换句话说，电磁兼容是指电
子线路、设备、系统相互不
影响，从电磁角度具有相容
性的状态。相容性包Βιβλιοθήκη 设备内电路模块之间的兼容性、
设备之间的相容性和系统之
间的相容性。
26.12.2020
精选PPT
3
10.2 电磁兼容性学科 常用技术及设计方法
10.2.1 屏蔽技术 10.2.2 滤波技术 10.2.3 接地技术 10.2.4 搭接技术 10.2.5 表面安装技术（SMT） 10.2.6 电磁兼容设计方法
EMC电磁兼容PPT课件
端的试验；
10/700电压波，室外信号端的浪涌试验；
• 信号端测试 屏蔽线，干扰加在屏蔽层 非屏蔽线，干扰加在信号线。
1.2、8、10指波形的波前时间（us）； 50、20和700指得是波形的脉宽（us）。
第11页/共126页
Surge：浪涌波 形
第12页/共126页
Surge：试验现 场
第13页/共126页
2.2 滤波器的作用
切断干扰沿信号线或电源线传播的路径，与屏蔽共同构成完善的干扰防护。
第27页/共126页
2.3 滤波电路及常见滤波器件 低通滤波器的类型
低阻抗 Zs
ZL 低阻抗 高阻抗 Zs
ZL 高阻抗
单L型滤波电路
型滤波电路
高阻抗 Zs
ZL 高阻抗 低阻抗 Zs
ZL 低阻抗
C型滤波电路
T型滤波电路
network线路阻抗稳定网络。
第22页/共126页
Harmonics：交流电源谐波电流
• 设备的输入电压为正弦波（50Hz 或者60Hz），当该电压的输入负 载为非线性电路时，将会使得输入 电流发生畸变，即输入电流不为正 弦波，根据傅利叶变换，非正弦波 信号在频域将会存在谐波，这些谐 波电流将会降低设备电源的使用效 率，并且会倒灌至电网，对电网产 生污染。
L
接
CX1
电N 源
E
L CX2
CY1=CY2
CY1 CY2
L 接
N设 备
E
第32页/共126页
第三部分：线路板EMC设计技术
1. 基础知识 2. PCB分层设计 3. PCB布局设计 4. PCB布线设计
第33页/共126页
3.1 基础知识
• 产生电磁干扰的前提条件 1）突变的电压或电流，即dV/dt 或dI/dt 很大 2）辐射天线或传导导体
10/700电压波，室外信号端的浪涌试验；
• 信号端测试 屏蔽线，干扰加在屏蔽层 非屏蔽线，干扰加在信号线。
1.2、8、10指波形的波前时间（us）； 50、20和700指得是波形的脉宽（us）。
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Surge：浪涌波 形
第12页/共126页
Surge：试验现 场
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2.2 滤波器的作用
切断干扰沿信号线或电源线传播的路径，与屏蔽共同构成完善的干扰防护。
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2.3 滤波电路及常见滤波器件 低通滤波器的类型
低阻抗 Zs
ZL 低阻抗 高阻抗 Zs
ZL 高阻抗
单L型滤波电路
型滤波电路
高阻抗 Zs
ZL 高阻抗 低阻抗 Zs
ZL 低阻抗
C型滤波电路
T型滤波电路
network线路阻抗稳定网络。
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Harmonics：交流电源谐波电流
• 设备的输入电压为正弦波（50Hz 或者60Hz），当该电压的输入负 载为非线性电路时，将会使得输入 电流发生畸变，即输入电流不为正 弦波，根据傅利叶变换，非正弦波 信号在频域将会存在谐波，这些谐 波电流将会降低设备电源的使用效 率，并且会倒灌至电网，对电网产 生污染。
L
接
CX1
电N 源
E
L CX2
CY1=CY2
CY1 CY2
L 接
N设 备
E
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第三部分：线路板EMC设计技术
