Nhiễu điện từ và các phương pháp chống nhiễu trong thiết kế mạch PCB (P1)

Nhiễu điện từ có thể là một khái niệm mới đối với nhiều người. Trên thực tế, đây là mối quan tâm của nhiều người dùng, các hệ thống, thiết bị giám sát như máy đo nhịp tim, máy đo huyết áp (trong lĩnh vực y tế), hệ thống thang máy, cửa tự động, hệ thống camera giám sát và thậm chí cả thiết bị gia dụng. Vậy nhiễu điện từ là gì? Các loại nhiễu điện từ là gì? Hãy để chúng tôi hiểu bản chất của chúng và cách chúng ảnh hưởng đến hệ thống của chúng tôi!

Phần 1: Tìm hiểu về giao thoa điện từ

Bạn Đang Xem: Nhiễu điện từ và các phương pháp chống nhiễu trong thiết kế mạch PCB (P1)

Tôi. Khái niệm:

Nhiễu điện từ hoặc emi là một tín hiệu điện không mong muốn được tạo ra bởi năng lượng của điện trường. Các tín hiệu này có thể làm hỏng, làm gián đoạn đường truyền, cản trở hoặc làm suy giảm tín hiệu điện trong mạch, dẫn đến mất hoặc méo tín hiệu trong hệ thống.

Hai. Danh mục:

Nhiễu điện từ có thể được chia thành 3 cách:

• Nguồn tiếng ồn
• Thời gian ồn
• Băng thông tiếng ồn

1. Nguồn tiếng ồn:

Một cách để phân loại EMI là xem xét nguồn gây ra tiếng ồn. Dựa trên cách tiếp cận này, chúng ta có thể phân loại EMI thành hai loại: tiếng ồn tự nhiên và tiếng ồn nhân tạo.

• Tiếng ồn tự nhiên, bao gồm tia vũ trụ, mặt trời, tuyết, bão, mưa và sấm sét, là những ví dụ về các hiện tượng tự nhiên có thể gây nhiễu điện từ trong mạch điện của thiết bị điện tử của bạn. Đây là nguồn gây nhiễu chính và phổ biến trong các hệ thống vô tuyến, hệ thống radar, ứng dụng vũ trụ, hàng không vũ trụ, thiên văn vô tuyến, viễn thông, v.v. Con người không thể kiểm soát được những loại rối loạn này. Vì vậy người thiết kế cần xem xét hệ thống yếu tố tự nhiên của mình.
• Có hai loại tiếng ồn do con người tạo ra: cố ý và vô ý. Nguồn đích là các nguồn tạo ra sóng điện từ cho các mục đích hoạt động, chẳng hạn như tivi, điện thoại và những tín hiệu này rất quan trọng và không thể bị nhiễu. Vì vậy, để giảm tác động của chúng, trọng tâm là bảo vệ các thiết bị còn lại bị ảnh hưởng bởi nguồn ồn. Các nguồn không chủ ý tạo ra nhiễu điện từ không mong muốn trong quá trình hoạt động của chúng là các nguồn nhiễu phổ biến nhất trong hệ thống. Nguồn nhiễu vô tâm bao gồm động cơ, thiết bị điện, biến tần, chỉnh lưu và các thiết bị khác. Các nguồn nhiễu này phải được triệt tiêu để đảm bảo hoạt động bình thường của các thiết bị khác.

2. Thời gian ồn ào:

Xem Thêm : Thần số học – khoa học khám phá bản thân thông qua những con số

Chúng tôi có thể phân loại loại tiếng ồn dựa trên thời gian của tiếng ồn. Dựa vào đó, người ta thường chia thành hai loại: nhiễu liên tục và nhiễu xung động.

• Tiếng ồn liên tục là loại tiếng ồn do một nguồn tiếng ồn liên tục phát ra. Loại nhiễu này có thể là tự nhiên hoặc do con người tạo ra, nhưng chúng sẽ tiếp tục xảy ra miễn là vẫn còn một đường dẫn nhiễu giữa nguồn nhiễu và thiết bị thu nhiễu.
• Tiếng ồn xung lực là tiếng ồn không liên tục hoặc trong thời gian ngắn. Loại xáo trộn này cũng có thể là do tự nhiên hoặc do con người tạo ra. Chuyển mạch trong hệ thống là một trong số các ví dụ về loại nguồn nhiễu xung này.

3. Băng thông tiếng ồn:

Chúng tôi cũng có thể phân loại nhiễu dựa trên băng thông. Băng thông của EMI là dải tần mà tiếng ồn được tạo ra. Dựa trên điều này, nhiễu được chia thành nhiễu băng hẹp và nhiễu băng rộng.

