Bài giảng Nhiễu và tương thích trường điện từ - Nguyễn Việt Sơn

Departement 3I 
Instrumentation and Idustrial Informatics 
C1 - 108 
Hanoi University of Science and Technology 
1 Dai Co Viet - Hanoi - Vietnam 
TS. NGUYỄN Việt Sơn 
BM Kỹ thuật đo và Tin học công nghiệp – Viện Điện 
Nhiễu và tương thích 
trường điện từ 
 3I-HUST 
2012 
Nhiễu và tương thích trường điện từ 
 Tài liệu tham khảo 
1. Dipak L. Sengupta; Valdis V. Liepa: Applied Electromagnetics and 
Electromagnetic Compatibility. Wiley (New York), 2006. 
2. Morgan, D. A.: A Handbook for EMC Testing and Measurement 
Series. Peter Peregrinus (London), 1994. 
3. Ott, H. W.: Noise Reduction Techniques in Electronics Systems, 2nd 
edition. Wiley (New York), 1988. 
4. Paul, C. R.: Introduction to Electromagnetic Compatibility. Wiley (New 
York), 1992. 
5. Sadiku M. N. O.: Elements of Electromagnetics, 2nd edition. 
Sauders/Harcourt Brace, 1994. 
6. Richard L. O.: EMI Filter design, 2nd edition, Eastern Hemisphere 
Distribution (United States of America), 2001. 
 3I-HUST 
2012 
Nhiễu và tương thích trường điện từ 
 Nội dung môn học 
 Chương 1: Giới thiệu chung về nhiễu và EMC 
 Nhiễu, các nguồn nhiễu điện từ cơ bản 
 Tiêu chuẩn đánh giá nhiễu và EMC 
 Yêu cầu trong thiết kế chống nhiễu và EMC 
 Chương 2: Phổ của tín hiệu biến thiên 
 Tín hiệu tuần hoàn và phổ của tín hiệu tuần hoàn 
 Phổ của một số dạng tín hiệu cơ bản 
 Tín hiệu không tuần hoàn và phổ của tín hiệu không tuần hoàn 
 3I-HUST 
2012 
Nhiễu và tương thích trường điện từ 
 Nội dung môn học 
 Chương 3: Các mô hình đường truyền dẫn - Vấn đề bảo toàn 
tín hiệu 
 Mô hình - Phương trình cơ bản của đường dây truyền dẫn 
 Đường truyền trên mạch in 
 Ghép nối đường truyền - Vấn đề bảo toàn tín hiệu 
 Chương 4: Phần tử không lý tưởng 
 Đường truyền dẫn không lý tưởng 
 Các phần tử thụ động (passive element) 
 Vật liệu sắt từ 
 Các vi mạch số 
 3I-HUST 
2012 
Nhiễu và tương thích trường điện từ 
 Nội dung môn học 
 Chương 5: Các dạng nhiễu điện từ trường 
 Nhiễu truyền dẫn 
 Hiện tượng phát sóng điện từ xung quanh đường truyền 
 Hiện tượng xuyên âm 
 Các ảnh hưởng từ nguồn 
 Chương 6: Chống nhiễu điện từ trường 
 Màn chắn điện từ 
 Các giải pháp sử dụng nối đất 
 Các bộ lọc và hệ thống cách ly 
 Các yêu cầu thiết kế hệ thống để chống nhiễu điện từ trường 
 3I-HUST 
2012 
Nhiễu và tương thích trường điện từ 
Chương 1: Giới thiệu chung về nhiễu & EMC 
I. Nhiễu, các nguồn nhiễu điện từ cơ bản 
II. Tiêu chuẩn đánh giá nhiễu và EMC 
III. Yêu cầu trong thiết kế chống nhiễu và EMC 
 3I-HUST 
2012 
Chương 1: Giới thiệu chung về nhiễu & 
tương thích điện từ 
I. Nhiễu và các nguồn nhiễu điện từ cơ bản 
 Các thiết bị điện, thiết bị thu phát, đường truyền tin chịu sự tác động 
rất lớn các sóng điện từ. 
 Nguồn tạo ra các sóng điện từ: 
 Đèn, rơ-le, động cơ điện 1 chiều, đèn huỳnh quang  
 Đường dây cao thế tạo ra điện từ trường ở tần số 50/60 Hz 
 Các thiết bị số (PC, PLC, micro controler, ) 
  
