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單片機系統中的EMC電磁兼容性設計方案doc.docx


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單片機系統中的 EMC 電磁兼容性設計方案
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單片機系統中的 EMC 電磁兼容性設計
EMC 電 磁 兼 容 性 包 括 EMI(interference) 和
EMS(susceptibility), 也就是電磁干擾和電磁抗干擾。隨著智能化
技術的發展, 單片機的應用也日益廣泛。 雖然單片機本身有一定
的抗干擾能力,但是用單片機為核心組成的控制系統在應用中,
仍存在著電磁干擾的問題。 為防止外界對系統的 EMI , 并確保單
片機控制系統安全可靠地運行,必須采取相應的 EMS 措施。
EMI 的產生原因分析
在單片機系統的工作環境中, 往往有許多強電設備, 特別是
電機啟動和繼電器的吸合將對單片機產生強烈的干擾, 使用示波
器的話可以看到電源電壓波形上有明顯的毛刺干擾。 此外受到條
件限制有時單片機控制系統的各部分之間要有較遠的距離, 數據
和控制線使用較長的導線且沒有良好的屏蔽措施, 這會使得電磁
干擾就更容易混入系統之中。
總之對單片機系統的 EMI 總是以輻射、電源回路等方式進

的,其途徑主要有三種,第一是輸入途徑,它使得模擬信號
出現失真, 數字信號產生錯誤, 系統如根據有問題的信號進行運
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算處理結果將必然是錯誤的。 第二是輸出途徑, 干擾會和各輸出
信號疊加, 造成輸出信號混亂, 不能將系統真實的處理結果進行
表達。第三是單片機內部總線干擾,干擾使得控制、地址、數據
總線上的內部數字信號錯亂,使 MCU 出錯,程序跑飛,甚至當
機。
EMS 技術的主要研究方向
針對單片機系統中干擾產生的原因和途徑, EMS 技術主要 研究方向集中于硬件的屏蔽、隔離、濾波、接地以及軟件編程等 方面。
屏蔽主要適用于切斷通過靜電耦合、 感應耦合或交變電磁場
耦合形成的電磁噪聲傳播途徑。 分別對應于此三種耦合可以采取
靜電屏蔽、 磁場屏蔽與電磁屏蔽。 屏蔽技術的研究方向主要是如
金屬、磁性、復合材料等各種材料的屏蔽效能,如多層、單層、
孔隙等各種結構的屏蔽效能, 各種形狀的屏蔽體的屏蔽效能以及
屏蔽體的設計以及屏蔽與接地的關系等。
隔離是用于切斷傳導形式的電磁噪聲的傳播途徑。 隔離技術 的研究方向主要采用直交流繼電器、 隔離變壓器或光電隔離器件 等
進行隔離。其特點是可將兩部分電路的地線系統分割開來,
切斷通過地線系統進行耦合的可能性。
濾波是用于在頻域上切斷噪聲傳播的一種技術。 濾波技術的
研究方向是采用電容電感等濾波器件將不需要的一部分頻譜信
號濾掉,只保留需要的信號。例如對電源濾波器,只保留工頻
50Hz 的電源頻率,濾除所有其它高低頻電磁噪聲。
接地是提供有用信號和電磁噪聲的公共通路。 接地技術的研
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究方向是安全地、 信號地、 電源中線以及系統內的各種地線的接
地方法。 主要考慮是如何正確地布置數字地模擬地、 接地體的設
計、地線在各種不同頻率時的阻抗等等。
硬件抗干擾措施是給單片機系統創造了一個基本潔凈的工
作環境, 但并不能保證絕對沒有雜波, 因此要將編程軟件抗干擾
措施加入進去。 軟件抗干擾技術是當系統受干擾后, 在單片機系
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