第一篇:EMC传导和耦合应用(DOC)
电磁兼容传导耦合 理论及其应用
学
生
张** 年
级
2010级 班
级
0210** 班 学
号
021012** 专
业
电子信息工程 学
院
电子工程学院
西安电子科技大学 2013年5月
电磁兼容传导耦合原理及其应用
张**
摘要: 本文就现实中普遍存在的电子,电气设备电磁骚扰现象引发的电磁干扰出发,先介绍了电磁兼容这个学科的发展及意义,然后重点介绍了电磁干扰耦合传输理论。最后从传导耦合和辐射耦合两个方面并结合相关案例分析如何在这两个耦合途径上减少电磁干扰的发生。
关键词:电磁兼容 传输耦合 传导耦合 辐射耦合目录
引言…………………………………………………………………………………………………1 第一章 电磁兼容发展及意义…………………………………………………………………….1 1.1电磁兼容技术的发展………………………………………………………………………..1 1.2 电磁兼容的地位和意义……………………………………………………………………..1 第二章 电磁干扰耦合传输理论…………………………………………………………………1 2.1传导耦合……………………………………………………………………………………..2 2.2 辐射耦合……………………………………………………………………………………..2 第三章 传导耦合理论应用实例及分析…………………………………………………………2 3.1电力线载波…………………………………………………………………………………..3 3.2 变频器………………………………………………………………………………………..3 3.2抑制传导干扰的有效办法…………………………………………………………………..4 第四章 辐射耦合理论应用实例及分析…………………………………………………………5 3.1雷电电磁辐射对微电子设备的影响………………………………………………………..5 3.2感性负载的瞬态噪声抑制及其触点的保护………………………………………………..5 3.2抑制辐射干扰的有效办法…………………………………………………………………..5 第五章 结束语……………………………………………………………………………………6 参考文献……………………………………………………………………………………………7
引言
随着现代科学技术的发展,各种电子,电气设备不仅数量及种类不断增加,而且向小型化,数字化,高速化和网络化的方向高速发展,然而电子,电气设备在正常工作时还会产生一些有用无用的电磁能量,影响其他设备,系统或者生物,使得电磁环境日益复杂,造成了电磁污染,形成电磁骚扰。电磁骚扰有可能使电气,电子设备和系统的工作性偏离预期,产生误差。严重时还会摧毁电气电子设备,危害人体。正是在这种背景下,电磁兼容性设计成为了现代工程设计中的重要组成部分。
第一章 电磁兼容发展及意义
1.电磁兼容技术的发展
电磁兼容是指“设备在共同的电磁环境中能一起执行各自功能的共存状态,即该设备不会由于受到处于同一电磁环境中的其他设备的电磁发射导致或遭受不允许的降级,它也不会使同一电磁环境中其它设备因受其电磁发射而导致或遭受不允许的降级。
1881年英国科学家希维赛德发表了“论干扰”的文章,标志着电磁兼容性研究的开端,1889年英国邮电部门研究了通信中的干扰问题,使电磁兼容性研究开始走向工程化,1944年德国电气工程师协会制订了世界上第一个电磁兼容性规范VDE0878,1945年美国颁布了第一个电磁兼容性军用规范JAN-I-225。世界多数发达国家早已开始以法令、法规形式进行管理控制,在我国电磁兼容理论和技术的研究起步较晚,从1983年开始陆续颁布了一系列有关电磁兼容性标准和规范。自此以后,电磁兼容技术迅速发展成为非常活跃的学科领域之一。
2.电磁兼容的地位及意义
经验证明,如果记在产品开发阶段解决电磁干扰问题的费用为1个单位,那么等到产品设计定型后再解决其问题,费用将增加10倍;而到产品批量生产后再解决时,费用将增加100倍;到用户发现问题后才解决时,费用可能高达1000倍。而在产品开发阶段同时进行电磁兼容性设计,就可望把80%~90%的电磁兼容性问题解决在产品定型之前。只按常规进行产品功能设计,不仅在技术上带来一系列的难题,而且还会造成人力、财力的极大浪费。
就产品本身功能和市场占有而言,电磁兼容性设计的意义也是不可估量的。其一,电子设备工作的可靠性依赖于其电磁抗干扰性。电磁兼容性表征电子设备在电磁环境中正常工作的能力。其二,电子设备国内外市场的开拓需要其具有良好的电磁兼容性。电磁兼容性达标认证已由一个国家范围向全球地区发展,成为一个国际标准。其三,安全因素,存在电磁辐射的电子产品可能会引起如设备误操作、通讯设施电磁泄密、电爆装置误爆、误燃等危险。
第二章 电磁干扰耦合传输理论
产生电磁干扰三要素:电磁干扰源,干扰传播途径,敏感设备。由此可知,任何电磁干扰的产生必然存在电磁骚扰(或者骚扰电磁能量)的耦合与传输途径。这里,耦合的概念指的是电路、设备、系统与其它电路、设备、系统之间的电磁量联系,耦合起着把电磁能量从
一个电路、设备、系统“传输”到另一个电路、设备、系统的作用。耦合途径是从各种电磁骚扰源传输电磁骚扰至敏感设备的通路或媒介。耦合途径主要有两种方式,传导耦合和辐射耦合。
1.传导耦合
传导耦合是骚扰源与敏感设备之间的主要耦合途径之一。传导耦合必须在骚扰源与敏感设备之间存在有完整的电路连接,电磁骚扰沿着这一连接电路从骚扰源传输电磁骚扰至敏感设备,产生电磁干扰。传导耦合的连接电路包括互连导线、电源线、信号线、接地导体、设备的导电构件、公共阻抗、电路元器件等。传导耦合按其耦合方式划分三种基本方式:
