——屏蔽地
电路的屏蔽体，即用屏蔽材料将电磁辐射源屏蔽起来，并将屏蔽体接地，以降低电磁辐射的干扰。屏蔽体内的电路地线只能一点接屏蔽体，而不得利用屏蔽体作返回导体。
——电缆的屏蔽层
对于多层屏蔽电缆，每个屏蔽层应在一点接地，各屏蔽层应相互绝缘。
当电缆长度大于工作信号波长的0.15倍时，采用间隔工作信号波长的0.15倍的多点接地式。如果不能实现，则至少应将屏蔽层两端接地。
4）电位隔离
电位隔离分为机械、电磁、光电和浮地几种隔离方式，其实质是人为地造成电的隔离，以阻止电路性耦合产生的电磁干扰。
——机械隔离采用继电器来实现其线圈接收信号，机械触点发送信号。机械触点分断时，由于阻抗很大、电容很小，从而阻止了电路性耦合产生的电磁干扰。缺点是线圈工作频率低，不适合于工作频率较高的场合使用。而且存在触点通断时的弹跳和干扰以及接触电阻等。
——电磁隔离采用变压器来实现通过变压器传递电信号，阻止了电路性耦合产生的电磁干扰。对于交流的场合使用较为方便，由于变压器绕组间分布电容较大，所以使用时应当与屏蔽和接地相配合。
——光电隔离采用光电耦合器来实现通过半导体发光二极管（LED）的光发射和光敏半导体（光敏电阻、光敏二极管、光敏三极管、光敏晶闸管等）的光接收，来实现信号的传递。光电耦合器的输入阻抗与一般干扰源的阻抗相比较小，因此分压在光电耦合器输入端的干扰电压较小，而且一般干扰源的内阻较大，它所能提供的电流并不大，因此不能使发光二极管发光。光电耦合器的外壳是密封的，它不受外部光的影响。光电耦合器的隔离电阻很大（约1012Ω），隔离电容很小（约数pF）能阻止电路性耦合产生的电磁干扰。只是光电耦合器的隔离阻抗随着频率的提高而降低，抗干扰效果也将降低。
——浮地浮地可使功率地（强电地）和信号地（弱电地）之间的隔离电阻很大，所以能阻止共地阻抗电路性耦合产生的电磁干扰。
5.2.2 电容性耦合
任何两个导体之间都存在着电容。电容值与介质的介电常数&epSILon;和两个导体的有效面积成正比、与两个导体之间的距离D成反比。当两个平行圆导体直径为d时，其电容C为
C=πε/ln(D/d) （12）
当一个导体对地具有电位U1，阻抗Z1，另一个导体对地具有阻抗Z2，两个导体具有相同地电位，通过两个导体之间的电容，在另一个导体上将产生干扰电压U2为
U2=U1Z2/（Z1＋Z2＋1/jωC） （13）
当阻抗Z1和阻抗Z2中含有电感分量时，产生的干扰电压U2有可能大于导体1对地的电位U1。
电容性耦合的等值电路图见图1。
图 1 电 容 性 耦 合 的 等 值 电 路 图
在上述分析中，两导线间的有效耦合长度应远小于信号波长（一般为1/10）时，才允许使用集中参数的等效电路来分析线间耦合，否则必须应用电磁场理论的传输方程来分析线间耦合。
电容性耦合的电磁兼容设计方法是
1）尽可能减小干扰源U1的幅值和干扰源的变化速度ω。
2）Z1和Z2设计得尽可能大，且Z1远大于Z2。
3）耦合电容设计得尽可能小
——尽量加大两个导体间的距离；
——尽量缩短两个导体的长度；
——尽量避免两个导体平行走线。
4）屏蔽
屏蔽的目的切断干扰源和被干扰对象之间的电力线，以免除电容性耦合的电磁干扰。
屏蔽的方法采用与干扰源基准电位相连的屏蔽；采用与被干扰对象基准电位相连的屏蔽；或者上述两者都用，其效果更好。
屏蔽的注意事项
——要有完整的屏蔽，否则屏蔽的效果降低；
——要用导电性能好的材料作屏蔽，否则屏蔽的效果降低；
——要有良好的屏蔽接地，否则屏蔽的效果降低。当导线的长度小于工作信号波长的1/20时，采用单点接地式，否则采用多点接地式。接地线的长度要尽量短。
5）平衡
平衡的目的当干扰源和被干扰对象的基准电位是互相独立时，可以采用平衡的方法，即使干扰源和被干扰对象的耦合电容平衡，以免除电容性耦合的电磁干扰。
平衡的方法
——干扰源和被干扰对象均采用绞合导线；
——采用四芯导线，使干扰源和被干扰对象的导线交叉对称。
5.2.3 电感性耦合
任何两个回路之间都存在着互感。互感值与介质的磁导率μ成正比，并与两个回路的几何尺寸有关。两个回路的布局如图2所示。
图2 两 个 回 路 的 布 局 图
图中1～1为第一个回路，2～2为第二个回路，a、b、c、d为回路的间距。另外设l为回路的长度。
两个回路的互感M为
M=μlln（ac/bd）/2π （14）
当第一个回路具有电流i1，通过两个回路之间的互感M，在第二个回路上产生的干扰电压u2为
u2=Mdi1/dt （15）
电感性耦合的电磁兼容设计方法是
1）尽可能减小干扰源电流i1的变化速度。
2）尽可能设计得使两个回路的互感M小，为此
——尽量加大两个回路间的距离；
——尽量缩短两个回路的长度；
——尽量避免两个回路平行走线；
——尽量缩小两个回路的面积，并减低重合度。
3）屏蔽
屏蔽的目的切断干扰源和被干扰对象之间的磁力线，以免除电感性耦合的电磁干扰。
屏蔽的方法采用铁磁性导体的静态磁屏蔽，采用良导体感应涡流的动态磁屏蔽。
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屏蔽的注意事项
——铁磁性导体的静态磁屏蔽适用于低频磁场。屏蔽的效果与屏蔽材料的相对磁导率μr、厚度d、几何形状以及磁场方向有关。例如横向磁场中的圆球的屏蔽系数as为
as=20lg（1＋μrd/2r） （16）
式中：r为圆球的内径
——良导体感应涡流的动态磁屏蔽适用于高频磁场。屏蔽的效果与屏蔽材料的性质，几何形状，屏蔽的密闭程度以及磁场的频率有关。屏蔽系数ad可用式（17）进行近似计算
ad=20lg（μof/2Zk） （17）
式中：μo为真空导磁率；
f为磁场的频率；
Zk为耦合阻抗。
——网孔状的屏蔽系数与孔的面积占总面积的比例有关。
4）平衡
平衡的目的采用平衡的方法，可以减小或免除电感性耦合的电磁干扰。
平衡的方法
——磁场去耦即使被干扰回路耦合的干扰源磁场最少。例如安排两个回路垂直放置，可达到磁场去耦的目的。
——磁场抵消因为干扰磁场引起的感应电流在相邻绞线回路的同一根导线上方向相反，相互抵销。为对磁场干扰取得较好的抑制效果，屏蔽双绞线的节距不可太大，即单位长度绞合数越多，磁场抵消效果越好。
5.2.4 幅射性耦合
幅射性耦合是电磁场通过空间耦合到被干扰对象的。如被干扰对象是两根导线，它就是接收电场的天线。天线的等值电路图见图3。
本文关键字：电磁兼容 EDA/PLD技术，单片机-工控设备 - EDA/PLD技术
