P17C8150MA-33抗干擾能力就越差。如果受干擾的敏感設(shè)各不只一個(gè),應(yīng)該選擇敏感度最高的敏感設(shè)各為代表,以建立受干擾者的模式。

屏蔽、接地與濾波,電磁兼容的技術(shù)關(guān)鍵在于有效地抑制電磁干擾,只有掌握電磁干擾的抑制技術(shù),并在系統(tǒng)或設(shè)備的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、使用以及維修過(guò)程中合理地應(yīng)用,才能實(shí)現(xiàn)電磁兼容。因此,干擾的抑制技術(shù)是電磁兼容領(lǐng)域的重要課題。抑制干擾的方法很多,屏蔽、接地和濾波是常用的方法。

電磁屏蔽,抑制以場(chǎng)的形式造成干擾的有效方法是電磁屏蔽,所謂電磁屏蔽就是以某種材料(導(dǎo)電的或?qū)Т诺牟牧?制成的屏蔽殼體(實(shí)體的或非實(shí)體的),將需要屏蔽的區(qū)域封閉起來(lái),形成電磁隔離,即其內(nèi)的電磁場(chǎng)不能越出這一區(qū)域,而外來(lái)的輻射電磁場(chǎng)不能進(jìn)入這一區(qū)域(或者進(jìn)出該區(qū)域的電磁能量將受到很大的衰減)。

電磁屏蔽的作用原理是利用屏蔽體對(duì)電磁能流的反射、吸收和引導(dǎo)作用。而這些作用是與屏蔽結(jié)構(gòu)表面上和屏蔽體內(nèi)感生的電荷、電流與極化現(xiàn)象密切相關(guān)。按屏蔽原理,可分為電場(chǎng)屏蔽、磁場(chǎng)屏蔽和電磁場(chǎng)屏蔽,下面闡述各種屏蔽的工作原理。

電場(chǎng)屏蔽簡(jiǎn)稱電屏蔽,實(shí)質(zhì)是減少設(shè)備(或電路、組件、元件)間的電場(chǎng)感應(yīng),它包括靜電屏蔽和交變電場(chǎng)(例如高阻抗電場(chǎng)源的近場(chǎng))的屏蔽。

靜電屏蔽,根據(jù)電磁場(chǎng)理論可知,置于靜電場(chǎng)中的導(dǎo)體在靜電平衡的條件下,有下列性質(zhì):

導(dǎo)體內(nèi)部任何一點(diǎn)的電場(chǎng)為零;           '

導(dǎo)體表面上任何一點(diǎn)的電場(chǎng)方向與該點(diǎn)的導(dǎo)體表面垂直;

整個(gè)導(dǎo)體是一個(gè)等位體;

導(dǎo)體內(nèi)部沒(méi)有靜電荷存在,電荷只能分布在導(dǎo)體的表面上。

即使其內(nèi)部存在空腔的導(dǎo)體,在靜電場(chǎng)中也有上述性質(zhì)。因此,如果把有空腔的導(dǎo)體引入電場(chǎng),由于導(dǎo)體的內(nèi)表面無(wú)凈電荷,空腔空間中也無(wú)電場(chǎng),所以該導(dǎo)體起了隔絕外電場(chǎng)的作用,使外電場(chǎng)對(duì)空腔空間并無(wú)影響。反之,如果把導(dǎo)體接地,即使空腔內(nèi)有帶電體產(chǎn)生電場(chǎng),在腔體外面也無(wú)電場(chǎng)。這就是靜電屏蔽的理論根據(jù)。例如,當(dāng)屏蔽內(nèi)空腔存在正電荷Q時(shí),見圖10一4(b)所示,屏蔽體內(nèi)側(cè)感應(yīng)出等量的負(fù)電荷,外側(cè)感應(yīng)出等量的正電荷。從圖10-4可以看出,僅用屏蔽體將靜電場(chǎng)源包圍起來(lái),實(shí)際上起不到屏蔽作用。只有將屏蔽體接地時(shí),如圖10一4(c)所示,才能將靜電場(chǎng)源所產(chǎn)生的電力線封閉在屏蔽體內(nèi)部,屏蔽體才能真正起到屏蔽的作用。

當(dāng)屏蔽體外有靜電場(chǎng)的干擾時(shí),由于導(dǎo)體為等位體,那么其屏蔽體內(nèi)部空間不會(huì)出現(xiàn)電力線,即屏蔽體內(nèi)部不存在電場(chǎng),從而實(shí)現(xiàn)靜電屏蔽。而屏蔽體之外有電力線,存在并終止在屏蔽體上,如圖10-5所示。在電力線的端點(diǎn)有面電荷出現(xiàn)于屏蔽體的外表面,在屏蔽體的內(nèi)側(cè)出現(xiàn)等量反號(hào)的電荷,而屏蔽體內(nèi)部沒(méi)有電荷。當(dāng)屏蔽體完全封閉時(shí),不管該屏蔽體對(duì)電荷的靜電屏蔽(a)孤立導(dǎo)體A;(b)導(dǎo)體B包圍的情況;(c)靜電屏蔽。

是否接地,屏蔽體內(nèi)部的外電場(chǎng)均為零。但實(shí)際上屏蔽體是不可能完全封閉的,若不接地,就會(huì)引起電力線侵入,造成直接或間接的靜電耦合。為防止這種現(xiàn)象,此時(shí)屏蔽體仍需接地。