 Ví dụ: Bật đèn neon khi đang nghe radio, xe máy/oto chạy qua khi 
đang xem tivi CRT, để loa gần màn hình CRT 
 3I-HUST 
2012 
Chương 1: Giới thiệu chung về nhiễu & EMC 
I. Nhiễu và các nguồn nhiễu điện từ cơ bản 
 Yêu cầu thiết kế: 
 Thiết bị điện tương thích trường điện từ (ElectroMagnetic 
Compatibility – EMC) là hệ thống/thiết bị điện có khả năng hoạt động 
“tương thích” với những hệ thống/thiết bị điện khác và: 
 Không gây nhiễu cho môi trường 
 Không chịu ảnh hưởng của nhiễu từ môi trường 
 Không gây ra nhiễu cho chính nó 
 Chịu ảnh hưởng ít nhiễu sự can thiệp không mong muốn của 
nhiễu điện từ từ các thiết bị khác 
 Giảm tối thiểu phát xạ nhiễu điện từ sang các thiết bị xung quanh 
 3I-HUST 
2012 
Chương 1: Giới thiệu chung về nhiễu & EMC 
I. Nhiễu và các nguồn nhiễu điện từ cơ bản 
 Mục đích thiết kế EMC: 
 Đảm bảo sự hoạt động ổn định các chức năng của thiết bị 
 Cho phép thiết bị hoạt động tốt trong các điều kiện khác nhau 
 EMC là yêu cầu bắt buộc thiết kế và tích hợp triển khai hệ thống số: 
 Nâng cao độ tin cậy của hệ thống 
 Tăng tốc độ hoạt động (clock speeds) 
 Tăng tốc độ truyền thông tin 
 Mở rộng thị trường cho các sản phẩm thương mại 
 3I-HUST 
2012 
Chương 1: Giới thiệu chung về nhiễu & EMC 
I. Nhiễu và các nguồn nhiễu điện từ cơ bản 
 Một hệ thống truyền dẫn bao gồm 3 phần: 
 Nguồn: Thiết bị tạo ra năng lượng, tín hiệu 
 Truyền dẫn: Môi trường truyền năng lượng, tín hiệu 
 Bộ thu: Thiết bị tiếp nhận năng lượng, tín hiệu từ nguồn phát ra. 
Nguồn 
(Bộ phát) 
Truyền dẫn 
(Đường truyền) 
Bộ thu 
(Nhận) 
 Nhiễu điện từ có thể xuất hiện trên cả 3 khối: Nguồn, truyền dẫn và bộ 
thu. 
 Việc đánh giá hệ thống EMC hay không dựa trên việc đánh giá hoạt 
động của bộ thu. 
 3I-HUST 
2012 
Chương 1: Giới thiệu chung về nhiễu & EMC 
I. Nhiễu và các nguồn nhiễu điện từ cơ bản 
 Có nhiều phương pháp chống nhiễu cho hệ thống: 
 Tiêu chí lựa chọn phương pháp chống nhiễu 
 Hiệu quả chống nhiễu tốt 
 Đơn giản và dễ thực hiện 
 Chi phí thực hiện thấp 
 Khử nhiễu từ nguồn phát 
 Thiết kế đường truyền dẫn chống nhiễu tốt 
 Chống nhiễu cho bộ thu 
 3I-HUST 
2012 
Chương 1: Giới thiệu chung về nhiễu & EMC 
I. Nhiễu và các nguồn nhiễu điện từ cơ bản 
 EMC thường gồm 4 loại 
Radiated emissions 
Radiated susceptibility 
Conducted emissions 
Conducted susceptibility 
 3I-HUST 
2012 
Chương 1: Giới thiệu chung về nhiễu & EMC 
ESD (electrostatic discharge) 
EMP (electromagnetic pulse) 
Lightning TEMPEST 
(secure communication and date processing) 
I. Nhiễu và các nguồn nhiễu điện từ cơ bản 
 3I-HUST 
2012 
II. Tiêu chuẩn đánh giá nhiễu và EMC 
Chương 1: Giới thiệu chung về nhiễu & EMC 
 Các tham số: 
 Điện áp [V] 
 Dòng điện [A] 
 Cường độ điện trường E [V/m] 
 Cường độ từ trường H [A/m] 
 Công suất [W], mật độ công suất [W/m2] 
Giá trị biến thiên 
trong một khoảng 
rộng 
 Đơn vị đo được biểu diễn bằng dB 
 Đồng nhất các thứ nguyên về cùng một thang biến thiên 
 Thu hẹp dải biến thiên của các tham số 
 Dễ đánh giá sự biến thiên của các tham số 
 3I-HUST 
2012 
II. Tiêu chuẩn đánh giá nhiễu và EMC 
Chương 1: Giới thiệu chung về nhiễu & EMC 
 Xét mô hình truyền dẫn tín hiệu 
in
in
in
V
P
R
2
 Hệ số truyền đạt công suất: 
out
out
L
V
P
R
2
out out in
P
in in L
P V R
K
P V R
2
2
 in decibel dB out
P
in
P
K
P
10
10log
 
 3I-HUST 
2012 
II. Tiêu chuẩn đánh giá nhiễu và EMC 
Chương 1: Giới thiệu chung về nhiễu & EMC 
 Hệ số truyền đạt tín hiệu: 
 Hệ số truyền đạt áp: 
 Hệ số truyền đạt dòng: 
dB dBout out
V V
in in
V V
K K
V V
10
20log
  
dB dBout out
I I
in in
I I
K K
I I
10
20log
  
Ví dụ 1.1: Tính hệ số truyền đạt của hệ thống truyền đạt năng lượng và tín 
hiệu trong thang dB biết: P1 = 1mW, P2 = 20W, V1 = 10mV, V2 = 20μV, I1 = 
2mA, I2 = 0,5A 
dB
P
K dB
10 3
20
10log 43
10 
dB
V
K dB
6
10 3
20.10
20log 54
10.10
dB
I
K dB
10 3
0,5
20log 48
2.10 
 3I-HUST 
2012 
II. Tiêu chuẩn đánh giá nhiễu và EMC 
Chương 1: Giới thiệu chung về nhiễu & EMC 
 Giá trị tham số biểu diễn bằng dB cho biết giá trị của tham 
số đó so với giá trị đơn vị chuẩn 
[V] [V]
dB V dBmV
V mV
10 10
20log ; 20log
1 1


  
[A] [A]
dB A dBmA
A mA
10 10
20log ; 20log
1 1


  
[W] [W]
dB W dBmW dBm
W mW
10 10
10log ; 10log
1 1


   
 3I-HUST 
2012 
II. Tiêu chuẩn đánh giá nhiễu và EMC 
Chương 1: Giới thiệu chung về nhiễu & EMC 
 Cường độ điện trường E [V/m], từ trường H [A/m] 
[V/m] [V/m]
dB V m dBmV m
V m mV m
10 10
/ 20 log ; / 20log
1 / 1 /


