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增加综合设计题目

增加综合设计题目. 一、生命探测仪类 1 红外热成像生命探测仪 2 声音探测仪 3 视频探测仪 4 “ 微动或呼吸 ” 生命探测仪. 二、地震预报监测类仪器 1 应力监测仪器 2 微震监测 3 地声检测 4 电、磁，电磁类 5 仿生探测仪器. 第六章 可靠性与抗干扰技术. 主要内容： 一、干扰噪声的认识（三要素） ★干扰源 ★ 耦合途径 ★接收器 二、电磁耦合干扰分析方法 三、抑制技术与措施. 干扰源. 耦合通道. 敏感接收器. 一、干扰噪声的认识. 干扰源：

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Presentation Transcript

  1. 增加综合设计题目 一、生命探测仪类 1 红外热成像生命探测仪 2 声音探测仪 3 视频探测仪 4 “微动或呼吸”生命探测仪 二、地震预报监测类仪器 1 应力监测仪器 2 微震监测 3 地声检测 4 电、磁，电磁类 5 仿生探测仪器

  2. 第六章 可靠性与抗干扰技术 主要内容： 一、干扰噪声的认识（三要素） ★干扰源 ★耦合途径 ★接收器 二、电磁耦合干扰分析方法 三、抑制技术与措施

  3. 干扰源 耦合通道 敏感接收器 一、干扰噪声的认识 • 干扰源： 本征噪声源、人为噪声源、自然界干扰源 电磁干扰，光电干扰，机械干扰（摩擦起电、导体在磁场中运动、压电效应、震颤效应），其它噪声（电化学作用的化学湿电池，温度变化等）

  4. 电子系统受到外部电磁干扰 电台 电视台 电力线 雷电 天体电磁辐射 移动通信设备 移动通讯 交流供电电路 电动机

  5. 电子设备的干扰对其它电路系统的影响 传导噪声

  6. 电子系统内部不同电路单元之间 相互影响的几种形式 电场耦合 磁场耦合 公共阻抗

  7. 三种耦合途径 • 传导耦合：通过导体（导线）将噪声耦合进电路中。 最典型的例子是噪声通过电源线传入电路。 • 公共阻抗耦合：来自不同电路的电流流经一个公共阻抗时，就会产生公共阻抗噪声耦合。 • 电磁场耦合：只要电荷发生移动，所有的电路元件、导线都会辐射电磁场，存在来自发射源的辐射。近场时，分别考虑电场和磁场；远场时，电磁联合辐射。

  8. 共地 阻抗耦合 共源 阻抗耦合

  9. 二、电磁场耦合分析方法 • 电磁场麦克斯韦方程分析：三个空间变量（x，y，z）和时间（t）的函数，复杂 • 电路等效近似分析技术（集总参数元件）

  10. ◆电容性耦合 A B Cm Zi EN UN ～ ◆互感耦合 M UN IN

  11. ◆漏电耦合 B A Rm Zi EN ～ UN

  12. 低频电磁干扰的电路等效近似分析技术（集总参数元件,消除空间变量）低频电磁干扰的电路等效近似分析技术（集总参数元件,消除空间变量） • 电场被限定在电容器内部：关注电压 • 磁场被限定在电感器内部：关注电流 • 电路尺寸相对波长很小

  13. AB导线是50Hz的220V电源线，Vi有效值1.4mV C=2PF du/dt=2V/μs 分布电容C=2PF 近似可得 I≈C du/dt=4μA Ri=10KΩ,Vi=40mV

  14. 电流→磁场→电磁感应 互感模型: v=－Mdi/dt

  15. 高频电磁辐射耦合 • 电磁波波长:λ=波速V/频率f，波速与传播介质有关； 在空气中大约3×108m/s，1MHz信号的波长300m， 1GHz， λ=0.3m. 近场和远场: 源、介质、距离r=λ/2π为分界点 近场 感应场 远场 辐射场

  16. 电场占优：E∝1/r3、H ∝1/r2 • 波阻抗：Z=E/H，在远场条件下，E/H大小等于介质的特性阻抗，如空气或自由空间E/H=ZO=377Ω 近场条件下： 电场和磁场分别考虑，高电压小电流以电场为主；低电压大电流以磁场为主。 磁场占优：E∝1/r2、H ∝1/r3

