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EMI干擾電路的途徑

發(fā)布時(shí)間:2012-08-28 責(zé)任編輯:echotang

 

導(dǎo)讀:電磁干擾(EMI)已經(jīng)是我們不可逃避的話題。電子設(shè)備飛速發(fā)展的今天,有意和無(wú)意的EMI輻射源的大量產(chǎn)生會(huì)對(duì)電路造成嚴(yán)重的破壞。這些輻射源的信號(hào)并非一定會(huì)污染電路,為了要讓低噪聲系統(tǒng)遠(yuǎn)離這些危害就要了解EMI是如何干擾電路的,請(qǐng)看本文詳解。
 

我們可以設(shè)想,一名醫(yī)生使用一臺(tái)心電圖診斷設(shè)備,想要準(zhǔn)確地對(duì)心臟進(jìn)行診斷。在知道這是一臺(tái)高精密的測(cè)量設(shè)備后,我們便不會(huì)擔(dān)心討厭的噪聲會(huì)出現(xiàn)在診斷結(jié)果中。這是一種低頻測(cè)量,電子設(shè)備不會(huì)超過(guò)1MHz。但是,如果使用的是一臺(tái)EMI 設(shè)計(jì)糟糕的ECG 設(shè)備,而這時(shí)醫(yī)生又在檢查期間使用手機(jī)接電話,那么就有理由擔(dān)心診斷結(jié)果了。請(qǐng)參見(jiàn)圖1。
 

 1.5 英尺以外的發(fā)射器(f = 470 MHz, P= 0.5W)開(kāi)啟和關(guān)閉時(shí)ECG 診斷設(shè)備的心臟檢查結(jié)果

圖1 1.5 英尺以外的發(fā)射器(f = 470 MHz, P= 0.5W)開(kāi)啟和關(guān)閉時(shí)ECG 診斷設(shè)備的心臟檢查結(jié)果
 

圖1中,系統(tǒng)的心臟輸入信號(hào)約為0.25 mVp-p。這種小信號(hào)要求有6000 V/V 左右的測(cè)量放大器增益。幸運(yùn)的是,圖1 所示情況并不代表醫(yī)用ECG 測(cè)量設(shè)備的實(shí)際性能。這種測(cè)量實(shí)際是使用圖2 所示電路板在工程師的實(shí)驗(yàn)室中進(jìn)行的。
 

精密型低電平ECG 心率計(jì)電路板的正面圖
 
圖2 精密型低電平ECG 心率計(jì)電路板的正面圖
 

不要掉入這種EMI 陷阱。小心謹(jǐn)慎地構(gòu)建電路板,并使用一些抗EMI 的組件,它與模擬或者數(shù)字電路的帶寬無(wú)關(guān)。當(dāng)應(yīng)用電路附近存在某個(gè)EMI 源時(shí),該輻射源可能會(huì)也可能不會(huì)對(duì)它產(chǎn)生影響。

使用這種低頻電路板時(shí),來(lái)自手機(jī)的輻射噪聲是如何進(jìn)入到測(cè)量結(jié)果(請(qǐng)參見(jiàn)圖1)的呢?讓我們來(lái)回顧和研究整個(gè)EMI 圖。在EMI 方面,共有三個(gè)因素起作用:輻射源、輻射信號(hào)傳播的耦合通路以及輻射受體。本例中的輻射源是顯而易見(jiàn)的。但是,EMI 信號(hào)源可能通過(guò)空中無(wú)線傳播,也可能通過(guò)PCB 傳導(dǎo),并且輻射源不明。

EMI(也稱作射頻干擾,RFI)通過(guò)直接傳導(dǎo)或者各種場(chǎng)傳播,對(duì)受體形成包圍之勢(shì)。這些場(chǎng)直接耦合進(jìn)入電路連接線和PCB 線路中,轉(zhuǎn)換成傳導(dǎo)型RFI。

在兩個(gè)電荷之間形成力需要三個(gè)條件:電、磁和電磁場(chǎng)(輻射)。電場(chǎng)(伏特/距離)描述兩個(gè)物理點(diǎn)之間不均勻電荷分布所形成的力。為了平衡這種電荷分布,電荷之間形成了力。

移動(dòng)的電荷或者電流形成磁場(chǎng),它對(duì)其周圍所有其它電荷施加力。這種場(chǎng)(或者力)隨距離增加而迅速減小。請(qǐng)注意,電場(chǎng)和磁場(chǎng)相互關(guān)聯(lián),一個(gè)改變,另一個(gè)也同時(shí)改變。

最后,電子(或者電荷)的加速度形成電磁場(chǎng)。這種電磁場(chǎng)是產(chǎn)生EMI 傳播最為常見(jiàn)的原因。

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