1. 为什么分贝总是用于电磁兼容领域?(dB)单位描述?mV是多少dBmV?
答:因为要描述的范围和频率都很宽,所以更容易用对数坐标来表示图形,而且dB单位用对数表示,10mV是20dBmV。
2. 为什么频谱分析仪不能观察静电放电等瞬态干扰?
答:由于频谱分析仪是一种窄带扫频接收器,它只在一定频率范围内接收能量。静电放电等瞬态干扰是一种脉冲干扰,其频谱范围很宽,但时间很短。这样,当瞬态干扰发生时,频谱分析仪小部分,不能反映实际干扰。
3. 在现场诊断电磁干扰问题时,经常需要使用近场探头和频谱分析仪,如何使用同轴电缆制作简单的近场探头?
答:剥离同轴电缆外层(屏蔽层),暴露芯线,将芯线绕成直径1~2厘米小环(1~3匝),焊接在外层。
4. 电磁辐射发射强度为300mV/m,加入屏蔽箱后,辐射发射降至3mV/m,机箱的屏蔽效率是多少?dB?
答:这个机箱的屏蔽效率应该是40dB。
5. 设计屏蔽机箱时,根据哪些因素选择屏蔽材料?
答:从电磁屏蔽的角度来看,主要考虑屏蔽电场波的类型。一般金属可以满足电场波、平面波或高频磁场波的要求。对于低频磁场波,应使用导磁性高的材料。
6. 除屏蔽材料外,机箱的屏蔽效率还受到哪些因素的影响?
答:受两个因素的影响,一是机箱上的导电不连续点,例如孔洞、缝隙等;另一个是穿过屏蔽箱的导线,如信号电缆、电源线等。
7. 屏蔽磁场辐射源时应注意哪些问题?
答:由于磁场波的波阻抗很低,反射损失很小,主要通过吸收损失来达到屏蔽的目的。因此,应选择导磁性高的屏蔽材料。此外,在进行结构设计时,屏蔽层应尽可能远离辐射源(以增加反射损失),尽量避免孔、间隙等靠近辐射源。
8. 在屏蔽结构的设计中,有一个原则使机箱内的电缆远离缝隙和孔洞,为什么?
答:由于电缆附近总是有磁场,磁场很容易从孔中泄漏(与磁场频率无关)。因此,当电缆靠近间隙和孔时,会发生磁场泄漏,降低整体屏蔽效率。
9. 测量人体生物磁信息是一种新的医学诊断方法,必须在磁场屏蔽室进行,从静磁场到1GHz请提出本屏蔽室的设计方案。
答:首先考虑屏蔽材料的选择,因为屏蔽频率很低,所以使用高导磁性材料,如坡莫合金。由于坡莫合金加工后导磁率会降低,必须进行热处理。因此,屏蔽室应由板材组装而成。按设计提前加工前加工,然后进行热处理,运至现场,安装非常小心。为了形成连续的磁通路,每块板的结合处应重叠。该屏蔽室对低频磁场具有良好的屏蔽效率,但间隙会产生高频泄漏。为弥补这一不足,坡莫合金屏蔽室外层用铝板焊接成二层屏蔽,屏蔽高频电磁场。
10. 什么是截止波导板(蜂窝板),什么场合使用,使用时要注意什么问题?
答:当需要较高的屏蔽效率和通风量时,由许多截止波导管组成的阵列板应使用。使用时,应注意安装或焊接蜂窝板与底盘之间的电磁密封垫。
11. 有一个塑料外壳设备,电磁辐射超过标准,为了满足电磁兼容标准的要求,开发人员在外壳内喷涂导电漆,结果没有显著改善,请分析可能的原因。
答:原塑料底盘上的孔太多,太大,造成严重泄漏,也可能是间隙不严格(可能接触不紧,也可能是无导电漆),造成泄漏。此外,原底盘上的电缆(信号线、电源线)一般没有良好的滤波措施,导致底盘泄漏。
12. 透明屏蔽窗有哪些?使用时应注意哪些问题?
答:由玻璃夹金属网组成的屏蔽窗和在玻璃上镀薄金属膜组成的屏蔽窗。使用时,应注意金属网或导电涂层必须与屏蔽底盘的导电性紧密接触。
13. 在CRT在显示屏上使用金属网夹层的屏蔽玻璃时,会有令人讨厌的条纹。如何减少这种现象?
