从该项工作中，使我们体会到对电磁干扰可能传播的路径有明确的认识，才能顺利地排除电磁干扰。否则将无从下手解决存在的电磁干扰问题。
4.3 对易接收电磁干扰的电磁敏感电路和器件要进行重点保护
还是上述的第一个例子中，某探测设备在探测元件无输入信号时放大器输出端的干扰信号远远超过最小探测信号电压值，致使整个设备无法正常工作。
经过认真分析和实际测试，除了对电磁干扰源缺乏明确的认识和电磁干扰可能传播的路径缺乏清楚了解外，对易接收电磁干扰的电磁敏感电路和器件也缺乏重点保护。为此对易接收电磁干扰的电磁敏感电路和器件——传感器输入电路和前级放大电路主要采取两项电磁兼容性措施：
1）信号接地信号接地的主要目的是为了抑制电磁干扰，应当特别注意低电平电路、信号检测电路、传感器输入电路和前级放大电路的接地。
该探测设备的传感器输入电路、前级放大电路和末级放大电路的接地应该只设一个接地点，因为多个接地点会引入共地阻抗的干扰。而这个接地点的位置应当选择在保证地线中的电流流向为从小信号电路流向大信号电路，从而避免大信号电路的地线电流对小信号电路产生干扰。
2）屏蔽加强该探测设备的传感器输入电路和前级放大电路电磁屏蔽，并注意屏蔽的完整性和良好的接地措施。
电磁屏蔽设计时，一般采用电导率高的材料作屏蔽体，并将屏蔽体接地。它是利用屏蔽体在高频磁场的作用下产生反方向的涡流磁场与原磁场抵消而削弱高频磁场的干扰，又因屏蔽体接地而实现电场屏蔽。屏蔽体的厚度不必过大，应以趋肤深度和结构强度为主要考虑因素。另外要注意屏蔽的完整性，如果屏蔽体不完整，将导致电磁场泄漏。
5 电磁兼容的设计方法
5.1 对电磁干扰源的设计方法
电磁干扰源的种类相当繁多，比如，自然的电磁干扰源包括：地球表面的最大磁场强度为52A/m、平均电场强度为130V/m，雷电的大气干扰，静电的电晕放电和宇宙噪声等等。人为的电磁干扰源包括：含有整流子的直流电机换向时产生的电弧和电流变化、电器开关动作时产生的电弧和电流变化，非线性元器件工作时产生的谐波，高频振荡器和无线电发送设备的电磁辐射，汽车点火系统，医疗用的超声波发生器，生活用的微波炉以及电磁脉冲等等。可以说电磁干扰源无处不在，下面仅讨论与我们相关的主要电磁干扰源。
5.1.1 供电电源
供电电源，常由于负载的通断过渡过程、半导体元器件的非线性，脉冲设备及雷电的耦合等因素，而成为电磁干扰源。
供电电源电磁兼容的设计方法为
1）采用交流电源滤波器
由于交流电源滤波器是低通滤波器，不妨碍工频电能的通过，而对高频电磁干扰呈高阻态，有较强的抑制能力。使用交流电源滤波器时，应根据其两端阻抗和要求的插入衰减系数选择滤波器的型式。要注意其承受电压和导通电流的能力，屏蔽与机壳要电气接触良好，地线要尽量短、截面足够大，进出线要远离，而且滤波器应尽量靠近供电电源。
2）交流电源变压器加静电屏蔽
由于电源变压器初、次级间存在分布电容，进入电源变压器初级的高频干扰能通过分布电容耦合到电源变压器的次级。在电源变压器初、次级间增加静电屏蔽后，该屏蔽与绕组间形成新的分布电容。将屏蔽接地，可以将高频干扰通过这一新的分布电容引入地，从而起到抗电磁干扰的作用。静电屏蔽应选择导电性好的材料，且首尾端不可闭合，以免造成短路。
3）脉冲电压的吸收
对脉冲电压的电磁干扰可以采用压敏电阻、固体放电管或瞬态电压抑制二极管来吸收。当脉冲电压吸收器件承受一个高能量的瞬态过电压脉冲时，其工作阻抗能立即降到很低，允许通过很大的电流，吸收很大的功率，从而将电压箝制在允许的水平内。