• Nhiễu băng hẹp là nhiễu bao gồm một tần số duy nhất và / hoặc một dải tần số băng hẹp có thể do một số dạng dao động hoặc bù tín hiệu giả gây ra do dạng sai trong máy phát. Trong hầu hết các trường hợp, loại nhiễu này sẽ ít ảnh hưởng đến thông tin liên lạc hoặc thiết bị điện tử và có thể dễ dàng sửa chữa. Tuy nhiên, chúng cũng là nguồn gây nhiễu cho hệ thống và cần được giữ trong giới hạn có thể chấp nhận được.
• Nhiễu băng rộng là nhiễu không tạo ra một tần số riêng lẻ hoặc riêng lẻ, nó tạo nên một phần lớn của phổ từ và tồn tại ở nhiều dạng khác nhau, có thể là tự nhiên hoặc do con người tạo ra. .Nguyên nhân điển hình như phóng điện hồ quang và quầng sáng. Loại nhiễu này, được gọi là “mất điện mặt trời”, xảy ra khi năng lượng mặt trời làm gián đoạn tín hiệu từ các vệ tinh liên lạc. Một ví dụ khác là do phóng điện hồ quang trong hệ thống đánh lửa, đường dây điện bị lỗi, đèn huỳnh quang hỏng, v.v.

Ba. Bản chất của tiếng ồn :

Giao thoa điện từ trên là sóng điện từ gồm thành phần điện trường e (điện trường) và từ trường h (từ trường), dao động vuông góc với nhau. Mỗi thành phần sẽ tương tác khác nhau với các thông số của bo mạch như tần số, điện áp, dòng điện, khoảng cách, v.v. Vì vậy, trước khi tìm hiểu vấn đề, cần hiểu bản chất của nhiễu điện từ và hiểu tầm quan trọng của các thành phần nhiễu.

Ví dụ, thành phần điện trường của tiếng ồn có thể được giảm thiểu hiệu quả với các vật liệu dẫn điện cao, nhưng nó ít ảnh hưởng đến các vật liệu có tính từ thẩm cao và thành phần từ trường bao gồm cả tiếng ồn có thể được cải thiện đáng kể. Do đó, độ từ thẩm cao tăng lên trong các hệ thống nhiễu từ khi điện trường chiếm ưu thế bị suy giảm, nhưng sự phân rã được cải thiện trong các hệ thống nhiễu từ mà từ trường chiếm ưu thế. Tuy nhiên, do những tiến bộ trong công nghệ sản xuất linh kiện điện tử, điện trường e là một thành phần chính của EMI.

Bốn. Khớp nối dẫn tiếng ồn:

Ghép dẫn gây nhiễu mô tả đường đi của tiếng ồn từ nguồn nhiễu và sau đó truyền đến bộ thu nhiễu. Hiểu được bản chất của tiếng ồn và cách chúng hoạt động trong các mạch điện tử là chìa khóa để giải quyết vấn đề. EMI bao gồm hai thành phần (từ trường và điện trường), do đó nhiễu truyền từ nguồn đến máy thu thông qua bốn chế độ ghép chính: dẫn truyền, bức xạ, ghép điện dung và ghép cảm ứng.

1. Dẫn điện:

Ghép nối có dây dẫn xảy ra khi nhiễu truyền dọc theo các dây dẫn (dây và cáp) kết nối nguồn nhiễu với bộ thu nhiễu. Nhiễu trên khớp nối này chủ yếu là trên đường dây điện và có thành phần từ trường chính. Quá trình ghép nối sẽ tồn tại ở 2 chế độ: chế độ chung (nhiễu xuất hiện cùng pha trên đường + v và -v) và chế độ phân cực (nhiễu xuất hiện lệch pha trên 2 đường). Một cách phổ biến để hạn chế nhiễu ghép nối dẫn là sử dụng các bộ lọc và lá chắn trên cáp.

2. Bức xạ:

Xem Thêm : Đừng phí hoài cả cuộc đời mình

Khớp nối bức xạ là kiểu ghép phổ biến nhất và thường xảy ra trong khớp nối nhiễu. Không giống như dẫn truyền, ghép bức xạ không có kết nối vật lý giữa nguồn nhiễu và bộ thu, và EMI di chuyển trong không gian thông qua bộ thu.

3. Điện dung:

Khớp nối điện dung là khớp nối xảy ra trong hai thiết bị được kết nối. Sự ghép nối xảy ra khi sự thay đổi điện áp xảy ra ở nguồn điện dung truyền điện tích sang các thiết bị khác.

4. Chạm vào:

Ghép nối cảm ứng là ghép nối các dây dẫn để gây nhiễu cho thiết bị lân cận thông qua cảm ứng điện từ.

Tôi đã cung cấp cho bạn kiến ​​thức cơ bản về nhiễu điện từ. Tôi hy vọng bài viết này hữu ích và giải đáp được thắc mắc của bạn. Hãy đón chờ Phần 2 của bài viết về EMI! chúc bạn thành công.

tri nguyen – tapit group hw

Tìm hiểu thêm:

[Học trực tuyến tại Tapit: Lập trình Vi điều khiển Stm32, Vi xử lý ARM Cortex-M] Xem bộ sưu tập toàn diện gồm nhiều hướng dẫn lập trình vi điều khiển stm32 tại đây. Xem thêm các hướng dẫn về IoT bằng cách sử dụng gật gù esp8266 và esp32 tại đây.

Tham khảo: Nhiễu điện từ (emi): https://circuitdigest.com/article/electosystem-interference-types-standards-and-shielding-techniques

nhóm tapit – phần cứng