① 电路性耦合是最常见、最简单的传导耦合方式。当电路1有电压U1作用时,该电压经Z1加到公共阻抗Z12上。当电路2开路时,电路1耦合到电路2的电压为U2=Z12U1若公共阻抗Z12中不含电抗元件时为共电阻耦合,简称为Z1+Z12电阻性耦合。
② 电容性耦合也称为电耦合,它是由两电路间的电场相互作用所引起。
③ 电感性耦合也称为磁耦合,它是由两电路间的磁场相互作用所引起。当电流I在闭合电路中流动时,该电流就会产生与此电流成正比的磁通量。该磁通量
与电流I的比值称为电感。电感的取决于电路的几何形状和包含场的媒质的磁特性。
2.辐射耦合
辐射耦合是电磁骚扰通过其周围的媒介以电磁波的形式向外传播,骚扰电磁能量按电磁场的规律向周围空间发射。辐射耦合的途径主要有天线、电缆、导线、机壳的发射对组合。通常将辐射耦合划分为三种:
① 天线与天线的耦合,指的是天线 A 发射的电磁波被另一天线B无意接收,从而导致天线A 对天线B产生功能性电磁干扰; ② 场与线的耦合,指的是空间电磁场对存在于其中的导线实施感应耦合,从而在导线上形成分布电磁骚扰源;
③ 与线的感应耦合,指的是导线之间以及某些部件之间的高频感应耦合。
第三章 传导耦合理论应用实例及分析
根据上文对传导耦合传输理论的研究,现结合案例分析传导电磁干扰及其解决办法。1.电力线载波(以下简称PLC)1)案例一:某岗位用了某公司的PLC模块采集信号,在同一通讯线上放了5个模块,使用过程中模块通讯会中断,重上电后会正常,但很快通讯又中断。分析如下:
1)从现场看,模块24VDC供电从电源模块接出,性能稳定,排除电源引起干扰的情况。
2)PLC数采模块大部分接Pt100, K型、I型热电偶信号,观察控制柜内进线排,电缆统一采用了屏蔽双绞线,且屏蔽端编辫接到接地排上,由现场接地网统一接地。现场干扰应能屏蔽。为确保起见,将模块接线端子拔除,观察模块通讯状况未变,排除干扰由信号端引起的可能。
3)将控制柜内线槽盖板打开,发现模块间通讯线采用二根单线,无接地,线槽布线较乱,有可能产生干扰.
从以上分析后发现问题可能出在模块间通讯线上,解决办法是将通讯线换成屏蔽双绞线,屏蔽端接地,经实际更换后,通讯正常。
2)案例二:华鲁恒升化工股份有限公司一水处理岗位采用西门子公司的S7-300系统的模拟量模块采集变频器信号,正常连接后不能正常显示。经检测发现信号端对地有很高的交流电压,所以判断信号线路受干扰,产生10V以上的杂波而干扰模拟量模块工作。处理如下:
1)信号电缆采用质量可靠的屏蔽电缆,且在PLC侧单端接地。2)电流变送器侧增加隔离式安全栅。
经以上处理后,PLC工作正常,数值显示稳定可靠。
PLC主要通过电源和信号线引入,通常为传导干扰。这种干扰在我国工业现场较严重。
1)来自电源的干扰
PLC系统的正常供电电源均由电网供电。由于电网覆盖范围广,它将受到所有空间电磁干扰而在线路上感应电压和电路。尤其是电网内部的变化,例如:开关操作浪涌、大型电力设备起停、交直流传动装置引起的谐波、电网短路暂态冲击等,都通过输电线路传到电源原边。PLC电源通常采用隔离电源,但其机构及制造工艺因素使其隔离性并不理想。实际上,由于分布参数特别是分布电容的存在,绝对隔离是不可能的。2)来自信号线引入的干扰
与PLC控制系统连接的各类信号传输线,除了传输有效的各类信息之外,总会有外部干扰信号侵入。此干扰主要有两种途径:一是通过变送器供电电源或共用信号仪表的供电电源串入的电网干扰,这往往被忽视;二是信号线受空间电磁辐射感应的干扰,即信号线上的外部感应干扰,这是很严重的。由信号引入干扰会引起I/O信号工作异常和测量精度大大降低,严重时将引起元器件损伤。对于隔离性能差的系统,还将导致信号间互相干扰,引起共地系统总线回流,造成逻辑数据变化、误动和死机。PLC控制系统因信号引入干扰造成I/O模件损坏数相当严重,由此引起系统故障的情况也很多。3)来自接地系统混乱时的干扰
接地是提高电子设备电磁兼容性(EMC)的有效手段之一。正确的接地,既能抑制电磁干扰的影响,又能抑制设备向外发出干扰;而错误的接地,反而会引入严重的干扰信号,使PLC系统将无法正常工作。
2.变频器
变频器的主电路一般为交-直-交组成,外部输入380V/50Hz的工频电源经三相桥路不可控整流成直流电压信号,经滤波电容滤波及大功率晶体管开关元件逆变为频率可变的交流信号。
在整流回路中,输入电流的波形为不规则的矩形波,波形按傅立叶级数分解为基波和各次谐波,其中的高次谐波将干扰输入供电系统。在逆变输出回路中,输出电流信号是受PWM载波信号调制的脉冲波形,对于GTR大功率逆变元件,其PWM的载波频率为2~3kHz,而IGBT大功率逆变元件的PWM最高载频可达15kHz。
同样,输出回路电流信号也可分解为只含正弦波的基波和其他各次谐波,而高次谐波电流对负载直接干扰。另外高次谐波电流还通过电缆向空间辐射,干扰邻近电气设备。
解决措施:
1)变频系统的供电电源与其他设备的供电电源相互独立,或在变频器和其他用电设备的输入侧安装隔离变压器,切断谐波电流。2)在变频器输入侧与输出侧串接合适的电抗器,或安装谐波滤波器,滤波器的组成必须是LC型,吸收谐波和增大电源或负载的阻抗,达到抑制谐波的目的。
抑制传导干扰的有效办法: 1.传导干扰源的处理
1)如果传导干扰源是产生强电磁场元件,如线圈、变压器等,在布置时应远离接收器加以屏蔽。
