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雜訊對策(EMC對策)

什麼是 EMC?

Electromagnetic Compatibility:電磁兼容性

在雜訊對策中,EMC,也就是電磁相容性這種觀念,是基本的。因此,雜訊對策和EMC對策經常被視為同義。

那麼,電磁相容性(EMC)究竟代表什麼意義呢?在現代社會中,電氣和電子設備無處不在,從家用設備、工廠生產設施、醫療機構的醫療設備,到通訊設備等基礎設施,甚至鐵路、飛機、汽車等都依賴電氣和電子設備來運行。這些設備有時會因電磁雜訊而產生誤動作或故障,甚至可能導致威脅生命的重大事故。因此,為了確保電氣和電子設備能夠正常運作,雜訊對策顯得尤為重要。

雜訊對策的思路

雜訊對策有兩種思路:
1. 針對使用的設備進行對策,避免設備產生雜訊。
2. 提高設備的耐雜訊性,使其能在受到外部雜訊干擾時仍能正常運作。
前者稱為EMI對策(Electromagnetic Interference:電磁干擾對策),後者稱為免疫性對策(Immunity:免疫性)或EMS對策(Electromagnetic Susceptibility:電磁耐受性)。
換句話說,EMC(電磁相容性)是指為了讓電氣、電子設備正常運作,通過實施EMI對策和免疫性對策(EMS),使設備能夠在強的雜訊環境中保持穩定運行。

接地

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電子電路的接地不僅決定了運作電壓的基準,還作為電流的回路來運行。若接地不良,會使電子電路的基準電壓變得不穩定,不僅會產生不必要的輻射,還可能引發來自外部的雜訊或靜電放電,導致設備誤動作。

接地為了確保能穩定地決定基準電壓,通常建議範圍要廣且大。這一點可以在多層印刷電路板設有接地層,並且採用金屬框架的實例中看到。接下來,另一個重要的要點是接地之間的連接方式。為了確保作為電流回路的功能,必須進行粗且短的連接。

將電子電路的接地連接到金屬框架上稱為框架接地。框架接地是雜訊對策中的常見手段,其效果取決於如何進行粗且短的連接,以及在多少位置進行接地。

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濾波

img_noise2.jpg根據訊號的特徵進行篩選的操作稱為濾波。高通濾波器會讓某一頻率以上的訊號通過,而帶通濾波器則僅允許特定頻帶的訊號通過。濾波不僅僅是根據電氣訊號的頻率來進行的。利用傳輸模式的不同進行濾波,是在雜訊對策中不可或缺的技術。

在雜訊對策中,濾波的目的是將訊號與雜訊分開。數位電路中,時脈訊號的高諧波雜訊以及控制電路中產生的開關雜訊,會以共模的方式在電線和電路中傳播並輻射出來。相比之下,應該傳遞的訊號是以差模的方式在設備之間進行傳遞。鐵氧體磁芯或共模扼流圈能夠阻礙以共模方式傳播的訊號,僅允許差模訊號通過,從而達到訊號與雜訊的篩選。

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屏蔽

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雜訊的種類根據其傳播形式可分為空間中傳播的輻射發射雜訊和通過電線或金屬傳播的傳導發射雜訊。屏蔽是對抗輻射發射雜訊的有效雜訊對策技術之一。

將輻射雜訊的電路部分或整個設備用金屬遮蔽物覆蓋,稱為屏蔽。透過屏蔽,可以將輻射發射雜訊困住在該空間內,從而抑制其向外輻射。此外,屏蔽還能夠防止外來雜訊進入,從而避免雜訊引起的電子電路誤動作。屏蔽是一種對抗發射和抗擾動(免疫)雙方雜訊的有效技術,但為了獲得確實的效果,必須進行防止電磁波洩漏和傳遞的設計與考量。例如,金屬外殼的接縫、開關部位、通氣口等開口處的處理,還有電線的屏蔽與外殼的接合部等,都需要確保良好的導通。因此,屏蔽措施通常使用導電性墊圈、膠帶、編織網(如金屬網)、導電性電線屏蔽套和導電性扣具等多種配件。

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