计算机的电磁干扰及抑制

●●●Ｏ｝・……”　认证与电磁兼容卷　Ｃｅ　ｒｔｉｆｉＣａｔｉＯｎ＆ＥＭＣ　Ｃｏｍｐｕｔｅｒ　Ｅｌｅｃｔｒｏ－ｍａｇｎｅｔｉｃ　Ｄｉｓｔｕｒｂａｎｃｅ　ａｎｄ　Ｒｅｓｔｒｉｃｔｉｏｎ　吴慎山，朱明杰　Ｗｕ　Ｓｈｅｎ－ｓｈａｎ，Ｚｈｕ　Ｍｉｎｇ￣ｉｅ　（河南师范大学，河南　（Ｈｅｎａｎ　Ｎｏｒｍａｌ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，　新乡４５３００７）　Ｘｉｎｘｉａｎｇ　４５３００７，Ｃｈｉｎａ）　摘要：溯述计算机系统中主要干扰源及其形成的原因．结合工程实践中出现的问题和现象，　根据干扰产生的机理。针对具体的问题提出解决方案和措施。对干扰传导的途径进行有效的　抑制．着重探讨了计算机电磁兼容性的实现方法。　关键词：干扰源；计算机系统；电磁兼容；干扰途径；屏蔽；滤波　中田分类号：Ｔ№３７　文献标识码：Ａ　文章编号：１００３－０１０７（２００７）１０－００８２－ｏ３　ＪＵｂｌｔｌｌｃｔ＝Ｔｈｅ　ｐａｐｅｒ　ｅｘｐａｔｉａｔｅｓ　ｏｎ　ｔｈｅ　ｍａｉｎ　ｓｏｕｒｃｅ　ｏｆ　ｉｎｔ￣ｆｅｒｅｎｃｅ　ｆｏｒ　ｃｏｍｐｕｔｅｒ　ｓｙｓｔｅｍ．Ｃｏｍｂｉｎｉｎｇ　ｗｉｔｈ　ｔｈｅ　ｐｒｏｂｌｅｍ　ａｎｄ　ｐｈｅｎｏｍｅｎａ　ｉｎ　Ｉｔｓ　ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　ｉｎ　ｐｒｏｊｅｃｔ，Ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ｔｈｅ　ｔｈｅｏｒｙ　ｏｆ　ｐｒｏｄｕｃｉｎｇ　ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ，¨∞ｐｒｏｐｏｓｅｔｈｅｍｅａｓｕｒｅｓｔｏ　ｓｏｌｖｅｔｈｅｓｐｅｃｉｉｆｃ　ｐｒｏｂｌｅｍ　ａｎｄｍ￣ｒａｌｎ舳ｂ￣ｌｎｓｍｉｔｍｔｈｏｄ　｛Ｒｅｓｅａｒｃｈ　ｔｈｅ　ｍ（￣ｌｌｏｄ　ｏｆ　ｒｅａｌｉｚｉｎｇ　ｔｈｅ　ｃｏｍｐｕｔｅｒ＇ｓ　ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ　ｃｏｍｐａｔｉｂｉｌｉｔｙ，　ｊＫｏｙ　ｗｏｒｄｓ：Ｓｏｕｍｅ　ｏｆ　ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ；ＣＯｍｐｕｔｅｒ　ｓｙｓｔｅｍ；Ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ　ｃｏｍｐａｔｉｂｉｌｉｔｙ；Ｔｒａｎｓｍｉｔ　ｍｅｔｈｏｄ；　Ｓｈｉｅｌｄｉｎｇ；Ｆｉｌｔｅｒｉｎｇ　Ｃ－．Ｃ　Ｉ）ｏ￣．ｔｍｍｏＷｌ￣ｏｏｄｅ＝Ａ　Ａｒｔｉｏｌｅ　ＩＤ＝１００３－０１０７　ＣＩ２００７）１０—００８２－０３　１．前言　特性。在实际应用中，无论是电　均匀，都会产生信号反射干扰。　随着科学技术的发展，计算　阻、电容、电感等无源器件，还　机和各种电子设备、广播、电　是ＴＴＬ、ＭｏＳ器件等有源器件均　２．４地线干扰　视、及军用雷达等无线电设备得　不同程度的存在噪声干扰。　在计算机系统中，如果接地　到广泛应用，各种电磁波在地球　不妥，交直流地线混合连接或者　空间中长期共存。电子计算机在　２．