電子線路設(shè)計中電磁兼容設(shè)計分析

屏蔽體要起到屏蔽作用應(yīng)具備下述3個要素：

a.屏蔽體是一個完整的電連續(xù)體；

b.有完善的濾波措施；

c.對于電屏蔽還要有良好的接地。

以微機(jī)產(chǎn)品為例，由于其結(jié)構(gòu)比較特殊，要得到很好的屏蔽效能確實(shí)比較困難。微機(jī)產(chǎn)品屏蔽效能不理想的主要因素為：
①微機(jī)系統(tǒng)內(nèi)部產(chǎn)生騷擾的功率器件、開關(guān)器件及電流突變的信號線未加濾波、屏蔽措施，使其機(jī)殼內(nèi)部騷擾場較大。
②許多微機(jī)為塑料機(jī)殼，表面沒有涂覆導(dǎo)電材料，或雖涂覆但涂料性能不佳，屏蔽效能很低。
③微機(jī)機(jī)殼由于設(shè)通風(fēng)孔、安裝開關(guān)及其它部件，開有許多孔縫，上下機(jī)蓋及側(cè)板之間由于沒有專門處理，接觸不是很好，造成機(jī)箱本身不是一個電連續(xù)體，因而影響屏蔽效能。
④電源進(jìn)線和出線的濾波不當(dāng)，也是影響屏蔽效能的一個因素。
影響屏蔽效能的因素并非不能消除，但要下功夫，如提高導(dǎo)電涂料的性能，合理布置孔、縫的位置及開口方向，加裝濾波器連接器、屏蔽銅網(wǎng)及導(dǎo)電襯墊，提高裝配工藝水平?？傊?，解決這一問題需企業(yè)重視，設(shè)計人員努力。

1.4.5搭接
搭接是把一定的金屬部件機(jī)械地連接在一起的過程，目的是實(shí)現(xiàn)低電阻的電氣接觸，保證系統(tǒng)電氣性能的穩(wěn)定，幫助實(shí)現(xiàn)對射頻騷擾的抑制。
⑴盡可能用同樣的金屬搭接。
⑵保證搭接的直流電阻不大于25毫歐。不能用歐姆表來評估射頻搭接或射頻墊圈。
⑶對不同金屬進(jìn)行搭接要注意各種金屬在電化學(xué)序列表中的相對位置。電位差要盡可能小，并有合適的防腐蝕措施。
⑷修整搭接表面，以便得到最大的接觸面積。搭接后立即涂復(fù)保護(hù)層。
⑸搭接前清洗所有配接表面。為防止氧化，在清除了保護(hù)層之后就搭接配合表面。
⑹對于永久性搭接應(yīng)盡可能用熔焊或銅焊、錫焊連接所有的接合面。射頻搭接應(yīng)優(yōu)先采用永久性搭接。
⑺不允許用螺栓或螺釘?shù)穆菁y來完成射頻搭接。
⑻不允許用導(dǎo)電漆來實(shí)現(xiàn)電的或射頻搭接。導(dǎo)電膠連接處必須提供大約700g/cm2的壓力，以保證導(dǎo)電涂復(fù)處的高導(dǎo)電率。導(dǎo)電膠的導(dǎo)電性要求大約為2~5mΩ/cm。
⑼壓緊所有的射頻襯墊。

1. 5布線設(shè)計準(zhǔn)則
布線是指導(dǎo)線和電纜的布置。布線實(shí)際上包含了分開、隔離、分類捆扎和電纜安置等一系列的內(nèi)容。
1.5.1電纜的連接器
電纜的連接能使電子/電氣分系統(tǒng)的性能變壞。不僅因?yàn)橥鈦眚}擾信號會通過相互作用或耦合進(jìn)入系統(tǒng)/分系統(tǒng)中的連接電纜，對敏感設(shè)備構(gòu)成嚴(yán)重威脅；還可能因設(shè)計、分類（隔離）、捆扎和走線等不當(dāng)而產(chǎn)生問題。
⑴應(yīng)盡量避免在現(xiàn)場更換電纜；應(yīng)使用經(jīng)生產(chǎn)單位測試或檢查過的替換電纜。
⑵設(shè)備艙里面的連接電纜難以更換。為此應(yīng)確定適當(dāng)?shù)陌踩嗔?，以便在系統(tǒng)壽命期允許
連接電纜的性能有所變壞。
⑶設(shè)計時要特別注意用于低電平信號和低阻抗電路的連接器，以及由于阻抗增大會引起誤差而又不能探測的連接器。
⑷分系統(tǒng)間的連接電纜和連接器的設(shè)計要協(xié)調(diào)一致。（例如，不能一端要求其所有屏蔽層彼此隔開，而另一端卻只給一個連接器留1根插針供屏蔽層端接。不能一端用屏蔽線控制騷擾輻射，而另一端卻選用非導(dǎo)電涂層的連接器。）
⑸不要讓主電源線和信號線通過同一連接器。
⑹盡量不要讓輸入輸出信號線通過同一連接器。
⑺根據(jù)導(dǎo)線分類，正確進(jìn)行連接器屏蔽層端接。

