耦合电路

内容概要： • EMC相关名词释义 • EMC三要素 • EMC标准、认证 • EMC之耦合途径 • EMC测试项目 电磁兼容性EMC （Electro Magnetic Compatibility），是指设备或系统在其电磁环境中符合要求运行并不对其环境中的任何设备产生无法忍受的电磁干扰的能力。 EMC 包括两个方面：一方面是指设备在正常运行过程中对所在环境产生的电磁干扰，不能超过一定的限值—— EMI ；另一方面是指器具对所在环境中存在的电磁干扰具有一定程度的抗扰度，即电磁敏感性—— EMS 。 一、EMC电磁兼容相关名词释义： EMC = EMI + EMS EMC (Electro Magnetic Compatibility )电磁兼容 EMI(Electro Magnetic Interference) 电磁干扰（对外辐射） EMS(Electro Magnetic Susceptibility) 电磁敏感度（抗干扰） 二、EMC三要素 干扰源→耦合途径→敏感接收器 三、EMC标准、认证 1)国际电工委员会（IEC）最早成立了国际无线电干扰特别委员会（CISPR），对电磁辐射干扰进行管理规定。 2）IEC/TC77、TC65分委员会 3）美国FCC认证 4）欧盟EMC指令 5）军用标准级的，如国军标GJB、美军标MIL 6）国际标准 CISPR系列、IEC61000

EMC整改六步走 电磁兼容性EMC（Electro Magnetic Compatibility）是指设备或系统在其电磁环境中符合要求运行并不对其环境中的任何设备产生无法忍受的电磁干扰的能力。因此，EMC包括两个方面的要求：一方面是指设备在正常运行过程中对所在环境产生的电磁干扰不能超过一定的限值；另一方面是指器具对所在环境中存在的电磁干扰具有一定程度的抗扰度，即电磁敏感性。 各种运行的电子设备之间的干扰主要以电磁传导、电磁感应和电磁辐射三种方式彼此关联并相互影响，在一定的条件下会对运行的设备和人员造成干扰、影响和危害。关于具体EMC领域的整改文章其实不少。 EMC 整改六步法如下：第一步查找确认辐射源，第二步滤波，第三步吸波，第四步接地，第五步屏蔽，第六步能量分散法。具体思路如下图所示： 第一步：查找确认辐射源的方法有排除法、频谱分析仪频点搜索法、元件固有频率分析法。而排除法包含有拔线法、分区工作排除法、低电压小电流的人体触摸法，区域屏蔽排除法。元件固有频率分析法是指对一些元件的固定频率及其倍频频率分析归类法，如晶振和 DDR 等元件的工作频率都是固定的。 第二步：滤波一般分为电容滤波、RC 滤波和 LC 滤波等； 第三步：吸收电磁波方法有电路串联磁珠法、绕穿磁环法和贴吸波材料法。使用吸收电磁波方法时要特别注意：辐射超标电磁波频率必须在所使用的吸波材料所吸收电磁波频率范围之内

一、前言 电磁兼容(Electro-MagneticCompatibility，简称EMC)是一门新兴综合性学科，它主要研究电磁干扰和抗干扰问题。电磁兼容性是指电子设备或系统在规定的电磁环境电平下，不因电磁干扰而降低性能指标，同时它们本身产生的电磁辐射不大于限定的极限电平，不影响其它系统的正常运行，并达到设备与设备、系统与系统之间互不干扰、共同可靠工作的目的。 电磁干扰(EMI)产生是由于电磁干扰源通过耦合路径将能量传递给敏感系统造成的，它 包括由导线和公共地线的传导、通过空间辐射或近场耦合3种基本形式。 实践证明，即使电路原理图设计正确，印制电路板设计不当，也会对电子设备的可靠性产生不利影响，所以保证印制电路板电磁兼容性是整个系统设计的关键，本文主要讨论电磁兼容技术及其在多层印制线路板(PrintedCircuitBoard，简称PCB)设计中的应用。 PCB是电子产品中电路元件和器件的支撑件，它提供电路元件和器件之间的电气连接，是各种电子设备最基本的组成部分。如今，大规模和超大规模集成电路已在电子设备中得到广泛应用，而且元器件在印刷电路板上的安装密度越来越高，信号的传输速度更是越来越快，由此而引发的EMC问题也变得越来越突出。PCB有单面板(单层板)、双面板(双层板)和多层板之分。单面板和双面板一般用于低、中密度布线的电路和集成度较低的电路，多层板使用高密度布线和集成度高的电路

实验名称:考虑接地情况的电容耦合型无线电能传输系统 研究方向：无线电能传输 实验内容:在系统电路参数确定的情况下，改变四块金属板的接地情况，观察系统输出性能的变化，即（1）不同接地模式下，输出负载电压与负载阻值的关系；（2）在确定接地模式下，负载输出电压与未接地金属板对地电容的关系。 测试目的：验证理论分析和仿真结果的正确性 测试设备:信号发生器Agilent 33220A，功率放大器Aigtek ATA-122D，四块300mm 300mm铝板，电阻若干（0.5kR/1kR/2kR） 放大器型号:Aigtek ATA-122D 实验过程: 如图所示为电容耦合型无线电能传输系统实验平台，其中包括一台信号发生器Agilent33220A，用以产生高频信号源；一台宽带功率放大器Aigtek ATA-122D，用以放大信号发生器的输出信号；两对300mm 30mm大小的铝制金属板以及若干电阻（0.5kR，1kR，2kR）。金属板1和3之间的垂直距离为10mm，金属板1和2之间的水平距离为100mm。在实验中，金属板1和2接功率放大器的输出，金属板3和4接电阻。金属板1和2之间的电压设置为20Vrms@1MHz。为了避免任何金属板通过测量设备直接接地，信号发生器与功率放大器均由隔离变压器供电，同时实验过程中的示波器选用手持式示波器Keysight U1620A。当实验需要时