２寄生耦合干扰　接地线自成闭合回路，或者一根　这样的电磁环境中工作，不仅其　在计算机内，电路板上的每　接地线两端在不同的地点接地，　可靠性、稳定性、安全性受到影　个元件、每根导线中均有一定大　当负载不平衡或其他因素影响，　响，而且还会干扰其它设备　因　小的电流，都具有一定的电位，　使中线两端电位不等于０，就会　此，迫切需要解决计算机的电磁　因此其周围形成一定大小的电磁　在大地、导体和电源之间形成　兼容问题。　场。当计算机电路中的元器件和　“环路”，通称“地环路”，　线路布局不合理时，地线、屏蔽　如图１所示。这个地环路会引起　２．计算机的电磁干扰　线接法不当，电路间耦合不良　很大的电流，不仅会产生地线干　计算机的电磁干扰包括计算　时，就会在导线间产生分布电容　扰，使计算机信号出错，还会损　机本身产生的干扰和来自计算机　或电感，寄生信号便通过他们耦　坏元器件。　系统外部的干扰。本文着重讨论　合进入计算机，使信号畸变出　计算机内部的电磁干扰，其主要　错。　２．５高频电路辐射干扰　来自以下几个方面。　２．３信号反射干扰　２．１元器件噪声干扰　计算机电路中，如果信号线　计算机中的元器件不都是很　阻抗与负载不完全匹配，脉冲信　理想的，即使是合格的元器件，　号就会在传输线中产生反射现　经过长期使用后，其性能也会衰　象，使信号波形产生瞬间冲击，　变，特征参数往往偏离理论值　造成电路逻辑故障。插件印制板　这种误差会影响元器件的噪声　金属化通孔不良，因之显出系不　她碌露羊藐　圣　蜃量ＥＬＥＣＴＲＯＮＩＣＳＱＵＡＬＩＴＹ　２　０　０　７嚣ｌ　０期　维普资讯 http://www.cqvip.com Ｔ　认证与电磁兼容卷　Ｃｅ　ｒｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ＆ＥＭＣ　………・ｅ孽●●●　计算机中的高频电路，不仅　会产生有用时序信号，还会产生　辐射干扰，其能量集中在它的谐　波和杂乱辐射上。对计算机本身　所产生的电磁干扰，需要在电路　设计、系统设计、元器件选择和　安装不现实考虑，采取必要措施　抑制干扰电压Ｖ　的根本方法：一是　切断或隔离地环路；二是限制公　共阻抗。　中，一是采用磁屏蔽，对Ｉ　进行　分流和接地短路；二是尽量减小　环路面积Ａ。对Ａ，一是要减少干　扰源的电流环路面积，消弱干扰　３．３电场耦合　当电源产生的干扰波是以电　压的形式出现时，干扰源于被干　扰的电路之间就会产生分布电　容，如图２所示。干扰电压会通　场；二是减少界首次同的电路面　积，一直对干扰的接收。　予以解决。　３．５电磁感应　计算机在空间电磁场环境　中，计算机电路中会产生感应电　势。抑制电磁干扰的基本方法是　采用电磁屏蔽并进行接地。　３．计算机内电磁干扰的耦合形　式　电磁干扰源产生的电压或电　过分布电容耦合到信号电路。经　过分析简化，感应电压可以表示　为：ｖｓ　ｊＣＯＺｓＶ￣　式中：Ｖ　～感应电源产生的干　扰电压；Ｖ　Ｓ－一被干扰电路产生的　电压；Ｃ　一一分布电容；Ｚ　被干扰电　流干扰波，通过耦合进入计算　机，将使计算机电路损坏，造成　计算机系统信息丢失。要有效的　抑制干扰，必须弄清干扰的耦合　形式，然后采取相应的措施。理　论分析及实践表明，这些电磁干　扰信号是通过公共耦合介质（电　容、电感、互感等）进入被干扰　电路的。按耦合介质，可以将干　４．计算机内的干扰抑制　由以上分析可知，抑制计算　机内电磁干扰的基本方法有以下　几种：　路的等效阻抗。　由此可知，抑制Ｖ　最根本的　方法是消弱分布电容。在计算机　工程中，一是合理设计线路，合　理布局元器件及电路；二是采用　电场屏蔽，阻隔Ｃ．。　