1.5.2導(dǎo)線分類及成束
EMI控制的一個主要方面是把導(dǎo)線和電纜分成和處理功率電子類似的等級。按30dB功率電平分組的分類表如表2所示：
表2電纜束分類
類別 功率范圍 特點(diǎn)
A >40dBm 高功率DC、AC和RF（EMI）源
B 10~40dBm 低功率DC、AC和RF（EMI）源
C -20~10dBm 脈沖和數(shù)字電路源 視頻輸出電路（音頻、視頻源）
D -50~-20dBm 音頻和傳感器敏感電路 視頻輸入電路（音頻敏感電路）
E -80~-50dBm RF、IF輸入電路、安全電路（RF敏感電路）
F -80dBm 天線和RF電路（RF敏感電路）

這種分類的好處是：
①EMI源和接收器分別以功率分類
②在同一線束或線扎中，鄰近導(dǎo)線功率電平相差不會超過30dB。
1.5.3敷設(shè)電纜用的導(dǎo)線標(biāo)記
①在導(dǎo)線每端距接頭、或被接設(shè)備不大于15厘米處制作標(biāo)記，每根線上的標(biāo)記間隔為40厘米。
②實(shí)際捆扎時，可把標(biāo)記相同的導(dǎo)線捆扎在同一線束內(nèi)。未征得EMI控制負(fù)責(zé)人批準(zhǔn)，不可把不同標(biāo)記的導(dǎo)線捆扎在同一線束內(nèi)。
1.5.4屏蔽端接
⑴屏蔽導(dǎo)線
①屏蔽導(dǎo)線用于防止產(chǎn)生不必要的輻射或保護(hù)導(dǎo)線免受雜散場的影響。
②把屏蔽層隔離開來，以防發(fā)生不必要的接地。
③不要把屏蔽層用于信號回線。
④雙絞線有類似電磁屏蔽作用。
⑵敏感電路的保護(hù)
①用于保護(hù)音頻敏感電路的屏蔽層僅一端接地。永遠(yuǎn)不要把屏蔽層用作音頻敏感電路的回線。
②用于射頻敏感電路的屏蔽層兩端要接地。
③對于既屬音頻敏感又屬射頻敏感的電路，要選用緊密的屏蔽線對。扭絞間距離越短屏蔽效果越好。屏蔽層兩端要接地。

1.6接地設(shè)計準(zhǔn)則
在產(chǎn)品設(shè)計時，從安全角度或從功能上考慮接地的多，而從抑制騷擾的角度考慮按地設(shè)計的少，因而在選擇接地方式、接地點(diǎn)、接地線時，就會出現(xiàn)一些本可以避免的錯誤。此外，良好的接地設(shè)計必需有良好的裝配工藝作保障，才能達(dá)到預(yù)期的目的。
1.6.1在接地設(shè)計時，要根據(jù)實(shí)際情況選擇接地方式及接地點(diǎn)。
例如，微機(jī)輻射騷擾超過極限值的頻率集中在30~200MHz范圍之內(nèi)，因此微機(jī)內(nèi)部各單元及屏蔽電纜相對機(jī)殼應(yīng)采用多點(diǎn)就近接地的方式。使用單點(diǎn)接地，會增加接地線的長度，如果接地線長度接近或等于騷擾信號波長的l/4時，其幅射能力將大大增加，接地線線將成為天線。一般來講，接地線的長度應(yīng)小于2.5cm。屏蔽電纜的接地如圖1所示。