2)如果传导干扰源是频率相同的电路,如接收机的高频放大、输入及振荡电路,它们之间的交链容易引起自激振荡,因此布置应相隔远些。3)移去对系统工作无用的、有潜在的干扰设备的电源。
4)应尽可能使设备工作在设计曲线线性最好的部分,以便输出所含谐波分量最小。
5)如果干扰源的工作波形是脉冲形状,因为当脉冲上升沿较慢且持续时间较长时,产生的电磁干扰最小,随着脉冲宽度的减小且上升时间缩短,脉冲中的高频成分的幅度将增加。所以一个控制装置或其他脉冲的上升时间只需快到能在指定的时间内保证可靠工作即可。不要使振荡器和开关器件的工作速度高于性能所需要的速度。6)电弧放电:当两个物体之间的电位差大到足以使它们之间的绝缘击穿时就会产生电弧。因此要尽量避免出现电弧放电。
2.传输通道的处理
1)为缩短电磁干扰传输通道的长度,要使电路中的导线尽量短。2)把带有电磁干扰的导线和元件与连接接收器的布线隔离开来。3)把带有电磁干扰的元件的回线与接收器的回线隔离开来。4)用粗的隔离线和隔离套来减少级间的电容耦合。
5)各级电路的连接导线应尽可能缩短,对高频电路的布置尤应注意这个问题。6)对高频电路,应尽量避免平行排列导线,特别不能像低频电路那样将各种导线扎成一束。
7)减小引线电感,以使感应电压减到最小。
8)产生电磁干扰的元件应尽量靠近与它们相关联的负载,以使耦合路径最短。9)由同一电源总线馈电的几个设备之间,必须用旁路电容去耦。在干扰极严重的情况下,可以用齐纳二极管或分别供电的方法来隔离设备间的耦合。有时需要对潜在的干扰源和敏感器件专门去耦。
3.接收器的处理
1)尽量少用低电平器件,只使用完成任务所需的灵敏度。2)移去那些在系统工作时不需要的接收器的电源。
3)对电磁场感应敏感的接收器如果可能的话加屏蔽。
第四章 辐射耦合理论应用实例及分析
先根据前面对辐射耦合理论的学习,再结合具体案例,研究辐射耦合的应用 1.雷电电磁辐射对微电子设备的影响
雷电流辐射的电磁场,可在任何闭合的导线环内产生感应电流,可在任何开口的金属回路内产生感应过电压。对于普通工业设备来说,这样的过电压不足以造成威胁和干扰,但对于微电子设备来说,就可能导致破坏其稳定工作的伤害或损坏。
关于雷电电磁辐射对微电子设备的干扰与破坏,美国科学家D•希尔进行过模拟试验。他将被试的计算机放置在木箱中,用雷电电磁辐射对其进行干扰。当雷电放电的干扰磁感应强度达0.07高斯时,电子计算机会误动作,当干扰磁感应强度超过2.4高斯时,计算机会发生永久性损坏。时下,0.07高斯和2.4高斯就分别作为微电子设备在电磁辐射干扰下发生障碍和故障的阈值。
2.感性负载的瞬态噪声抑制及其触点的保护
如果电路的负载是感性的,在切断回路时电感两端产生很高的瞬态电压,使开关的触点产生飞弧而损坏触点,同时产生强烈的脉冲噪声通过辐射和传导向外发射,影响其他电路的正常工作,所以必须在电感负载两端或开关触电处加装保护网络。
减少辐射干扰的有效方法: 1.减少辐射干扰源的辐射
1)减少传导干扰时提出的处理传导干扰源的有效方法也同样适用于辐射干扰源辐射的方法。
2)利用天线电路的电压驻波比特性减少谐波辐射。
3)在发射机输出端加相应的滤波器,滤掉对接收器构成烦扰的频率。4)改变天线发射方向,使其对接收器不构成干扰。
5)改变天线的极化方向,使其和接收天线不同极化,减少对接收器的干扰。6)改变辐射的频率,远离接收设备的频率,以减小对接收器的干扰。7)改变发射机的调制特性、带宽等,使其减少对接收器的干扰。8)减少发射机不需要的功率,以减少对接收器的干扰。9)改变发射机的工作时间,使其不和接收器在同一时间工作,以减少对接收器的干扰。
2.增加辐射干扰源传输通道的损耗
1)增加传输通道的长度,使其增加损耗。
2)对直射波可在传输通道加阻挡,切断和接收器的通路。
3)在辐射干扰源和接收器之间的通道上加屏蔽,可以明显减少辐射干扰。
3.减少接收器接收干扰的无用信号或噪声
1)适当选择接收器的灵敏度,对于通信来讲,接收器灵敏度越高越好,这样作用距离才能远。但是对于干扰来讲,则相反,接收器灵敏度越低越好,低到根本收不到电磁干扰就更好,显然,在能完成任务的同时,所选的灵敏度不要太高。
2)在接收器的输入短加滤波器,滤掉相应的干扰频率。3)改变接收天线的方向,使它不对着干扰方向。
4)改变天线极化方向,使其和干扰源天线不同极化,减少干扰。5)改变接收频率,使其远离干扰源频率,以减少接收器的干扰。6)改变接收器的选择性、带宽,来减少干扰。
7)改变接收机的位置,使其远离发射机,从而减少接收机的干扰。8)改变接收机的工作时间,使其不和辐射干扰源同时间工作。
第五章 结束语
电磁兼容性设计是一个系统的、整体的概念,它贯穿于电子电气设备使用的全过程,从开始的技术路线制定到硬件电路设计、印制电路板设计、系统软件设计再到设备的调试安装等每个环节,它是一个系统的、完整的学科。本文基于电磁干扰耦合传输理论的介绍,并对具体的电磁干扰案例的分析,从传导耦合和辐射耦合两方面给出了对避免产生电磁干扰的办法。
参考文献
[1] 钱照明 电力电子装置电磁兼容研究最新进展[J],电工技术学报,2007(7)[2] 黄明华 电磁兼容在集成电路中的设计应用[J],机电工程技术,2005(10)[3] 路宏敏 《工程电磁兼容(第2版)》,西安:西安电子科技大学出版社,2010
第二篇:开关电源EMC 传导整改总结
三合一主板的传导整改记录
要理解传导干扰测试,首先要清楚一个概念:差模干扰与共模干扰