４．１滤波去耦　在一定的通频带内，滤波器　衰减很小，电流很容易通过；而　在通频带外，则衰减很大，能有　效的抑制传输。因此对于不需要　扰耦合分为以下５种形式　３．１直接耦合　直接耦合是将干扰信号经过　导线直接传导到被干扰的电路　３．４磁场耦合　当干扰源产生的干扰波是以　电流的形式出现时，干扰源对被　的干扰信号，可以采用不同的滤　波器进行抑制。在计算机工程　中，对于供电系统的噪声耦合，　中，对电路造成干扰。在计算机　工程中，干扰噪声通过电源线耦　干扰的电路产生感应耦合，通过　这种互感器的耦合，成为磁场耦　合。　可采用感容或阻容滤波器把计算　机电路与电源隔离，以消除干扰　源与计算机之间的耦合，或抑制　噪声进入计算机电路。对于脉冲　干扰，可采用组合抑制方法。对　于放电干扰，可在开关电路端线　合进入计算机电路是最常见的直　接耦合现象。对于这种耦合方　式，可以采取滤波去耦的方法有　效抑制或者防止电磁干扰传人。　互感器耦合产生的干扰电压　可以表示为：　＝ｊ￣ｏＭＩＧ＝ｊ￣ｏＩＧＢＡｃｏｓ０　式中：Ｂ一磁感应强度；Ａ一环　路面积；ｅ一一夹角。　由此可知，抑制磁场耦合，　一与计算机设备之间加０．２　５　Ｉ．ａ　Ｆ一　３．２共阻抗耦合　当两个电路的电流经过一个　公共阻抗时，其中一个电路上的　电流会在该阻抗上产生压降，这　１　Ｉ．ａ　Ｆ的电容滤波器来抑制。对　于地环路，还可以采用隔离变压　器、光电耦合器等措施来阻隔地　环路，切断地环路电流，抑制地　环路干扰。　是要尽量消减Ｉ　。二是要尽量　样会影响到另外一个电路，这种　消减互感器值Ｍ。在计算机工程　通过公共阻抗把耦合电压加到另　一个电路的耦合形式就是共阻抗　一耦合。产生共阻抗耦合干扰的阻　抗可以是接地线的公共阻抗，也　可以是电路间的公共线阻抗、电　源输出电阻。其干扰电压可以表　示为：Ｖ　＝Ｉ。Ｚ　，式中Ｉ。为耦合电　流，Ｚ　为公共阻抗。由此可知，　２　Ｏ　Ｏ７第１　Ｏ期　蟾…程　４．２电磁屏蔽　在计算机工程中，凡是受电　磁场干扰的地方，都可以用屏蔽　的办法来消弱干扰，以确保计算　机正常运行。对于不同的干扰场　要采取不同的屏蔽方法，并将屏　蔽体良好的接地　自　电场藕合　ＥＬＥＣＴＲＯＮＩＣＳ　ＱＵＡＬＩＴＹ圣音质童　维普资讯 http://www.cqvip.com

●●●●・……－　－认证与电磁兼容卷　ｃｅ　ｒｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ＆ＥＭＣ　对于电场耦合，要采用良导　电材料屏蔽罩把电路包围起来，　并将金属外壳接地。一可以将分　实质是把引进的干扰通道切断，　从而达到隔离电磁场干扰的目　的。为了达到目的，可实行弱电　５．结论　计算机系统内部的信息传输　都是通过总线来实现的。由于数　字电路的内部干扰较为突出，即　使设计的逻辑是正确的，也可能　完不成预期的功能。本文着重讨　布电容切断，二可将干扰信号　引入大地。在计算机内部，常采　用将地线置于插件和电路外围，　并用地线或接地平面将各电路隔　和强电隔离，以保证系统工作稳　定、可靠和安全。常用的隔离方　法有光电隔离、继电器隔离、变　压器隔离。　论了计算机系统内部的抗干扰设　计，仅为从事这方面工作的科技　人员提供参考。◆　开，可以有效地消除电路间、插　件间分布电容耦合进来的干扰。　在磁场耦合时，对低频磁场　光电隔离室有光电耦合器来　完成的。