數(shù)字電子系統(tǒng)硬件抗干擾分析畢業(yè)論文(編輯修改稿)
2025-07-19 14:33 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 體的電場被屏蔽在金屬屏蔽體內(nèi)。再比如交變電場屏蔽。為降低交變電場對敏感電路的耦合干擾電壓，可以在干擾源和敏感電路之間設置導電性好的金屬屏蔽體，并將金屬屏蔽體接地。只要設法使金屬屏蔽體良好接地，就能使交變電場對敏感電路的耦合干擾電壓變得很小。 濾波技術(shù)濾波技術(shù)的基本用途是選擇信號和抑制干擾，為實現(xiàn)這兩大功能而設計的網(wǎng)絡都稱為濾波器。通常按功用可把濾波器分為信號選擇濾波器和電磁干擾( EMD 濾波器兩大類。 信號選擇濾波器是有效去除不需要的信號分量，同時是對被選擇信號的幅度相位影響最小的濾波器。 電磁干擾濾波器是以能夠有效抑制電磁干擾為目標的濾波器。電磁干擾濾波器常常又分為信號線EMI 濾波器、電源EMI 濾波器、印刷電路板EMI 濾波器、反射EMI 濾波器、隔離EMI 濾波器等大類。 線路板上的導線是最有效的接收和輻射天線，由于導線的存在，往往會使線路板上產(chǎn)生過強的電磁輻射。同時，這些導線又能接受外部的電磁干擾，使電路對干擾很敏感。在導線上使用信號濾波器是一個解決高頻電磁干擾輻射和接收很有效的方法。脈沖信號的高頻成分很豐富，這些高頻成分可以借助導線輻射，使線路板的輻射超標。信號濾波器的使用可使脈沖信號的高頻成分大大減少，由于高頻信號的輻射效率較高，這個高頻成分的減少，線路板的輻射將大大改善。電源線是電磁干擾傳入設備和傳出設備主要途徑。通過電源線，電網(wǎng)上的干擾可以傳入設備，干擾設備的正常工作。同樣，設備的干擾也可以通過電源線傳到電網(wǎng)上，對網(wǎng)上其它設備造成干擾。為了防止這兩種情況的發(fā)生，可以使用電源線濾波器濾除其干擾，開關(guān)電源EMI工濾波器基本電路。一個合理有效的開關(guān)電源EMI 工濾波器應該對電源線上差模干擾和共模干擾都有較強的抑制作用。 差模干擾抑制器通常使用低通濾波元件構(gòu)成，最簡單的就是一只濾波電容接在兩根電源線之間而形成的輸入濾波電路，只要電容選擇適當，就能對高頻干擾起到抑制作用。該電容對高頻干擾阻抗甚低，故兩根電源線之間的高頻干擾可以通過它，它對工頻信號的阻抗很高，故對工頻信號的傳輸毫無影響。 隔離技術(shù)隔離技術(shù)是電磁兼容中重要技術(shù)之一，其主要目的是通過隔離元件把噪聲干擾的路徑切斷，從而達到抑制噪聲干擾的效果。在采用了隔離的措施以后，絕大多數(shù)電路都能夠取得良好的抑制噪聲的效果，使設備符合電磁兼容性的要求。電子設備中常采用的隔離技術(shù)可分為磁電隔離、光電隔離、機電隔離、浮地隔離等兒種，下面對這兒種加以介紹。不管哪種隔離方式，在電磁兼容性力－面的實質(zhì)是人為地造成電的隔離，以阻止電路耦合產(chǎn)生的電磁干擾。l ）電磁隔離電磁隔離主要采用變壓器來實現(xiàn)，通過變壓器傳遞電信號，阻止了電路性耦合產(chǎn)生的電磁干擾。對于交流的場合使用較為方便，主要應用于電源電路中。須注意若設備使用開關(guān)電源，由于開關(guān)變壓器繞組間分布電容較大，所以使用時應當與屏蔽和接地相配合。變壓器主要由繞在鐵心上的兩個或多個繞組組成。當在主繞組上加上交變電壓時，由于電磁感應而在其它繞組上感應出交變電壓。因此變壓器的幾個繞組之間是通過交變磁場互相聯(lián)系的，它們在電路上是互相隔離的。由于實際變壓器鐵心存在渦流損耗和磁滯損耗，這些損耗不僅導致變壓器的效率降低，而日＿引起鐵心發(fā)熱、甚至可能導致絕緣損壞。