差模干扰:存在于L-N线之间,电流从L进入,流过整流二极管正极,再流经负载,通过热地,到整流二极管,再回到N,在这条通路上,有高速开关的大功率器件,有反向恢复时间极短的二极管,这些器件产生的高频干扰,都会从整条回路流过,从而被接收机检测到,导致传导超标。
共模干扰:共模干扰是因为大地与设备电缆之间存在寄生电容,高频干扰噪声会通过该寄生电容,在大地与电缆之间产生共模电流,从而导致共模干扰。
下图为差模干扰引起的传导FALL数据,该测试数据前端超标,为差模干扰引起:
下图为开关电源EMI原理部分:
图中CX2001为安规薄膜电容(当电容被击穿或损坏时,表现为开路)其跨在L线与N线之间,当L-N之间的电流,流经负载时,会将高频杂波带到回路当中。此时X电容的作用就是在负载与X电容之间形成一条回路,使的高频分流,在该回路中消耗掉,而不会进入市电,即通过电容的短路交流电让干扰有回路不串到外部。
对差模干扰的整改对策: 1.增大X电容容值
2.增大共模电感感量,利用其漏感,抑制差模噪声(因为共模电感几种绕线方式,双线并绕或双线分开绕制,不管哪种绕法,由于绕制不紧密,线长等的差异,肯定会出现漏磁现象,即一边线圈产生的磁力线不能完全通过另一线圈,这使得L-N线之间有感应电动势,相当于在L-N之间串联了一个电感)
下图为共模干扰测试FALL数据:
电源线缆与大地之间的寄生电容,使得共模干扰有了回路,干扰噪声通过该电容,流向大地,在LISN-线缆-寄生电容-地之间形成共模干扰电流,从而被接收机检测到,导致传导超标(这也可以解释为什么有的主板传导测试时,不接地通过,一夹地线就超标。USB模式下不接地时,电流回路只能通过L-二极管-负载-热地-二极管-N,共模电流不能回到LISN,LISN检测到的噪声较小,而当主板的冷地与大地直接相连时,线缆与大地之间有了回路,此时若共模噪声未被前端LC滤波电路吸收的话,就会导致传导超标)
对共模干扰的整改对策: 1.加大共模电感感量
2.调整L-GND,N-GND上的LC滤波器,滤掉共模噪声
3.主板尽可能接地,减小对地阻抗,从而减小线缆与大地的寄生电容。
第三篇:电动汽车EMC的设计和整改
国内追索的情况更多的是直接坏的情况,这是一种坏的情况是大家都看得明白的。
案子1
– 某种中高档次轿车,具有高性能ABS系统。样车在一次实况测试中遇到了雨天,启动雨刮器,在某一车速运行时,ABS突然失去了作用
– 后果,车辆损坏
案子2
– 国内生产的某一型号微型汽车,其发电机调节器经常出现易被击穿损坏现象
– 经查,当雨刮器工作时,这种损坏现象就容易发生。
造成这种现象的主要原因是雨刮器。雨刮器驱动电机作为感性负载,在切断电源时会产生反向电流并通过电源线传输到供电系统中,从而在电源系统中产生干扰脉冲,一些电子部件在这种干扰脉冲条件下,不能正常工作,甚至导致损坏。
案子3
– 某种国内开发生产的安全气囊,在汽车整车装配线上突然引爆
– 经对该安全气囊的电子引爆控制器进行试验检查,发现其不能承受较强的环境辐射电磁场,当有静电放电发生时,会有误动作。
分析结果:操作现场的工人的身体静电引爆气囊
如下这种就是埋坑给整车企业的工程师了,布线实际到ECU这里就出现下面这种情况了。
所以总的来说,我们是先设计:
板级的地线策略,结合着EMC的规范
系统级的接地和保护
这里就是把理念级别的,和框图级别的合起来
1)原理图阶段
这里实现的还需要后面执行和考虑
2)架起原理图和PCB之间的桥梁
1)电容滤波
Z=1/2πfC,即频率f越大,电容的阻抗Z越小。
2)LC滤波何时使用
如果串联电感L,再并联组成C,就形成了LC滤波:
小结:
第四篇:电容在EMC设计中的应用技巧
电容在EMC设计中的应用技巧
摘 要:电容是EMC设计中应用最广泛的元件之一。实践表明:在EMC设计中,恰当选择与使用电容能解决许多EMI问题。但是,若电容的选择或使用不当,则可能根本达不到预期的目的,甚至会加剧EMI程度。根据EMC设计原理和不同结构电容的特点,结合相关研究的新进展,针对电容在EMC设计中的一些不恰当的认识与做法,讨论了电容在EMC设计中的应用技巧。对EMC设计具有指导作用。
在EMC设计中,电容是应用最广泛的元件之一,主要用于构成各种低通滤波器或用作去耦电容和旁路电容。大量实践表明:在EMC设计中,恰当选择与使用电容,不仅可解决许多EMI问题,而且能充分体现效果良好、价格低廉、使用方便的优点。若电容的选择或使用不当,则可能根本达不到预期的目的,甚至会加剧EMI程度。
本文根据EMC设计原理和不同结构电容的特点,结合相关研究的新进展,针对电容在EMC设计中的一些不恰当的认识与做法,讨论了电容在EMC设计中的应用技巧。对EMC设计具有指导作用。1 滤波器结构的选择
EMC设计中的滤波器通常指由L,C构成的低通滤波器。不同结构的滤波器的主要区别之一,是其中的电容与电感的联接方式不同。滤波器的有效性不仅与其结构有关,而且还与联结的网络的阻抗有关。如单个电容的滤波器在高阻抗电路中效果很好,而在低阻抗电路中效果很差。
传统上,在滤波器两端的端接阻抗为50Ω的条件下描述滤波器的特性(这一点往往未被注意),因为这对测试方便,并且是符合射频标准的。但是,实践中源阻抗ZS和负载阻抗ZL很复杂,并且在要抑制的频率点上可能是未知的。如果滤波器的一端或两端与电抗性元件相联结,则可能会产生谐振,使某些频率点的插入损耗变为插入增益。
可见,正确选择滤波器的结构至关重要。究竟是选择电容、电感还是两者的组合,是由所谓的“最大不匹配原则”决定的。简言之,在任何滤波器中,电容两端存在高阻抗,电感两端存在低阻抗。图1是利用最大不匹配原则得到的滤波器的结构与ZS和ZL的配合关系,每种情形给出了两种结构及相应的衰减斜率(n表示滤波器中电容元件和电感元件的总数)。
