改進(jìn)EMC控制助配備CCD器件的“偵察機”一臂之力

新型材料的出現和加工工藝水平的不斷提高，以及高靈敏度CCD器件和電子學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，使得高分辨率光學(xué)遙感器成為世界各國在空間遙感領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)。其中，高分辨率相機系統作為偵察手段之一而倍受關(guān)注。

由于沒(méi)有地球大氣層的保護，系統在空間的工作環(huán)境比地面環(huán)境惡劣、復雜得多。來(lái)自銀河系，包括太陽(yáng)的高能帶電粒子的轟擊、氣候的變化無(wú)常、力學(xué)環(huán)境的沖擊，使可靠性成為控制系統設計中的關(guān)鍵問(wèn)題，而其中的電磁兼容性(EMC)設計又是可靠性設計的重要一環(huán)。

在新產(chǎn)品研發(fā)階段就進(jìn)行EMC設計，比等到產(chǎn)品EMC測試不合時(shí)再才進(jìn)行改進(jìn)，費用可以大大節省，效率可以大大提高;反之，效率就會(huì )降低，費用就會(huì )增加。因此在控制系統板級設計時(shí)，就要求我們盡量多地考慮EMC問(wèn)題，力求將EMI降到最低。

1 形成干擾的基本要素

各種形式的電磁干擾(EMI)是影響電子設備電磁兼容性的主要因素，在電子系統設計中，為避免干擾，應當首先了解形成干擾的基本要素。形成干擾的基本要素有三個(gè)。

1.1 干擾源

干擾源，指產(chǎn)生干擾的元件、設備或信號。干擾源一般分為內部和外部?jì)煞N。內部干擾是電子設備內部各元部件之間的相互干擾。例如：(1)工作電源通過(guò)線(xiàn)路的分布電容和絕緣電阻產(chǎn)生漏電而造成的干擾;(2)信號通過(guò)地線(xiàn)、電源和傳輸導線(xiàn)的阻抗互相耦合，或導線(xiàn)之間的互感造成的干擾;(3)設備或系統內部某些元件發(fā)熱，影響元件本身或其他元件的穩定性造成的干擾;(4)大功率和高電壓部件產(chǎn)生的磁場(chǎng)、電場(chǎng)通過(guò)耦合影響其它部件造成的干擾。

外部干擾是電子設備或系統以外的因素對線(xiàn)路、設備或系統的干擾。例如：(1)外部的高電壓、電源通過(guò)絕緣漏電而干擾電子線(xiàn)路、設備或系統;(2)外部大功率的設備在空間產(chǎn)生很強的磁場(chǎng)，通過(guò)互感耦合干擾電子線(xiàn)路、設備或系統;(3)空間電磁對電子線(xiàn)路或系統產(chǎn)生的干擾;(4)工作環(huán)境溫度不穩定，引起電子線(xiàn)路、設備或系統內部元器件參數改變造成的干擾。

1.2 供能量傳輸的路徑

傳播路徑，指干擾從干擾源傳播到敏感器件的通路或媒介。典型的干擾傳播路徑有以下三種。

(1)當干擾源的頻率較高，干擾信號的波長(cháng)又比被干擾對象的結構尺寸小，或者干擾源與被干擾者之間的距離r≥λ/2π時(shí)，則干擾信號可以認為是輻射場(chǎng)，它以平面電磁波形式向外輻射電磁場(chǎng)能量進(jìn)入被干擾對象的通路。

(2)干擾信號以漏電和耦合形式，通過(guò)絕緣支撐物(包括空氣)為媒介，經(jīng)公共阻抗的耦合進(jìn)入被航空航天干擾的線(xiàn)路、設備或系統。

(3)干擾信號還可以通過(guò)直接傳導方式進(jìn)入線(xiàn)路、設備或系統。

1.3 接收器

接收器一般是敏感器件，指容易被干擾的器件。并且當電磁干擾強度超過(guò)允許的界限時(shí)，這個(gè)器件會(huì )發(fā)生紊亂。如：A/D、D/A轉換器、單片機，數字集成電路，弱信號放大器等。

2 抗干擾設計

2.1 抑制干擾源

抑制干擾源就是盡可能地減小干擾源的du/dt，di/dt。這是抗干擾設計中最優(yōu)先考慮和最重要的原則，常常會(huì )起到事半功倍的效果。減小干擾源的du/dt主要是通過(guò)在干擾源兩端并聯(lián)電容來(lái)實(shí)現。減小干擾源的di/dt則通過(guò)在干擾源回路串聯(lián)電感或電阻以及增加續流二極管來(lái)實(shí)現。抑制干擾源的常用措施如下。

(1)繼電器線(xiàn)圈增加續流二極管，消除斷開(kāi)線(xiàn)

圈時(shí)產(chǎn)生的反電動(dòng)勢干擾。僅添加續流二極管會(huì )使繼電器的斷開(kāi)時(shí)間滯后，增加穩壓二極管后繼電器在單位時(shí)間內可動(dòng)作更多的次數。

(2)在繼電器接點(diǎn)兩端并接火花抑制電路(一

般是RC串聯(lián)電路，電阻一般選幾千到幾萬(wàn)歐姆，電容選0.01μF)，減小電火花影響。

(3)給電機加濾波電路，注意使電容、電感引線(xiàn)盡量短。

(4)電路板上每個(gè)IC要并接一個(gè)0.01μF～0.1μF高頻電容，以減小IC對電源的影響。注意高頻電容的布線(xiàn)，連線(xiàn)應靠近電源端并盡量粗短，否則，等于增大了電容的等效串聯(lián)電阻，會(huì )影響濾波效果。

(5)布線(xiàn)時(shí)避