航空航天科學研究機構

[拼音]:dianzi shebei pinbi yu jiedi

[英文]:shielding and grounding for electronic equipment

電子裝置電路單元之間以及電子裝置之間,存在著電磁場感應的干擾(即場的干擾)和電源饋線與地線傳導的干擾(即傳導干擾)。採用遮蔽可以抑制場的干擾;設計合理的電源饋線和接地系統,可以抑制傳導干擾和場的干擾。

遮蔽

用導體制成的抑制場干擾的盒、殼、板和柵等。電磁場傳經遮蔽時受到衰減,使遮蔽兩側電路之間電磁場感應和輻射的干擾受到抑制。遮蔽效果以遮蔽對場強衰減的倍數來評定。線上性電路中,遮蔽效果等於加遮蔽前後場在電路中導致的電壓之比,一般以分貝計量。按物理學原理,遮蔽分為電遮蔽、磁遮蔽和電磁遮蔽,具體遮蔽常常兼用。

電遮蔽

用於抑制共地電路之間電場干擾的遮蔽物。兩共地電路A和B(圖1)間用接地遮蔽S隔開,A的電場因受到S的遮擋,大部分作用不到B,S處的感應電荷經接地阻抗ZG入地,小部分繞過S交連到B。因此,A在B處產生的電場被 S所削弱(S抑制了A所產生電場對B的干擾)。

提高遮蔽效果的措施是:

(1)增加S對B的遮擋。因此,盒、殼的遮蔽效果優於板,而板則優於柵和網;

(2)改善遮蔽表面的導電性;

(3)減小接地阻抗,儘量縮短接地線;在高頻時則將遮蔽物直接多點接地(因ZG)含感性分量);

(4)減小接觸電阻,在遮蔽盒和蓋之間加導電彈性墊。

磁遮蔽

用以衰減恆定或低頻(如50赫)磁場的遮蔽物。如將導磁材料製作的盒、殼放在磁場中,則盒內的磁場被減弱;反之,如磁場在盒內,則盒外的磁場被減弱。為提高磁遮蔽效果,須選用高導磁率材料製作遮蔽物,並增加壁厚和減小盒的體積,但盒內有導磁元件時,盒壁和導磁元件要保持一定的間隔。盒與蓋的縫隙結構應對磁通實現低磁阻(圖2)。

電磁遮蔽

用於衰減電磁波的遮蔽物。電磁波向金屬板時,因金屬反射和吸收衰減電磁波的能力強,透過金屬板的波遠比入射波弱。電磁波的頻率越高,板的厚度越大,金屬的導電導磁效能越好,則板對波的衰減就越大。提高電磁遮蔽效果,在於避免遮蔽物的孔隙和減小接縫的接觸電阻。

接地

在電路中參考電壓為零並與各電路直接相連的導體。電子裝置的訊號地線為直流電源的某一極,即電源饋線中的一線。有時,地線要接入大地以保證安全。實際地線自身有阻抗,電路工作時,各頻率的電流都可能流經地線某些段而產生電壓降。這些壓降疊加在電源電壓上,饋入各電路造成共地阻抗耦合的互相干擾。此外,地線與各電路形成許多環路網孔。電磁場在網孔中感應的電壓會饋入相應的電路,造成地環路干擾。因此,應降低地線阻抗和減小地環路網孔的面積以抑制干擾。接地分為單點接地制和多點接地制兩種。

單點接地制

在單點接地制中,任一電路單元的電流經地線回到電源的途徑只有一條。單點接地制多應用在訊號頻率低於 1兆赫或地線最大長度小於訊號最高頻率的

的電子裝置中。單點接地制分為串聯制和並聯制。串聯制結構簡單,為減小電路單元間共地阻抗干擾,當單元間無訊號聯絡時,將低電平電路單元靠近電源饋電。並聯制的電路單元間無共地阻抗,只有地線間互感性和電容性耦合干擾,但結構複雜。實際上多用串、並聯組合制,即將電平相近的各電路單元劃為一組串聯,再諸組並聯。

多點接地制

採取多點接地制時,電路單元的電流經地線回到電源的途徑有多條,常用在訊號頻率高於10兆赫或地線最大長度大於訊號最低頻率的

的電子裝置中。為減小高頻電流通過較長的地線產生輻射干擾,電路單元都以最短的線接入由金屬網格或導體板構成的地線中。

安全地線

起安全作用而接入大地的地線。電子電路的地線一般是和電子裝置金屬機殼相連的。地線接入大地,使裝置機殼與大地等電位,可以避免因偶然高壓洩漏或積累靜電荷使機殼電壓升高而危及人身和器件的安全。接入大地的可靠方法是在地面下埋設導體板或並聯的導體棒,並在其周圍的回填土中加木炭屑、食鹽或尿醛系配劑等降阻劑。

參考書目

南京工學院主編:《電子裝置結構設計原理》,江蘇科學技術出版社,南京,1981。