1. 基础知识 2. PCB分层设计 3. PCB布局设计 4. PCB布线设计
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3.1 基础知识
• 产生电磁干扰的前提条件 1）突变的电压或电流，即dV/dt 或dI/dt 很大 2）辐射天线或传导导体
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。
02:33
20
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
02:33
22
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。
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
02:33
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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。
电磁兼容设计讲座 PPT课件
電磁場遮罩的機理
H0/E0
H1/E1
電磁場遮罩的機理
電磁遮罩體對電磁的衰減主要是基於電磁 波的反射和電磁波的吸收兩種方式。
電磁場遮罩的機理（續〕
與前面已講述的電場遮罩及磁場遮罩的機理不同，電磁遮 罩對於電磁波的衰減有三種不同的機理：
• 當電磁波在到達遮罩體表面時，由於空氣與金屬的交界面上 阻抗的不連續，對入射波產生的反射。這種反射不要求遮罩 材料必須有一定厚度，只要求交界面上的不連續；
搭接的方法有熔接(Welding)、硬焊〔Brazing〕、 軟 焊 （ Sweating ） 、 砧 接 〔Swaging〕 、 鉚 接 (Riveting)以及螺絲連接。
搭接之處理
搭接時，金屬面應予以清潔，不得有油漆 或其他雜物，搭接完成後，可塗以油漆或 施以其他之防蝕保護。此外，搭接時應考 慮不同金屬之電化效應，並應儘量減少接 觸鹽水、汽油等，以防電能作用。 若電能特性相去甚遠的兩金屬欲搭接在一 起，應以介於其間的金屬為墊圈置於該兩 金屬間，
x 遮罩板的材料以良導體為好，但對厚度並無要求，只 要有足夠強度就可以了。
磁場遮罩的機理
磁場遮罩通常是對直流或甚低頻磁場的遮罩，其 效果比對電場遮罩和電磁場遮罩要差得多，因此 磁場遮罩是個棘手的問題。
磁場遮罩主要是依賴高導磁材料所具有的低磁阻， 對磁通起著分路的作用，使得遮罩體內部的磁場 大大減弱。
屬纖維。
遮罩之搭接
清潔 氧化層 面接觸 螺釘的距離 縫隙：導電襯墊 壓力
按優先等級排列的各種襯墊
优先等级 1 2 3 4
衬垫种类 金属网射频衬垫 铜镀合金 导电橡胶 导电蒙布、泡沫衬垫
备注
容易变形，压力为 1.4kg/cm 时，衰减为 54dB。资 料表明，频率较低时衰减最大。用于永久密封较好， 不适用于开与关的面板。 有很高的导电性和很好的抗腐蚀性能。弹性好，最 适合用于和活动面板配合。可制成指形条、螺旋和 锯齿面。衰减性能常超过 100dB。 适用于只需名义上连接和少量螺钉的地方。实现水 汽密封和电气密封经 150℃、48 小时老化后，体电 阻率为 10~20mΩ/cm(max)。变形度限制值为 25%。 资料表明，频率较高时衰减为最大。 在泡沫塑料上蒙一块镀银编织物，形成一个软衬 垫，占去大部分疏松空间，主要为民用，适用于机 柜和门板。
电磁兼容培训课件(2024)
屏蔽措施
采用金属屏蔽体、吸波材料等，实现对电磁波的 有效屏蔽。
滤波技术
运用滤波器等手段，滤除设备间不必要的电磁干 扰信号。
2024/1/28
17
系统整体性能优化策略
2024/1/28
兼容性设计
01
在系统设计阶段考虑电磁兼容性要求，从源头减少潜在干扰。
协同优化
02
