作者 主题:EMI测试计划-从哪里开始? (Read 194 times)

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线上 约翰尼·马拉里亚

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规划EMI测试-从哪里开始?
« on: 2021年1月29日,下午09:07:59»
你好

I'我开始开发自己制造的科学仪器的商业版本。该设计的关键部分是一对声光调制器(//en.wikipedia.org/wiki/Acousto-optic_modulator)由大约+ 32dBm 40MHz连续固定放大正弦信号(1.7W / 50 ohm)。也将有各种数字电路,包括40MHz DDS,FPGA,SBC等。此外,还有带有传统HV电源的氦氖激光器。

所附图像显示了一个早期的原型,可以使您了解尺寸和上下文。

I'我正在寻找指向哪里的指南,以开始阅读有关减少EMI的最佳实践,自己进行检测等。到目前为止,我试图找出解决方法的尝试使我不知所措 :)

谢谢。

 

离线 T3sl4co1l

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回复:EMI测试计划-从哪里开始?
« 在以下方面回复#1: 2021年1月30日,上午12:02:54»
好吧,把它们全都塞进一个金属盒子里是个不错的开始。 只要是连续的,它就是有效的屏蔽,可将内部噪声保持在内部,而将外部噪声保持在外部。 这样就留下了穿透的余地,电缆穿过了外壳-大多数看起来都是屏蔽的(同轴电缆BNC),只要将这些电缆牢固地绑在外壳上,就可以保持屏蔽。 实际上,电缆's屏蔽成为外壳的拓扑扩展,并且当它连接到任何东西时'在该路径的任一端,这些东西又也成为该扩展的一部分。 如果以这种方式关闭完整路径,则在由该屏蔽定义的内部和外部体积之间将有有效的隔离。


同轴电缆/连接器连接时出现困难'并不能保持屏蔽时(例如端子/接线盒上的一次性控制信号等)。

-连接器aren'往往不完美,它们可能会变脏或腐蚀等。 任何间隙都会使某些信号进入,使内部和外部稍微耦合。  That'在一定范围内是可以容忍的,无论您的本底噪声和排放限制如何。 所有可以测试和测量的事物;好,导致连接器行为异常,也许不是'最容易测试的东西;但有办法,是的。

电缆也一样't ideal. 例如,RG-58因其编织结构松散而臭名昭著。 较紧的编织和箔屏蔽层是可取的。 有时,您可以找到电缆的屏蔽与频率图,只需根据实际情况和需要进行选择即可。

当多个接地点形成回路时,通常会遇到挑战。 或突起(例如,从外壳中出来的电缆,但它所连接的东西本身并未接地)可能会形成短截线或谐振器-延伸至相同的一端,但没有明显的DC路径让这些环路电流流动。 (因此,请研究传输线,短截线和谐振器,以更好地发现这类情况。)

之所以出现挑战,是因为在不幸运的激励源耦合进入该路径的情况下,环路和谐振会允许更高的电流流过。 沿屏蔽层外部流动的较高电流会更容易地通过泄漏的屏蔽层将其耦合。

注意接地可以打破回路(不要 '要将直流接地环路放在首位?),添加铁氧体磁珠或共模扼流圈以增加交流电的串联阻抗,或进行全电路隔离(假设可能具有足够好的隔离度(低电容),通常是逻辑隔离器和光电隔离器)很好的例子; DC-DC电源YMMV)。

通过保持与机架的紧密布线,还可以最大程度地减少环路。 使用扎带,电缆夹,扎带等。  This doesn't消除了共振-接地层上的电缆是微带传输线的一种变形-但它减少了环路耦合,例如其他电缆之间的耦合(当单独布线时,不是全部用一根线束布线),或者通常是耦合到机柜内的现场。 这也降低了环路的阻抗,这确实意味着在给定的感应电压下会有更多的电流流动-但也意味着给定的串联阻抗(铁氧体磁珠等)更有效。

您还可以得到接地的电缆夹:剥去外套并插入电缆夹中。 将夹子固定到外壳上。  Now the cable'例如,环路面积减半;或者,'例如,它无需穿过更多的连接器即可接地穿过内部舱壁。  Economical!

