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1、电电 磁磁 兼兼 容容 技技 术术荆龙荆龙 身边的电磁兼容设计身边的电磁兼容设计身边的电磁兼容设计身边的电磁兼容设计身边的电磁兼容设计身边的电磁兼容设计身边的电磁兼容设计身边的电磁兼容设计身边的电磁兼容设计身边的电磁兼容设计身边的电磁兼容设计身边的电磁兼容设计身边的电磁兼容设计身边的电磁兼容设计身边的电磁兼容设计身边的电磁兼容设计身边的电磁兼容设计身边的电磁兼容设计第一章第一章 概述概述电磁兼容的基本概念电磁兼容的基本概念电磁兼容性设计电磁兼容性设计电磁兼容性设计所涉及的技术领域电磁兼容性设计所涉及的技术领域本门课程讲述的主要内容本门课程讲述的主要内容本门课程的学习方法本门课程的学习方法1 电
2、磁兼容的基本概念电磁兼容的基本概念4信号、干扰和噪声信号、干扰和噪声4常见的干扰和噪声常见的干扰和噪声4电磁干扰对电子电气设备工作产生的影响电磁干扰对电子电气设备工作产生的影响4设备的抗干扰设备的抗干扰4电磁兼容电磁兼容4信号：对电子电气电路工作信号：对电子电气电路工作“有用有用”的电的电信号，包括待处理的电信号、希望产生的输信号，包括待处理的电信号、希望产生的输出等。出等。4噪声：除噪声：除“有用有用”电信号以外的所有电信电信号以外的所有电信号，均是噪声。噪声对电路的工作多少都有号，均是噪声。噪声对电路的工作多少都有些影响。些影响。4干扰：由噪声导致的干扰：由噪声导致的“不希望不希望”出现的
3、结出现的结果称为干扰。果称为干扰。4噪声是产生干扰的原因，干扰则是噪声的噪声是产生干扰的原因，干扰则是噪声的后果；后果；4噪声是否会产生干扰要看噪声是否高到了噪声是否会产生干扰要看噪声是否高到了一定的程度，及噪声容限。一定的程度，及噪声容限。4噪声是客观存在的，无法消除，而只能将噪声是客观存在的，无法消除，而只能将它减小到不产生明显干扰的程度，即不产生它减小到不产生明显干扰的程度，即不产生干扰的程度。干扰的程度。4TTL的最小输入高电平（的最小输入高电平（VIH）=2.0V，最高输入低电平（，最高输入低电平（VIL）2.4V，最高输出低电平（，最高输出低电平（VOL）0.4V。4TTL的噪声容
4、限是的噪声容限是0.4V（意味着幅（意味着幅值小于值小于0.4V的噪声将不会对的噪声将不会对TTL的的工作产生影响）。工作产生影响）。噪声源的分类噪声源的分类噪声源（干扰源）包括内部干扰和外部干扰，外部噪声源（干扰源）包括内部干扰和外部干扰，外部干扰又分为自然干扰源和人为干扰源。干扰又分为自然干扰源和人为干扰源。常见的干扰和噪声常见的干扰和噪声4自然干扰：自然现象产生的各种电磁噪声。4人为干扰：源自人们的生活和生产活动，主要是各种电子电气设备产生的干扰。列举一些常见的自然干扰和人为干扰自然干扰自然干扰4大气噪声大气噪声4宇宙射线（宇宙射线（10MHz-30GHz10MHz-30GHz）4太阳异
5、常电磁辐射太阳异常电磁辐射4银河系无线电辐射银河系无线电辐射 （150MHz-200MHz150MHz-200MHz）4雷电（雷电（30MHz30MHz以下）以下）4地震地震自然干扰是不以人的意志为转移的客观存在，一自然干扰是不以人的意志为转移的客观存在，一般情况下，不能消除，只能防范。般情况下，不能消除，只能防范。人为干扰人为干扰4元器件固有噪声：元器件固有噪声：热噪声、散粒噪声、接热噪声、散粒噪声、接触噪声等。触噪声等。4物理或电化学过程噪声：物理或电化学过程噪声：原电池噪声、摩原电池噪声、摩擦噪声等。擦噪声等。4放电噪声：放电噪声：起源于放电过程，比如静电放起源于放电过程，比如静电放电、