答:旋转丝网的方向,使纬线与显象管的扫描线形成15~20度夹角。
14. 电磁密封垫的两个关键特点是什么?列出尽可能多的电磁密封垫类型,并说明各种产品的适用场合。
答:电磁密封衬垫必须具有弹性和导电性两个特点。常用的电磁密封垫有:指形弹簧、金属网垫、导电橡胶、导电布包裹泡沫橡胶、螺旋管等,除切割滑动接触外,避免使用指形弹簧,有环境密封要求,使用导电橡胶,其他场合可使用导电布垫,屏蔽频率不高,也可使用丝网垫,可确保不会过度压缩,可使用螺旋管。
15. 使用电磁密封垫时应注意哪些问题?
答:面板厚度合适,防止衬垫反弹变形,造成间隙较大,面板厚度较薄,紧固螺钉间隔较小。设置限位结构,防止过度压缩,选择合适的金属材料,减少电化学腐蚀。
16. 屏蔽机箱必须穿过金属杆,如何处理才不会破坏机箱的屏蔽效率?
答:金属杆周围可靠搭接铍铜簧片和屏蔽基体。
17. 电源线滤波器的主要功能是什么,选型时主要考虑哪些参数,使用电源线滤波器时应注意哪些问题?
答:电源线滤波器的功能是抑制沿电源线传输的传导和发射电流。选择时,应考虑插入损耗(共模和差模)、额定电流、电压、有效频率范围等参数。使用时,应注意安装方法。射频接地必须良好,输入输出应隔离,以防止滤波线再次污染。
18. 为什么电源线滤波器的高频滤波特性非常重要?
答:如果高频特性不好,会导致设备辐射超标或对脉冲干扰敏感。
19. 在进行结构电磁兼容设计时,有一个原则:通过滤波的电源线应尽可能远离各种信号电缆,这就是为什么?
答:如果电源线靠近信号电缆,信号电缆上的高频信号会耦合到电源线上(尤其是滤波部分),导致电源线上的传导和发射超标。
20. 为什么在选择电源线滤波器时,不能盲目追求体积小?
答:滤波器的体积主要由滤波器电路中的电感决定。小滤波器中的电感体积必须较小,因此电感可能较小,导致滤波器低频滤波性能差。此外,滤波器体积小,内部设备必须相互靠近,这将降低滤波器的高频性能。
21. 滤波器的插入损耗是什么,滤波器的插入损耗是什么?
答:由于滤波器接入电路产生的电流和电压损耗称为滤波器的插入损耗,干扰滤波器应尽可能大地插入干扰频率的信号。测量滤波器的插入损耗应为0.1:100(或反过来)的条件可以测量,最坏条件下的结果,即最安全的结果。
22. 一般来说,交流线滤波器可以用于直流场合,但直流线滤波器不能用于交流场合。为什么?
答:直流滤波器中使用的旁路电容器为直流电容器。如果在交流条件下使用,它可能会过热并损坏。如果直流电容器的耐压性较低,则会被击穿并损坏。即使不会发生这两种情况,直流滤波器中的共模旁路电容器容量一般较大,交流时泄漏电流过大,违反安全标准。
23. 信号线滤波器的主要功能是什么,安装方式是什么,如何确定信号滤波器的安装方式是什么?
答:减少信号线上不必要的高频成分(主要是共模),以减少电缆的电磁辐射,或防止电缆作为天线接收空间的电磁干扰,并传输到底盘。有两种方式:安装在电路板上和安装在面板上。当滤波频率较低时,使用安装在电路板上的结构。
24. 在某个信号线上传输的最高频率为30MHz,测量表明该导线上有120根MHz用共模辐射公式预测共模干扰电流,只要共模电流抑制30dB,能满足电磁兼容标准的要求,需要多少阶低通滤波电路?
答:根据问题的含义,低通滤波器的截止频率为30MHz,而在120MHz插入损耗大于30dB。N阶滤波器的插入损耗增加率为每倍频率6N(dB),30MHz至120MHz因此,N如果阶级滤波器的截止频率是30MHz,则在120MHz插入损耗为程12N(dB)。若要使程12N > 30,则可取N=3.即低通滤波器的阶数至少为3。
25. 为什么三端电容器更适合干扰滤波?
答:电磁干扰的频率往往很高,因此干扰滤波器的高频特性非常重要,三端电容巧妙地利用电极上的两个导线电感构成T型低通滤波器,消除了传统电容器中导线电感的不良影响,提高了高频滤波器的特性,因此三端电容器更适合干扰滤波器。
26. 为什么穿心电容是干扰滤波的理想设备?
答:穿心电容器是一种三端电容器,但与普通三端电容器相比,由于直接安装在金属面板上,其接地电感较小,几乎没有引线电感器的影响,此外,其输入输出端被金属板隔离,消除了高频耦合,这两个特点决定了穿心电容器具有接近理想电容器的滤波效果。
27. 用于电磁干扰抑制的磁芯与传统用于电感的磁芯有什么不同?当两者使用错误时,会发生什么?
