电磁干扰和抗干扰措施

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各种静电屏蔽（续）
带调试孔的屏蔽盒
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屏蔽线 4对双绞扭屏蔽线
（屏蔽层接地）
三绞扭屏蔽线
铜芯 聚氟乙烯 铜线编织网
绝缘层
（接地）
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2.低频磁屏蔽
低频磁屏蔽是用来隔离低频（主要指 50Hz）磁场和固定磁场（也称静磁场，其幅 度、方向不随时间变化，如永久磁铁产生的 磁场）耦合干扰的有效措施。
多数仪器的外壳采用导磁 材料（例如：铁质机壳）作屏 蔽层，让低频干扰磁力线从磁 阻很小的磁屏蔽层上通过，使 受外壳保护的内部电路免受低 频磁场耦合干扰的影响。如果 将外壳接地，则同时达到静电 屏蔽和低频磁屏蔽的目的。
参考中国（厦门）微波高频通信设备销售公司资料
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3.高频磁屏蔽
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C型变压器的漏感比 E型的小
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由电焊引起的干扰
电焊机电缆产生强磁场干扰
磁场交链
信号线
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四 几种电磁兼容控制技术
抗电磁干扰技术有时又称为电磁兼容控 制技术。
针对破坏干扰途径的目标，常用的抗干 扰技术有屏蔽、接地、滤波、隔离等技术。
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四 常见的电磁兼容控制技术
对交流供电网络：稳（压）、滤（波）、 隔（离）、UPS
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滤波器是抑制交流差模干扰的有效手段之一。 有RC滤波器和LC滤波器等几种。
1. RC滤波器：当信号源为热电偶、应变片等信 号变化缓慢的传感器时，利用小体积、低成本的无
源RC低通滤波器将对串模干扰有较好的抑制效果。
a）单节RC滤波器与放大器的连接 b）双节RC滤波器 c）低通滤波器图形符号 d）频率特性
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由磁场耦合引起的干扰
磁场耦合干扰的实质 是互感性耦合干扰。防止 磁场耦合干扰途径的办法 有：使信号线远离强电流 干扰源，从而减小互感量 M ；采用低频磁屏蔽，从 而减小信号线感受到的磁 场；采用绞扭导线使引入 到信号处理电路两端的干 扰电压大小相等、相位相 同，使差模干扰转变成共 模干扰 。
若将高频屏蔽层接地，就同时具有静电屏蔽的功能， 也常成为电磁屏蔽。
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几种用导电纤维材 料编织而成的军用
电磁屏蔽器材
（参考常州雷宁电磁屏蔽设备公司资料）
军用屏蔽帐篷
屏蔽通信车
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军用 电子方舱
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几种用导电纤维材料编织而成的
电磁屏蔽服
防电磁波屏蔽围裙 辐射源
防电磁波 屏蔽服装
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交流电源滤波器的内部电路（续）
差模电感
共模电感
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开关电源内部的电源滤波器及共模电感
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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。
屏蔽技术：可抑制电磁干扰在空间的传播，并切断辐射 干扰的传播途径
接地技术：保护人身和设备安全；提供参考零电位； 阻隔地环路
滤波技术：根据频率选择性地抑制干扰信号 隔离技术：阻断干扰信号传导通路，并抑制干扰信
号强度
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一）屏蔽技术
利用金属材料制 成容器，将需要防护 的电路包围在其中， 可以防止电场或磁场 耦合干扰的方法称为 屏蔽。屏蔽可分为静 电屏蔽、低频磁屏蔽 和电磁屏蔽等几种。 根据不同的对象，使 用不同的屏蔽方式。
电磁干扰和抗干扰措施
一、电磁兼容（EMC）概念 我国从２０世纪80年代至今已制定了上百个
电磁兼容的国家标准，强制要求多数电气设备必 须通过相关电磁兼容标准的性能测试，否则为不 合格产品。
电磁兼容是指电子系统在规定的电磁干扰环 境中能正常工作的能力，而且也不向处于同一环 境的其它设备释放超过允许范围的电磁干扰 。
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3.高频磁屏蔽
高频磁屏蔽层所需的厚度与干扰频率有关。
1）f 1MHz时，用0.05mm厚的金属制成的屏蔽体可 将场强度减为原场强的1/100左右