综合考虑系统各组成部分的电磁特性，实现系统整体性能的最
2024/1/28
26
THANKS
感谢观看
2024/1/28
27
航空航天器在复杂电磁环境中运行，对电 磁兼容性能要求极高，以确保通信和导航 系统的可靠性。
轨道交通
智能家居
轨道交通系统涉及大量电气设备和信号传 输，电磁兼容性能对于保障列车运行安全 和乘客舒适度至关重要。
2024/1/28
智能家居设备种类繁多，电磁兼容问题直接 影响家居环境的舒适度和设备间的互联互通 。
2024/1/28
25
未来发展趋势预测和挑战应对
发展趋势
随着科技的不断进步，未来电磁兼容技术将更加注重智能化、自适应等方面的发展，同时还将面临更 高的性能要求和更复杂的电磁环境挑战。
挑战应对
为应对未来发展趋势带来的挑战，需要加强电磁兼容技术的基础研究，推动技术创新和成果转化；同 时，还需要加强行业合作和标准制定，共同推动电磁兼容技术的进步和发展。
指任何可能引起装置、设备或系统性能降低或者对有生命或无生命物质产生损害 作用的电磁现象。
Hale Waihona Puke 电磁干扰与电磁兼容性的关系电磁干扰是导致电磁兼容问题的主要原因，而电磁兼容性则是解决电磁干扰问题 的关键。提高设备的电磁兼容性可以减少电磁干扰对设备性能的影响，确保设备 在复杂电磁环境中的正常工作。
电磁兼容性结构设计基础 PPT
c、 静电 当两种介电常数不同的绝缘材料直截了当接触, 特别是相互摩擦时,两者间会发生电荷的转移而各自带有 不同的电荷,这种现象称为静电充电、人体同样也会发生 静电充电,气候愈干燥,感应的电荷量愈大、一般人体的充 电电压可达20KV,当带有静电高压的人员触及电子设备时, 就会发生放电现象,放电火花产生的电磁干扰会使电子系 统失灵或发生故障、
---双层磁屏蔽
(要得到高的屏蔽效果,往往采纳高磁导率材料 和增加材料厚度的方法,然而,选用高磁导率材 料和增加材料厚度都是有限度的,此时,能够采 纳双层磁屏蔽结构。)
b、 高频磁场的屏蔽
1)原理---高频交变磁场指的是高频电磁场中的磁 场分量,利用电磁感应现象在屏蔽体表面产生的 涡流的反磁场来达到高频磁场屏蔽的目的,也就 是利用涡流反磁场对原干扰磁场的排斥作用,来 抑制或抵消屏蔽体外的磁场、
2、3电磁场的屏蔽
a、电磁场的屏蔽原理
利用导电良好的屏蔽材料,如铝板、铝箔、铜板、 铜箔或在塑料机箱上镀镍或铜,利用它们对干扰 电磁波的反射、吸收和多次反射作用,衰减干扰 电磁场的能量,达到屏蔽效果。
b、设计要点
---选用高导电率材料
---依据电磁场的屏蔽原理合理确定尺寸和结构 形式
---即使屏蔽物的壁厚特别小也可取得较好的屏 蔽效果,故确定屏蔽物材料的厚度时,主要考虑 其工艺性和结构强度
电磁兼容性定义
电磁兼容性研究中经常涉及以下术语 a、电磁骚扰与电磁干扰-----电磁骚扰是指任何
估计引起器件、设备或系统性能降低的电磁现 象,电磁骚扰估计是电磁噪声、无用信号或传播 媒介本身的变化;电磁干扰强调的是电磁骚扰 现象所造成的后果。平常人们不予严格区分,统 称为电磁干扰(EMI)、
b、抗干扰度与电磁敏感度------抗干扰度是指存在电 磁骚扰的情况下,器件、设备或系统性能不降低条件 下的正常运转能力;敏感度衡量的是电子设备或分系 统对电磁环境所呈现的不希望有响应程度。敏感度 阈值越小,抗扰度越差。多用电磁敏感度表示
《PCB电磁兼容设计》课件
在PCB布局与布线时，需要考虑信号传输的完整性、电源和地线的分布、 以及元器件之间的相互影响等因素。
合理的PCB布局与布线可以有效降低电磁干扰和提高设备的电磁敏感性。
03 PCB电磁兼容性设计方法
CHAPTER
接地设计
接地方式选择
根据电路需求选择合适的接地方式，如单点接地 、多点接地等。
接地线宽与长度
信号完整性设计
信号线宽与间距
根据信号速率和传输需求，合理设置信号线 的宽度和间距。
信号反射与串扰
通过优化信号端接方式和布局，减小信号反 射和串扰的影响。
信号完整性仿真