6、电晕放电、辉光放电、弧光放电和高电、电晕放电、辉光放电、弧光放电和高频电火花放电等。频电火花放电等。4电磁感应：电磁感应：各种电磁波干扰。各种电磁波干扰。人为干扰与人的生产、生活活动有关，可以人为干扰与人的生产、生活活动有关，可以采取措施加以抑制。采取措施加以抑制。4通信广播：电视，广播，各种通信台站；通信广播：电视，广播，各种通信台站；4电力系统：发电机，变压器，电力线；电力系统：发电机，变压器，电力线；4 工工业业设设备备：各各种种电电动动机机，电电焊焊机机，加加热热器器，机机床，控制器，计算机，搅拌机，床，控制器，计算机，搅拌机，继电器；继电器；4 交交通通运运输输：电电力力机机车车，导
7、导航航系系统统,汽汽车车点点火火装装置（置（10MHz-100MHz10MHz-100MHz）；）；4医疗设备：电子医疗器械，医疗设备：电子医疗器械，X X射线；射线；4办办公公设设备备：计计算算机机，键键盘盘，打打印印机机，复复印印机机，日光灯；日光灯；4家用电器：微波炉，风扇，吸尘器，冰箱；家用电器：微波炉，风扇，吸尘器，冰箱；4军事武器：核爆炸军事武器：核爆炸，电磁武器；电磁武器；常见的人为干扰常见的人为干扰课堂讨论：电磁干扰对电子电气设备影响课堂讨论：电磁干扰对电子电气设备影响电磁干扰及其危害电磁干扰及其危害在电磁环境中，电磁干扰造成的危害是各种各样的，在电磁环境中，电磁干扰造成的危害
8、是各种各样的，可能从最简单的令人烦恼的现象直到严重的灾难。可能从最简单的令人烦恼的现象直到严重的灾难。干扰电视的收看、广播收音机的收听。干扰电视的收看、广播收音机的收听。在数字系统与数据传输过程中数据的丢失。在数字系统与数据传输过程中数据的丢失。医疗电子设备（例如：医疗监护仪、心电起搏器等）医疗电子设备（例如：医疗监护仪、心电起搏器等）的工作失常。的工作失常。自动控制系统（例如：汽车的刹车系统、防撞气囊自动控制系统（例如：汽车的刹车系统、防撞气囊保护系统）的工作失控。保护系统）的工作失控。工业过程控制功能（例如：石油或化工）的失效。工业过程控制功能（例如：石油或化工）的失效。飞机导航系统的工作
9、失常。飞机导航系统的工作失常。课堂讨论：电磁干扰对电子电气设备影响课堂讨论：电磁干扰对电子电气设备影响设备的抗干扰设备的抗干扰4所谓“抗干扰”，就是设备抵御噪声信号、使之不对系统工作产生影响的性能。4干扰与抗干扰，就像一对“矛盾”。4单纯的抗干扰，很容易陷入“道高一尺、魔高一丈”的恶性循环。4单纯抗干扰的成本越来越高、效果却越来越差。2 电磁兼容性设计电磁兼容性设计4随着电子电气设备应用范围的日益广泛、功能日益复杂，电子电气设备所面临的电磁环境日益恶化。4与此同时，却对电子电气设备抗干扰性能提出了愈来愈高的要求。4事实也证明，盲目提高和改善电子电气设备抗干扰性能，不但浪费巨大，而且效果并不理想
10、。4在这种情况下，就逐渐从单纯的抗干扰技术，转向发展成了综合的电磁兼容技术。4Electromagnetic Compatibility（EMC）电磁兼容的定义电磁兼容的定义国家标准 GB/T4365-1995电磁兼容术语 “设备或系统在其电磁环境中能正常工作且不对该环境中任何事物构成不能承受的电磁干扰的能力。”电磁兼容要求：电磁兼容要求：在共同的电磁环境中，任何设备、分系统、系统都应该不受干扰并且不干扰其他设备。要素：要素：1、电磁环境；2、EMS电磁敏感度；3、EMI电磁干扰电磁兼容的含义：电磁兼容的含义：“电磁兼容是研究在有限的空间、有限的时间、有限的频谱资源条件下，各种用电设备（系统、