2） f 10MHz时，用0.01mm厚的金属制成的屏蔽体可 将场强度减为原场强的1/100甚至更低
3） f 100MHz时，可在塑料壳体上镀或喷以铜层或 银层制成屏蔽体。
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三相共模电感
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交流电源滤波器的使用效果
使用电源滤波器前观察到的干扰
使用电源滤波器 后干扰消失
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对直流电源：直流电源滤波器
直流电源往往为几个电路所共用，为了避免通
过电源内阻造成几个电路间互相干扰，应在每个电 路的直流电源上加上RC或LC退耦滤波器。下图中 的电解电容用来滤除低频噪声，电解电容旁边并联 一个0.01~0.1F的磁介电容或独石电容，用来滤除 高频噪声。
按滤波器频率特性分类： 高通、低通、带通、带阻
按滤波器对干扰信号的处理方式分类： 反射式、吸收（损耗式）
按滤波器构成形式： 硬件滤波器、软件滤波器
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四）接地技术：
保护人身和设备安全； 提供参考零电位； 阻隔地环路； 屏蔽层（线接地）。
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抗干扰措施
1.供电系统的抗干扰措施
径。
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干扰途径
传导型（通过路的干扰）： 供电干扰（电源干扰）：来自电源本身
或由于电源异常抖动引起的干扰 强电干扰（信号通道干扰）：来自信号
通道内部的各种干扰 接地干扰：由于接地不当引起的干扰
辐射型（通过场的干扰）： 辐射干扰：来自空间的电磁干扰
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由电源配电 回路引入的
静电屏蔽线或静电屏蔽盒对低频磁场不 起隔离作用。必须采用高导磁材料作屏蔽层， 以便让低频干扰磁力线只从磁阻很小的磁屏 蔽层上通过，使低频磁屏蔽层内部的电路免 受低频磁场耦合干扰的影响。有时还将屏蔽 线穿在接地的铁质蛇皮管或普通铁管内，同 时达到静电屏蔽和低频屏蔽的目的。
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低频磁屏蔽举例
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。
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光耦的外形
贴片式
双列直插式
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光耦的隔离、传输作用举例
下图是用光耦传递信号并将输入回路与输出回路隔离的电
路。光耦的红外发光二极管经两只限流电阻R1、R2跨接到三相 电源电路中。 请分析当交流接触器未吸合时和吸合后两种状态
下流过光耦中的红外发光二极管VＬ1的电流、光耦中的光敏三
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二、电磁干扰的来源
电磁干扰源分类： 自然界干扰源和人为干扰源 有意干扰和无意干扰 传导型干扰和辐射型干扰
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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
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四种触电情况
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保安地线
电烙铁的外壳 必须良好地接大地， 以保证人身安全以 及焊接对象不致被 静电击穿。
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接大地与防静电的关系
人在工频电场中工作 时，身体可能感应出几十 伏以上的电压；当人在地 板上行走时，也可能因摩 擦而带上几百伏以上的静 电。因此在焊接集成电路 时，人体必须良好地接大 地，以保证集成电路的 CMOS输入端不致被静电 击穿。人体接地的方法之 一是带上接地的防静电手 腕带。
不仅能防止静电干扰，也能防止交变电场干扰。 静电屏蔽的容器壁上允许有较小的孔洞（作
为引线孔或调试孔），它对屏蔽的影响不大。
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各种静电屏蔽
带孔屏蔽板
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仪器设备的屏蔽
外壳必须接地
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各种静电屏蔽（续）
开关电源采用带孔的屏 蔽外壳，既可散热，又 可防止电磁干扰外泄
继电器隔离：实现强、弱电器件间的隔离，驱动大功 率设备。但有触点，通断时会产生火花 或电弧引起干扰。
晶闸管隔离：可代替继电器驱动负载，不会产生火花 或电弧干扰。