  17. 三、抑制电磁干扰的主要技术 • 消除或抑制噪声源 • 　破坏干扰的耦合通道 • 　消除接收电路对干扰的敏感性 • 　采用软件抑制干扰

  18. 电磁干扰噪声抑制 • 屏蔽 • 接地 • 平衡 • 滤波 • 隔离 • 阻抗大小控制 • 电缆设计 • 抵消技术

  19. 1、屏蔽： 静电屏蔽；电磁屏蔽；低频磁屏蔽 B B A A A +Q +Q +Q ★静电屏蔽

  20. Φe ΦN ★电磁屏蔽 ie ★低频磁屏蔽

  21. 电磁兼容性（EMC）设计

  22. EMI 滤 波 器 • EMI滤波器综述 • 常见的电磁兼容元件 • 设计实例

  23. 重要的 必要的 可靠的 安静的

  24. 与众不同的EMI滤波器 • EMI滤波器难以进行阻抗匹配 • EMI滤波器出现饱和 • 无法用集总参数等效电路进行高频分析 • 要求能滤除共模干扰和差模干扰

  25. EMI滤波器分类 • 反射式滤波器 阻挡EMI信号，通过有用信号 • 吸收式滤波器 吸收不需要的频率成分并将此成分的能量转换成热 能耗散出去 • 滤波连接器 从无引线，通过式电容概念引申而来的，在连接器上构成L型或者Ⅱ型滤波器

  26. 电 路 简 单 EMI滤波器的基本形式

  27. 设计EMI滤波器的注意点 • 频率特性 • 耐压性能 • 额定电流 • 阻抗特性 • 屏蔽 • 可靠性

  28. 瞬态干扰抑制 • 电快速瞬变脉冲群 影响对象：数字逻辑电路，软故障 • 浪涌（surge） 影响对象：传输或储存的数据，元器件，线路板 • 静电放电（ESD） 影响对象：髙输入阻抗电路，高压绝缘击穿，热失常

  29. 什么曲线 能干什么 特性曲线 饱和电感特性 非晶磁环磁滞特性曲线

  30. 非 理 想 的 电 容 • 电容主要分布参数 • ESL 等效串连电感 • ESR 等效串连电阻 • EPR 等效并联电阻

  31. 各 式 各 样 的 电 容 校正CBB电容 胆电容 独石电容 云母电容 穿心电容 电解电容 高压电容 薄膜电容 三端电容器 法拉电容 自热变阻电容器 聚苯电容

  32. 不同的电容 不同的效果 未加入滤波措施

  33. 电 感 • 线圈的品质因数为： Q=ωL/R • 电感的离散参数 • 分布电容 • 直流电阻 模压线圈 棒状线圈 功率电感 磁环线圈 空芯线圈 变压器

  34. 磁 性 材 料 磁 性 元 件 吸收磁珠用于抑制PCB板高频传导干扰 粉芯材料 作为尖峰抑制器使用 Ni－Mn软磁材料 夹式磁环：安装方便，用于设备EMI结构优化 烧结铁氧体 扁平吸收环用于数 据总线、数字信号线滤波 非晶材料

  35. 二极管不同的性能不同的应用 TVS瞬变二极管 TVS伏安特性 超快超软恢复二极管反向恢复时间 芯片热阻与脉冲持续时间关系图 肖特基二极管 用于各种脉冲吸收场合，trr<4ns 变阻二极管

  36. 其他常用EMI抑制元件 • 压敏电阻 没有脉冲时呈高阻值状态，一旦响应脉冲电压，立即将电压限制到一定值，阻抗突变为低值 1、高压型压敏电阻 2、高能型压敏电阻 3、纳米添加法 • 气体放电管 极间的电场强度超过气体的击穿强度，引起间隙放电，限制极间电压 • 火花间隙 电荷将穿过两个角型的空间打火放电，由此将过电流释放入地

  37. EMI滤波器成品 EMI滤波器特性曲线均在50ohm源阻抗下获得，在选用EMI滤波器时，不能单纯考虑给出的特性曲线。

  38. Murata EMI Filter Selection simulator

  39. 发射线圈 开关桥路 控制电路 工频干扰 滤波 显示设备 参考线圈 一次场信号 24-bit 锁定放大 ADC 处理器 ppm值 接口 二次场信号 接收线圈 24-bit 锁定放大 ADC GPS 设计实例 TVS管 超快恢复二极管 非晶及铁氧体磁环 系统电源 电源滤波 信号滤波 电源滤波 浪涌防护 电池 信号线滤波 浪涌抑制 信号滤波

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