PCB电磁兼容性设计报告

PCB电磁兼容性设计报告

学科专业：测控技术与仪器

本科生：张亚新

学号：445

班号：232121

指导教师：宋恒力

中国地质大学（武汉）自动化学院

2014年10月24号

综述：

PCB电磁兼容性设计

摘要：随着信息化社会的发展，电子设备已被广泛应用于各个领域。各种电了产品趋向于小型化、智能化，电子元器件也趋向于体积更小、速度更高、集成度更大，这也导致了他们在其周围空间产生的电磁场点评的不断增加。由此带来的电磁兼容问题也日益严重。所以，电磁兼容问题也就成为一个电工系统能否正常工作的关键。同样，随着电子技术的飞速发展，印刷电路板（PCB）的密度越来越高，其设计的好坏对电路的干扰及抗干扰能力影响很大。因此，对PCB进行电磁兼容性(EMC)设计是非常重要的，保证PCB的电磁兼容性是整个系统设计的关键。本文就EMC的历史发展及其在未来电子信息时代中的应用进行分析，介绍电磁干扰的产生机理和原因，并提出了相应抗干扰设计的措施。

关键词：信息化；电磁兼容（EMC）；电磁兼容性；PCB；

目录

一：引言.................................................... 错误!未定义书签。二：电磁干扰与电磁兼容概述 . (4)

1、早期历史概述 (5)

2、EMC 技术是随着干扰问题的日趋严重而发展的 (6)

3、电磁干扰对电子计算机等系统设施的危害 (6)

4、EMC在军事领域的发展状况 (7)

三：电磁兼容学科的发展历史 (5)

四：我国EMC技术的发展状况 (8)

五：抗干扰措施与电磁兼容性研究 (8)

1、电路板设计的一般规则 (9)

2、电路板及电路抗干扰措施 (9)

六：电磁兼容学科发展趋势 (10)

七：小结 (12)

参考文献 (13)

一、引言

电磁干扰是现代电路工业面对的一个主要问题，为了克服干扰，电路设计者不得不赶走干扰源，或者是设法保护电路不受到干扰源的干扰，其目的都是为了让电路按照预期的目标开工作——即到达电磁兼容性。

目前各类电子设备和系统中的器件仍以印制线路板PCB为主要装配方式，随着表贴元器件(SMD)制造水平的不断提高及表面贴装技术(SMT)的广泛应用，PCB的设计也向着高密度，细导线，小间距，多层次的方向发展， PCB的设计必须充分考虑电磁兼容性。对于PCB的EMC设计内容主要有PCB的总体设计、电源和地线布置、去藕设计和布线设计等。

引起电磁干扰的原因是多方面的，主要可归结为过高的工作频率或不合理的布局布线。在高频化趋势不可避免的情况下,一个好的PCB设计，应着重从元器件布局、时钟电路设计、电源设计、接地设计、静电防护设计等方面进行综合考虑。

二、电磁干扰与电磁兼容概述

电磁兼容性(electromagnetic compatibility) 缩写ＥＭＣ就是指某电子设备既不干扰其它设备，同时也不受其它设备的影响。电磁兼容性和我们所熟悉的安全性一样，是产品质量最重要的指标之一。安全性涉及人身和财产，而电磁兼容性则涉及人身和环境保护。在我们的日常生活中经常会遇到这样一些情况，在我们正常收听广播或收看电视节目的时候如果户外有汽车驶过，很容易造成收听或收看质量下降，还有当我们在家玩电子游戏机时，常常造成邻居家电视机的某些频道无法正常收看；同样邻居家在玩游戏机时也会影响自家电视机的接收效果。这样的例子足以说明，在我们日常生活的空间确实存在着另外一种环境污染——电磁污染。可以这样说，凡有电、有开关的设备均会产生电磁干扰。