  
[A/m] [A/m]
dB A m dBmA m
A m mA m
10 10
/ 20 log ; / 20log
1 / 1 /


  
 Việc biểu diễn các giá trị trong thang dB cho phép tính toán một 
cách đơn giản quan hệ công suất, tín hiệu giữa đầu vào, đầu ra 
của các khâu truyền đạt 
dB dB dB dB dB dB
out P in out V in
dB dB dB
out I in
P K P V K V
 I K I
; 
 3I-HUST 
2012 
II. Tiêu chuẩn đánh giá nhiễu và EMC 
II.1 Tổn hao công suất trên đường truyền 
Chương 1: Giới thiệu chung về nhiễu & EMC 
z j z z j z
z j z z j z
C C
V z V e e V e e
V V
I z e e e e
Z Z
. . .
. .
.
( )
( )
  
  
 Xét một đường dây dài đều làm việc ở chế độ xác lập điều hòa 
 Phương trình mô tả sóng điện áp và dòng điện trên đường dây có 
dạng: 
ZC: tổng trở sóng của đường dây 
α: hệ số tắt [Np/m] 
β: hệ số pha [rad/m] 
 3I-HUST 
2012 
II. Tiêu chuẩn đánh giá nhiễu và EMC 
II.1 Tổn hao công suất trên đường truyền 
Chương 1: Giới thiệu chung về nhiễu & EMC 
    
 z j z z j z z j z z j z
C C
V V
V z V e e V e e I z e e e e
Z Z
. .
. . . .
( ) ; ( )
       t tv z t V e t z V e t z( , ) cos( ) cos( )
        
C C
t t
Z Z
C C
V V
i z t e t z e t z
Z Z
( , ) cos( ) cos( )
b z j z L C
z L
L C
f
Z ZV z V
n z e e n
Z Z
V z V
. .
2 2
. .
( )
( )
( )
 
 Nếu ZL = ZC (hòa hợp tải), không có sóng phản xạ trên dây 
L CZ Z
in in C
V z
Z z Z z Z
I z
.
.
( )
( ) ( )
( )
  
 3I-HUST 
2012 
II. Tiêu chuẩn đánh giá nhiễu và EMC 
II.1 Tổn hao công suất trên đường truyền 
Chương 1: Giới thiệu chung về nhiễu & EMC 
 Công suất truyền đạt tại vị trí z trên đường dây 
av
P z V z I z
*. .1
( ) Re[ ( ). ( )]
2
 Các đường dây có thông số khác nhau (ɛr, μr) sẽ có hệ số truyền 
sóng và suy hao công suất trên đường truyền khác nhau. 
r r
v
v 0
 
v0: vận tốc truyền sóng trong chân không (3.10
8 m/s) 
ɛr: hằng số điện môi của các chất điện môi 
μr: hệ số từ thẩm 
 Tổn hao trên đường truyền gồm 2 nguyên nhân: 
 Tổn hao trên điện dẫn 
 Tổn hao trên điện môi 
 Điện trở của dây dẫn tăng tỉ lệ với giá trị tổn hao trên đường 
truyền được tính theo từng giá trị tần số làm việc của tín hiệu 
f
 3I-HUST 
2012 
II. Tiêu chuẩn đánh giá nhiễu và EMC 
II.1 Tổn hao công suất trên đường truyền 
Chương 1: Giới thiệu chung về nhiễu & EMC 
 Khi tải hòa hợp: Trên đường dây chỉ có sóng thuận 
C C
z
av Z L C C Z
C
V
P z e Z Z Z
Z
2
21( ) cos ( )
2
  