利用仿真工具对信号完整性进行评估和优化 。
屏蔽与滤波技术
屏蔽方式选择
根据电磁干扰源和敏感设备的特性，选择合适的屏蔽 方式。
滤波器设计
元器件的集成化程度越来越高， 导致PCB上电流和电压的急剧变 化，加剧了电磁干扰的产生。
接地设计复杂化
接地设计对于PCB电磁兼容性至 关重要，但随着电路的复杂化， 接地设计也变得越来越复杂，需 要综合考虑多种因素。
PCB电磁兼容性标准与规范
01
国际标准
如IEC 61000系列标准，主要涉 及电磁干扰的发射和敏感度要求 。
国际合作与标准化进展
国际合作
全球范围内的科研机构和企业正在加 强合作，共同研究和制定PCB电磁兼 容性的国际标准，推动行业的发展和 进步。
标准化进展
国际电工委员会（IEC）等标准化组织 正在制定和完善PCB电磁兼容性相关 的标准，这些标准将为PCB的设计、 生产和测试提供更加明确的指导。
未来研究方向与挑战
03
波、接地等。
电磁场与电路相互作用
电磁场与电路的相互作用是电 磁兼容性的核心问题之一。
合理的PCB布局与布线可以有效降低电磁干扰和提高设备的电磁敏感性。
03 PCB电磁兼容性设计方法
CHAPTER
接地设计
接地方式选择
根据电路需求选择合适的接地方式，如单点接地 、多点接地等。
接地线宽与长度
信号完整性设计
信号线宽与间距
根据信号速率和传输需求，合理设置信号线 的宽度和间距。
信号反射与串扰
通过优化信号端接方式和布局，减小信号反 射和串扰的影响。
信号完整性仿真
利用仿真工具对信号完整性进行评估和优化 。
屏蔽与滤波技术
屏蔽方式选择
根据电磁干扰源和敏感设备的特性，选择合适的屏蔽 方式。
滤波器设计
元器件的集成化程度越来越高， 导致PCB上电流和电压的急剧变 化，加剧了电磁干扰的产生。
接地设计复杂化
接地设计对于PCB电磁兼容性至 关重要，但随着电路的复杂化， 接地设计也变得越来越复杂，需 要综合考虑多种因素。
PCB电磁兼容性标准与规范
01
国际标准
如IEC 61000系列标准，主要涉 及电磁干扰的发射和敏感度要求 。
国际合作与标准化进展
国际合作
全球范围内的科研机构和企业正在加 强合作，共同研究和制定PCB电磁兼 容性的国际标准，推动行业的发展和 进步。
标准化进展
国际电工委员会（IEC）等标准化组织 正在制定和完善PCB电磁兼容性相关 的标准，这些标准将为PCB的设计、 生产和测试提供更加明确的指导。
未来研究方向与挑战
03
波、接地等。
电磁场与电路相互作用
电磁场与电路的相互作用是电 磁兼容性的核心问题之一。
lixuebin电磁兼容设计讲座PPT课件
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去耦电容
用来滤除高频器件在PCB电源或芯片电源引脚上引起的辐射电流。提供一个 局部的直流电源给有源器件，以减少开关噪声在板上的传播并抑制噪声对其他芯 片的干扰。
去耦电容离芯片越近越好，原则上集成电路的每一个电源引脚都应布置一个 0.01uf的瓷片电容。
第34页/共93页
去耦电容与旁路电容的区别
第38页/共93页
EMC设计
第39页/共93页
EMC设计
• 接地（Grounding) • 屏蔽(Shielding) • 滤波(Filtering)
第40页/共93页
接地(Grounding)
• 接地的目的一是防电击，一是去除干扰。可将接地分为两大类： • 安全接地(Safety Grounding) • 信号接地
PCB设计准备工作
• 1、器件 • 2、布局 • 3、速率 • 4、信号线 • 5、电源 • 6、时钟
第2页/共93页
PCB的EMC分析基本定律
克希霍夫定律：
任何时域信号由源到负载的传输都必须构成一个完整的回路，一个频 域信号由源到负载的传输都必须有一个最低阻抗的路径。
法拉第电磁感应定律：
当穿过闭合导体回路所限定面积的磁通量发生变化时，在该回路上将产 生感应电动势及其感应电流。感应电动势的大小与磁通量的变化率成正比， 其方向总是阻止该回路磁通量的变化。