压敏电阻或固体放电管可应用于直流或交流电路。单向瞬态电压抑制二极管应用于直流电路，而双向瞬态电压抑制二极管应用于交流电路。使用脉冲电压的吸收器件时，应选择其额定电压略高于设备的最大工作电压，以保证无脉冲电压时，吸收器件的功耗最少；当有脉冲电压时，其箝位的电压应低于设备的最高绝缘电压，以保证设备的安全；其通流能力应大于脉冲电压所产生的电流。
4）直流电源的电磁兼容措施
——整流电路的高频滤波即在整流管上并联小电容（0.01μF）进一步滤掉从变压器进入的高频干扰。
——直流退耦即在直流电源和地之间并联2个电容，大电容（10～100μF）滤掉低频干扰，小电容（0.01～0.22μF）滤掉高频干扰。
5）电源的其它电磁兼容措施
——控制电路和功率电路采用分相供电或采用不同的电源供电；
——采用UPS（不间断电源）供电；
——采用电源电压监视集成电路。
5.1.2 暂态过程
暂态过程是由于电路机械触点的分合，负载的通断和电路的快速切换等导致电路电压或电流发生快速变化，而成为电磁干扰源。
暂态过程的电磁兼容设计方法为
1）电路机械触点的熄火花电路
电路机械触点的熄火花电路由电阻（R）和电容（C）串联组成。其原理是用电容转换触点分断时负载电感（L）上的能量，从而避免在触点上产生过电压和电弧造成的电磁干扰，最终由电阻吸收这部分能量。
电路参数计算如下：
R>2（L/C）1/2 （Ω） （1）
C1=4L/R2 （μF） （2）
C2=（Im/300）2L （μF） （3）
式中：R为电阻（Ω）；
L为负载电感（μH）；
Im为负载电感中的最大电流（A）；
C取C1、C2中大者。
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2）电感负载的续流电路和吸收电路
直流电路电感负载的续流电路是用二极管反并联在电感负载上。当切断电感负载时，其上的电流经二极管续流，不会产生过电压而危及电路上的其它器件。
参数选择如下：
IF>2IN (4)
VRRM>2VN (5)
式中：IF为二极管正向平均电流；
VRRM为二极管反向重复峰值电压；
IN为电感负载的额定电流；
VN为电感负载的额定电压。
如果用压敏电阻代替二极管，其效果会更好。因为压敏电阻吸收能量更快，从而减小了动作响应时间。另外，压敏电阻还可应用在交流电路电感负载的场合。应用压敏电阻时应当注意以下几点：
——压敏电阻的标称电压；
——压敏电阻的压比；
——压敏电阻的吸收能量能力；
——压敏电阻的前沿响应时间；
——压敏电阻应当尽量紧靠电感使用。
3）电容负载的限流电路
电容负载的限流电路由电阻（R）和开关并联组成。其原理是用电阻限制电容负载开始投入时的短路电流，从而避免短路电流造成的电磁干扰。经过时间（t）将开关闭合，切除限流电阻。
参数选择如下：
R>2VN/IN （6）
t>3RC （7）
式中：IN为负载的额定电流；
VN为电源的额定电压；
C为负载的电容。
4）电路快速切换的电磁兼容措施
电路快速切换（包括晶闸管换流、直流斩波、二极管关断时的电荷存储效应等）将导致电压或电流的快速变化，而成为电磁干扰源。
对此可采用如下电磁兼容措施
——串联缓冲电感，以降低电流变化率；
——并联缓冲电容，以降低电压变化率；
——用电感电容谐振电路代替直流斩波，以降低电流变化率或电压变化率。
5.1.3 电磁辐射
电磁辐射包括电子设备内部和外部两种电磁辐射源。其实任一电流的周围都存在磁场，而变化的磁场会产生变化的电场，这种电磁场就是电磁干扰源。
电子设备中主要的电磁辐射源是大电流、高电压的强功率电路和器件，电压或电流快速变化的电路和器件以及高频电路和器件。
本文关键字：电磁兼容 EDA/PLD技术，单片机-工控设备 - EDA/PLD技术