11、分系统，广义的还包括生物体）可以共存并不致引起降级的一门科学。”电磁兼容性电磁兼容性电磁兼容性包含三个方面的含义：1、电磁环境应是给定或可以预期的；2、设备不应产生超过标准或规范所规定的电磁噪声；3、设备应满足标准所规定的电磁噪声敏感度限值的要求。所谓电磁兼容，是指在有限的空间、时间和频谱资源条件下，各种设备可以共存、并不产生相互不利影响状态。设备的电磁兼容性，即设备在指定的电磁环境中正常工作、且不对环境和环境中其它设备产生不利影响的能力。电磁兼容性设计电磁兼容性设计4明确电磁环境（制定相应的电磁兼容标准）4设备的抗干扰设计4抑制设备产生和发射电磁干扰噪声4试验检测方法、手段、标准和设备电磁兼
12、容性设计效费比电磁兼容性设计效费比越早进行电磁兼容设计，手段越多、效果越好、费用越低。电磁兼容设计应当根据实际情况，量力电磁兼容设计应当根据实际情况，量力而行，不盲目追求效果。而行，不盲目追求效果。干扰的产生、传播、作用干扰的产生、传播、作用三个要素缺一不可，少一个就构不成电磁兼容问三个要素缺一不可，少一个就构不成电磁兼容问题，所以电磁兼容设计和解决电磁兼容问题就要题，所以电磁兼容设计和解决电磁兼容问题就要从这三个要素着手。从这三个要素着手。抑制干扰最有效的方法：在干扰源处对干扰进行抑制干扰最有效的方法：在干扰源处对干扰进行抑制。抑制。电磁兼容措施必须综合治理，全局考虑。电磁兼容措施必须综合治
13、理，全局考虑。形成电磁干扰必然具备三个基本要素形成电磁干扰必然具备三个基本要素:电磁兼容性设计必须考虑环境和条件电磁兼容性设计必须考虑环境和条件不同的使用条件有不同的电磁环境；不同的使用环境有不同的电磁兼容要求；不同的使用环境有不同的成本等要求；电磁兼容没有放之四海皆准的标准，必须因地制宜。航空航天、军事设备、武器系统、医疗设备、电网系统、交通运输、家用电器、娱乐设备等电磁兼容设计的基本原则电磁兼容设计的基本原则1.不单纯追求抗干扰性能；2.自始至终，全程参与；3.从源头下手，标本兼治；4.全局考虑，不留死角；5.与时俱进；6.因地制宜，充分考虑性能、成本、可靠性等之间的综合效益；7.根据系统
14、特点，对症下药；3 电磁兼容性设计所涉及的技术领域电磁兼容性设计所涉及的技术领域电磁兼容是一门综合性科学，所涉及的主要技术领域包括：电路原理、电磁场理论、电力电子、计算机技术、仿真技术、试验技术等等。我们在本门课程的学习中，主要涉及电路原理、基本的电磁场理论、计算机技术和电力电子技术。4 本门课程讲述的主要内容本门课程讲述的主要内容（受课时限制，主要讲述抗干扰的内容）4详细介绍不同干扰的分类；4不同干扰产生的机理、如何干扰系统；4针对不同的干扰，主要的抗干扰措施；4典型系统的抗干扰设计分析（电源系统、微机系统和电力电子系统）；4介绍一些常用的电磁兼容器件、电磁兼容处理方法；本门课程的学习方法本门课程的学习方法4本门课程的工程应用性特点非常明显本门课程的工程应用性特点非常明显4本门课程与多个专业基础课有关联本门课程与多个专业基础课有关联4电磁兼容技术很大范围内主要依靠经验电磁兼容技术很大范围内主要依靠经验4本门课程对后续的科研、开发工作意义重大本门课程对后续的科研、开发工作意义重大教学和学习方法：课堂讨论、工程设计实例教学和学习方法：课堂讨论、工程设计实例分析、搜查资料等。分析、搜查资料等。重要的不是记录文字，而是学会思考！