但是,如何判定ZS和ZL的值是高或低,一些资料上并未作具体说明[1,2],实践中也往往不清楚。ZS和ZL的所谓的高值或低值的临界选取有一定的随机性,选取50Ω作为边界值是比较合适的。顺便指出,在电子电路中,因信号一般较弱,而RC低通滤波器对信号有一定的衰减,故很少使用。2 自谐振频率与截止频率 2.1 去耦电容的自谐振频率
实际的电容都有寄生电感LS。LS的大小基本上取决于引线的长度,对圆形、导线类型的引线,LS的典型值为10nH/cm[3]。典型的陶瓷电容的引线约有6mm长,会引入约15nH的电感[1]。引线电感也可由下式估算[4]: 其中:l和r分别为引线的长度和半径。
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寄生电感会与电容产生串联谐振,即自谐振,在自谐振频率f0处,去耦电容呈现的阻抗最小,去耦效果最好。但对频率f高于f0的噪声成份,去耦电容呈电感性,阻抗随频率的升高而变大,使去耦或旁路作用大大下降。实践中,应根据噪声的最高频率fmax来选择去耦电容的自谐振频率f0,最佳取值为f0 = fmax。
但是,一些资料上只是从电容的寄生电感的角度给出了自谐振频率f0的资料。实际上,去耦电容的自谐振频率不仅与电容的寄生电感有关,而且还与过孔的寄生电感[5]、联结去耦电容与芯片电源正负极引脚的印制导线的寄生电感[6,7]等都有关系。如果不注意这一点,查得的资料或自己的估算往往与实际情况相去甚远。
实践中,一般是先确定去耦电容的结构(电容的寄生电感与其结构关系密),再用试验的方法确定容量。2.2 电源滤波器的的自谐振频率
在交流电源进线与电源变压器之间设置电源滤波器是抗EMI的常用措施之一。常用的电源滤波器如图2所示。人们一般对去耦电容的自谐振频率问题比较注意,实际上电源滤波器也有自谐振频率问题,处理不当,同样达不到预期的目的。对图2所示的滤波器,分析可知,当电感的电阻rL很小时,自谐振频率分别为:
设计电源滤波器时,必须使滤波器的自谐振频率远小于噪声频率。处理不当,不仅不能衰减噪声,反而会放大噪声。
例如[8],图2(a)所示的滤波器,如果取L=1 mH、rL=1 Ω、C=0.47μF(这也是许多资料上推荐的参数),可算出f0=5.2 kHz。而EMC测试中的快速脉冲群频率为5.0 kHz(2KV)或2.5 kHz(4 kV),5.0 kHz刚好谐振,2.5 kHz也不会被衰减,如图3所示。这说明滤波器中元件参数选取不当,可能根本起不到提高EMC性能的作用。
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从理论上讲,电容的容量越大,容抗就越小,滤波效果就越好。一些人也有这种习惯认识。但是,容量大的电容一般寄生电感也大,自谐振频率低(如典型的陶瓷电容,0.1μF的f0=5 MHz,0.01μF的f0=15 MHz,0.001μF的f0=50MHz),对高频噪声的去耦效果差,甚至根本起不到去耦作用。分立元件的滤波器在频率超过10 MHz时,将开始失去性能。元件的物理尺寸越大,转折点频率越低。这些问题可以通过选择特殊结构的电容来解决。
贴片电容的寄生电感几乎为零,总的电感也可以减小到元件本身的电感,通常只是传统电容寄生电感的1/3~1/5,自谐振频率可达同样容量的带引线电容的2倍(也有资料说可达10倍),是射频应用的理想选择。
传统上,射频应用一般选择瓷片电容。但在实践中,超小型聚脂或聚苯乙烯薄膜电容也是适用的,因为它们的尺寸与瓷片电容相当。
三端电容能将小瓷片电容频率范围从50 MHz以下拓展到200 MHz以上,这对抑制VHF频段的噪声是很有用的。要在VHF或更高的频段获得更好的滤波效果,特别是保护屏蔽体不被穿透,必须使用馈通电容。4 电容容量的选择
在数字系统中,去耦电容的容量通常按下式估算式中: 为瞬变电流; 为逻辑器件允许的电源电压变化; 为开关时间。
实践中,去耦电容的容量选择并不严格,可按C = 1/f选用,f为电路频率,即10 MHz选0.1Μf,100 MHz选0.01μF;在微机控制系统中,通常在0.1~0.01μF之间任选[9]。
但是,近年的研究表明[10,11],去耦电容的容量选择还必须满足以下条件: ① 芯片与去耦电容两端电压差 必须小于噪声容限。
② 从去耦电容为芯片提供所需的电流的角度考虑,其容量应满足。③ 芯片开关电流 的放电速度必须小于去耦电容电流的最大放电速度。
此外,当电源引线比较长时,瞬变电流会引起较大的压降,此时就要加容纳电容以维持器件要求的电压值。5 去耦电容的安装方式与PCB设计
安装去耦电容时,一般都知道使电容的引线尽可能短。但是,实践中往往受到安装条件的限制,电容的引线不可能取得很短。况且,电容引线的寄生电感只是影响自谐振频率的因素之一,自谐振频率还与过孔的寄生电感、相关印制导线的寄生电感等因素有关。一味地追求引线短,不仅困难,而且可能根本达不到目的。
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EMC设计是一个需要长期面对的重要而复杂的领域,电容在其中一直得到广泛应用。随着相关研究的进展,人们不断纠正或放弃电容在EMC设计中的一些传统认识与做法。电容在EMC设计中的作用大小与多种因素有关,且其中的很多因素一直在不断的研究与变化中。所以,要充分发挥电容在EMC设计中的作用,及时了解相关研究的新进展,及时采用新技术,是非常重要的。