-你'我们可能必须考虑在直流电源或信号路由与屏蔽/同轴信号路由之间进行权衡。 屏蔽显然是优先考虑的,因此,所有模块都已通过它们接地。 因此,您可能不需要将直流电源接地线连接到它们。 但这确实意味着直流电流流经屏蔽层,这将产生一个小的偏移(接地回路)电压,并且直流电并未被电缆屏蔽,该屏蔽层相对于内部或外部电流具有相同的直流电阻。  Maybe DC isn'您的应用程序中的一个问题,但是直流电(低频交流电)的波动可能是?

不幸的是,唯一有力的解决方案是在所有有问题的地方提供隔离的直流电源。 这样,提供给模块的直流电流将通过通过其电源接地引脚返回的电流来平衡。  No shield current. (原则上,您可以感应电源电流,并从地到地汲取寄生电流(实际上,这将是一个稍微为负的轨,因为您的接收器需要一定的电压才能工作),等于电源电流,从而平衡了屏蔽电流-但是,隔离模块可能更容易。  Alas!)

是的,您仍然需要屏蔽高速信号的连接。 假设您有一个带同轴输出的模块,

-如果有一堆封闭的(屏蔽/金属)模块已经通过这样的屏蔽层接地-'真正需要将它们单独接地。 但这可能仍然是一个好主意:这简化了网络。 系统中每个模块之间的耦合不是说一根同轴电缆,而是说另外两件事,依此类推。'它将具有有效的单循环,并且它们之间的耦合要少得多。 它不是扩展的分支网络,而是'一组松散耦合的短循环。

It'可能不会对EMI响应产生直接,有益的影响-您'如果重新制作较小的环路,则可能是它们在新的不幸的频率上产生了共振。 或者因为阻抗较低,电流较高,现在也许电缆或连接器的屏蔽层没有't good enough!  So it's not a slam dunk.  It'此外,由于循环/分支耦合较少,因此's much, 许多 更容易诊断和治疗。 也许会出现新的共鸣,但现在'只需打个mol子即可找到需要铁氧体磁珠的线圈,然后踩下。

顺便说一下,这完全扩展到了PCB布局。 保持本地环路电流较小(例如,开关电源逆变器和旁路;逻辑芯片电源引脚和旁路等)。 电流离开局域(高速信号走线)的地方,在其周围提供牢固的接地,避免交叉路径,避免并联耦合,并根据需要在其周围缝合接地(特别是对于两层设计;在多层接地的情况下不太重要)飞机通常是可能的)。 高速走线需要某种形式的端接。有时这是由收发器引脚提供的,有时需要外部电阻。 电源走线也可以自己谐振(如旁路帽之间的短线)或旁路帽之间(PDN(配电网络)分析)。  Making a simpler network is 更容易诊断和治疗。 鉴于没有良好阻尼的旁路,或者没有足够的接地层支撑,谁知道什么走线耦合到什么之中-可能是没有平面的随机布线布局 可能 -但谁知道'确实做得很好,如果运气不好,请尝试修复它。 更糟糕的是,在某些数据模式下,它可能会随机失败。  Spooky! (幸运的是,大多数设计在80年代初就已经不流行了-与从缓慢的TTL和金属栅CMOS转向具有尖锐,嘈杂的边缘和快速时钟速度的现代LVCMOS吻合!)


-对于松散的接线,最好将其相对于外壳进行过滤,使其穿透外壳(或沿屏蔽壳的任何位置,同样,外壳的某些拓扑扩展也可以),这是最佳做法。 这对于慢速控制信号很好,首先不需要太多带宽。 需要时,请考虑使用同轴电缆或差分对。 同轴电缆可以按上述方式屏蔽,或者可以对差分对进行共模滤波(使用各种网络进一步改善CM滤波,产生或吸收DM插入损耗(阻尼/终端电阻),在可以容忍的情况下包括高通滤波) (CT扼流圈,隔离变压器)。

