Впервые столкнулся с задачей противодействия внешним помехам. И даже не знаю с чего начать, поэтому прошу помощи у знатоков.
Заранее спасибо.

Задача обеспечить работоспособность устройства при напряженности электрического поля 50 В/М.
Вопросы такие ,
1. Много это или мало, как оценивать вредное влияние внешнего поля на мою схему. Схема цифровая, стандартный набор, процессор, память, 150МГц тактовая, логика 3.3В.
2. Чтобы решить задачу экранирования, надо знать какой уровень допустим внутри, под экраном.
И тут я в тупике, не знаю как перевести напряженность поля в конкретные милливольты помех. Неужели мне надо брать спектр помехи с напряженностью 50В/М
прикладывать его к топологии проводников на внешнем слое, и учитывая материал платы и топологию вычислять уровень наведенных токов, переводить их
в напряжение учитывая сопротивление трасс и после этого полученные значения применять к логике 3.3В чтобы помеха скажем не была больше 5% от 3.3В.

Подозреваю, что никто не занимается 3D моделированием электрических полей и есть путь проще. Поэтому
еще вопросы
1. Как оценить допустимый уровень ЭМП на поверхности платы
2. Какие есть грубые расчеты для оценки параметров экрана от электростатических и электромагнитных помех
3. Как достигается защита от низкочастотных магнитных полей, не забирать же все устройство в 5мм корпус из феррита, напряженность поля 100А/М
Те же вопросы, много это или мало, и как оценить вредное влияние на цифровую схему, где из магнитных компонентов только Ferrite Beads
да Power Inductors забранных в Shield и работающих в DCDC на токах от 1А и выше.


Понимаю что вопросы покажутся наивные, я работаю над этим, пока нужен пинок в нужном направлении.

50В/М - это в каком диапазоне частот?
По первому вопросу ответить - наверное это много, так как двже самые жесткие стандарты по ЭМС регламентируют 10В/М.

есть хорошие книги на русском по расчету экранов.
самое эффективное - многослойные экраны из электропроводного и магнитного материала.

От 1.5MHz до 300MHz напряженность 50В/М.
Умные книжки говорят, что на частотах от 10КГц и выше 1.5мм толщины экран эффективен.
И вот тут вопрос возникает, да эффективен, есть формулы расчета основанные на отношении толщины экрана к толщине скин слоя.
Все довольно просто.
Вопрос до какого уровня снижать? Как определить что 1 В/М на поверхности платы это нормальный уровень напряженности.

И второй вопрос, касательно молниевых разрядов. Регламентируется величина электромагнитного поля 100КВ/М в течение 0.6мкс.
Как тут определять какой величины экран защитит устройство, с чего начинать.
Любые советы приветствуются.

Со своей стороны вычитал, что от статики защитит медный, латунный и прочее экран, главное не стальной любой толщины, вплоть до 30мкм достаточно фольги на плате.
И рассчитать статику не получится никак, только эксперимент.

С магнитными полями тоже более менее прояснилось. Магнитные поля проблема только на частотах ниже 1КГц и там не спасет ничего, кроме материалов
с высокой магнитной проницаемостью, причем проницаемость является единственным фактором экранирования.
У меня задача защиты от постоянных магнитных полей не стоит, так что пермаллой не потребуется.

Сообщение отредактировал silantis - Feb 20 2015, 17:29

Я с похожим вопросом мучаюсь, мне нужно оценить наводку на протяженный кабель. Физика процесса, вроде одинаковая, для электрической составляющей ЭМ поля можно посчитать наводку импульса тока di/dt на рамку известной площади. Формула есть в Харлов Н.Н. Электромагнитная совместимость в энергетике.- Томск: Изд-во ТПУ, 2007.
Дальше, зависит от схемотехники устройства, я бы приложил помеху к самым уязвимым цепям (вход усилителя, схема тактирования) и попытался сформулировать критерий допустимой помехи.

За наводку спасибо.

Это каламбур?!

Нет, у меня основной вопрос был как оценить допустимый уровень помех на поверхности платы. Предыдущий пост как раз об этом.
Человек дал мне совет исходя из уровня допустимого всплеска напряжения на трассах входных каскадов определить уровень
напряженности поля внутри экрана, скажем на расстоянии 4см. Зная эту величину и внешнюю напряженность 50В/М можно рассчитать
толщину экрана и материал используя формулы расчета экранов основанные на поверхностном эффекте и диапазоне частот помехи.
Все это кратко можно озвучить как "спасибо за пинок в нужном направлении или наводку".

Это много. К счастью, цифровые схемы малочувствительны к наводкам. Однако к несчастью, то, что выглядит как цифровая схема снаружи, может иметь вполне аналоговые "кишки", весьма чувствительные к наводкам. Например, динамическая память во-всю использует встроенные усилители. А схема кварцевого генератора аналоговая, использует скоростной усилитель с большим коэффициентом усиления и по самой своей природе чувствительна к наводкам и помехам.


Я подозреваю, что все теоретические выкладки насмерть разобьются о физическое исполнение. Посмотрите, как сделаны ВЧ и СВЧ усилители. Там не экраны к устройству добавили, а каждый узел устройства собирают внутри металлической коробочки, где в самой сути конструкции закладывается отсутствие щелей в экране. То ли сполшной пропайкой периметра, то ли специальными уплотнениями.

Вот в этом, по моему, и будет основная проблема: как избавиться от щелей и дыр в экране.

как учил мой авторитетный преподаватель по дисциплине антенн - размер шелей и дыр в любом измерении должен быть не более длина волны/4 а еще лучше LAMBDA/10..

Для данного диапазона частот вашим требованиям удовлетворяет экран практически любой толщины из любого метала. Вот как обеспечить выполнения принципа Фарадея - сигнал с внешней поверхности экрана не должен проникать на внутреннюю поверхность экрана. Ведь на экране куча отверстий и токи помех, текущие по внешней поверхности, через эти отверстия затекают на внутреннюю поверхность, через отверстия пропущены провода, через которые помеха поступает внутрь экрана и т. д. Поэтому схему проектируют с учетом наличия экрана, на котором устанавливают проходные конденсаторы, разьемы с фильтрами и т. д. У Волина все это хорошо расписано.

Сообщение отредактировал tsww - Mar 2 2015, 12:26

Проблемы могут быть на частотах помехи, которые совпадут с частотой процессора или частоты внутренего PLL процессора.
Не забывать про экраны, которые тоже нужно экранировать, иначе это "дырка" для ЭМИ.

Ну 50В/м это не катастрофично. Вот 300В/м - это уже беда. И главная беда заключается в том, что такую напряженность поля очень трудно создать при испытаниях.
Барнс Дж.Электронное конструирование.Методы борьбы с помехами.1990.djvu должно слегка помочь.

Рецепт в общем и целом такой - электрически герметичный экран, желательно феромагнитный (убивает как электрическую так и магнитную составляющую), проходные конденсаторы-фильтры (что-то типа Б25-4). Для убиения помех надо по всей видимости ставить проходные конденсаторы на все провода, входящие в корпус. Провода, идущие в корпус не должны быть очень длинными, иначе они станут шикарной антеной. Если имеется длинный провод с цифровым сигналом, то для блокирования помех надо ставить гальваническую развязку.