 Công suất cung cấp ở đầu đường dây: 
Cav Z
C
V
P z
Z
21
( 0) cos
2

 Công suất truyền đến cuối đường dây: 
C
L
av Z
C
V
P z L e
Z
2
21( ) cos
2
 
 Công suất tiêu tán trên đường truyền: 
Lav in
av out
P z P
Powerloss e
P z L P
2( 0)
( )
 3I-HUST 
2012 
II. Tiêu chuẩn đánh giá nhiễu và EMC 
II.1 Tổn hao công suất trên đường truyền 
Chương 1: Giới thiệu chung về nhiễu & EMC 
 Các nhà sản xuất cáp điện sẽ cũng cấp hệ số tổn hao công suất 
của cáp 
L
dB
Cable loss e L
2
10
_ 10log 8,686
 Hệ số tắt: 
dB
loss
P per length
L8,686
 Chú ý: 
 Các thông số của cáp (tổn hao công suất, hệ số tắt, ) 
thường được tính toán trong điều kiện tải hòa hợp. 
 Trong điều kiện không hòa hợp tải, các công thức trên không 
đúng. 
 Trong nhiều trường hợp, việc tổn hao công suất trên cáp là 
nhỏ trở kháng được coi gần đúng là số thực tải hòa hợp 
được sử dụng là điện trở. 
Tổn hao công suất tính trên 1 đơn 
vị độ dài của nhà sản xuất 
 3I-HUST 
2012 
II. Tiêu chuẩn đánh giá nhiễu và EMC 
II.2 Đặc tính nguồn tín hiệu 
Chương 1: Giới thiệu chung về nhiễu & EMC 
 Các nguồn tín hiệu (xung, hình sin) đều có thể 
được mô hình hóa thành sơ đồ mạng 1 cửa 
Thevenin: 
 VOC: Điện áp hở mạch trên cửa 
 RS: Điện trở của nguồn (50Ω) 
 Phần lớn thiết bị đo có mô hình mạch dạng Cin & Rin trong đó: 
 Cin = 0 
 Rin = 50Ω (chuẩn công nghiệp) 
= 50Ω 
 3I-HUST 
2012 
II. Tiêu chuẩn đánh giá nhiễu và EMC 
II.2 Đặc tính nguồn tín hiệu 
Chương 1: Giới thiệu chung về nhiễu & EMC 
 Xét mô hình đo: 
 Nguồn tín hiệu: Zin = Rin = 50Ω 
 Cáp xoắn: ZC = 50Ω 
 Mạch đo: Zin = 50Ω 
Thỏa mãn điều kiện 
hòa hợp tải 
out of cable
receive source
in of cable
P
P P
P
. 
 Công suất thu: 
rec dBm dB source dBm
P Cable gain P 
 3I-HUST 
2012 
Chương 1: Giới thiệu chung về nhiễu & 
tương thích điện từ 
III. Yêu cầu trong thiết kế chống nhiễu và EMC 
 Các yêu cầu trong thiết kế EMC gồm 2 nhóm 
 Các yêu cầu (chính sách) của các cơ quan nhà nước 
 Nhằm mục đích giảm sự tác động, gây nhiễu giữa các thiết bị, 
hệ thống. 
 Một thiết bị, hệ thống điện sẽ có được thị trường nếu nó thỏa 
mãn các yêu cầu của nước sở tại. 
 Thỏa mãn các yêu cầu này không đồng nghĩa với việc thiết bị 
đó không gây nhiễu (chống nhiễu) với (từ) các thiết bị khác 
 Các yêu cầu này là bắt buộc đối với mỗi nhóm sản phẩm 
 3I-HUST 
2012 
Chương 1: Giới thiệu chung về nhiễu & 
tương thích điện từ 
III. Yêu cầu trong thiết kế chống nhiễu và EMC 
 Các yêu cầu trong thiết kế EMC gồm 2 nhóm 
 Các yêu cầu (chính sách) của các cơ quan nhà nước 
 Ví dụ: Cục tần số vô tuyến là tổ chức  thực thi nhiệm vụ quản lý 
nhà nước chuyên ngành về tần số vô tuyến điện trên cả nước.. 
 3I-HUST 
2012 
Chương 1: Giới thiệu chung về nhiễu & 
tương thích điện từ 
III. Yêu cầu trong thiết kế chống nhiễu và EMC 
 Các yêu cầu trong thiết kế EMC gồm 2 nhóm 
 Các yêu cầu của các nhà sản xuất 
 Hướng đến từng sản phẩm cụ thể 
 Đảm bảo chất lượng, độ tin cậy, độ bền của sản phẩm 
 Thỏa mãn các yêu cầu của người tiêu dùng 
Các yêu cầu EMC là yếu tố quan trọng giúp cho các thiết bị điện có 
được vị trí và mở rộng được thị trường. 
 3I-HUST 
2012 
Chương 1: Giới thiệu chung về nhiễu & 
tương thích điện từ 
III. Yêu cầu trong thiết kế chống nhiễu và EMC 
 Các yếu tố ảnh hưởng đến việc thiết kế EMC 
 Chống nhiễu đối với các điều kiện làm việc đặc biệt của thiết bị: 
 Bộ thu phát AM/FM, radar hoạt động gần các đường dây 
truyền tải cao áp, nhiễu từ nguồn cung cấp: Sét, chập mạch, 
ngắn mạch, đóng cắt các tải công suất lớn. 
 Phóng điện (ESD): Thiết bị số, vi mạch tích hợp, mạch nhớ  
 Chi phí sản xuất cho thiết bị đảm bảo tính cạnh cao của thiết bị 
 Khả năng tiêu thụ của sản phẩm: Chất lượng, tính năng, mẫu mã, 
giá thành, thói quen tiêu dùng  
 Kế hoạch phát triển sản phẩm: Chiến lược kinh doanh, mẫu mã 
mới, tính năng mới  
 3I-HUST 
2012 
Chương 1: Giới thiệu chung về nhiễu & 
tương thích điện từ 
III. Yêu cầu trong thiết kế chống nhiễu và EMC 
 Ưu điểm của thiết kế EMC 
 Giảm thiết các chi phí bổ sung khi thiết kế thiết bị phù hợp với các 
yêu cầu về EMC 
 Đảm bảo kế hoạch phát triển dài hạn sản phẩm 
 Đảm bảo sự hoạt động ổn định của sản phẩm trong các điều kiện 
thực tế khác nhau 
 3I-HUST 
2012 
Nhiễu và tương thích trường điện từ 
Chương 2: Phổ của tín hiệu biến thiên 
I. Tín hiệu tuần hoàn và phổ của tín hiệu tuần hoàn 
II. Phổ của một số dạng tín hiệu cơ bản 
III. Tín hiệu không tuần hoàn và phổ của tín hiệu không tuần hoàn 
 3I-HUST 
2012 
Chương 2: Phổ của tín hiệu biến thiên 
I. Tín hiệu tuần hoàn và phổ của tín hiệu tuần hoàn 
 Trong miền thời gian, các tín hiệu có hình dáng (waveforms) lặp 
lại sau một khoảng thời gian nhất định được gọi là các tín hiệu 
tuần hoàn (chu kỳ ). 
 Phân loại: 
 Tín hiệu chu kỳ 
 Tín hiệu không chu kỳ 
 Tín hiệu tiền định 
 Tín hiệu không tiền định (tín hiệu ngẫu nhiên) 
x t kT x t k
T
f
0 0
( ) ( ) 1,2,3,...
1 2 