1.6.2接地線的選用
經(jīng)?？梢钥吹竭@樣的產(chǎn)品，其內(nèi)部的接地線是很細(xì)的單股線，這種在其內(nèi)部通過高頻電流時，由于高頻阻抗很大，接地效果可想而知。因此，考慮到趨膚效應(yīng)，接地線需要選用帶狀編織線。如果對接地要求很高，還可在其表面鍍銀，這主要是減小導(dǎo)線的表面電阻率，因而達(dá)到減小接地線高頻阻抗的目的。
1.6.3接地線應(yīng)與接地面良好搭接
標(biāo)準(zhǔn)中一般規(guī)定，接地線與接地面的直流搭接阻抗應(yīng)小于2.5mW為了高質(zhì)量的接地，接地面應(yīng)經(jīng)過表面處理，避免氧化、腐蝕。在接地線與接地平面之間不應(yīng)有鎖緊墊圈、襯墊，而且不應(yīng)使用襯墊、螺栓、螺母作為接地回路的一部分。
1.6.4三種接地方式：浮地、單點(diǎn)接地和多點(diǎn)接地
浮地的目的是將電路或設(shè)備與公共地線或可能引起環(huán)流的公共線路隔離開來。
缺點(diǎn)：由于設(shè)備不與大地直接相連，容易出現(xiàn)靜電積累，達(dá)到一定程度后會產(chǎn)生擊穿，這是一種破壞性很強(qiáng)的騷擾源。折衷處理的辦法是在浮地與大地之間接一個阻值很大的泄放電阻，以消除靜電積累的影響。實(shí)現(xiàn)浮地的辦法：變壓器隔離、充電隔離。浮地除了使地線“浮”起來以外，還解決了單地系統(tǒng)中電位不一致帶來的麻煩。
單點(diǎn)接地是指接地只有一個物理點(diǎn)被定義為接地參考點(diǎn)，其他各需要接地的點(diǎn)都直接接到這一點(diǎn)。如果系統(tǒng)工作頻率很高，達(dá)到接地線長度可以與工作頻率（信號的波長）相比擬的程度時就不能再用單點(diǎn)接地的方式了（接地效果已經(jīng)不理想了），而要用多點(diǎn)接地的概念了。
多點(diǎn)接地是指一個系統(tǒng)中各個接地點(diǎn)都直接接到距它最近的接地平面上，使接地線的長度為最短。接地點(diǎn)可以是設(shè)備的底板，也可以是貫通整個系統(tǒng)的地導(dǎo)線，還可以是設(shè)備的結(jié)構(gòu)框架等。多點(diǎn)接地的優(yōu)點(diǎn)是電路結(jié)構(gòu)比單點(diǎn)接地簡單。由于采用了多點(diǎn)接地，就形成了許多接地回路，因此提高接地系統(tǒng)的質(zhì)量就變得十分重要，需要經(jīng)常維護(hù)，保持良好的導(dǎo)電性能。
混合接地：只對需要高頻接地的地方采用多點(diǎn)接地，其余用單點(diǎn)接地。接地長度以0.05λ~0.15λ來衡量，超出此值的應(yīng)采用多點(diǎn)接地。
另外，以繼電器等有大電流突變的場合，要用單獨(dú)接地以減少對其他電路的瞬變耦合。
負(fù)載直接接地是不合適的。用緊繞的雙絞線也能獲得極好的屏蔽性能。
當(dāng)屏蔽電纜傳輸高頻信號時，電纜外層屏蔽應(yīng)采用多點(diǎn)接地，典型的分界點(diǎn)是100KHz，高于此值用多點(diǎn)接地，低于此值用單點(diǎn)接地，多點(diǎn)接地時要做到每隔0.05λ~0.1λ有一個接地點(diǎn)。
屏蔽層接地不能用辮狀接地，而應(yīng)當(dāng)讓屏蔽層包裹芯線，然后再讓屏蔽層360度接地。
1.6.5地設(shè)計準(zhǔn)則
電路尺寸小于0.05λ時可用單點(diǎn)接地，大于0.15λ時可用多點(diǎn)接地。
對工作頻率很寬的系統(tǒng)要用混合接地。
出現(xiàn)地線環(huán)路問題時，可用浮地隔離（如變壓器，光電）。
所有接地線要短。
接地線要導(dǎo)電良好，避免高阻性。
對信號線，信號回線，電源系統(tǒng)回線以及底板或機(jī)殼都要有單獨(dú)的接地系統(tǒng)，然后可以將這些回線接到一個參考點(diǎn)上。
對于那些將出現(xiàn)較大電流突變的電路，要有單獨(dú)的接地系統(tǒng)，或者有單獨(dú)的接地回線以減少對其他電路的瞬態(tài)耦合。
低電平電路的接地線必須交叉的地方，要使導(dǎo)線互相垂直。
使用平衡差分電路，以盡量減少接地電路的騷擾影響。
對于最大尺寸遠(yuǎn)小于λ/4的電路，使用單點(diǎn)接地的緊絞合線（是否屏蔽視實(shí)際情況而定），以使設(shè)備敏感度最好。
交直流線不能綁扎在一起。交流線本身要絞合起來。
端接電纜屏蔽層時，避免使用屏蔽層辮狀引出線。
需要用同軸電纜傳輸信號時，要通過屏蔽層提供信號回路。低頻電路可在信號源端單點(diǎn)接地；高頻電路則采用多點(diǎn)接地。
高頻、低電平傳軸線要用多層屏蔽，各屏蔽層用單點(diǎn)接地。
從安全出發(fā)，測試設(shè)備的地線直接與被測設(shè)備的地線聯(lián)接；還是從安全出發(fā)，要確保接地聯(lián)接裝置能夠應(yīng)付意外的故障電流，在室外終端接地時，能夠應(yīng)付雷電電流的沖擊。