Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

Учебное пособие 800552

.pdf
Скачиваний:
38
Добавлен:
01.05.2022
Размер:
5.07 Mб
Скачать

6.В чем заключается суть управления переходными процессами в сигналах?

7.Перечислите дополнительные рекомендации, которые могут быть полезными при размещении компонентов на печатной плате.

8.Назовите дополнительные рекомендации, которых следует придерживаться при трассировке печатных проводников.

9. В чем заключаются особенности ЭМС-проектирования, связанного

с использованием ИМС?

10.Верно ли, что не все рекомендации, встречающиеся в тех или иных источниках, будут полезны при их реализации в проекте? Почему так происходит?

130

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В последние годы все более широкое распространение в задачах оценки уровней электромагнитного излучения разрабатываемых технических средств получают подходы, основанные на анализе ближнего электромагнитного поля. Аналогичные методы также можно с успехом использовать и для описания происходящих в них электромагнитных процессов. Для непосредственного сбора данных о ближнем электромагнитном поле (амплитуда и/или фаза) используются специализированные сканеры. Однако, как правило, под выражением «измерение ближнего электромагнитного поля» подразумевают не только сам процесс измерения, но и последующие методы обработки полученных данных.

Подходы, основанные на измерении ближнего электромагнитного поля, имеют ряд преимуществ, по сравнению с классическим измерением дальнего электромагнитного поля, а именно: точность, воспроизводимость, стоимость и область применения. Это объясняется, во-первых, тем, что анализируемый объект и измерительный пробник расположены в непосредственной близости друг от друга, что позволяет ослабить такие факторы неопределенности, как погодные условия, рассеивание, внешняя электромагнитная обстановка. Во-вторых, измерение ближнего электромагнитного поля менее подвержено условиям испытания, что делает этот подход более доступным и повторяемым. В-третьих, измерение может быть проведено в обычных лабораторных условиях или даже производственных условиях, в отличие от открытых испытательных площадок (OATS) или безэховых (полубезэховых) камер, требуемых при измерении дальнего электромагнитного поля. Так, компактные измерительные установки дальнего поля будут в среднем стоить в 3-4 раза больше, чем сопоставимые по техническим характеристикам планарные установки для ближнего поля. При этом речь идет об установках для тестирования антенн, а в случае внутриаппаратурного тестирования технических средств разница будет еще больше.

Однако самое важное отличие, в контексте решения задач обеспечения внутриаппаратурной электромагнитной совместимости, заключается в том, что измерение в дальнем поле можно использовать только для получения диаграмм направленности и ответа на вопрос «годен-не годен». Получаемые при таком измерении данные не позволяют сделать однозначный вывод о конкретном источнике излучения, вызывающем превышение нормативных требований. В случае работы с ближним электромагнитным полем разработчик получает инструмент не только для оценки электромагнитных полей от разрабатываемого технического средства, но и для его тестирования на помехоэмиссию, нахождения источников превышения норм, электромагнитного исследования печатных плат и интегральных микросхем.

131

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1.ГОСТ Р 50397-2011 «Совместимость технических средств электромагнитная. Термины и определения». – М.: ФГУП «Стандартинформ», 2012. – 56 с.

2.http://www.ntsb.gov/doclib/reports/2000/AAR0003.pdf

3.http://www.reuters.com/article/2007/09/06/us-mobilephones-hospitals- idUSL0685683920070906

4.http://esciencenews.com/articles/2008/06/24/electromagnetic interference some identification devices may pose hazards medical equipment

5.Williams, Tim. EMC for Product Designers, 4th Edition [Текст] – Newnes, 2007. – 498 p.

6.Князев, А. Д. Конструирование радиоэлектронной и электронновычислительной аппаратуры с учетом электромагнитной совместимости [Текст] / А. Д. Князев, Л. Н. Кечиев, Б. В. Петров. – М.: Радио и связь, 1989. – 224 с.

7.Ромащенко, М. А. Методы оптимального проектирования конструкций радиоэлектронных средств с учетом электромагнитной совместимости и помехоустойчивости [Текст]: дисс. … д-ра. техн. наук: 05.12.04. – Воронеж, 2014.

8.Седельников, Ю. Е. Электромагнитная совместимость радиоэлектронных средств [Текст]: учеб. пособие / Ю. Е. Седельников. – Казань: ЗАО «Новое знание». – 2006. – 304 с.

9.Кечиев, Л. Н. Проектирование печатных плат для цифровой быстродействующей аппаратуры [Текст] / Л. Н. Кечиев. – М.: ООО «Группа ИДТ»,

2007. – 616 с.

10.Paul, Clayton R. Introduction to electromagnetic compatibility [Текст] / Clayton R. Paul. – 2nd ed. Wiley-Interscience. 2006.