答:传统上用作电感磁芯的材料损耗小,用这种磁芯制成的电感损耗小。而且用于电磁干扰抑制的磁芯损耗很大,用这种磁芯制成的电感损耗很大,其特性更接近电阻。当两者使用错误时,都达不到预期目的。如果将电磁干扰抑制用的磁芯用在普通电感上,电感的Q值很低,会使谐振电路达不到要求,或对需要传输的信号损耗过大。如果在电磁干扰抑制场合使用普通电感磁芯,电感与电路中的寄生电容谐振,可能会增强一定频率的干扰。
28. 若旁路滤波电容为470pf,两条引线的长度均为2mm,滤波效果最好的频率是什么(提示:引线电感按1nH/mm算)?
答:当电容发生串联谐振时,其阻抗最小,具有最好的滤波效果。这个电容的谐振频率为
f = 1/ [ 2p ( L C ) 1/2 ] = 1/ [ 2 ′ 3.14 ′ ( 4 ′ 10-9 ′ 470 ′ 10-12 ) 1/2 ] = 116MHz
因此,这个电容 在116MHz的频率处滤波效果最好。
29. 用在外拖电缆上的信号线滤波器额定工作电压为什么最好大于200V(尽管一般电缆中传送的信号电压仅几V或十几V)?
答:因为外拖电缆上会受到幅度很高的浪涌、静电放电等瞬间高压干扰的冲击,滤波电容的耐压要能够承受这些高压的冲击。
30. 什么是共模扼流圈,怎样绕制?
答:仅对共模电流有电感作用的扼流圈称为共模扼流圈。共模扼流圈的绕法是使两根导线上的差模电流在磁芯中产生的磁力线方向相反,从而能够相互抵消。当电压较高时,去线和回线要分开绕,以保证足够的绝缘电压。当电压较低时,可以双线并绕。
31. 当设备电磁辐射超标时,我们往往在电缆上套一个铁氧体磁环。如果一台设备的电磁辐射超标,我们在设备的一根电缆上套上一个铁氧体磁环后,发现并没有什么改善,这说明什么问题,应当怎样处理?
答:有两种可能,一种是原来的共模回路阻抗较高,共模扼流圈加入后所增加的阻抗与原来的回路阻抗相比很小,因此扼流圈的作用实际很小。 另一种可能性是系统中还有其它辐射源,这根电缆的辐射减小量以分贝表示时其数值很小。如果属于前一种情况,可以在电缆端口上使用旁路电容,减小共模回路阻抗,如果属于第二种原因,则需要检查其它辐射源。
32. 当穿过面板的导线很多时,往往使用滤波连接器或滤波阵列板,在安装滤波连接器或滤波阵列板时要注意什么问题?
答:要在滤波连接器或滤波阵列板与机箱面板之间安装电磁密封衬垫或用导电胶带将缝隙粘起来,防止缝隙处的电磁泄漏。
33. 在进行电磁干扰问题分析时,往往用什么定义来描述地线?
答:将地线定义为信号的回流线。
34. 导致地线干扰问题的根本原因是什么?
答:地线的阻抗是导致地线问题的根本原因,由于地线阻抗的存在,当地线上流过电流时,就会产生电压,形成电位差,而我们在设计电路时,是假设地线上各点电位是相同的,地线电位是整个系统工作的参考电位,实际地线电位与假设条件的不同导致了各种各样的地线问题。
35. 为什么在有些进口样机中看到有些地线通过电容或电感接地?
答:为了使地线系统对于不同频率的信号呈现不同的地线结构。
36. 列出尽可能多的降低地线射频阻抗的方法。
答:尽量使用表面积大的导体,以减小高频电流的电阻;尽量使导体短些,以减小电阻和电感;在导体表面镀银,减小表面电阻;多根导体并联,减小电感。
37. 什么是搭接,举出几种搭接的方法。
答:金属构件之间的低阻抗(射频)连接称为搭接,搭接的方式有焊接、铆接、螺钉连接、电磁密封衬垫连接等。
38. 怎样防止搭接点出现电化学腐蚀现象?
答:选择电化学电位接近的金属,或对接触的局部进行环境密封,隔绝电解液。
39. 电路或线路板电磁兼容性设计时要特别注意关键信号的处理,这里的关键信号指那些信号?