各种运行的电力设备之间以电磁传导、电磁感应和电磁辐射三种方式彼此关联

并相互影响，在一定的条件下会对运行的设备和人员造成干扰、影响和危害。

20世纪80年代兴起的电磁兼容EMC学科以研究和解决这一问题为宗旨，主要是研究和解决干扰的产生、传播、接收、抑制机理及其相应的测量和计量技术，并在此基础上根据技术经济最合理的原则，对产生的干扰水平、抗干扰水平和抑制措施做出明确的规定，使处于同一电磁环境的设备都是兼容的，同时又不向该环境中的任何实体引入不能允许的电磁扰动。

进行电磁兼容（包括电磁干扰和电磁耐受性）的检测与试验的机构有苏州电器科学研究院、航天环境可靠性试验中心、环境可靠性与电磁兼容试验中心等实验室。

内部干扰是指电子设备内部各元部件之间的相互干扰，包括以下几种:

（1）工作电源通过线路的分布电容和绝缘电阻产生漏电造成的干扰；(与工作频率有关)

（2）信号通过地线、电源和传输导线的阻抗互相耦合，或导线之间的互感造成的干扰；

（3）设备或系统内部某些元件发热，影响元件本身或其它元件的稳定性造成的干扰；

（4）大功率和高电压部件产生的磁场、电场通过耦合影响其它部件造成的干扰。

外部干扰是指电子设备或系统以外的因素对线路、设备或系统的干扰，包括以下几种:

（1）外部的高电压、电源通过绝缘漏电而干扰电子线路、设备或系统；

（2）外部大功率的设备在空间产生很强的磁场，通过互感耦合干扰电子线路、设备或系统；

（3）空间电磁波对电子线路或系统产生的干扰；

（4）工作环境温度不稳定，引起电子线路、设备或系统内部元器件参数改变造成的干扰；

（5）由工业电网供电的设备和由电网电压通过电源变压器所产生的干扰。

图1 电磁干扰模型的组成

三、电磁兼容学科发展历史

1、早期历史概述：

最早出现的电磁干扰现象是在19世纪--单线电报间的串扰。1881年，英国着名科学家希维赛德发表了“论干扰”的文章可算是最重要的早期文献。但这类干扰现象在当时并未引起干扰者和被干扰者的重视。

1833年法拉弟发现电磁感应定律，指出变化的磁场在导线中产生感应电动势。1864年麦克斯韦引入位移电流的概念指出变化的电场将激发磁场，并由此预言电磁波的存在，这种电磁场的相互激发并在空间传播。正是电磁干扰存在的理论基础。

随着电气运输的出现，在一根通信线与不对称的强电线之间有较长的平行运行，干扰问题日益严重。这样在1887年，柏林电气协会成立“全部干扰问题委员会”成员有赫姆霍尔兹和西门子等。

1888年赫兹用实验证明了电磁波的存在。同时该实验也证明各种打火系统向空间发出电磁干扰。从此开始了对干扰的实验研究。

1889年，英国邮电部门研究了通信干扰问题；美国“电世界”杂志登载电磁感应方面文章。

20世纪初，许多学者对电磁感应影响的研究日益深入。并进一步研究感性、容性及阻性等耦合方式引起的干扰，还对辐射性干扰进行了大量研究。

早期的专门刊物——美国的“Radio Frequency Interference”是有关射频干扰的专门刊物。到1964年，随着专刊内容范围的增加，改名为EMC专刊。

美国从1945年开始，颁布了一系列电磁兼容方面的军用标准和设计规范，并不断加以充实和完善，使得电磁兼容技术得到快速发展。苏联在1948年制订了“工业无线电干扰的极限允许值标准”。有很多研究单位从事抗干扰的研究。其它国家也已相继加强了射频干扰的研究工作。

早在一九三四年国际电工委员会就成立了无线电干扰特别委员会简称CISPR，专门研究无线电干扰问题，制定有关标准，旨在保护广播接收效果。当初只有少数国家参加该委员会，