11.Быховский, М. А. Развитие телекоммуникаций: на пути к информационному обществу. История телеграфа, телефона и радио до начала ХХ века [Текст] / М. А. Быховский. – М.: Либроком, 2013. – 217 с.

12.Макаров, О. Ю. Методы обеспечения внутриаппаратурной электромагнитной совместимости и помехоустойчивости в конструкциях электронных средств [Текст]: монография / О. Ю. Макаров, А. В. Муратов, М. А. Ромащенко.

Воронеж: ФГБОУ ВПО «Воронежский государственный технический университет», 2013. – 234 с.

13.H. Ott, Electromagnetic Compatibility Engineering, John Wiley & Sons, New York, 2009.

14.Шапиро, Д. Н. Электромагнитное экранирование [Текст]: научное издание / Д. Н. Шапиро. – Долгопрудный: Издательский Дом «Интеллект»,

2010. – 120 с.

15.C. R. Paul, Effectiveness of Multiple Decoupling Capacitors / IEEE Trans. on Electromagnetic Compatibility, vol. 34, no. 2, May 1992, pp. 130-133.

132

16.T. Zeeff, T. Hubing, T. Van Doren, D. Pommerenke, Analysis of Simple Two-Capacitor Low-Pass Filters / IEEE Trans. on Electromagnetic Compatibility, vol. 45, no. 4, Nov. 2003.

17.T. H. Hubing, T. P. Van Doren, F. Sha, J. L. Drewniak, M. Wilhelm, An Experimental Investigation of 4-Layer Printed Circuit Board Decoupling / Proceedings of the 1995 IEEE International Symposium on Electromagnetic Compatibility, Atlanta, GA, August 1995, pp. 308-312.

18.J. Fan, J. Drewniak, J. Knighten, N. Smith, A. Orlandi, T. Van Doren, T. Hubing, R. DuBroff, Quantifying SMT Decoupling Capacitor Placement in DC Power-Bus Design for Multilayer PCBs / IEEE Trans. on Electromagnetic Compatibility, vol. EMC-43, no. 4, November 2001, pp. 588-599.

19.J. Fan, W. Cui, J. Drewniak, T. Van Doren, J. Knighten, Estimating the Noise Mitigation Effect of Local Decoupling in Printed Circuit Boards / IEEE Trans. on Advanced Packaging, vol. 25, no. 2, May 2002, pp. 154-165.

20.Кечиев, Л. Н. Печатные платы и узлы гигабитной электроники / Л. Н. Кечиев. – М.: Грифон, 2017. – 424 с. – (Библиотека ЭМС).

21.Кечиев, Л. Н. Экранирование радиоэлектронной аппаратуры. Инженерное пособие / Л. Н. Кечиев. – М.: Грифон, 2019. – 720 с.

22.Кечиев, Л. Н. Проектирование системы распределения питания печатных узлов электронной аппаратуры / Л. Н. Кечиев. – М.: Грифон, 2016. – 400 с. – (Библиотека ЭМС).

23.Акбашев, Б. Б. Защита объектов телекоммуникаций от электромагнитных воздействий / Б. Б. Акабшев, Н. В. Балюк, Л. Н. Кечиев. – М.: Грифон, 2014. – 472 с. – (Библиотека ЭМС).

24.Кечиев, Л. Н. Зарубежные военные стандарты в области ЭМС / Н. В. Балюк, Л. Н. Кечиев / под ред. Л. Н. Кечиева. – М.: Грифон, 2014. – 448 с. – (Библиотека ЭМС).

25.Кечиев, Л. Н. Электромагнитная совместимость автотранспортных средств / Л. Н. Кечиев, П. А. Николаев. – М.: Грифон, 2015. – 426 с. – (Библиотека ЭМС).

26. Кечиев, Л. Н. IBIS-модели и их применение в задачах ЭМС / Л. Н. Кечиев, С. С. Захарова, Н. В. Лемешко. – М.: Грифон, 2016. – 194 с. – (Библиотека ЭМС).

133

ОГЛАВЛЕНИЕ

 

Список сокращений………………………………………………………….

3

Введение………………………………………………………………………..

4

1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ВОПРОСАХ, РЕШАЕМЫХ В РАМКАХ

 

ЗАДАЧ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ТРЕБОВАНИЙ ЭМС…………………………

6

1.1. Составляющие проблемы обеспечения ЭМС……………………...

6

1.2. Краткий экскурс в историю ЭМС………………………………......

9

1.3. Тенденции и перспективы развития теории и практики ЭМС……

13

Контрольные вопросы к разделу………………………………………...

14

2. ОСОБЕННОСТИ РАБОТЫ С СИГНАЛАМИ В ЗАДАЧАХ

 

ОБЕСПЕЧЕНИЯ ЭМС………………………………………………………

15

2.1. Представление сигналов во временной и частотной области……

15

2.2. Децибел как основная единица измерения в области ЭМС……...