答:从电磁发射的角度考虑,关键信号线指周期性信号,如本振信号、时钟信号、地址低位信号等;从敏感度的角度考虑,关键信号指对外界电磁干扰很敏感的信号,如低电平模拟信号。
40. 为什么数字电路的地线和电源线上经常会有很大的噪声电压?怎样减小这些噪声电压?
答:数字电路工作时会瞬间吸取很大的电流,这些瞬变电流流过电源线和地线时,由于电源线和地线电感的存在,会产生较大的反冲电压,这就是观察到的噪声电压。减小这些噪声电压的方法一是减小电源线和地线的电感,如使用网格地、地线面、电源线面等,另一个方法是在电源线上使用适当的解耦电容(储能电容)。
41. 在实践中,常见到将多股导线绞起来作为高频导体,据说这样可以减小导线的射频阻抗,这是为什么?
答:这样增加了导线的表面积,从而减小了高频电阻。
42. 为什么自动布线软件完成的线路板往往辐射较强?
答:自动布线软件一般不能够保证周期性信号具有较小的回路面积,因此会产生较强的辐射。
43. 减小线路板电磁辐射的主要措施是什么?
答:使容易产生辐射的信号(周期性信号)具有最小的回路面积。如果线路板上有外拖电缆,辐射较强的电路远离输入/输出电路,在输入输出电路的位置设置“干净地”以减小电缆上的共模电压。
44. 怎样从选器件方面减小电磁辐射?
答:选择功耗低、上升/下降沿尽量缓、集成度尽量高的芯片。
45. 在使用多层板布线时,为了避免数字电路地线与模拟电路地线相互干扰,用两层地线面分别做数字地和模拟地,可以吗?为什么?
答:不可以,两层地线之间的寄生电容较大,会发生严重的串扰。
46. 为什么在进行线路板布局时,要使高频电路尽量远离I/O电缆接口?
答:防止高频信号耦合到电缆上,形成共模电压(电流),产生较强的共模辐射。
47. 在数字电路的线路板上安装电源解耦电容时要注意什么问题?
答:解耦电容与芯片电源引脚和地线引脚形成的回路面积要尽量小。
48. 两个屏蔽机箱之间的互联电缆是辐射的主要原因,为了减小电缆的辐射,往往使用屏蔽电缆。屏蔽电缆要有效地抑制其电磁辐射必须满足什么条件?
答:电缆的屏蔽层与屏蔽机箱之间360°搭接,使其满足哑铃模型的要求。
49. 铁氧体磁环是抑制电缆共模辐射的有效器件,在使用时要注意什么问题?
答:首先要选择抑制电磁干扰用的铁氧体材料,其次,磁环的内径要尽量小,紧紧包住电缆,铁氧体磁环的外径和长度尽量大(在满足空间要求的条件下)。将电缆在磁环上绕多匝,可以提高低频的效果,但高频的效果会变差。铁氧体磁环的安装位置要靠近电缆的两端。
50. 使用双绞线提高对磁场的抗扰度时,要注意什么问题?
答:双绞线两端所连接的电路不能同时接地,为信号回流提供第二条路径,最好是平衡电路。
51. 如果电感性负载的通断是由机械开关控制的,那么当开关闭合或断开时,会在开关触点上产生电弧放电和电磁干扰。这种干扰是开关闭合时严重,还是断开时严重?
答:断开时严重。
52. 瞬态干扰抑制器件为什么不能代替滤波器,防止电路工作异常?
答:瞬态干扰抑制器件只是将幅度很高的脉冲电压顶部削去,残留的仍是一个脉冲干扰电压,只是幅度低些,其中包含了大量的高频成分,会对电路造成影响,因此不能代替滤波器防止电路工作异常。
53. 安装瞬态抑制器件时,要注意什么问题?
答:保证流过瞬态抑制器件的电流路径具有最小的阻抗,因此这个路径上的导线要尽量短,旁路电容的安装原则同样适合于瞬态抑制器件的安装。
54. 描述静电放电对电路造成影响的机理。
答:双绞静电放电对电路造成的影响有两个机理,一个是静电放电电流直接流进电路,对电路的工作,乃至损坏电路硬件;另一个是静电放电路径附近产生很强的电磁场,对电路造成影响。
55. 为什么当机箱不是连续导电时,在做静电放电试验时往往会出问题?
答:当机箱上有导电不连续点时,会迫使电流寻找另外的泄放路径,这条路径也可能是电路本身,从而使静电放电电流流进电路,产生不良影响;另外,当静电放电电流流过导电不连续点时,会在这个局部产生较强的电磁辐射,对电路的正常工作产生影响。
56. 为什么一个设备如果抗射频干扰能力强,则一般抗静电放电能力也强?
答:因为静电放电产生的也是一种高频电磁场