而鐵心的渦流損耗和磁滯損耗都與電壓和頻率有關(guān)，所以對不同的電壓和頻率，應當選擇不同的鐵心材料。變壓器的漏磁易對變壓器附近的元器件和導線形成干擾，為此，在選用變壓器作隔離時，應當選擇漏磁小的變壓器，否則，應對變壓器加強磁場屏蔽。由于電源變壓器原、副邊間存在寄生電容，進入電源變壓器初級的高頻干擾能通過寄生電容耦合到的次級。而在電源變壓器初、次級間增加靜電屏蔽后，該屏蔽與繞組間形成新的分布電容，當將屏蔽接地后，可以將高頻干擾接地，而起到抗電磁干擾的作用。繞組之間以及對地的絕緣強度取決于需要隔離的耐壓水平。該耐壓水平包括工作電壓、電壓波動、可能的瞬態(tài)過電壓以及為可靠工作而留有的余量。工作頻率不僅對變壓器的鐵心損耗產(chǎn)生影響，而且變壓器的阻抗與頻率密切相關(guān)。由于普通變壓器繞組間的寄生電容較大，為了提高對高頻干擾的隔離效果，可以在普通變壓器繞組間增加一層屏蔽，并將該層屏蔽接地（接地線的長度應盡量短，否則因接地線的阻抗分壓而使對擾的衰減變差）而成為隔離變壓器。如果在上述基礎(chǔ)上，再對變壓器的每個繞組都分別增加一層屏蔽，并將各繞組的屏蔽分別接到各繞組的低電位上，其隔離效果會更好。2 ）光電隔離光電隔離采用光電耦合器來實現(xiàn)，通過半導體發(fā)光二極管的光發(fā)射和光敏半導體（光敏電阻、光敏二極管、光敏三極管、光敏晶閘管等）的光接收，來實現(xiàn)信號傳遞的。由于發(fā)光二極管和光敏半導體是互相絕緣的，從而實現(xiàn)了電路的隔離。如光電耦合器可應用于開關(guān)電源的反饋穩(wěn)壓電路中，通過光電耦合器和變壓器的隔離作用可使電子設備的主電路與市電電網(wǎng)實現(xiàn)電氣隔離，使主電路板為“冷底板”，從而實現(xiàn)了安全隔離。 光電耦合器的輸入阻抗與一般干擾源的阻抗相比較小，因此分壓在其輸入端的干擾電壓較小，而且一般干擾源的內(nèi)阻較大，它所能提供的電流并不大。光電耦合器的外殼是密封的，它不受外部光的影響，其隔離電阻很大（約1012Ω) ，隔離電容很小(pF級）能較好的阻止電路性耦合產(chǎn)生的電磁干擾。只是光電耦合器的隔離阻抗隨著頻率的提高而降低，抗干擾效果也將降低。3 ）機電隔離機電隔離主要采用繼電器來實現(xiàn)其線圈接收信號，機械觸點發(fā)送信號。機械觸點分斷時，由于阻抗很大、電容很小，從而阻止了電路性耦合產(chǎn)生的電磁干擾。繼電器一般用在弱電控制強電的電路中，如電視機中的遙控開關(guān)機電路。通過繼電器也可以把低壓直流與高壓交流隔離開來，使高壓交流側(cè)的干擾無法進入低壓直流側(cè)。采用繼電器的缺點是線圈工作頻率低，不適合于工作頻率較高的場合使用。由于在機械觸點分斷信號電流的過程中，由于電路電感的存在，將會在觸點間感生過電壓，這個過電壓可能會導致觸點間隙擊穿而產(chǎn)生電?。划斢|點間隙加大時，電弧熄滅，觸點間電壓又升高，電弧又重燃；如此重復，直到觸點間距足夠大，電流中斷時為止。上述過程中，產(chǎn)生的電弧和峰值大、頻率高的電壓脈沖串將通過輻射和傳導對其它電路和器件形成強烈的干擾4 ）浮地隔離浮地是指該電路的地與大地無電氣連接（絕緣電阻在50 兆歐以上）。采用浮地的目的是將電路或設備與公共接地系統(tǒng)，或與可能引起環(huán)流的公共導線隔離開來。浮地還可使不同電位間的電路配合變得容易。實現(xiàn)電路或設備浮地的方法有變壓器隔離和光電隔離。如在開關(guān)
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