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第五篇:货币政策及其目标、工具和传导机制
一、货币政策及其目标、工具和传导机制
货币政策是指政府或中央银行为影响经济活动所采取的措施,尤指控制货币供给以及调控利率的各项措施,是中央银行实现其职能的核心所在。它是国家调节经济活动的重要手段,其内容较为广泛,既包括货币政策的目标和手段,又包括运用这些手段的作用机制和调节过程。货币政策是国家经济政策的重要组成部分,在现代经济生活中发挥着日益重要的宏观调控作用。货币政策有狭义货币政策和广义货币政策之分。
狭义货币政策:指中央银行为实现既定的经济目标(稳定物价,促进经济增长,实现充分就业和平衡国际收支)运用各种工具调节货币供给和利率,进而影响宏观经济的方针和措施的总合。
广义货币政策:指政府、中央银行和其他有关部门所有有关货币方面的规定和采取的影响金融变量的一切措施。(包括金融体制改革,也就是规则的改变等)
货币政策的最终目标,指中央银行组织和调节货币流通的出发点和归宿,它反映了社会经济对货币政策的客观要求。主要有稳定物价、充分就业、促进经济增长和平衡国际收支等。
运用货币政策所采取的主要措施: 控制货币发行。
控制和调节对政府的贷款。 推行公开市场业务。 改变存款准备金率。
调整再贴现率。 选择性信用管制。 直接信用管制。
货币政策传导机制是指中央银行根据货币政策目标,运用货币政策工具,通过金融机构的经营活动和金融市场传导至企业和居民,对其生产、投资和消费等行为产生影响的过程。一般情况下,货币政策的传导是通过信贷、利率、汇率、资产价格等渠道进行的。2008年7月以来,面对国际金融危机加剧、国内通胀压力减缓等情况,中国人民银行调整金融宏观调控措施,连续三次下调存贷款基准利率,两次下调存款准备金率,取消对商业银行信贷规划的约束,并引导商业银行扩大贷款总量。
2008年11月5日,国务院常务会议根据世界经济金融危机日趋严峻的形势,要求实行积极的财政政策和适度宽松的货币政策,确定了进一步扩大内需、促进经济增长的十项措施。影响
2008年,货币政策在贷款利率上的表现:不足百日 连降5次。“降息”,无疑是2008年货币政策中最亮眼的关键词。从9月中旬至年底,央行密集下调存贷款基本利率:9月15日,央行6年来首次降息0.27个百分点,紧接着10月8日又下调0.27个百分点,10月29日0.27个百分点,11月26日1.08个百分点,12月22日0.27个百分点。不到百日,连降5次,1年期贷款基准利率已累计下调198个基点,从年初的7.47%一路降至12月底的5.31%,活期存款利率也由0.72%降至0.36%,被市场诠释为刺激经济的“猛药”。其中最大一次调低108个基点的幅度更是历史罕见,足见中央“保增长”的决心。
利率的密集调降,作为“适度宽松”货币政策的主要内涵,是提高民间资本的投资意愿,制造宽松的货币环境,确保市场流动性的传统手段,与新出台的积极财政政策相辅相成,旨在竭力为经济回温铺路。
为保证市场上的流动性充足,自2008年9月下旬进入降息通道以来,央行已暂停了6月期、1年期和3年期央票发行,3月期央票改为隔周发行,市场上可配置的短期品种锐减。其中,3月期央票一度出现收益率和发行量齐跌的状况,年底虽然发行量有所回升,但由于巨大的市场需求,收益率还是以1.0456%的历史最低位结束了2008年行情。这背后的决定性因素是,央行自9月中旬以来释放的流动性由于不稳定的经济预期,没有流向一级市场,而是淤积在银行系统中,催生了大量的央票需求。
08年经济评估分析 我们可以从货币政策面临的内外环境约束来看。首先,从外部情况来看,由于我国国际收支持续双顺差,通过外汇占款渠道投放的货币不断增长,形成货币供应过快增长的巨大压力,因此货币政策和汇率政策经常出现冲突性。但首先要确定的是,无论基于理论还是实践经验,当前人民币确实处于相对低估的阶段,长期以来,人民币升值趋势是不可避免的。在此背景下,国内货币政策的最佳选择,就是坚决反通货膨胀。
其次,从国内情况来看,央行工作会议进一步指出所关注的问题,包括经济结构失衡、经济过热、通货膨胀和资产价格泡沫,这几方面的风险,有些是相互关联的,有些则关系不大。正如我们所说的,从货币政策的角度来看,要想全部关注这些目标,会出现顾此失彼的现象,因此有必要集中考虑通货膨胀的目标,从而间接对其它目标产生影响,这样才能达到相对最佳的政策效果。同时,在分配不公等现象比较突出的情况下,通胀的危害更加严重,而货币政策目标的模糊,也客观上强化了通胀预期。货币政策坚决反通胀,才能有助于缓解这些问题
2009年7月23日,中共中央政治局召开会议,指出要继续把促进经济平稳较快发展作为经济工作的首要任务,保持宏观经济政策的连续性和稳定性,继续实施积极的财政政策和适度宽松的货币政策。国务院总理温家宝近日就当前全国财政工作作出重要批示时指出,要继续坚定不移实施积极的财政政策和适度宽松的货币政策。8月5日,中国人民银行此间发布的《中国货币政策执行报告(2009年第二季度)》指出,下阶段中国人民银行将坚定不移地继续落实适度宽松的货币政策,根据国内外经济走势和价格变化,注重运用市场化手段进行动态微调。
