小电容解决辐射抗干扰度问题

只看该作者 · 2014-1-24 17:59

现象描述：
某医疗设备，用来接收植入人体体内辅助器官向外发送的信号，来监控植入的人造辅助器官工作状态及相应测试数据。因为信号通过电磁场无线传播，所有辐射抗干扰度测试是必不可少的项目，测试等级要求为3V/m。在进行辐射抗扰度测试的时，该医疗产品不停地接收模拟信号源产生一定频率的信号，要求产品在辐射抗扰度测试中始终保持正常工作状态，接收数据不能遗漏。
在辐射抗扰度测试的过程中，该产品接收的显示表示：在某几段频率下并没有接收到正确信息，即接收异常。重复试验发现，出现故障的频率并不固定。
原因分析：
从EMI的角度来讲，必须防止PCB走线、线圈、电缆等变成天线。当走线或电缆的长度与波长可比拟的时候，就会出现天线效应，形成辐射，通过自由空间或连接电缆向往辐射能力。从EMS角度来讲：也一样，必须防止PCB走线、线圈、电缆等变成天线。当PCB走线、电缆的长度或环路与波长可比拟的时候，就会出现接收天线效应（如图1）：

接收一些干扰信号，影响设备内部电路的正常工作。
根据麦克斯韦方程，可变磁场通过闭环回路时，将产生感应电流，闭环感应电流强度与磁场变化量有关。本产品结构如下图2

图2看出，该产品有收发器、处理单元及屏蔽电缆三部分组成，收发器作为传感器用来接收被植入人体体内辅助器官向外发送的信号，并由屏蔽电缆将接收到的模拟信号传送至处理单元，由处理单元将模拟信号转化为数字信号，再通过USB接口传送至计算机。
收发器部分电路中，采用了LC谐振电路，电感是个较大的线圈。根据梅克斯韦方程原理，改线圈也将接收到辐射抗扰度测试时的高频辐射场，并与有用信号像叠加，当辐射干扰所导致的感应电压与有用信号电压在幅度与宽度上可以比拟时，将对信号产生干扰，使后一级芯片很难判断，从而出现前面所描述现象。
因此要解决此问题，必须滤除无用的干扰信号，好在有用信号的频率（20KHZ)与干扰频率是不同的，这为滤波带来了可行性。实验证明在C4后面（图5.30中的A点）并联一个100PF的瓷片电容，问题得到解决。