其输入端配置发光源，　输出端配置受光器，因而输入和　输出在电器上是完全隔离的。这　采用铁物质等高导磁率材料作　屏蔽罩，利用它对ｉ　进行分流和　短路，是通过空气的磁通大大减　小。对于高频磁场，可采用铝等　低电阻率的导体材料作屏蔽罩，　参考文献：　［１］赵小青．王晓婷，冯全源．数字　电路中的电磁兼容设计［Ｊ］．电子质量．　２００４．（０５）．　种方法有较高的电器隔离和抗干　扰能力。　继电器的线圈和触点之间没　有电器上的联系，也可以用继电　［２］王天顺．计算机系统电磁兼容性　设计［Ｊ］．飞机设计．２００２，（０１）．　利用屏蔽壳表面产生的涡流反磁　场来排斥抵消干扰场，以达到消　弱和抑制磁场干扰。　器的线圈接受电器信号，利用触　点发送和接收信号，从而避免强　电和弱电信号的直接接触，实现　Ｆ３］邬宁彪．计算机系统电磁兼容　性［Ｊ］．电子工程师，２００２．（０８）．　［４］梁海珊．抗电磁干扰（ＥＭＩ）技术　抗干扰隔离。　［Ｊ］．杭州电子工业学院学报．２００２．（０３）．　［５］林丰应．实时处理微型计算机测　控系统的抗干扰技术［Ｊ］．矿业安全与环　保．２００１．（０３）．　４．３电磁隔离　电磁隔离是从电路上把干扰　源和容易被干扰的部分隔离开　来，使计算机与现场仅保持信号　的联系，但不发生点的联系。其　脉冲变压器可以实现数字信　号传输中的输入、输出隔离，所　以脉冲变压器隔离方法在计算机　系统中得到了惯犯的应用。　［６］黄杭美．检测系统干扰的综合分　析［Ｊ］．机械制造与自动化．２００５．（０５）．　，Ｊ、参口识　Ｅ　ｕＰ指令的定义　（１）　辜　产品（“Ｅｎｅｒ　ｇｙ—ｕ　ｓｉｎｇ　Ｐｒｏｄｕ　ｃｔ　ｓ，简称ＥｕＰ”）：是指依靠能源输入（电力、石化　才能操作，以及那些用来发动、运送及测量该能源的上市产品。这还包括单独耗　及再生烘　能的部件成品（ｄｅｐｅｎｄａｎｔ　ｐａｒｔ），以及用电产品内的部件（ｉｎｃｏｒｐｏｒａｔｅｄ　ｐａｒｔ）。　（２）实施方法（“Ｉｍｐ１ｅｍｅｎｔａｔｉｏｎ　ｍｅａｓ　ｕｒｅ　ｓ”）是指本指令所指的生态化设计规定方法。　（３）生命周期（“Ｌｉｆｅ　ｃｙ　ｃ１ｅ”）是指一种ＥｕＰ产品连续性的阶段，涵盖原料使用至最终处　置阶段。　（４）生态档案（“Ｅｃｏ１ｏ　ｇｉ　ｃａ１　ｐｒ　ｏｆｉ１　ｅ”）是指一种记述说明（ｄｅ　ｓ　ｃｒｉｐｔｉ　ｏｎ），涵盖该　ＥｕＰ产品整个生命周期阶段的投入与产出（如原料、排放及废弃物）。这些投入／产出在环境冲　击角度而言最为显著，以及它们的数量可以被计算。　（５）生态化设计规定（“Ｅｃｏ－ｄｅ　ｓｉ　ｇｎ　ｒｅｑｕｉｒ　ｅｍｅｎｔ”）是指任何一种关于ＥｕＰ产品或它的　设计在提升环境绩效时的规定。　（６）一般生态化设计规定（“Ｇｅｎｅｒ　ｉ　ｃ　ｅ　ｃｏ－ｄｅ　ｓｉ　ｇｎ　ｒ　ｅｑｕｉｒ　ｅｍｅｎｔ”）是指在生态档案中的　任何一种生态化设计规定，而这无须符合某种特定环境方面的需求。　（７）特定生态化设计规定（“Ｓｐｅｃｉｆｉ　ｃ　ｅｃｏ－ｄｅ　ｓｉ　ｇｎ　ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔ”）是指一种ＥｕＰ产品的　某个环境方面的可量化／可量测的生态化设计规定，如在使用时的耗能（以能源投入／绩效产出　单位）。　爹　……　　。“　……　…………一…　…一………　………　“　～　……　……　～一………　…　“…　砖　爹　雹寻质量ＥＬＥＣＴＲＯＮＩＣＳ　ＱＵＡＬＩＴＹ　２　Ｏ　Ｏ７第１　Ｏ期