2009年12月5日至7日,中央经济工作会议提出,2010年要保持宏观经济政策的连续性和稳定性,继续实施积极的财政政策和适度宽松的货币政策。货币政策要保持连续性和稳定性,增强针对性和灵活性。要密切跟踪国内外经济形势变化,把握好货币信贷增长速度,加大信贷政策对经济社会薄弱环节、就业、战略性新兴产业、产业转移等方面的支持,有效缓解小企业融资难问题,保证重点建设项目贷款需要,严格控制对高耗能、高排放行业和产能过剩行业的贷款,着力提高信贷质量和效益。要积极扩大直接融资,引导和规范资本市场健康发展。影响
总体看,适度宽松的货币政策得到了有效传导。上半年,货币信贷总量快速增长,信贷结构继续优化,对扭转经济增长下滑趋势、提振市场信心发挥了重要作用,有力地支持了经济平稳较快发展。2009年6月末,广义货币供应量M2余额为56.9万亿元,同比增长28.5%,增速比上年同期高11.2个百分点。企业、居民活期存款增加较多。各项贷款继续快速增长,中长期贷款占比逐步上升,个人消费贷款增速大幅回升。上半年,人民币贷款增加7.37万亿元,同比多增4.9万亿元。6月末,人民币贷款余额为37.7万亿元,同比增长34.4%,增速比上年同期高20.2个百分点。金融机构贷款利率继续下降,6月份非金融性公司及其他部门人民币贷款加权平均利率为4.98%,比年初下降0.58个百分点。人民币汇率在合理均衡水平上保持基本稳定,6月末,人民币对美元汇率中间价为6.8319元。
这里有几个问题值得分析,一是新增的贷款,无论是流入基础设施建设还是流入房地产市场,基本上都与城市建设有关。当大量的资金都流入城市化建设时,基本上是中长期贷款,因此信贷风险不会在短期内暴露出来(特别是有政府对城市基础设施建设担保及大家都预期房价仍然会上涨时更是如此)。不过,从中长期看,如果城市化的速度不及城市基础设施建设的速度,特别是在房价持续上升时,由于城市化的失衡所导致的信贷风险就会显露出来。
二是前三个季度信贷增长部分,居民户贷款增长十分快。汽车销售和住房销售信贷快速增长,是拉动今年个人贷款增长的两个最重要的因素,特别是住房销售的增长。个人住房消费性贷款增加了8809亿元,远远超过2007年全年7622亿元,但2007年是房地产泡沫不小的一年。也就是说,个人住房贷款的快速增长,促使今年4—9月份国内房地产市场的繁荣,也造成了不少地方房地产市场泡沫被吹大。房地产市场已经由消费为主导的市场转化为投资为主导的市场。如果房地产市场投资比重进一步上升,国内房价进一步上涨,2010年个人住房贷款是否能够持续增长也面临问题。除非政府希望把房地产泡沫进一步吹大。
三是今年1—9月份的信贷增长,已经不是“适度宽松”货币政策的意图了,而是极度宽松的货币政策了。尽管这种货币政策对保证市场流动性、鼓励企业投资、防止经济下行风险有一定的作用,但是,作为一种特殊时期的产物,其负面影响也不可小视。比如泛滥的流动性导致资产价格快速上升,特别房地产泡沫被吹大。如果对所面临的问题不重视,那么它会严重阻碍整个经济的可持续增长。
09年上半年银行信贷的天量增长还表现为商业银行贷款利率区间全面下移。比如2009年6—9月贷款利率上浮分别为35%、35%、38%、37%,基准利率下浮分别是65%、65%、62%、63%。但在2008年6—9月贷款利率上浮分别为45%、47%、51%、47%,基准利率下浮分别是55%、53%、49%、53%。这说明了国内商业银行的利差水平全面下降。2008年8月份金融机构贷款加权利率为8.19%,2009年同期则下降到5.74%,下降了2.45%。也就是说,今年上半年各商业银行的信贷规模是快速扩张了,但由于利差水平严重下降,将全面影响国内商业银行的业绩。在这样的情况下,2010年国内商业银行是否还会继续采取2009年这种无效益的信贷扩张模式,是相当不确定的。
2010年3月5日,温家宝总理在十一届全国人大三次会议上作政府工作报告时指出,2010年继续实施积极的财政政策和适度宽松的货币政策,保持政策的连续性和稳定性,根据新形势新情况不断提高政策的针对性和灵活性,把握好政策实施的力度、节奏和重点。
2010年7月初,中国人民银行货币政策委员会第二季度例会提出,下半年要继续实施适度宽松的货币政策,保持政策的连续性和稳定性,增强调控的针对性和灵活性,把握好政策实施的力度、节奏和重点。
2010年7月22日,中共中央政治局召开会议。会议强调,要坚持把处理好保持经济平稳较快发展、调整经济结构和管理通胀预期的关系作为宏观调控的核心,继续实施积极的财政政策和适度宽松的货币政策。
2010年9月17日,中国人民银行发布《中国金融稳定报告(2010)》称,下阶段要继续实施积极的财政政策和适度宽松的货币政策,根据新形势、新情况着力提高政策的针对性和灵活性。
2010年11月2日,中国人民银行发布的《三季度货币政策执行报告》指出,下阶段中国人民银行将继续实施适度宽松的货币政策,把握好政策实施的力度、节奏、重点,在保持政策连续性和稳定性的同时,增强针对性和灵活性,根据形势发展要求,继续引导货币条件逐步回归常态水平影响
1、外部经济环境比2009年明显改善
我国的出口贸易依存度很高,2007年为36.3%,2008年为33.3%,因此,2009年1-9月全国出口额同比减少21.3%,成为影响我国经济增长和就业的首要因素。根据国际权威组织的预测,2010年世界经济衰退将宣告结束开始回升,IMF最新预测2010年世界经济将增长3.1%,世界银行最新预测世界经济将增长2.0%。伴随世界经济的增长,国际贸易也将止跌回升,我国出口增长将结束下降转为恢复性增长,如果发达国家宽松货币政策持续的时间能够延长到明年年中以后的话,则可能形成国际市场需求的报复性反弹,拉动我国外向型经济快速反弹。
2、我国经济结构已获得初步调整