旁路是把输入信号中的干扰作为滤除对象，而去耦是把输出信号的干扰作为滤 除对象，防止干扰信号返回电源。这应该是他们的本质区别。
第35页/共93页
电容谐振
如图所示，电容在低于谐振频率时呈现容性，而后，电容将因为引线长度和布线自感呈现感性。
第36页/共93页
电容的谐振频率表
去耦电容
用来滤除高频器件在PCB电源或芯片电源引脚上引起的辐射电流。提供一个 局部的直流电源给有源器件，以减少开关噪声在板上的传播并抑制噪声对其他芯 片的干扰。
去耦电容离芯片越近越好，原则上集成电路的每一个电源引脚都应布置一个 0.01uf的瓷片电容。
第34页/共93页
去耦电容与旁路电容的区别
第38页/共93页
EMC设计
第39页/共93页
EMC设计
• 接地（Grounding) • 屏蔽(Shielding) • 滤波(Filtering)
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接地(Grounding)
• 接地的目的一是防电击，一是去除干扰。可将接地分为两大类： • 安全接地(Safety Grounding) • 信号接地
PCB设计准备工作
• 1、器件 • 2、布局 • 3、速率 • 4、信号线 • 5、电源 • 6、时钟
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PCB的EMC分析基本定律
克希霍夫定律：
任何时域信号由源到负载的传输都必须构成一个完整的回路，一个频 域信号由源到负载的传输都必须有一个最低阻抗的路径。
法拉第电磁感应定律：
当穿过闭合导体回路所限定面积的磁通量发生变化时，在该回路上将产 生感应电动势及其感应电流。感应电动势的大小与磁通量的变化率成正比， 其方向总是阻止该回路磁通量的变化。
旁路是把输入信号中的干扰作为滤除对象，而去耦是把输出信号的干扰作为滤 除对象，防止干扰信号返回电源。这应该是他们的本质区别。
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电容谐振
如图所示，电容在低于谐振频率时呈现容性，而后，电容将因为引线长度和布线自感呈现感性。
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电容的谐振频率表
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43
地线引发干扰问题的原因
V=IR
电流走最小 阻抗路径
地线电压
我们并不知道地 电流的确切路径
地线是等 电位的假 设不成立
地电流失 去控制
44
地线电位示意图
如果把绿色辐射体去掉，屏蔽体的屏蔽效能是多少？
28
频域分析
处理电磁干扰的问题必须熟悉频域分析：
• 电磁兼容标准中大部分指标都是在频域中表示的 • 对电磁干扰的各种措施都与频率有关 • 通过频率特征容易查找干扰源
29
频域中表示的辐射发射限值
30
时域 — 频域变换
t
时域周期信号
付立叶级数
f
离散的谱线
39
频谱分析仪
幅度
分辨带宽
扫描速率 （时间）
频率范围
频率
40
第二章 地线干扰与接地技术
• 为什么要地线 • 地环路问题与解决方法 • 公共阻抗耦合问题与解决方法 • 各种接地方法
41
安全地
220V
0V
+++++
42
信号地
• 电路工程师：地线是电位参考点 • EMC工程师：地线是信号电流流回信号源的低阻抗路径
22
常见等效偶极(单极)天线
VG PCB
接地线 机箱
子板 电缆
主板
PCB电缆
笔记本 没接地的散热片
23
常见环天线
24
用天线的概念处理问题
1 用天线的概念看待设备中的导体,发现隐 蔽的天线 2 尽量消除这些具有天线性能的结构 3 不能消除时，控制天线的辐射 • 减小环天线的面积 • 减小两个导体之间的射频电压
D
A I
近场区内（ D〈 /2 ）: H = IA / (4D3)
