仪表的电磁兼容性设计

　　1引言

　　EMC(Electromagnetic Compatibility)电磁兼容(性)是一个涉及多种学科的新兴科学领域。目前已发展成为一门独立的学科，在仪器仪表应用中也越来越受到重视。电磁兼容性是指电子设备在各种电磁环境中能够协调、有效地进行工作的能力。电磁兼容性设计的目的是使电子设备既能抑制各种外来的干扰，在特定的电磁环境中能够正常工作，同时又能减少电子设备本身对其它电子设备的电磁干扰。

　　2计量仪器仪表设计中电磁兼容性的特点及理论分析

　　由于电子技术的广泛应用，电子设备密度升高，电磁环境恶化，系统的电磁干扰与抗干扰问题日益突出。把电磁兼容性设计和可靠性设计，维护性、维修性设计与产品的基本功能结构设计，并行开展是很有必要的。

　　仪器仪表中的电磁干扰主要通过两种方式传播：

　　(1)导线传播：通过设备的信号线、控制线、电源线等直接侵入设备，这种方式称传导干扰。

　　(2)空间传播：干扰源周围空间存在电场、磁场和电磁场，会对附近仪器仪表设备的电子线路产生干扰，称为场干扰。

　　2.1 传导干扰

　　2.1.1 传输线的分布参数特性

　　(1)传输线的电阻

　　任何导体都存在一定的电阻，在导线中流过直流或低频电流时电荷在导线横截面上是均匀分布的。当导线中流过高频电流时，由于高频集肤效应，导线中的电流主要集中在导体的表面，而导线中心几乎没有电流，因此导线的交流电阻将大于直流电阻。其交流电阻可用改变截面积形状的方法来减小。同样截面积为矩形导线比圆形导线具有更大的表面，所以交流电阻比圆形导线小。接地导线常采用扁平矩形导线来代替圆导线，以减小高频电阻。

　　(2)传输线的特性阻抗

　　传输线具有电阻、电感和电容，对于均匀一致的传输线，它们均匀地分布在传输线的各个部分，称为分布参数，特性阻抗描述了传输线的分布参数特性，定义为：

　　式中：

　　s 为平行双线的间隔;

　　r 为导线半径;

　　为磁导率;

　　为介电常数。

　　式(1)适用条件为 s>5r。由式(1)可知特性阻抗是表征传输线本身特性的一个物理量，与传输线内的电流、电压无关，只与传输线的结构(r, s)和传输线周围的介质( ， )有关。要注意特性阻抗描述的是传输线的分布参数特性而不是真正的阻抗。印制板上的走线和双绞线的特性阻抗在 100~200 ，同轴电缆为 50 或 75 。

　　2.1.2 共模干扰和差模干扰

　　干扰信号在导线上传输时有两种方式：共模方式和差模方式。共模噪声变成差模噪声后才能对设备产生干扰，因为有用信号都是差模形式的。这种转换是由电路中传输线对参考端的阻抗是否平衡来决定的。