经过2009年的结构调整,失调的产业结构有所改善,表现在:(1)汽车这一新的消费热点已经形成,短期内不容易降温,将对一系列产业产生拉动作用;(2)房地产投资迅速恢复了高速增长,虽然高房价对市场有抑制作用,但国家对经济适用房和廉租房投资建设的力度将加大,有利于房地产市场的良性循环;(3)农业连续六年获得丰收,国家粮食收购价再次提高后,国务院又宣布2010年小麦收购价将每斤提高3分钱,有利于增加农民收入,扩大农村消费;(4)公路、铁路、机场、电网、城市交通、环境保护设施等基础设施进一步完善,改善了投资、生产和消费环境;(5)各级财政在医疗、社会保障、养老保险、教育等方面增加了投入,相关的制度建设也有了较大推进,改善了消费者的支出预期,有利于消费需求的扩大。
3、政策环境更加有利于经济发展
(1)积极财政政策和适度宽松货币政策在总结2009年经验的基础上继续实施,政策重点将从保增长转移到调结构,抑制过剩产能,促进产业升级,保证资金更多地进入实体经济,不仅有利于使政策产生更大效果,而且有利于提高经济发展的质量和效益,促进经济社会全面协调可持续发展。
(2)2009年5月国家降低了城市轨道交通、煤炭、机场、港口、沿海及内河航运、铁路、公路、商品住房、邮政、信息产业、钾肥等投资项目的资本金比例,降低了投资项目的门槛,有利于投资的增长。
(3)国家将设立创业投资基金,支持新兴产业发展。
(4)国内股票市场中创业板市场建立,有利于吸引风险投资对新产品和新技术进行投资,也有利于促进国内科技人员创新和创业,增加经济发展的活力。
(5)2009年开始实行的消费型增值税改革降低了企业投资风险,增加了投资资金来源,有利于投资规模的扩大。
(6)国家多次提高部分出口产品退税率,设立中央外贸发展基金,实行出口信用保险和融资担保等政策,有利于提高出口企业的市场竞争力。
4、企业和消费者信心明显恢复
随着我国经济的回暖,消费者信息指数已经从3月份的最低水平86.0逐月回升到8月份的88.0,虽然仍明显低于危机前水平,但已形成稳定的回升趋势。企业家信心指数从去年四季度94.6的最低点逐月回升至三季度120.1,虽仍处于本轮周期的低位,但也已形成稳定的回升趋势,且加速势头十分明显。消费者和企业家信心的恢复将对2010年经济发展产生积极的影响。5、2010年劳动力需求将有所加快
上述因素决定了2010年我国经济将进一步复苏,GDP增速将继续有所加快,带动对劳动力的需求增加。可以乐观地预期,2010年就业形势将好于2009年,但劳动力供求的结构矛盾会更加突出,技能型人才供不应求的矛盾将进一步加剧,非技能型低端劳动力也将短缺,主要表现为民工荒问题,推动低端劳动力工资水平上升。预测2010年城镇登记失业率将比2009年有所回落。
6、外需不足和成本上升共同促进产业升级
金融危机后,一方面以美国为首的发达国家开始调整自己的需求结构和负债消费的消费模式,压缩消费,增加储蓄,这种改变必将影响我国出口的增长,压缩我国出口增长空间,同时,发展中国家在国际市场与我国企业的竞争日趋激烈,或蚕食我国市场份额,或压低我国出口产品价格,对我国出口形成不利条件。另一方面,国内劳动力供求结构的矛盾将推动劳动力工资成本不断上升,降低我国低端产品的国际竞争力。据国家统计局调查,今年春节前返乡的7000万农民工中,有1400万就地创业或就业,据此预测,一旦经济完全复苏,恢复原来的生产水平,沿海地区将出现1400万的用工短缺,导致工资水平的上升。这两方面因素的共同作用,将促使我国的资本和劳动力等资源从低端产品向高端产品转移,加快我国产品结构的升级。这一方面是产业结构升级的过程,一方面也是劳动力报酬提高和消费升级的过程。这个过程要求社会向企业提供更多接受更好教育具有更高技术能力的劳动者,而目前我国劳动力生产环节尚不能满足这种要求,这是造成目前失业大量存在的重要原因。
7、过于宽松的财政货币政策可能导致新的结构问题
为了应对国际金融经济危机,全球主要国家都采取了积极的财政政策和量化宽松的货币政策,超量货币注入市场使流动性严重不足一度陷入停顿的金融系统得以重新运作起来,并逐步恢复了生机,遏制了经济危机的继续蔓延和深化。但这种紧急救助措施只是一种应急行为,不可能长期为之,即使是短期为之,对经济的健康发展也有一定副作用。以我国为例,政府对经济的一系列救助措施中,有关房地产的政策阻止了房价的理性回归,使本已收缩的房地产泡沫重新膨胀起来,埋下了经济再次调整的隐患;再有,大力度的投资刺激计划,使一些过剩行业的投资再度活跃,加剧了产能过剩的矛盾;还有,信贷的超高速增长使一些本该淘汰的技术和管理落后、产能过剩的企业起死回生,推迟了结构调整的进度;此外,部分信贷资金进入股票和房地产市场进行投机。这些因素都加大了金融系统未来的风险。
综上所述,当前国内外环境依然复杂严峻,经济运行中不确定、不稳定因素较多,宏观调控面临两难局面。世界经济复苏的基础比较脆弱,国际金融环境仍不稳定。内需发展的基础还不平衡,民间投资和内生增长动力还要强化,持续扩大居民消费、改善收入分配、促进经济结构调整优化的任务艰巨,节能减排形势严峻,财政金融领域风险依然存在。
上半年,宏观经济保持了回稳向好的态势。经济增长高位回调,物价涨幅处于合理水平,资产泡沫化风险降低,经济运行整体上朝着宏观调控预期方向发展。但受欧洲主权债务危机拖累,世界经济复苏进程放缓,国内投资也不排除因房地产市场调整出现较大幅度下滑的可能性。
因此,下半年宏观经济政策还是以稳步微调为基调,在稳定上半年防泡沫、抑通胀成效的基础上,增强政策的针对性和灵活性,化解诸多矛盾和风险,逐步实现经济政策由应对危机型向常规型的平稳过渡。