(2D2)
V/m
远场区内（D 〉/2） :
H = IA / ( 2D)
( 2D)
V/m
A/m E = Z0IA /
A/m E = Z0 IA /
19
I
L
导线的辐射
D
近场区内:
V/m 远场区内:
V/m
H = I L / (4D2)
为什么要掌握电磁兼容技术
因为： • 电子电路日益复杂，调试越来越难 • 电磁兼容标准强制实施 • 市场竞争日益激烈，开发周期越来越短
1
为什么要“调”电路
信号畸变
不能达到预期的功能
信号本身失真 • 反射 • 损耗
信号完整性
串扰
外界干扰 （辐射、传导）
地线、电源 噪声
电磁兼容设计
2
电磁兼容设计是必须的
A
d
tr
T
(d+tr)
Cn = 2A T
Sin[n(d+tr)/T] n(d+tr)/T
Sin(ntr/T) ntr/T
35
脉冲信号的频谱包络线
dBV 20lg (2Ad/T) -20dB/dec
1/d
-40dB/dec
1/tr
lg (f)
36
上升沿越陡高频越丰富
37
扩谱时钟
38
扩频时钟的效果
t
时域非周期信号
付立叶变换
连续频谱
31
脉冲信号的频谱
V(f) = 2Ad
tr
d
Sin(fd) fd
A
Sin(ftr) ftr
(V/MHz)
tr、d 的单位s，f的单位MHz，A的单位V
32
脉冲频谱的化简
V(f) = 2Ad
Sin(fd) fd
• 仅考虑最大值，sinX = 1 • 不考虑相位，仅考虑绝对值 • 当X趋于0时，sinX/X = 1
VS
ZL
VN
VN = VS[ZL/(ZC+ZL)]
13
电感耦合
I1
VN
14
公共阻抗耦合
数字 电路
模拟 电路
VN
15
传导性干扰
模拟电路
数字电路
16
天线
接收天线： 将天线上的电磁波变成端口 上的电压
辐射天线： 将端口上的电压变成电磁波
V
V
17
基本天线结构
环天线 天线
偶极天线
V
V
单极
V
18
环天线产生的辐射
产品
电路图
3
设备之间的干扰也不容忽视
数字脉冲电路
数 字 视 频 设 备
220AC
开关电源
4
怎样对付这些干扰问题
屏蔽 接地 滤波
选什么材料 屏蔽体怎样接地 屏蔽效能取决于什么因素
地线与干扰有什么关系 应该怎样设计地线
为什么滤波并不有效 怎样实现有效的滤波
5
一个干扰的例子
RS105，脉冲电磁场试验
9
通过学习本课程要达到：
• 对电磁兼容技术有全面的了解 • 掌握接地、滤波、屏蔽等关键技术 • 在产品电磁兼容设计方面有明确的思路 • 使产品顺利通过电磁兼容试验 • 具备进一步学习的能力
10
第一章
预备知识与基本概念
11
电路之间的干扰
模拟电路
信号处理
电源
控制电路
（处理器）
12
电容耦合
电场
容抗： ZC = 1/jC
25
分贝(dB) 的概念
分贝的定义：分贝数 ＝
P2 P1
10lg
P1、P2 是两个功率数值，对于电流或电压，定义如下：
电压增益的分贝数 ＝ 20lg
V2 V1
电流增益的分贝数 ＝ 20lg
I2
I1
26
用分贝表示的物理量
电压：用1V、1mV、1V 为参考（例如：1V = 0dBV） 则单位为：dBV、dBmV、dBV 等，
Sin(ftr) ftr f很小
f较小
(V/MHz)
V(f) = 2Ad
2A
V(f) = f
f较大
V(f) =
2A
2f2tr
33
脉冲频谱的包络线（对数坐标）
dBV/MHz 20lg (2Ad)
20lg(2A/) – 20lgf
1/d
20lg(2A/2tr) – 40lgf
1/tr
lg (f)
34
周期性脉冲信号的频谱
电流：用1A、1mA、1A 为参考，则：dBA、dBmA、dBA 场强：用1V/m、1V/m 为参考，则：dBV/m、dBV/m 等， 功率：用1W、1mW 为参考，则：dBW、dBm等，
27
“分贝”仅表示相对概念
1 0.1
99
1 10
99
SE = 20lg(100/1.1) 40dB
SE = ?