19

2.3. Использование децибелов на практике…………………………....

22

Контрольные вопросы к разделу………………………………………..

24

3. ОСНОВНЫЕ ВИДЫ ПАРАЗИТНЫХ СВЯЗЕЙ

 

В ЭЛЕКТРОННЫХ СРЕДСТВАХ…………………….………………......

25

3.1. Связь через общее сопротивление………………………………....

25

3.2. Емкостная связь……………………………………………………..

28

3.3. Индуктивная связь…………………………………………………..

32

Контрольные вопросы к разделу………………………………………..

36

4. ПАРАЗИТНАЯ СВЯЗЬ ЧЕРЕЗ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЕ

 

ИЗЛУЧЕНИЕ………………………………………………………………..

37

4.1. Поля, создаваемые изменяющимся во времени током………….

38

4.2. Поля, создаваемые небольшим витком тока……………………..

40

4.3. Поля, создаваемые электрически малой цепью………………….

41

4.4. Входной импеданс и сопротивление излучения…………………

47

4.5. Резонансный полуволновый симметричный вибратор………….

49

4.6. Четвертьволновый несимметричный вибратор………………….

52

4.7. Вибратор, возбуждаемый не в центре……………………………

53

4.8. Характеристика эффективных и неэффективных антенн………

53

4.9.Щелевые антенны…………………………………………………. 55

4.10.Приемные антенны………………………………………………. 56

Контрольные вопросы к разделу………………………………………

57

5. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПУТЕЙ ТОКА……………………………………….

59

5.1. Ток протекает по замкнутому контуру…………………………...

59

5.2. Электроны не читают электрические схемы…………………….

60

Контрольные вопросы к разделу………………………………………

65

134

6.ОСНОВЫ ТЕОРИИ ЭКРАНИРОВАНИЯ……….…………………..... 66

6.1.Экранирование плоских волн…………………………………….... 66

6.2.Экранирование ближнего поля…………………………………….. 71

6.3.Измерение эффективности экранирования……………………...... 73 Контрольные вопросы к разделу……………………………………….. 75

7. ПРАКТИЧЕСКОЕ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЕ ЭКРАНИРОВАНИЕ

76

7.1. Экранирование электрического поля………………………………

76

7.2.Экранирование магнитного поля………………………………….. 79

7.3.Экранирующие корпуса…………………………………………..... 80

7.4. Применение запредельных волноводов……………………………

84

Контрольные вопросы к разделу………………………………………..

87

8. ТРАССИРОВКА ПЕЧАТНЫХ ПЛАТ…………………………..……...

88

8.1. Стратегии трассировки ПП…………………………………………

88

8.2. Определение потенциальных источников и рецепторов ЭМП......

90

8.3. Определение критических путей тока…………………………......

93

8.4. Определение потенциальных частей антенн………………………

95

8.5.Определение путей паразитных наводок………………………...... 97 Контрольные вопросы к разделу……………………………………….. 103

9.РАЗВЯЗКА ШИН ПИТАНИЯ В ЦИФРОВЫХ ПЕЧАТНЫХ ПЛАТАХ…………………................................................................................ 104

9.1.Оценка индуктивности соединения развязывающего конденса-

тора……………………………………………………………………….. 104

9.2.Практические способы развязки системы питания в виде печатных проводников………………………………………………….. 110

9.3.Практические способы развязки системы питания в виде близкорасположенных слоев питания/заземления………………….... 111

9.4.Практические способы развязки системы питания в виде разнесенных слоев питания/заземления……………………………...... 113 Контрольные вопросы к разделу……………………………………….. 114

10.ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ

ПО ПРОЕКТИРОВАНИЮ С УЧЕТОМ ЭМС….......................................

115

10.1. Базовые рекомендации по ЭМС-проектированию………………

115

10.2.Широко распространенные рекомендации по ЭМС-проекти-

рованию………………………………………………………………...... 117

10.3.Рекомендации, к которым следует относиться с осторож-

ностью……………………………………………………………………. 121

10.4. Рекомендации из серии «вредные советы»………………………

125

Контрольные вопросы к разделу………………………………………..

129

Заключение…………………………………………………………………… 131

Библиографический список…………………………………………….….. 132 135

Учебное издание

Ромащенко Михаил Александрович

ОСНОВЫ ВНУТРИАППАРАТУРНОЙ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЙ СОВМЕСТИМОСТИ

Учебное пособие

Редактор Сахарова Д. О.

Подписано к изданию 24.03.2020.

Объем данных 4,8 Мб.

ФГБОУ ВО «Воронежский государственный технический университет» 394026 Воронеж, Московский просп., 14

136