电磁兼容课件第11讲

若不考虑被干扰回路的电流I2在接地公共阻抗Zi上的作用，即
令U2＝0，则电路1中的电流I1在接地公共阻抗Zi上产生骚扰电
压Ui，此电压降使被干扰回路的负载RL2受到骚扰，其骚扰电
压为
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EMC_3XD
地回路干扰
Un(Rg1Z RiL1R )L(2RU g21RL2)
(11-1)
可见被干扰回路的负载RL2受到的骚扰是电路1骚扰源U1的函数。
显示器的灵敏度为1 mV。求被干扰回路的负载(显示装置)上可
能受到的干扰电压值。
【解】根据公式(11-1)有
Un
(Rg1
Zi RL2 U1 RL1)(Rg2 RL2)
0.321005 7.3 mV (10010)(100100)
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EMC_4XD
地回路干扰
可见，干扰电压Un的值远远大于显示器的灵敏度1 mV，因此显
(11-2)
实例2：设RC1＝RC2＝1Ω，RS＝500Ω，RL＝10 kΩ，RG＝ 0.01Ω，UG＝10 mV，试计算接地干扰电压在放大器输入端施 加的干扰电压值。
【解】 将所给数值代入式(11-2)计算，可知UN＝0.94 mV。计 算结果表明，10 mV的接地干扰电压几乎全部施加于放大器输
第十一讲 地回路干扰及其抑 制措施
龚建强 西安电子科技大学
2012年4月13号
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11.1 地回路干扰
接地公共阻抗产生的干扰
两个不同的接地点之间存在一定的电位差，称为地电压。这 是由于两接地点之间总有一定的阻抗，地电流流经接地公共 阻抗，在其上产生了地电压，此地电压直接加到电路上形成 共模干扰电压。如图1所示的接地回路，来自直流电源或者高 频信号源的电流经接地面返回。由于接地面的公共阻抗非常 小，所以在电路的性能设计时往往不予考虑。但是，对电磁 骚扰而言，在回路中必须考虑接地面阻抗的存在。
实例1：假设采用电缆槽作为接地面，将两个电路的地线均接
到电缆槽上，接地点间的公共地阻抗Zi＝0.32 Ω；电路1发送 定时脉冲，电压信号源幅度为5 V，频率为100 kHz； 信号源
的内阻为100 Ω；负载阻抗为10 Ω；被干扰回路的信号源内
阻为100 Ω；负载端是内含传感器的显示装置，阻抗为100 Ω；
示器不能正常工作。此例表明，在电子电路的设计和布局中， 必须给予公共地阻抗足够的重视。
地电流与地电压的形成
电子设备一般采用具有一定面积的金属板作为接地面，由于各 种原因在接地面上总有接地电流通过，而金属接地板两点之间 总存在一定的阻抗，因而产生接地干扰电压。可见，接地电流 的存在是产生接地干扰的根源。接地电流产生的原因主要有 (1)导电耦合引起接地电流：用电设备中采用两点接地或多点接 地时形成接地回路，接地电流将流过接地回路，如图2所示
为RC2<<RS＋RC1＋RL，由等效电路图6(b)可得C点到地的电压 为
UC
RC2 RC2 RG
UG
图6 信号源连接放大器的接地干扰分析
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EMC_10XD
电路的接地点选择
从而确定的放大器输入端的干扰电压为
UN
RL
RL RC1RS
UC
则接地干扰电压对放大器输入端的干扰电压值为
U N R LR R C L 1R S R CR 2C 2R G U G
不接地，此时需要使用差
分放大器。通常比较方便 的一点接地方式是选择B 点接地，而A点不接地。
图5 放大器与信号源接地点的选择
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电路的接地点选择
图5中，导线电阻RC1和RC2一般很小，通常在1Ω以下，取RC1 ＝ RC2 ＝1Ω。两接地点A、B之间存在的地电阻RG更小，比如 取RG＝0.01Ω。信号源的内阻RS一般为500Ω。设放大器的输 入阻抗为10kΩ，图5所示电路的等效电路可用图6来表示。因
图5表示一个信号源与放大器连接的电路。如果信号源在A点 接地，放大器在B点接地，则两接地点A、B之间存在地电位 差UG。RC1和RC2为信号源与放大器连接导线的电阻。由图可 见，此时加至放大器输入端的电压为UN＝US＋UG。 为了剔除地电压的干扰，
应采用一点接地。如果采 用A点接地，而B点不接 地，即放大器所用的电源
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图1 公共阻抗引起的骚扰 EMC_2XD
地回路干扰
图1中干扰回路和被干扰回路之间存在一个公共阻抗Zi，该公 共阻抗上存在的电压为Ui＝ZiI1＋ZiI2。对被干扰回路而言， ZiI1是电磁骚扰电压,而ZiI2是对负载电压降的分压，由于 RL2>>|Zi|，因此，一般情况下ZiI2对负载电压降的影响可以忽 略不计，仅考虑I1所引起的电磁骚扰电压对负载的作用。
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图2 导电耦合的地电流回路 EMC_5XD
地回路干扰
(2)电容耦合形成接地电流：由于电路元件、器件、构件与接地 面之间存在杂散电容(分布电容)，通过杂散电容可以形成接地 回路，电路中的电流总会有部分电流泄漏到接地回路中，如图 3所示。
图3 导电耦合的地电流回路
(3)电磁耦合形成感应电流：当电路中的线圈靠近设备壳体时， 壳体相当于只有一匝的二次线圈，它和一次线圈之间形成变压 器耦合，机壳内因电磁感应将产生接地电流，而且不管线圈的 位置如何，只要有变化磁通通过壳体，就会产生感应电流。
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地回路干扰
(4)金属导体的天线效应形成地电流：辐射电磁场照射到金属导 体时，由于金属导体的接收天线效应，使金属导体上产生感应 电动势，如果金属体是箱体结构，那么由于电场作用，在平行 的两个平面上将产生电位差，使箱体有接地电流流过，该金属 箱体同回路连接时，就会形成有接地电流通过的电流回路。 当采用传输线连接的设备置于地面附近时，如图4所示，外界 电磁场作用于传输线，使传输线上形成共模干扰电压源，进一 步在公共地阻抗上形成干扰电压；或者，通过传输线与接地面 形成的导电回路中的电磁场随着时间变化，也会在传输线上形 成干扰。
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图4 电磁波在传输线上 形成共模干扰
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地回路干扰
综上可知，接地公共阻抗、传输线或者金属机壳的天线效应等 因素，使地回路中存在共模干扰电压，该共模干扰电压通过地 回路作用到受害电路的输入端，形成地回路干扰。
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11.2 电路的接地点选择
放大器与信号源的接地点选择