A/m
E = Z0I L / (8 2 D3)
H = I L / (2 D)
A/m
E = Z0 I L / (2 D)
20
波阻抗的概念
波 阻 抗
E/H
377
ZW = Z0（/2D)
I
L ZW = Z0 = 377
ZW Hale Waihona Puke Z0（2D/） / 2A I
到观测点距离 r
21
寄生天线
偶极天线：只要两个体之间存在电位差，就 构成了偶极天线。 环天线：只要存在电流环路，就形成了一个 环天线。
6
消除干扰的措施与结果
共模滤波电容
滤波的软件仿真结果
滤波的测试结果
7
实践电磁兼容技术
课程特点： 注重物理概念和应用背景，避免空洞理论和复杂
公式 内容实用，立竿见影 培养解决电磁干扰的综合能力（基本理论、分析
方法、问题解决能力等）
8
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 • 电缆设计 • 线路板设计
地线引发干扰问题的原因
V=IR
电流走最小 阻抗路径
地线电压
我们并不知道地 电流的确切路径
地线是等 电位的假 设不成立
地电流失 去控制
44
地线电位示意图
如果把绿色辐射体去掉，屏蔽体的屏蔽效能是多少？
28
频域分析
处理电磁干扰的问题必须熟悉频域分析：
• 电磁兼容标准中大部分指标都是在频域中表示的 • 对电磁干扰的各种措施都与频率有关 • 通过频率特征容易查找干扰源
29
频域中表示的辐射发射限值
30
时域 — 频域变换
t
时域周期信号
付立叶级数
f
离散的谱线
39
频谱分析仪
幅度
分辨带宽
扫描速率 （时间）
频率范围
频率
40
第二章 地线干扰与接地技术
• 为什么要地线 • 地环路问题与解决方法 • 公共阻抗耦合问题与解决方法 • 各种接地方法
41
安全地
220V
0V
+++++
42
信号地
• 电路工程师：地线是电位参考点 • EMC工程师：地线是信号电流流回信号源的低阻抗路径
22
常见等效偶极(单极)天线
VG PCB
接地线 机箱
子板 电缆
主板
PCB电缆
笔记本 没接地的散热片
23
常见环天线
24
用天线的概念处理问题
1 用天线的概念看待设备中的导体,发现隐 蔽的天线 2 尽量消除这些具有天线性能的结构 3 不能消除时，控制天线的辐射 • 减小环天线的面积 • 减小两个导体之间的射频电压
D
A I
近场区内（ D〈 /2 ）: H = IA / (4D3)
(2D2)
V/m
远场区内（D 〉/2） :
H = IA / ( 2D)
( 2D)
V/m
A/m E = Z0IA /
A/m E = Z0 IA /
19
I
L
导线的辐射
D
近场区内:
V/m 远场区内:
V/m
H = I L / (4D2)
为什么要掌握电磁兼容技术
因为： • 电子电路日益复杂，调试越来越难 • 电磁兼容标准强制实施 • 市场竞争日益激烈，开发周期越来越短
1
为什么要“调”电路
信号畸变
不能达到预期的功能
信号本身失真 • 反射 • 损耗
信号完整性
串扰
外界干扰 （辐射、传导）
地线、电源 噪声
电磁兼容设计
2
电磁兼容设计是必须的
A
d
tr
T
(d+tr)
Cn = 2A T
Sin[n(d+tr)/T] n(d+tr)/T
Sin(ntr/T) ntr/T
35
脉冲信号的频谱包络线
dBV 20lg (2Ad/T) -20dB/dec
1/d
-40dB/dec
1/tr
lg (f)
36
上升沿越陡高频越丰富
37
扩谱时钟
38
扩频时钟的效果
t
时域非周期信号
付立叶变换
连续频谱
31
脉冲信号的频谱
V(f) = 2Ad
tr
d
Sin(fd) fd
A
Sin(ftr) ftr