 3I-HUST 
2012 
Chương 2: Phổ của tín hiệu biến thiên 
I. Tín hiệu tuần hoàn và phổ của tín hiệu tuần hoàn 
 Theo khai triển chuỗi: 
 Với hệ thốn ... nh của đầu chân cắm: 
e
w
s
L 14nH
r
10,16 ln .0,5
 Giá trị điện dung của đầu chân cắm: 
 w
C pF
s
r
0,706
0,5 0,128
ln
Mô hình thông số tập trung 
cho hiệu ứng cảm kháng 
Mô hình thông số tập trung 
cho hiệu ứng dung kháng 
II. Các phần tử thụ động (passive element) 
II.1. Chân cắm linh kiện 
 3I-HUST 
2012 
19 
Chương 4: Phần tử không lý tưởng 
 Mô hình thông số nào (phân bố rải, tập trung) cho phép mô tả cả 2 hiệu 
ứng dung kháng + cảm kháng của các chân cắm linh kiện? 
 Hiệu ứng dung kháng + cảm kháng của các chân cắm linh kiện 
được mô tả bằng mô hình mạch thông số rải. 
 02 hiệu ứng xảy ra trên toàn bộ chiều dài của chân cắm linh kiện 
 Ở tần số cao: 
Mô hình Π Mô hình T Mô hình Γ ngược Mô hình Γ 
II. Các phần tử thụ động (passive element) 
II.1. Chân cắm linh kiện 
 3I-HUST 
2012 
20 
Chương 4: Phần tử không lý tưởng 
II. Các phần tử thụ động (passive element) 
II.2. Điện trở 
 Điện trở là phần tử phổ biến nhất trong các mạch điện 
 Có 3 loại điện trở: 
 Điện trở carbon: 
 Phổ biến nhất, 
 Có giá trị lớn (kΩ - MΩ) 
 Dung sai lớn: 5 – 10% 
 
DC
w
L
R
r
2
 Điện trở dây quấn: 
 Có giá trị nhỏ (Ω), sai số nhỏ 
 Thường sử dụng làm việc ở tần số thấp 
 Ở tần số cao: Có hiện tượng tự cảm điện cảm L 
 Điện trở màng mỏng: 
 Chế tạo theo kỹ thuật mang kim loại 
 Có độ chính xác cao (Ω) 
 Kích thước nhỏ gọn. 
 3I-HUST 
2012 
21 
Chương 4: Phần tử không lý tưởng 
 Ở tần số thấp: Điện trở là thuần trở (lý tưởng): 
 Điện trở dây cuốn: Tồn tại hiện tượng tự cảm điện cảm ký sinh L 
 Tồn tại điện dung ký sinh: 1 – 2pF 
 Ở tần số cao: Điện trở không lý tưởng 
Điện trở thực và mô hình tương đương của điện trở khi 
xét ở tần số cao 
Mô hình giản đơn của điện trở khi 
xét ở tần số cao 
II. Các phần tử thụ động (passive element) 
II.2. Điện trở 
 3I-HUST 
2012 
22 
Chương 4: Phần tử không lý tưởng 
Ví dụ 4.6: Xét điện trở dây quấn, có chiều dài dây quấn 0,5 in., khoảng cách quấn 
dây 0,25 in., với kích thước dây rw = 16mils. 
 Điện cảm ký sinh: 
lead
w
s
L .0,5=13,97nH
r
30,25.10
10,16 ln .0,5 10,16 ln
16
 Tụ điện ký sinh: 
lead ks
w
C pF<<C =1pF
s
r
3
0,706 0,706
.0,5 0,5 0,129
0,25.10
lnln
16
 Với điện trở 1kΩ hoạt động ở tần số 159MHz 

  
  
ksC
ks
L lead
X k
C
X L k
1
1
14
 Tần số cộng hưởng: 
lead ks
f GHz
L C
1
1,3
2
II. Các phần tử thụ động (passive element) 
II.2. Điện trở 
 3I-HUST 
2012 
23 
Chương 4: Phần tử không lý tưởng 
 Hai loại tụ phổ biến: 
 Tụ hóa: 
 Giá trị lớn: μF ~ vài nghìn μF, phân cực 
 Sử dụng các chất điện môi phân cực 
 Trong EMC: Chống nhiễu trong dải tần số thấp 
 Tụ gốm: 
 Giá trị nhỏ: Dưới 1μF – vài pF, không phân cực 
 Trong EMC: Chống nhiễu các tín hiệu tần số cao 
(trong dải tần số gây nhiễu bức xạ ~ 100MHz) 
 Đặc tính tần: 
 
