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EMC专题学习(1)--EMC理论基础

时间:2024-01-16 17:18来源:EE小新 EEDesign 作者:ictest8_edit 点击:

 

1. EMC相关的基本单位

  描述对象 单位符号
C
E
H
I
f
φ
L
Β
τ
λ
P
R
t
Tr
V
电容
电场强度
磁场强度
电流
频率
磁通量
电感
磁感应强度
脉冲宽度
波长
功率
电阻
时间
上升时间
电压
F
V/m
A/m
A
Hz
Wb
H
T
s
m
W
Ω
s
s
V


2. 共模与差模

 
干扰电压和电流分为差模和共模:

差模是两根导线分别作为往返线路传输;

共模是两根导线做去路,地线做返回路径传输。

 

如图所示,对于差模电压为(U1-U2)/2,2根导线是平衡的。但共模电压为(U1+U2)/2,两根导线上相同。

当两种模式同时存在时,可通过下列方法求出两种模式的成分:

 

注意:在实际的电路中,共模干扰与差模干扰是不断相互转换的,两根导线终端与地线之间存在着阻抗。这两根导线的阻抗一旦不平衡,在终端就会出现模式的相互转换。


3. 时域与频域

 
任何信号可以通过傅里叶变换建立其时域与频域的关系。

 

梯形脉冲函数的频谱如下图所示,由主瓣与无数个副瓣组成,每个副瓣虽然也有最大值,但是总趋势是随着频率的增高而下降,上升时间为tr,宽度为d。梯形脉冲频谱峰值包含有两个转折点,1/πd 和 1/πtr ,以-20dB/10倍频程的速度下降,经第二转折点后以一40dB/10倍频程的速度下降。

电路设计时在保证逻辑正常功能的情况下,尽可能增加上升时间和下降时间,有助于减小高频噪声。

 

周期信号每个取样段的频谱都是一样的,它的频谱成离散形,但是强度大,通常成为窄带噪声。

非周期信号每个取样段的频谱不一样,频谱很宽,而且强度较弱,通常被称为宽带噪声。

在一般系统中,时钟信号为周期信号,而数据线和地址线通常为非周期信号。造成系统辐射发射超标的原因通常是时钟信号。


4. 分贝dB的概念

 
EMC 通常用分贝dB来表示。

dB 定义为两个功率的比;

dbm表示功率的单位,dbm即是功率相对于1mw的值;

 


5. 正确理解分贝真正的含义

 
当设备的电磁骚扰不能满足有关EMC标准规定的限值时,就要对设备产生超标发射的原因进行分析,然后进行排除。

当设备完全符合有关的规定后,如果为了降低产品成本,减少不必要的器件,可以将采取的措施逐个去掉。首先应考虑去掉的是成本较高的器件/材料,或在正式产品上难于实现的措施。如果去掉后,产品的辐射发射并没有超标,就可以去掉这个措施。

分贝的真正意义是使产品通过EMC测试,产品成本降到最低的措施。

6. 电场与磁场

 
电场产生于两个具有不同电位的导体之间,单位为m/V;

磁场产生于载流导体的周围,单位为m/A,磁场正比于电流,反比于离开导体的距离。

当交变电压通过导体产生交变电流时,电场和磁场互为正交同时传播,如图所示。

 

如果天线模型是单极天线或偶极子天线,驱动源是电压源,那么辐射的近场区是电场为主;

 

如果天线模型是环形天线,驱动源是电流源,那么辐射的近场区是磁场为主。

 
 
近场、远场、波阻抗

 

数字电路周围的大多数近场能量则处于磁场状态,并非电场状态,因此高速数字系统中的交叉干扰,接地耦合和干扰问题涉及电流,磁场和电感的循环。


7. 几个重要的影响EMC的元件

 
电容
电容是通过电场联系而建立起来的一个集合,是构成滤波、去耦和容性串扰电路模型的基本元件。

电容电流计算:

 

电感

电感是指导体在磁场中由于电流变化而产生感应电动势的物理量。

其大小等于单位时间内磁通量与电流的比值,即 L=φ/I 。

电感电压计算:

 

互感
互感是通过磁场联系相互约束的若干电感元件的集合,是构成耦合电感线圈和感性串扰电路模型的基本元件。
 
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