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光电耦合技术
光耦合器，也称光电耦合器（光电隔离器） 或光耦，它可较大地提高系统的抗共模干扰能 力。
光耦合器是一种电→光→电耦合器件，它 的输入量是电流，输出量也是电流，可是两者 之间从电气上看却是绝缘的，输入、输出回路 的绝缘电阻可高达1010、耐压超过1kV。光 耦中的发光二极管一般采用砷化镓红外发光二 极管，而光敏元件可以是光敏二极管、三极管、 达林顿管，甚至可以是光敏双向晶闸管、光敏 集成电路等。
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防电磁波屏蔽 围裙的使用
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屏蔽室
导电PVC地板 用于防静电及
底部屏蔽
干扰信号无法穿透 钢板屏蔽室
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二） 隔离技术
变压器隔离：采用隔离变压器，隔离低频干扰信号 （只能传输交流信号）
扼流圈隔离：抑制高频干扰（可传输交、直流信号）
光电耦合隔离：光电耦合器是一种电→光→电耦合器 件，输入量、输出量都是电流，但两者 之间是绝缘的。可隔离两电路单元间 的干扰信号。
来自空间的辐射干扰：滤波，屏蔽（信 号传输线必须屏蔽），双线平衡技术 （双绞线）。如双绞线外加屏蔽层，效 果更好。
尽早完成信号放大；尽早完成A/D转换
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3、针对接地干扰的抗干扰措施
1).地线的种类
保安地线 接地起源于强电技术，它的本意是接大
地，主要着眼于安全。这种地线也称为“保 安地线” 。它的接地电阻值必须小于规定 的数值。
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实行电源分组供电
将微机系统的主机电源与输入通道电源分 开；将驱动电路电源与控制系统电源分开， 以防止设备间干扰。
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2.针对强电干扰（信号通道干扰）的措施
对电感性负载引起的强电干扰：可用吸 收（滤波、稳压），隔离（光隔、变压 器、扼流圈、继电器、差动运算放大器、 隔离运算放大器等）
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未加屏蔽罩时，中频变 压器线圈易受外界干扰。
加屏蔽罩后的中频变压器
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1.静电屏蔽
静电屏蔽是用铜或铝等导电性良好的金属 为材料制作成封闭的金属容器，把需要屏蔽的 电路置于其中，使外部干扰电场的电力场不影 响其内部的电路，反之，若封闭的金属容器与 地线连接，容器内电路产生的电力线也无法影 响外电路。
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
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电吹风机干扰电视机的演示
电吹风机产 生的电磁波干扰 以两种途径到达 电视机：一是通 过共用的电源插 座，二是以空间 电磁场传输的方 式由电视机的天 线接收。应设法 切断这些干扰途
干扰
交流供配电线路在工业现场的分布相当于一个吸 收各种干扰的网络, 而且十分方便地以电路传导的形 式传遍各处，经检测装置的电源线进入仪器内部造成 干扰。最明显的是电压突变和交流电源波形畸变，它 使工频的高次谐波 (从低频一直延伸至高频) 经电源 线进入仪器的前级电路。例如，由调压或逆变电路中 的晶闸管引起的大功率高次谐波干扰；又如开关电源 经电源线往外泄漏出的几百千赫兹尖脉冲干扰。
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2.交流电源滤波器
电源网络吸收了各种高、低频噪声，对此常 用LC滤波器来抑制混入电源的噪声。
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交流电源滤波器外形
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交流电源滤波器外形
带交流电源 滤波器的插座
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交流电源滤波器的内部电路
图中的100H电感、0.1F电容组成高频滤波器， 用于吸收从电源线传导进来的中短波段的高频噪声干 扰；图中两只对称的5mH电感是由绕在同一只铁心两 侧、匝数相等的电感绕组构成的，称为共模电感，用 于吸收因电源波形畸变而产生的谐波干扰；图中的压 敏电阻用于吸收因雷击等引起的浪涌电压干扰。
极管V1的状态，以及Ue、Ｕo的电平。
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光耦的隔离、传输、电平转换作用举例
下图是NPN常开型接近开关光耦电路。请分析当 金属板靠近接近开关至额定动作距离时，发光二极管 VＬ2的状态。GND1与GND2接在一起会有什么不良效 果？
金 属 板
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三） 滤波技术