(V/MHz)
tr、d 的单位s，f的单位MHz，A的单位V
32
脉冲频谱的化简
V(f) = 2Ad
Sin(fd) fd
• 仅考虑最大值，sinX = 1 • 不考虑相位，仅考虑绝对值 • 当X趋于0时，sinX/X = 1
VS
ZL
VN
VN = VS[ZL/(ZC+ZL)]
13
电感耦合
I1
VN
14
公共阻抗耦合
数字 电路
模拟 电路
VN
15
传导性干扰
模拟电路
数字电路
16
天线
接收天线： 将天线上的电磁波变成端口 上的电压
辐射天线： 将端口上的电压变成电磁波
V
V
17
基本天线结构
环天线 天线
偶极天线
V
V
单极
V
18
环天线产生的辐射
产品
电路图
3
设备之间的干扰也不容忽视
数字脉冲电路
数 字 视 频 设 备
220AC
开关电源
4
怎样对付这些干扰问题
屏蔽 接地 滤波
选什么材料 屏蔽体怎样接地 屏蔽效能取决于什么因素
地线与干扰有什么关系 应该怎样设计地线
为什么滤波并不有效 怎样实现有效的滤波
5
一个干扰的例子
RS105，脉冲电磁场试验
9
通过学习本课程要达到：
• 对电磁兼容技术有全面的了解 • 掌握接地、滤波、屏蔽等关键技术 • 在产品电磁兼容设计方面有明确的思路 • 使产品顺利通过电磁兼容试验 • 具备进一步学习的能力
10
第一章
预备知识与基本概念
11
电路之间的干扰
模拟电路
信号处理
电源
控制电路
（处理器）
12
电容耦合
电场
容抗： ZC = 1/jC
25
分贝(dB) 的概念
分贝的定义：分贝数 ＝
P2 P1
10lg
P1、P2 是两个功率数值，对于电流或电压，定义如下：
电压增益的分贝数 ＝ 20lg
V2 V1
电流增益的分贝数 ＝ 20lg
I2
I1
26
用分贝表示的物理量
电压：用1V、1mV、1V 为参考（例如：1V = 0dBV） 则单位为：dBV、dBmV、dBV 等，
Sin(ftr) ftr f很小
f较小
(V/MHz)
V(f) = 2Ad
2A
V(f) = f
f较大
V(f) =
2A
2f2tr
33
脉冲频谱的包络线（对数坐标）
dBV/MHz 20lg (2Ad)
20lg(2A/) – 20lgf
1/d
20lg(2A/2tr) – 40lgf
1/tr
lg (f)
34
周期性脉冲信号的频谱
电流：用1A、1mA、1A 为参考，则：dBA、dBmA、dBA 场强：用1V/m、1V/m 为参考，则：dBV/m、dBV/m 等， 功率：用1W、1mW 为参考，则：dBW、dBm等，
27
“分贝”仅表示相对概念
1 0.1
99
1 10
99
SE = 20lg(100/1.1) 40dB
SE = ?
A/m
E = Z0I L / (8 2 D3)
H = I L / (2 D)
A/m
E = Z0 I L / (2 D)
20
波阻抗的概念
波 阻 抗
E/H
377
ZW = Z0（/2D)
I
L ZW = Z0 = 377
ZW Hale Waihona Puke Z0（2D/） / 2A I
到观测点距离 r
21
寄生天线
偶极天线：只要两个体之间存在电位差，就 构成了偶极天线。 环天线：只要存在电流环路，就形成了一个 环天线。
6
消除干扰的措施与结果
共模滤波电容
滤波的软件仿真结果
滤波的测试结果
7
实践电磁兼容技术
课程特点： 注重物理概念和应用背景，避免空洞理论和复杂
公式 内容实用，立竿见影 培养解决电磁干扰的综合能力（基本理论、分析
方法、问题解决能力等）
8
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 • 电缆设计 • 线路板设计