嵌入式系統電磁兼容技術(shù)

作者：時(shí)間：2013-10-21 來(lái)源：網(wǎng)絡(luò )

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當信號環(huán)路中的電阻、電感和電容符合R2≥4L/(C＋Ci)時(shí)振鈴現象可被抑制。其中R為傳輸線(xiàn)中的總電阻，可以通過(guò)在信號源端串接一個(gè)抑制電阻以滿(mǎn)足上式，等效于增加信號源的阻抗。此時(shí)系統階躍響應的上升時(shí)間會(huì )略有增加，所以抑制電阻不能取值過(guò)大。

2．1．3　傳輸線(xiàn)的長(cháng)線(xiàn)處理方法

當傳輸線(xiàn)的長(cháng)度不符合式(2)時(shí)則稱(chēng)為長(cháng)線(xiàn)，長(cháng)線(xiàn)不能用集中參數網(wǎng)絡(luò )來(lái)替代，而要用傳輸線(xiàn)理論來(lái)分析，考慮到阻抗匹配問(wèn)題，即傳輸線(xiàn)兩端的負載阻抗和源阻抗都應該和傳輸線(xiàn)特性阻抗Z0相等，否則會(huì )產(chǎn)生反射。
當圖1中的傳輸線(xiàn)不符合式(2)時(shí)，他是一個(gè)長(cháng)線(xiàn)系統。設ZS為源阻抗，Z0為傳輸線(xiàn)特性阻抗，ZL為負載阻抗，當信號從信號源出發(fā)通過(guò)傳輸線(xiàn)到達負載阻抗ZL時(shí)，如果ZL＝Z0則沒(méi)有反射，信號能量全部被ZL吸收，這是匹配狀態(tài)，ZL上的電壓就是信號的入射電壓U0。如果ZL≠Z0，即負載端不匹配，則入射能量不能被負載全部吸收，有一部分就被反射回去，有反射電壓存在。

同樣，在源端如果ZS＝Z0則是匹配狀態(tài)，如果不相等則也存在反射。當源端和負載端都不匹配時(shí)信號將在源端和負載端來(lái)回反復反射，反射波和原信號疊加，如果傳輸線(xiàn)傳輸的是脈沖數字信號則多重反射將使脈沖邊沿產(chǎn)生臺階、上沖和下沖等問(wèn)題。當出現多重反射時(shí)負載端會(huì )出現與振鈴現象相似的波形，影響系統抗擾性能。

根據式(2)可以計算對應于不同脈沖上升時(shí)間的最小的長(cháng)線(xiàn)長(cháng)度，傳輸線(xiàn)超過(guò)最小長(cháng)線(xiàn)長(cháng)度時(shí)就要考慮阻抗匹配的問(wèn)題。具體應用時(shí)可以在源端和負載端加入RCL網(wǎng)絡(luò )來(lái)匹配傳輸線(xiàn)的阻抗。

2．1．4　共模騷擾和差模騷擾

騷擾信號在導線(xiàn)上傳輸時(shí)有2種方式：共模方式和差模方式。共模噪聲變成差模噪聲后才能對設備產(chǎn)生干擾，因為有用信號都是差模形式的。這種轉換是由電路中傳輸線(xiàn)對參考端的阻抗是否平衡來(lái)決定的。

圖2是一個(gè)信號傳輸系統的阻抗特性圖，圖中的4個(gè)電阻分別表示傳輸線(xiàn)在2個(gè)設備中的對地阻抗。2個(gè)設備相距較遠其地線(xiàn)與機殼連入大地，如果2個(gè)設備的接地點(diǎn)之間存在噪聲信號，則由其產(chǎn)生的噪聲電流會(huì )沿著(zhù)2條傳輸線(xiàn)流動(dòng)，假如設備中傳輸線(xiàn)對地的阻抗不相等的話(huà)，2條傳輸線(xiàn)中的噪聲電流也不相等，這時(shí)共模噪聲就變成差模噪聲干擾有用信號。
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在計算機串行總線(xiàn)中，RS232使用非平衡方式，只有十幾米的傳輸距離。而RS422采用平衡傳輸方式，則達到了上千米的傳輸距離。在設計遠距離傳輸系統時(shí)應該仔細考慮信號線(xiàn)之間的阻抗平衡問(wèn)題。

2．1．5　共阻抗耦合

當設備或元器件共用信號線(xiàn)或電源線(xiàn)時(shí)，他們之間就會(huì )通過(guò)公共阻抗產(chǎn)生相互干擾，如共用電源則稱(chēng)共電源阻抗干擾，共用地線(xiàn)稱(chēng)共地線(xiàn)阻抗干擾。

圖3中，電路1和電路2分別與電源各自形成一個(gè)電流回路，其中一個(gè)電路電流的增加必將使另一個(gè)電路的電流減少。電流的不斷變化，就會(huì )產(chǎn)生變化無(wú)常的電場(chǎng)和磁場(chǎng)，引起電磁噪聲，并通過(guò)電源線(xiàn)、地線(xiàn)形成復雜的交叉干擾。
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在高頻數字系統中，當電路1工作時(shí)，會(huì )在回路公共阻抗上產(chǎn)生高頻數字噪聲，該噪聲在電路2的回路中使地線(xiàn)“飄動(dòng)”。不穩定的地線(xiàn)將嚴重降低運算放大器、模/數轉換器等電路的性能。削弱電源系統共阻抗耦合的措施主要有以下2個(gè)：

(1)降低接入阻抗

電源線(xiàn)的布線(xiàn)要根據電流的大小，盡量加大導線(xiàn)的寬度，使電源線(xiàn)、地線(xiàn)的走向與信號傳輸方向一致，減少存在噪聲的單元和其他單元之間公共電源阻抗，有助于增強抗噪聲的能力。電路板要按功能分區，各分區電路地線(xiàn)相互并聯(lián)，一點(diǎn)接地。當電路板上有多個(gè)電路單元時(shí)，應使各單元有獨立的地線(xiàn)回路，各單元集中一點(diǎn)與公共地相連。這樣各自產(chǎn)生的噪聲電流不會(huì )流入其他單元，避免相互串擾。

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