误区一： 认为差分信号不需要地平面作为回流路径，或者认为差分走线彼此为对方提供回流途径。造成这种误区的原因是被表面现象迷惑，或者对高速信号传输的机理认识还不够深入。虽然差分 电路 对于类似地弹以及其它可能存在于 电源 和地平面上的噪音信号是不敏感的。地平面的部分回流抵消并不代表差分电路就不以参考平面作为信号返回路径，其实在信号回流分析上，差分走线和普通的单端走线的机理是一致的，即高频信号总是沿着电感最小的回路进行回流，最大的区别在于差分线除了有对地的耦合之外，还存在相互之间的耦合，哪一种耦合强，那一种就成为主要的回流通路。 在 PCB 电路设计中，一般差分走线之间的耦合较小，往往只占10~20%的耦合度，更多的还是对地的耦合，所以差分走线的主要回流路径还是存在于地平面。当地平面发生不连续的时候，无参考平面的区域，差分走线之间的耦合才会提供主要的回流通路。尽管参考平面的不连续对差分走线的影响没有对普通的单端走线来的严重，但还是会降低差分信号的质量，增加EMI，要尽量避免。也有些设计人员认为，可以去掉差分走线下方的参考平面，以抑制差分传输中的部分共模信号，但从理论上看这种做法是不可取的，阻抗如何控制？不给共模信号提供地阻抗回路，势必会造成EMI 辐射，这种做法弊大于利。 所以要保持PCB地线层返回路径宽而短。尽量不要跨岛（跨过相邻电源或地层的分隔区域。）比如主板设计中的 USB

除了元器件的选择和电路设计之外，良好的印制电路板（PCB）设计在电磁兼容性中也是一个非常重要的因素。PCB EMC设计的关键，是尽可能减小回流面积，让回流路径按照设计的方向流动。最常见返回电流问题来自于参考平面的裂缝、变换参考平面层、以及流经连接器的信号。跨接电容器或是去耦合电容器可能可以解决一些问题，但是必需要考虑到电容器、过孔、焊盘以及布线的总体阻抗。本讲将从PCB的分层策略、布局技巧和布线规则三个方面，介绍EMC的PCB设计技术。 PCB分层策略 电路板设计中厚度、过孔制程和电路板的层数不是解决问题的关键，优良的分层堆叠是保证电源汇流排的旁路和去耦、使电源层或接地层上的瞬态电压最小并将信号和电源的电磁场屏蔽起来的关键。从信号走线来看，好的分层策略应该是把所有的信号走线放在一层或若干层，这些层紧挨著电源层或接地层。对於电源，好的分层策略应该是电源层与接地层相邻，且电源层与接地层的距离尽可能小，这就是我们所讲的“分层”策略。下面我们将具体谈谈优良的PCB分层策略。 1．布线层的投影平面应该在其回流平面层区域内。布线层如果不在其回流平面层地投影区域内，在布线时将会有信号线在投影区域外，导致“边缘辐射”问题，并且还会导致信号回路面积地增大，导致差模辐射增大。 2．尽量避免布线层相邻的设置。因为相邻布线层上的平行信号走线会导致信号串扰，所以如果无法避免布线层相邻

在详细介绍了电磁干扰理论知识的基础上，对无刷直流电动机控制系统的电磁兼容性软硬件设计进行了分析，电磁兼容性设计有利于提高无刷直流电动机控制系统的抗干扰能力，增强系统的可靠性和稳定性。 1 电磁干扰 熟悉和了解常见的电磁干扰源是发现和解决电磁干扰问题的关键之一。电磁干扰可分为自然和人为两类。所谓自然的是指自然界所固有的与人类的活动无关的电磁干扰现象。所谓人为的是指由于人类的工业和社会活动所产生的电磁干扰。 1.1 电磁干扰源 诸如雷电的放电现象，电动机的TTL逻辑元件、动态RAM、电源、震荡器件及变压器等在工作时都会产生高频电磁波或者噪音，严重影响电动机的正常工作。 1.2 电磁干扰能量的耦合途径 耦合是指电路、设备、系统与其它电路、设备、系统间能量的联系。各种电磁骚扰源通过耦合传输电磁能量到敏感设备。耦合途径有两种方式：传导耦合与辐射耦合。 1.2.1 传导耦合 传导耦合是通过电源线、信号线、互联线、接地导体等连接通道进行耦合。按耦合方式又可划分为公共阻抗耦合、电容性耦合、电感性耦合三种基本方式。实际中，这三种方式是同时存在共同作用的。 1）公共阻抗耦合 当电路电流经过一个公共阻抗时，一个电路的电流在该公共阻抗上形成的电压就会影响到另一个电路。公共电源阻抗耦合模型及其等效电路如下： 图2中将图1中的电源阻抗及公共线路阻抗合并表示为R，U为理想电压源，Z1