Site icon Blog Dương Trạng

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

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

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 với nhiều người. Trên thực tế, đây là một vấn đề quan trọng đối với nhiều người sử dụng, giám sát hệ thống và thiết bị 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 các thiết bị điện trong gia đình. Vậy nhiễu điện từ là gì? Nó bao gồm những dạng nào? Chúng ta hãy cùng tìm hiểu về bản chất của nó và cách nó ảnh hưởng đến hệ thống của chúng ta.

Phần 1: Hiểu về nhiễu điện từ

I. Khái niệm:

Nhiễu điện từ (Electromagnetic Interference) hoặc EMI là các tín hiệu điện không mong muốn được tạo ra từ năng lượng điện trường. Các tín hiệu này có thể gây ra sự rối loạn, gián đoạn trên các đường truyền hoặc gây suy hao tín hiệu điện trong mạch, làm mất hoặc sai lệch tín hiệu trong hệ thống.

II. Phân loại:

Nhiễu điện từ có thể được phân loại theo 3 cách:

1. Nguồn nhiễu:

Một cách để phân loại nhiễu điện từ là dựa vào nguồn gốc tạo ra nhiễu. Dựa vào cách này, chúng ta có thể chia nhiễu điện từ thành hai loại: tự nhiên và do con người tạo ra.

Nguồn: iqsdirectory.com

2. Thời gian nhiễu:

Chúng ta có thể phân loại nhiễu dựa vào thời gian xảy ra nhiễu. Dựa vào đây, người ta thường chia thành 2 loại: nhiễu liên tục và nhiễu xung.

3. Băng thông nhiễu:

Chúng ta cũng có thể phân loại nhiễu dựa vào băng thông của chúng. Băng thông nhiễu điện từ là dải tần số mà nhiễu tạo ra. Dựa vào đây, nhiễu được chia thành 2 loại: nhiễu băng thông hẹp và nhiễu băng thông rộng.

III. Bản chất của nhiễu:

Nhiễu điện từ, như đã đề cập ở trên, là một dạng sóng điện từ bao gồm thành phần điện trường (E) và từ trường (H), chúng dao động vuông góc với nhau. Mỗi thành phần tương tác khác nhau với các thông số của bo mạch như tần số, điện áp, dòng điện và khoảng cách. Vì vậy, cần hiểu rõ bản chất của nhiễu điện từ để nhận thức về tầm quan trọng của các thành phần nhiễu trước khi xử lý vấn đề.

Nguồn: circuitdigest.com

Ví dụ, đối với thành phần điện trường của nhiễu, có thể giảm hiệu quả với vật liệu dẫn điện cao nhưng lại ít ảnh hưởng đến vật liệu có tính thẩm thấu cao, thứ mà cải thiện đáng kể thành phần từ trường của nhiễu. Do đó, vật liệu có độ thẩm thấu cao trong môi trường nhiễu từ trường trong khi điện trường chiếm ưu thế sẽ làm giảm nhiễu, nhưng giảm nhiễu sẽ được cải thiện trong nhiễu từ trường trong khi từ trường chiếm ưu thế. Tuy nhiên, do tiến bộ trong công nghệ chế tạo linh kiện điện tử, điện trường E được coi là thành phần chính của nhiễu điện từ.

IV. Khớp nối gây nhiễu:

Khớp nối gây nhiễu mô tả con đường mà nhiễu được truyền từ nguồn đến vật nhận. Hiểu rõ bản chất của nhiễu và cách chúng hoạt động trong hệ thống mạch điện tử là điều quan trọng để giải quyết vấn đề. Nhiễu điện từ bao gồm hai thành phần (từ trường và điện trường), do đó, nhiễu truyền qua 4 khớp nối chính: dẫn điện, bức xạ, điện dung và cảm ứng.

Nguồn: magnoteknik.com

1. Dẫn điện:

Khớp nối dẫn điện xảy ra khi nhiễu được truyền dọc theo dây dẫn (dây và cáp) kết nối nguồn nhiễu và vật nhận nhiễu. Nhiễu trên khớp nối này phụ thuộc chủ yếu vào từ trường. Khớp nối dẫn điện có hai chế độ hoạt động: chế độ chung (nhiễu xuất hiện theo cùng pha trên đường +v và -v) và chế độ sai lệch (nhiễu xuất hiện không cùng pha trên 2 đường dẫn). Một giải pháp phổ biến để giảm nhiễu trên khớp nối dẫn điện là sử dụng bộ lọc và bộ che chắn cho cáp.

2. Bức xạ:

Khớp nối bức xạ là khớp nối phổ biến nhất và thường xảy ra trong các khớp nối nhiễu. Khác với khớp nối dẫn điện, khớp nối bức xạ không có sự kết nối vật lý nào giữa nguồn nhiễu và vật nhận nhiễu, nhưng nhiễu điện từ sẽ được truyền qua không gian.

3. Điện dung:

Khớp nối điện dung xảy ra khi có sự thay đổi điện áp ở nguồn điện dung truyền điện tích sang thiết bị khác.

4. Cảm ứng:

Khớp nối cảm ứng là khớp nối mà vật dẫn gây nhiễu cho thiết bị gần đó thông qua hiện tượng cảm ứng điện từ.

Mình đã giới thiệu cho các bạn những kiến thức căn bản về nhiễu điện từ. Hy vọng bài viết này đã mang lại thông tin hữu ích và giải đáp các thắc mắc của bạn. Cùng chờ đón phần 2 về nhiễu điện từ nhé! Chúc bạn thành công.

Tri Nguyen – Nhóm TAPIT HW

Tìm hiểu thêm:

[HỌC ONLINE TẠI TAPIT: LẬP TRÌNH VI ĐIỀU KHIỂN STM32, VI XỬ LÝ ARM CORTEX-M] Xem thêm Tổng hợp các bài hướng dẫn Lập trình vi điều khiển STM32 tại đây. Xem thêm Tổng hợp hướng dẫn Internet of Things với NodeMCU ESP8266 và ESP32 tại đây.

Tài liệu tham khảo: Electromagnetic Interference (EMI): https://circuitdigest.com/article/electromagnetic-interference-types-standards-and-shielding-techniques

Nhóm TAPIT – HW

Exit mobile version