C
Z
j C C
01 1 90
II. Các phần tử thụ động (passive element) 
II.3. Tụ điện 
 3I-HUST 
2012 
24 
Chương 4: Phần tử không lý tưởng 
 Mô hình mạch tương đương: Tụ hóa và tụ gốm đều có 
cùng một mô hình mạch tương đương, nhưng thông số 
khác nhau 
 Rdiel: đặc trưng cho tổn hao về sự phân cực của chất 
điện môi (rất lớn, có thể bỏ qua) 
 Rplate: điện trở của 2 bản cực (rất nhỏ, có thể bỏ qua 
đối với tụ gốm). 
 Llead, Clead: Clead có thể bỏ qua khi xét ở tần số thấp 
Mô hình mạc tương đương 
của tụ ở tần số cao 
Mô hình mạch giản đơn của 
tụ điện ở tần số cao 
II. Các phần tử thụ động (passive element) 
II.3. Tụ điện 
 3I-HUST 
2012 
25 
Chương 4: Phần tử không lý tưởng 
Mô hình mạch giản đơn của 
tụ điện ở tần số cao 
Ví dụ 4.7: Xét tụ điện có giá trị 470pF (0,1μF) có kích thước: khoảng cách 2 
chân s = 0,25 in., chiều dài chân l = 0,5 in. 
 Giá trị điện kháng ký sinh của đầu chân cắm: 
e lead
w
s
L 14nH=L
r
10,16 ln .0,5
 Tần số cộng hưởng f0 
 Với tụ 470pF: 
 Với tụ 0,1μF: 
lead
f MHz
L C
0
12 9
1 1
62
2 2 14.10 .470.10
lead
f MHz
L C
0
12 6
1 1
4,25
2 2. 14.10 .0,1.10
II. Các phần tử thụ động (passive element) 
II.3. Tụ điện 
 3I-HUST 
2012 
26 
Chương 4: Phần tử không lý tưởng 
 Tụ thường được sử dụng lọc nhiễu tần số cao bằng cách nối song song 
với tải. Tuy nhiên cần chú ý lựa chọn giá trị của tụ phù hợp. 
Ví dụ 4.8: Giả sử cần lọc nhiễu ở tần số 100MHz cho tải mắc 01 tụ gốm 
100pF (l = 0,5 in., s = 0,25 in.) mắc song song với tải. Nếu muốn tăng hiệu 
quả lọc nhiễu, cần lựa chọn giá trị của tụ như thế nào? 
 Tăng độ lớn tụ gốm (10.000pF, l = 0,5 in., s = 0,25 in.) thực tế cho 
thấy hiệu quả lọc nhiễu giảm hơn trước. Tại sao? 
 Ở tần số 100MHz, mô hình tụ điện: 
e lead
w
s
L 14nH=L
r
10,16 ln .0,5
II. Các phần tử thụ động (passive element) 
II.3. Tụ điện 
 3I-HUST 
2012 
27 
Chương 4: Phần tử không lý tưởng 
Ví dụ 4.8: Giả sử cần lọc nhiễu ở tần số 100MHz cho tải mắc 01 tụ gốm 
100pF (l = 0,5 in., s = 0,25 in.) mắc song song với tải. Nếu muốn tăng hiệu 
quả lọc nhiễu, cần lựa chọn giá trị của tụ như thế nào? 
 Tần số cộng hưởng 
 lead
MHz for C = 100pF 
f
MHz for C pFL C
0
4,251
0,42 100002
Tụ 10.000pF thể hiện 
tính cảm kháng nhiều 
hơn so với tụ 100pF 
 Tại tần số 100MHz: Tụ 10.000pF có trở kháng lớn hơn so với trở kháng 
của tụ 100pF. 
II. Các phần tử thụ động (passive element) 
II.3. Tụ điện 
 3I-HUST 
2012 
28 
Chương 4: Phần tử không lý tưởng 
 Khi mắc tụ C song song với tải để 
lọc nhiễu cho tải ta có mô hình 
mạch 
Load
C noise
C Load
Z
I I
Z Z
. .
 Chú ý: Khi sử dụng bất kỳ tụ C mắc song song để lọc nhiễu cho tải, cần 
chú ý đến giá trị trở kháng của tải so với trở kháng của phần tử đó tại tần 
số của nhiễu. Nếu Zload << ZC không có tác dụng lọc nhiễu. 
 Nếu ZLoad >> ZC: Tụ C có khả năng lọc nhiễu cho tải 
 Nếu ZLoad < ZC: Tụ C không có khả năng lọc nhiễu cho tải 
II. Các phần tử thụ động (passive element) 
II.3. Tụ điện 
 3I-HUST 
2012 
29 
Chương 4: Phần tử không lý tưởng 
 Tổng trở cuộn dây : ZL = jwL 
 Mô hình mạch tương đương của cuộn dây: 
 Rpar: Điện trở dây cuốn cuộn dây 
 Cpar: Tụ điện ký sinh giữa 2 vòng dây 
 Llead << L, Clead << Cpar: bỏ qua 
Mô hình giản đơn của 
cuộn dây ở tần số cao 
Mô hình mạch tương đương 
của cuộn dây ở tần số cao 
II. Các phần tử thụ động (passive element) 
II.4. Cuộn dây 
 3I-HUST 
2012 
30 
Chương 4: Phần tử không lý tưởng 
 Cuộn dây mắc nối tiếp với tải có 
tác dụng lọc nhiễu nếu tại tần số 
của nhiễu, trở kháng cuộn dây lớn 
hơn trở kháng tải Zload 
 Lọc nhiễu cho tải: 
 Nếu Zload lớn sử dụng tụ C mắc song song 
 Nếu Zload nhỏ sử dụng cuộn dây L mắc nối tiếp 
II. Các phần tử thụ động (passive element) 
II.4. Cuộn dây 
 3I-HUST 
2012 
31 
Chương 4: Phần tử không lý tưởng 
III. Vật liệu sắt từ 
III.1. Giới thiệu 
 Trong EMC, vật liệu sắt từ được sử dụng để chống 
nhiễu do chúng có các tính chất quan trọng: 
 Tính bão hòa 
 Khả năng tập trung từ trường 
 Tính chọn lọc với tần số 
 Xét cuộn dây lõi sắt từ, ta có: 
  
r
N A
L
l
2
0
μr: hệ số từ thẩm tương đối của lõi sắt từ 
μ0: hệ số từ thẩm của chân không (4π.10
-7) 
A: diện tích mặt cắt của lõi 
l: chiều dài trung bình của lõi 
R: từ trở 