因此,花园的各种工业信号都很好-0-5或10V,4-20mA,诸如此类,只是缓慢的直流电平,很容易。 或在5V,12V,24V等电压下开关闭合-如果使用机械触点,请注意上升/下降沿或电弧,它们会发疯! 对于数字通信,当RS-232(单端)'还是很慢(例如9600波特),也很容易过滤。 首选RS-422 / 485'快速(差分),或诸如以太网之类已经广泛使用的任何东西(并且有充分的理由:它'字面上是变压器耦合的!)。


至于文学,我不'没什么可提供的;我自己的见解很好地涵盖了这个主题,因此很遗憾,我的阅读水平不高(我知道,卑鄙的..)。 亨利·奥特(Oenry Ott)确实想到了。  Not sure if that'会...有点高级,也许介绍不够? 其他人可能有更好的建议。

提姆
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« 在以下方面回复#2: 2021年1月30日,上午01:07:17»
关于文学,我不像上面的其他(更聪明的)Tim,需要一些补充阅读材料来帮助我理解一些EMC现象。我上周打开了这个线程: //www.villagehousevacs.com/forum/projects/emc-book-with-emphasis-on-electromagneticsphysics-fundamentals/

我还没有机会通读建议书的某些目录,但您不妨先检查一下其中的一些内容。
 

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« 在以下方面回复#3: 2021年1月30日,上午01:22:57»
首先,恭喜您完成了该项目!我确实爱我一些科学仪器!

您是要获得某个管理机构的认证,还是只是想减少实验室环境中的潜在本地干扰?最终产品会与您的原型有很大不同吗?正如T3sl4co1l提到的,'我要有足够的屏蔽作用,除了对传输线阻抗可能产生的一些影响(据我了解),我'我不确定是否可以容纳太多,所以除非您'重新尝试尽可能降低成本,如果有疑问,那就屏蔽它。我不'实际上没有什么可补充的,因为我对此事知之甚少,但是我'd如果没有'在线上有很多有关EMI屏蔽的资源。一世'd还窥视了各种专业设备的拆卸图像,这些设备可能具有您所执行的某些功能,只是使您了解完成您的工作可能涉及的内容're seeking.
 

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« 在以下方面回复#4: 2021年1月30日,上午11:28:07»
好吧,把它们全都塞进一个金属盒子里是个不错的开始。..

谢谢  :-+ :-+

我必须打印您的回复并将其作为参考 :)

我怀疑'很多常识性的东西(一旦'已指出)和一些非常高级的内容。

我怀疑调制器将是一个巨大的排放源。运气比判断要好,我选择的是40MHz的工作频率,它与用于RC车辆的FCC频段很好地联系在一起。
 

线上 约翰尼·马拉里亚

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« 在以下问题上回复#5: 2021年1月30日,上午11:29:00»
关于文学,我不像上面的其他(更聪明的)Tim,需要一些补充阅读材料来帮助我理解一些EMC现象。我上周打开了这个线程: //www.villagehousevacs.com/forum/projects/emc-book-with-emphasis-on-electromagneticsphysics-fundamentals/

我还没有机会通读建议书的某些目录,但您不妨先检查一下其中的一些内容。

谢谢,蒂姆-我'我来看看您最近的线程。
 

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« 在以下方面回复#6: 2021年1月30日,上午11:33:40»
首先,恭喜您完成了该项目!我确实爱我一些科学仪器!

您是要获得某个管理机构的认证,还是只是想减少实验室环境中的潜在本地干扰?最终产品会与您的原型有很大不同吗?正如T3sl4co1l提到的,'我要有足够的屏蔽作用,除了对传输线阻抗可能产生的一些影响(据我了解),我'我不确定是否可以容纳太多,所以除非您'重新尝试尽可能降低成本,如果有疑问,那就屏蔽它。我不'实际上没有什么可补充的,因为我对此事知之甚少,但是我'd如果没有'在线上有很多有关EMI屏蔽的资源。一世'd还窥视了各种专业设备的拆卸图像,这些设备可能具有您所执行的某些功能,只是使您了解完成您的工作可能涉及的内容're seeking.

我打算卖掉它。一世've已经有一些公司询问是否有可用的东西。与大多数原型一样'还没有准备好让别人摆弄-太多古怪的东西-它'用我可以做的任何工作来制作。
 


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