交變電場(chǎng)的屏蔽,對(duì)于交變電場(chǎng)的屏蔽原理,采用電路理論加以解釋較為方便,因?yàn)楦蓴_源與感受器之間的電場(chǎng)感應(yīng)可用分布電容來(lái)進(jìn)行描述。

如圖10-6所示,設(shè)干擾源g上有一交變電壓魄,在其附近有一受感器s通過(guò)阻抗zs接地,干擾源g對(duì)受感器s的電場(chǎng)感應(yīng)作用等效為分布電容Ci的耦合,從而形成了由魄、Cj、zg和zs構(gòu)成的耦合回路,在受感器上產(chǎn)生的干擾機(jī)為

us=jwcjzsug/1+jwcj(zg+zs)                (10-1)

從式中可以看出,分布電容Cj越大,則受感器受到的干擾電壓越大。為了減小干擾,可使干擾源與受感器盡量遠(yuǎn)離,當(dāng)無(wú)法滿足要求時(shí),則要采用屏蔽。

為了減小g對(duì)s的干擾,在兩者之間加入屏蔽體,如圖10-7所示,使得原來(lái)的電容Cj變為CI、Cl串聯(lián)與Cl的并聯(lián)。由于Cl較小,故可忽略,得屏蔽體被感應(yīng)的電壓為

uj=1+jwcjzjug/1+jwcj(zg+zj)    (10-2)

受感器上被感應(yīng)的電壓為

us=jwcjzsuj/1+jwCj(zi+zs)          (10-3)

從上面兩式可以看出,要使|us|比較小,zj應(yīng)比較小,而zj為屏蔽體的阻抗和接地阻抗之和。為此,屏蔽體必須選用導(dǎo)電性能好的材料,而且必須良好地接地,只有這樣才能有效地減少干擾。一般情況下,要求接地阻抗小于2mΩ,比較嚴(yán)格的場(chǎng)合要求小于0.5 mΩ。若屏蔽對(duì)外來(lái)靜電場(chǎng)靜電屏蔽,異步二進(jìn)制計(jì)數(shù)器的原理、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,因各觸發(fā)器不是同時(shí)翻轉(zhuǎn),而是逐級(jí)脈動(dòng)翻轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)計(jì)數(shù)進(jìn)位的,故亦稱為紋波計(jì)數(shù)器①。圖6.5.9中的虛線是考慮了觸發(fā)器逐級(jí)翻轉(zhuǎn)中平均傳輸延遲時(shí)間rpd的波形。由于各觸發(fā)器的翻轉(zhuǎn)時(shí)間有延遲,若用該計(jì)數(shù)器驅(qū)動(dòng)組合邏輯電路,則可能出現(xiàn)瞬間邏輯錯(cuò)誤。例如,當(dāng)計(jì)數(shù)值從0111加1時(shí),先后要經(jīng)過(guò)0110、0100、0000幾個(gè)狀態(tài),才最終翻轉(zhuǎn)為1000。如果對(duì)0110、0100、0000譯碼,這時(shí)譯碼輸出端則會(huì)出現(xiàn)毛刺狀波形。另外,當(dāng)計(jì)數(shù)脈沖頻率很高時(shí),03~0。甚至?xí)霈F(xiàn)編碼輸出分辨不清的情況。對(duì)于一個(gè)Ⅳ位二進(jìn)制異步計(jì)數(shù)器來(lái)說(shuō),從一個(gè)計(jì)數(shù)脈沖開始作用到第一個(gè)觸發(fā)器,到第Ⅳ個(gè)觸發(fā)器翻轉(zhuǎn)達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài),需要經(jīng)歷的時(shí)間為rrpd。為了保證正確地檢出計(jì)數(shù)器的輸出狀態(tài),必須滿足rcP>>助pd的條件,其中,rcP為計(jì)數(shù)脈沖CP的周期。

典型集成電路中規(guī)模集成電路74HC/HCT393中集成了兩個(gè)如圖6.5.8所示的4位異步二進(jìn)制計(jì)數(shù)器,圖6.5.10所示是它的引腳圖。在5Ⅴ、25℃工作條件下,74HC/HCT393中每級(jí)觸發(fā)器傳輸延遲時(shí)間的典型值為6 ns。

同步二進(jìn)制加計(jì)數(shù)器,為了提高計(jì)數(shù)速度,可采用同步計(jì)數(shù)器。其特點(diǎn)是,計(jì)數(shù)脈沖作為時(shí)鐘信號(hào)同時(shí)接于各位觸發(fā)器的時(shí)圖6.5.10 74HC/HCT393鐘脈沖輸入端,在每次時(shí)鐘脈沖沿到來(lái)之前,根據(jù)當(dāng)?shù)囊_圖前計(jì)數(shù)器狀態(tài),利用組合邏輯控制,準(zhǔn)各好適當(dāng)?shù)臈l件。當(dāng)計(jì)數(shù)脈沖沿到來(lái)時(shí),所有應(yīng)翻轉(zhuǎn)的觸發(fā)器同時(shí)翻轉(zhuǎn),同時(shí)也使所有應(yīng)保若干典型的時(shí)序邏輯集成電路.