B
H 
 
l
A

 
 
air
core
air core
 3I-HUST 
2012 
32 
Chương 4: Phần tử không lý tưởng 
 Các vật liệu sắt từ có tính lựa chọn cao với tần số 
Ví dụ 4.9: Xét lõi ferrite MnZn và NiZn: 
 Ở tần số thấp: μr
MnZn
 > μr
NiZn 
 Ở tần số cao: μr
MnZn
 < μr
NiZn 
 Trong các phòng thí nghiệm, 
đo và kiểm tra EMC, người 
ta thường sử dụng 2 loại vật 
liệu từ khác nhau để chống 
nhiễu: conducted emission 
và radiated emission. 
Đặc tính phụ thuộc theo tần số của hệ số từ 
thẩm của vật liệu sắt từ 
III. Vật liệu sắt từ 
III.1. Giới thiệu 
 3I-HUST 
2012 
33 
Chương 4: Phần tử không lý tưởng 
 Trong các bài toán EMC, lõi ferrit dạng hình xuyến, hình trụ 
(ferrit bead) thường được sử dụng để chặn tín hiệu (nhiễu) 
tần số cao (không ảnh hưởng đến tín hiệu ở tần số thấp) 
 Nguyên lý hoạt động: 
 Lõi ferrit dạng xuyến bao quanh đường truyền tín hiệu 
 Dòng điện chảy qua tạo từ thông tạo ra giá trị điện 
kháng trong lõi ferrit. 
 
  
bead r
r r r
L K
f j f
0
' ''( ) ( )
K: hệ số kích thước của lõi ferrit 
μr : hệ số từ thẩm tương đối của ferrit 
μ'r : hệ số từ thẩm đo năng lượng từ 
 trường của lõi. 
μ''r : hệ số từ thẩm đo sự tổn hao của lõi 
III. Vật liệu sắt từ 
III.1. Giới thiệu 
 3I-HUST 
2012 
34 
Chương 4: Phần tử không lý tưởng 
 Nguyên lý hoạt động: 
 Giá trị điện kháng của lõi 
       bead bead r r rZ j L j K j j K' ''0 0
 Mô hình mạch tương đương 
    
bead r r
R f L f
Z f K j f K
'' '
0 0
( ) ( )
( ) ( )
 Để tăng tổng trở của cuộn kháng, người ta thường sử dụng lõi ferrit 
dạng nhiều lỗ (multiple-hole ferrit bead) 
III. Vật liệu sắt từ 
III.1. Giới thiệu 
 3I-HUST 
2012 
35 
Chương 4: Phần tử không lý tưởng 
 Common-mode chokes 
 Xét 2 dây dẫn mang dòng điện I1, I2 
 Có thể phân tích thành 2 thành phần: 
III. Vật liệu sắt từ 
III.1. Giới thiệu 
 Differential-model (normal-mode) current 
ID: Thành phần dòng điện chính (designed 
current) mang thông tin (năng lượng, tín 
hiệu). 
 Common-mode current IC: Điện áp trên các 
dây được tính so đất (GND) dòng IC 
chảy cùng chiều, quay về đất của hệ thống. 
V 1
Differential mode 
ID 
ID 
V 2
Common mode 
IC 
IC 
 3I-HUST 
2012 
36 
Chương 4: Phần tử không lý tưởng 
 Common-mode chokes 
 Xét 2 dây dẫn mang dòng điện I1, I2 
 Có thể phân tích thành 2 thành phần: 
 Differential-model current ID 
 Common-mode current IC 
D
C D
C D C
I I I
I I I
I I I I I I
. . .
. . . 1 2
1
. . . . . .
2 1 2
1
2
1
2
 Sự phát xạ gây ra bởi dòng điện IC có xu hướng lớn hơn nhiều so với 
thành phần gây ra bởi dòng điện ID 
III. Vật liệu sắt từ 
III.1. Giới thiệu 
 3I-HUST 
2012 
37 
Chương 4: Phần tử không lý tưởng 
 Common-mode chokes (triệt tiêu dòng IC) 
 Quấn 2 dây (cùng chiều) qua lõi ferrit 
 Coi 2 dây giống nhau L1 = L2 = L 
V pL I pM I
Z
I I
. . .
1 21
1 . .
1 1
 Xét dòng ID: ZD = p(L - M) = 0 
 Xét riêng IC: ZC = p(L + M) = 2L 
 Bỏ qua tổn hao từ thông L = M 
 Common-mode chokes không gây ảnh hưởng đến dòng ID nhưng có tác 
dụng tạo ra trở kháng 2L đối với dòng IC 
III. Vật liệu sắt từ 
III.1. Giới thiệu 
 3I-HUST 
2012 
38 
Chương 4: Phần tử không lý tưởng 
 Cách đơn giản nhất thực hiện common-mode chokes 
 Trong trường hợp này sẽ xuất hiện tụ ký sinh làm giảm 
hiệu quả của phương pháp. 
 Để tăng hiệu quả việc chặn IC: 
 Chọn lõi ferrit có độ từ thẩm cao giảm từ thông tản 
ra môi trường L ~ M 
 Hình dáng lõi ferrit có dạng đối xứng 
III. Vật liệu sắt từ 
III.1. Giới thiệu 
 3I-HUST 
2012 
39 
Chương 4: Phần tử không lý tưởng 
 Dưới góc độ của bài toán EMC, các thiết bị cơ điện (động cơ 1 chiều, 
xoay chiều, động cơ bước ) là các thiết bị có khả năng gây ra nhiễu 
điện từ trường mạnh 
Ví dụ 4.10: Động cơ 1 chiều thường gây ra 
nhiễu điện từ ở tần số cao do sự đánh lửa tại vị 
trí chổi than 
Cấu tạo vật lý của 
động cơ DC 
Phương pháp khử nhiễu điện 
từ cho động cơ DC 
III. Vật liệu sắt từ 
III.2. Các thiết bị cơ điện 
 3I-HUST 
2012 
40 
Chương 4: Phần tử không lý tưởng 
Ví dụ 4.11: Động cơ bước khử nhiễu 
common – mode current bằng cách sử 
dụng common - mode chokes 
Mạch điều khiển tốc độ động cơ bước 
III. Vật liệu sắt từ 
III.2. Các thiết bị cơ điện 
 3I-HUST 
2012 
41 
Chương 4: Phần tử không lý tưởng 
IV. Các vi mạch số 
 Trong hệ thống số, thông tin được truyền đi dưới dạng các xung (0, 1) 
trong đó thời gian sườn xung rất nhỏ (~ 1ns) 
 Trong hệ thống truyền dẫn, đường truyền sẽ ảnh hưởng đến tín hiệu nếu 
τr < 10TD ở tần số cao thường xảy ra nhiễu phát xạ 
 Đối với hệ thống truyền dẫn số, yêu cầu về tăng tốc độ truyền dữ liệu sẽ 
dẫn đến sự gia tăng nhiễu trong hệ thống số. 
 Trong hệ thống vi mạch số, phương pháp chống nhiễu hiệu quả nhất là 
hạn chế sự ảnh hưởng bởi các nguồn nhiễu. Thực tế là nếu sử dụng quá 
nhiều các biện pháp lọc nhiễu thì điều đó cũng đồng nghĩa với việc chính 
nó tạo ra nhiễu. 
 Trong các vi mạch số, có một số lượng lớn các chất bán dẫn như diode, 
BJTs, FETs khi hoạt động ở tần số cao sẽ sinh ra các tụ ký sinh (tại vị 
trí tiếp giáp n – p của chất bán dẫn) ảnh hưởng đến thời gian sườn 
xung của tín hiệu 
 3I-HUST 
2012 
Nhiễu và tương thích trường điện từ 
Chương 5: Các dạng nhiễu điện từ trường 
I. Nhiễu truyền dẫn 
II. Hiện tượng phát sóng điện từ xung quanh đường truyền 
III. Hiện tượng xuyên âm 
IV. Các ảnh hưởng từ nguồn 
1 
 3I-HUST 
2012 
Chương 5: Các dạng nhiễu điện từ trường 
I. Nhiễu truyền dẫn (conducted emission) 
 Nguồn nhiễu gây ra hiện tượng nhiễu truyền dẫn (< 30MHz) đối với 
các thiết bị điện chính là nguồn điện cung cấp cho thiết bị điện đó. 
 Tất cả các thiết bị điện đều nối chung vào mạng điện cung cấp, tạo ra 
một mạng lưới các thiết bị nối với nhau. 
2 
 Thông qua mạng điện cung cấp, nhiễu sinh ra từ thiết bị này: 
 Gây nhiễu sang thiết bị khác trong mạng. 
 Phát tán lên mạng điện và có thể gây ra nhiễu phát xạ (radiated 
emission) trong mạng 
 Để loại bỏ nhiễu truyền dẫn và nhiễu phát xạ trong hệ thống, trước hết 
cần thực hiện lọc nhiễu truyền dẫn. 
 3I-HUST 
2012 
Chương 5: Các dạng nhiễu điện từ trường 
II. Hiện tượng phát sóng điện từ xung quanh đường truyền 
 Đường truyền dẫn là một trong những thành phần quan trọng 
nhất trong hệ thống truyền dẫn thông tin. 
 Mô hình tính toán đường truyền dẫn 
 Mô hình phân bố rải (đường dây dài) 
 Mô hình mạch tập trung 
3 

