电磁兼容的概念和设计方法及实例介绍

的紧密度。

　　三是降低地电阻，为此要增加接地极的表面积和增加土壤的电导率（如在土壤中注入盐水）。

　　——低频电路地

　　工作频率低于1MHz的一个电路采用单点接地式，以防两点接地产生共地阻抗的电路性耦合。多个电路的单点接地式又分为串联和并联两种，由于串联接地产生共地阻抗的电路性耦合，所以低频电路最好采用并联的单点接地式。

　　为防止工频和其它杂散电流在信号地线上产生干扰，信号地线应与功率地线和机壳地线相绝缘。且只在功率地、机壳地和接往大地的接地线的安全接地螺栓上相连（浮地式除外）。

　　地线的长度（L/m）与截面积（S/mm2）的关系为

　　S》0.83L （11）

　　——高频电路地

　　工作频率高于30MHz的电路采用多点接地式。因为接地引线感抗与频率和长度成正比，所以地线的长度要尽量短。多点接地时，尽量找最接近的低阻值接地面接地。

　　——混合接地式

　　工作频率介于1～30MHz的电路采用混合接地式。当接地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。

　　——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ε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