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知己知彼:EMI如何通過介質干擾電路

發布時間:2012-11-28 責任編輯:easonxu

【導讀】電磁干擾 (EMI) 是我們生活的一部分。隨著時間的推移,有意和無意的 EMI 輻射源的大量產生會對電路造成嚴重的破壞。這些輻射源的信號并非一定會污染電路,但我們的目的就是要讓低噪聲系統遠離這些危害。


我們可以設想,一名醫生使用一臺心電圖診斷設備,想要準確地對心臟進行診斷。在知道這是一臺高精密的測量設備后,我們便不會擔心討厭的噪聲會出現在診斷結果中。這是一種低頻測量,電子設備不會超過 1MHz。但是,如果使用的是一臺 EMI 設計糟糕的 ECG 設備,而這時醫生又在檢查期間使用手機接電話,那么就有理由擔心診斷結果了。

1.5 英尺以外的發射器
圖1: 1.5 英尺以外的發射器
 

(f = 470 MHz, P= 0.5W)開啟和關閉時 ECG 診斷設備的心臟檢查結果圖 1 中,系統的心臟輸入信號約為 0.25 mVp-p。這種小信號要求有 6000 V/V 左右的測量放大器增益。幸運的是,圖 1 所示情況并不代表醫用 ECG 測量設備的實際性能。這種測量實際是使用

精密型低電平 ECG 心率計電路板的正面圖
圖 2:精密型低電平 ECG 心率計電路板的正面圖
 

圖 2所示電路板在工程師的實驗室中進行的不要掉入這種 EMI 陷阱。小心謹慎地構建電路板,并使用一些抗 EMI 的組件,它與模擬或者數字電路的帶寬無關。當應用電路附近存在某個 EMI 源時,該輻射源可能會也可能不會對它產生影響。使用這種低頻電路板時,來自手機的輻射噪聲是如何進入到測量結果的呢?

讓我們來回顧和研究整個 EMI 圖。在 EMI 方面,共有三個因素起作用:輻射源、輻射信號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的。但是,EMI 信號源可能通過空中無線傳播,也可能通過PCB 傳導,并且輻射源不明。

EMI(也稱作射頻干擾,RFI)通過直接傳導或者各種場傳播,對受體形成包圍之勢。這些場直接耦合進入電路連接線和 PCB 線路中,轉換成傳導型 RFI。在兩個電荷之間形成力需要三個條件:電、磁和電磁場(輻射)。電場(伏特/距離)描述兩個物理點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。移動的電荷或者電流形成磁場,它對其周圍所有其它電荷施加力。這種場(或者力)隨距離增加而迅速減小。請注意,電場和磁場相互關聯,一個改變,另一個也同時改變。最后,電子(或者電荷)的加速度形成電磁場。這種電磁場是產生 EMI 傳播最為常見的原因。
 

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