分布式系统中的电磁兼容设计.doc

分布式系统中的电磁兼容 设计 摘要:在电了产品的设计过程中，除了满足产品的功能要求外，产品的电磁兼容性设计是一项关键设计。它对产品的质量和性能技术指标起着关键性的作用。介绍了电磁兼容性的基本概念，并着重阐述了分布式系统中的电磁兼容性设计需注意的问题，以及解决这些问题的方法。 关键词:分布式系统;电磁兼容性;PCB设计;系统接地设计 电磁兼容是一门综合性学科，是指设备或系统在可能的电磁干扰环境下仍然能正常工作目_不对该环境中任何其他设备构成电磁干扰的能力。它主要是研究在有限空问和频谱范围内，可能发出电磁干扰的各种电了、电气等系统如何在合理的条件下使其互不干扰，即实现共存。 在设备设计阶段就着手解决电磁兼容问题是十分重要的。大量经验表明，在产品设计阶段，越早解决电磁兼容问题，则越可以节约人力物力。对于分布式系统来说，系统是由多个设备靠电缆连接而成。因此在电磁兼容设计过程中，必须得考虑每个设备的电磁兼容性，以及各个设备之问的串扰和干扰问题。如果设计阶段没有解决好这个问题，系统组成后将会遇到各种各样奇怪棘手的问题。 1通常的电磁兼容测试 通常在设备初样完成后，总需对设备进行电磁兼容性考核。通常情况下，进行五项考核:(1)电场辐射发射;(2)电场辐射敏感度;(3)电源线传导发射;(4)电源线传导敏感度;(5)电缆束注入传导敏感度。 其中(1)项、(2)项主要考验机箱结构、设备问的电缆连接的密闭性能，(3)项、(4),(5)项主要考察设备的电源设计、接地设计、印制板的电磁兼容设计。下面就针对分布式系统设计过程中需考虑的各项电磁兼容设计分开论述。 2设备结构设计 在讨论设备结构设计前，我们必须得了解电磁屏蔽原理。所谓电磁屏蔽就是指用屏蔽体阻止高频电磁场在空问传播的一种措施。电磁波在穿过金属或对电磁波有衰减作用的阻挡层时，会受到一定程度的衰减，即这些金属或阻挡层有屏蔽作用，屏蔽效能的大小与电磁波的性质及金属或阻挡层的自身特点有关。 在结构上电磁屏蔽设计的关键，一是保证屏蔽体的导电连续性，即整个屏蔽体必须是一个完整的导电的连续体;二是不能有直接穿过屏蔽体的导体。如果屏蔽体上有许多导电不连续点，尤其是如果屏蔽体不同部分结合处形成不导电缝隙，这些不导电的缝隙就会产生电磁泄漏。解决这些问题的关键就是在缝隙处填充导电弹性材料，消除不导电点,群脉冲发生器。 在分布式系统中除了上面提到的两点以外，还必须注意解决各个设备之问的连接电缆引起的电磁泄漏问题。这就要求在连接电缆的制作过程必须严格保证电缆电磁屏蔽，在装配过程中，应将电缆屏蔽层与连接器圆周进行导电连接;在连接器与面板以及屏蔽体之问安装导电衬垫。 3PCB设计 PCB的电磁兼容设计是解决电磁兼容性问题的一个重要措施。设计的好，不仅可以保证PCB板上各部分电路之问无干扰，而A_使PCB板对外的传导发射和辐射发射尽可能地降低;也可以使外部传导干扰和辐射干扰对印制板上的电路基本无影响。要想设计一块电磁兼容性比较好的印制板，应遵循PCB设计中的一些基本原则和注意事项。 31PCB板层布局 在PCB板层布局的过程中，需要综合考虑电源她的种类、信号线的密集程度、时钟频率的高低、特殊信号的数量、印制板使用环境以及价格等因素。通常情况下，PCB板层按如下原则布局。 (1)电源平面通常与对应的地面相邻。由于电源面与地面之问存在自身的特性阻抗，电源平面的阻抗与地平面的阻抗高，相邻两平面之问可形成藕合电容，并与PCB板上的退藕电容一起降低电源平面的阻抗，同时可获得较高的滤波效果。 (2)相邻层的关键信号不能跨分割区，从而避免形成较大的信号环路，降低产生较强辐射和敏感度等问题。 (3)高频、高速、时钟等关键信号有一相邻地层面，这样设计的信号线与地层面问的距离仅为板层问的距离，又因为高频电路将选择环路面积最小的路径流动，这样就形成最小的信号环路面积，从而减小了辐射。 (4)为了避免电源层面向自由空问辐射能量，应该使电源层面的面积小于地层面，一般要求电源平面缩进20H(即20-H原则，H指相邻电源平面与地平面的介质厚度)。 32PCB板元器件布局 PCB板上元器件布局不当是引发干扰的重要因素。对于元器件而言，它不仅是一个敏感器，同时也是一个干扰源。尤其是集成电路等有源器件，其有固有的敏感特性和电磁特性(比如频率特性、输入/输出阻抗特性等)对印制板的电磁兼容问题产生重要影响。因此，元器件的合理布局，不仅可以更好地实现电路的功能，而目_可以保证信号的完整性。 (1)连接器及其引脚应根据元器件在板上的位置决定。所有连接器最好放在印制板的一侧，尽量避免从两侧引出电缆，以减小共模电流辐射。 (2)线路驱动芯片应紧靠连接器，避免线路信号在印制板上长距离走线，藕合不必要的干扰信号。 (3)高速器件在印制板上的走线尽可能短。 (4)发热元件远离