嵌入式系統(tǒng)電磁兼容技術(shù)
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(2)使用去耦電容
嵌入式系統(tǒng)印制板上一般都有多個(gè)集成電路，其中某些高速大功率器件，地線上會(huì)出現(xiàn)很大的噪聲電壓。抑制噪聲的方法是在各集成器件的電源線和地線間接入去耦電容，以縮短開關(guān)電流的流通途徑，降低電阻壓降。
2．2 場(chǎng)干擾
電磁騷擾通過(guò)空間傳播實(shí)質(zhì)上是騷擾能量以場(chǎng)的形式向四周傳播。場(chǎng)分為近場(chǎng)和遠(yuǎn)場(chǎng)。近場(chǎng)又稱感應(yīng)場(chǎng)，如果場(chǎng)源是高電壓小電流的源則近場(chǎng)主要是電場(chǎng)，如果場(chǎng)源是低電壓大電流的源則近場(chǎng)主要是磁場(chǎng)。無(wú)論場(chǎng)源是什么性質(zhì)，當(dāng)離場(chǎng)源距離大于λ/2π以后的場(chǎng)都變成了遠(yuǎn)場(chǎng)，又稱輻射場(chǎng)。對(duì)于距離較遠(yuǎn)的系統(tǒng)間的電磁兼容問題，一般都用遠(yuǎn)場(chǎng)輻射來(lái)分析。對(duì)于系統(tǒng)內(nèi)，特別是同一設(shè)備內(nèi)的問題基本上是近場(chǎng)耦合問題。
2．2．1 遠(yuǎn)場(chǎng)輻射
騷擾源向周圍空間的輻射發(fā)射需要根據(jù)天線與電波傳播理論來(lái)計(jì)算，下面主要介紹微機(jī)系統(tǒng)中常見的幾種輻射方式。
(1)單點(diǎn)輻射
單點(diǎn)輻射主要指各向同性的較小的騷擾源。
(2)平行雙線環(huán)路的輻射
設(shè)平行雙線環(huán)路中流有差模電流，并設(shè)線路長(zhǎng)度l≤λ/4，其輻射應(yīng)為：
其中：E為電場(chǎng)強(qiáng)度(V/m)；I為電流強(qiáng)度，(A)；S為環(huán)路面積(m2)，r為到發(fā)射源的距離(m)；λ為波長(zhǎng)(m)。
如果印制板上有多條高頻率長(zhǎng)軌線則可能產(chǎn)生嚴(yán)重的輻射。由式(3)可知減小信號(hào)環(huán)路的面積可以減小輻射，或者增加信號(hào)的最大波長(zhǎng)，這可以通過(guò)延長(zhǎng)信號(hào)的上升時(shí)間來(lái)實(shí)現(xiàn)。同樣當(dāng)供電電源環(huán)路中有高頻電流流過(guò)時(shí)，電源環(huán)路也是很好的輻射源，所以應(yīng)該在高頻噪聲源處加去耦電容，給噪聲一條高頻旁路，以免流人電源環(huán)路，產(chǎn)生輻射。
(3)單導(dǎo)線輻射
當(dāng)平行雙線環(huán)路中環(huán)路面積足夠小時(shí)，其差模電流產(chǎn)生的輻射可以忽略，而共模電流產(chǎn)生的輻射將成為主要因素，稱為單導(dǎo)線輻射。
(4)感應(yīng)
周圍空間的騷擾電場(chǎng)和磁場(chǎng)都會(huì)在閉合環(huán)路中產(chǎn)生感應(yīng)電壓，從而對(duì)環(huán)路產(chǎn)生干擾。閉合環(huán)路產(chǎn)生的感應(yīng)電壓于環(huán)路面積成正比，環(huán)路面積越大感應(yīng)電壓越大，所以要避免外界噪聲場(chǎng)的干擾應(yīng)盡量減小環(huán)路面積。同時(shí)還可看到頻率越高產(chǎn)生的感應(yīng)電壓也越大，即高頻噪聲容易對(duì)環(huán)路產(chǎn)生干擾。
2．2．2 近場(chǎng)耦合
同一設(shè)備內(nèi)各部分電路之間距離較近的相互干擾常用近場(chǎng)耦合的方式處理。近場(chǎng)條件是離騷擾源的距離小于λ/2π。近場(chǎng)有電場(chǎng)和磁場(chǎng)，通常把騷擾源通過(guò)電場(chǎng)的耦合看成是電容耦合，通過(guò)磁場(chǎng)的耦合看成是互感耦合。對(duì)于近場(chǎng)耦合主要采取屏蔽的方法來(lái)減小耦合程度。
(1)電場(chǎng)屏蔽 使用接地的金屬體包裹或隔離信號(hào)傳輸線，金屬體可以是很薄的金屬箔，但必須要有良好的接地。
(2)磁場(chǎng)屏蔽 在磁場(chǎng)頻率比較低時(shí)(100 kHz以下)，通常采用鐵磁性材料如鐵、硅鋼片、坡莫合金等進(jìn)行磁場(chǎng)屏蔽。鐵磁性物質(zhì)的磁導(dǎo)率很大，所以可把磁力線集中在其內(nèi)部通過(guò)。高頻磁場(chǎng)屏蔽材料采用金屬良導(dǎo)體，例如銅、鋁等。當(dāng)高頻磁場(chǎng)穿過(guò)金屬板時(shí)在金屬板上產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，由于金屬板的電導(dǎo)率很高，所以產(chǎn)生很大的渦流，渦流又產(chǎn)生反磁場(chǎng)，與穿過(guò)金屬板的原磁場(chǎng)相互抵消，同時(shí)又增加了金屬板周圍的原磁場(chǎng)。總的效果是使磁力線在金屬板四周繞行而過(guò)。
3 結(jié)語(yǔ)
本文從基本的電磁兼容原理開始，討論了嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的電磁兼容性技術(shù)。根據(jù)多年在嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用開發(fā)中的經(jīng)驗(yàn)，力求從實(shí)用的角度出發(fā)，給出了系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的一些相應(yīng)抗干擾措施。
評(píng)論