 L
10
 Thành phần, thông số đường truyền dẫn sẽ thay đổi khi truyền 
dẫn ở những tần số cao (> 150kHz) 
 Giá trị điện cảm L của dây trong hệ thống số 
 Điện trở của dây: Quyết định do kích thước thiết kế (độ rộng, cách 
đi dây ) của dây truyền dẫn giảm tối đa sự suy hao trên tín 
hiệu đường truyền dẫn. 
 3I-HUST 
2012 
Chương 5: Các dạng nhiễu điện từ trường 
III. Hiện tượng xuyên âm 
 Đường truyền dẫn là một trong những thành phần quan trọng 
nhất trong hệ thống truyền dẫn thông tin. 
 Mô hình tính toán đường truyền dẫn 
 Mô hình phân bố rải (đường dây dài) 
 Mô hình mạch tập trung 
4 

 L
10
 Thành phần, thông số đường truyền dẫn sẽ thay đổi khi truyền 
dẫn ở những tần số cao (> 150kHz) 
 Giá trị điện cảm L của dây trong hệ thống số 
 Điện trở của dây: Quyết định do kích thước thiết kế (độ rộng, cách 
đi dây ) của dây truyền dẫn giảm tối đa sự suy hao trên tín 
hiệu đường truyền dẫn. 
 3I-HUST 
2012 
Chương 5: Các dạng nhiễu điện từ trường 
IV. Các ảnh hưởng từ nguồn 
 Đường truyền dẫn là một trong những thành phần quan trọng 
nhất trong hệ thống truyền dẫn thông tin. 
 Mô hình tính toán đường truyền dẫn 
 Mô hình phân bố rải (đường dây dài) 
 Mô hình mạch tập trung 
5 

 L
10
 Thành phần, thông số đường truyền dẫn sẽ thay đổi khi truyền 
dẫn ở những tần số cao (> 150kHz) 
 Giá trị điện cảm L của dây trong hệ thống số 
 Điện trở của dây: Quyết định do kích thước thiết kế (độ rộng, cách 
đi dây ) của dây truyền dẫn giảm tối đa sự suy hao trên tín 
hiệu đường truyền dẫn.