中国兵器工业新技术推广研究所电磁兼容技术研究室
林守霖 李子森

1、 概述
    具有特殊用途在设备构成上与通用计算机有较大差别，主要功能包括一般数据运算、特殊数学模型运算（例如信号处理和图像处理）和系统控制，通常称为专用计算机。
专用计算机与通用计算机的最大差异是专用计算机的运行速度快速性与硬件设备量有限，同时由于应用条件限制，专用计算机的体积都比较小，使用环境条件恶劣。
专用计算机的运算要求实时性，对计算机提出了电磁兼容性、可靠性和安全性要求，这一点是通用计算机不可相比的。
2、 专用计算机设备内组件电磁兼容性设计要求
    印制板组件是专用计算机的重要组成部分，对印制板组件内的元器件选择、时钟电路以及印制板布线、接地、滤波等提出比较苛刻的设计要求，这方面设计内容较多，以下重点阐述几个问题：
    1） 元器件运行速度与布线设计相匹配
一般认为脉冲前沿tr>10ns是低速器件，而tr<2ns则是高速器件，从电磁兼容性设计角度，数字电路运行工作带宽为f＝1/π*tr，若tr＝2ns，f＝160MHz，高频电路的印制板设计必须采用微带和带状线设计技术。
为了降低某一集成电路运行的工作带宽，可调整集成电路模块间的耦合电阻，该耦合电阻与集成电路模块的输入分布电容构成低通滤波器，耦合电阻越小，带宽越窄（耦合电阻一般有推荐值，可稍作改动）。
布线设计时要求器件的所有管脚都必须接到电路上，悬空的管脚都应接地或接电源。
    2） 印制板组件的接地设计
不管是双面印制板还是多层印制板，电路设计时都应设置接地线或接地层，
对专用计算机而言，为了抑制地线干扰和避免静电试验（GB/T17626.2静电放电抗扰度试验）的影响，所有印制板电路的接地不能与机壳、机架搭接，而是通过整机某点与地相连。
    3） 时钟电路在印制板上布线
时钟是印制板电路的干扰源，应充分考虑它对其他电路的干扰，时钟电路应布设在印制板电路中间，并尽量靠近接地层，布线应最短，同时不与其他电路共地，时钟电路与其他电路的连线做辐射状布线，避免某一部位过分集中，时钟电路的终端应接匹配电路，避免反射和单端天线效应。
    4） 印制板的滤波和屏蔽
每块印制板组件供电的电源输入端必须并接去耦电容（decouping capacitor），其电容量为1-30uF和旁路电容（bypass capacitor），其电容量为0.01-0.1uF，以便滤除电源线的高频噪声，并改善直流电源的纹波。
对印制板组件内各层之间和印制板组件之间的电磁屏蔽可采用多层印制板的地线层和电源层，也可以使用光面板（仅有覆铜板的单面板）作为独立的屏蔽板。
当印制板组件之间存在较大电磁干扰，而所采用铜板屏蔽由于低频磁屏蔽性能较差时，可采用噪声吸收抑制片，它具有较高的磁屏蔽和吸收电磁波性能，该吸收抑制片可贴在印制板基材上和集成电路模块上，避免印制板电路之间耦合干扰。
3、 专用计算机设备端口电磁兼容性设计
    所有专用计算机都有三种类型端口：电源端口、数据（信号）端口和接地，它们都需要采取抑制或隔离措施，减少传导干扰。
    1） 计算机的供电网，不管是交流还是直流供电，在电源端口都要装电源滤波器，它与印制板组件滤波电容构成两级传导干扰防护，计算机设备级滤波器的差模、共模插入损耗大致为：低端30dB，高端60dB。
    2） 数据端口是传导干扰的重要通道，一般该通道都有严格的要求。最常用的是采用光电耦合器，使计算机内部的地与外部的接地完全隔离，外部电磁环境恶劣的数据端口还需要装滤波－浪涌保护器，抑制通道内强的浪涌电压。
    3） 专用计算机电路设计成仅有一个接地点，使电路的地电位嵌在零电平，如果没有特殊要求，专用计算机电路不采用浮地技术。为了实现仅有一个接地点，专用计算机供电可采用隔离变压器（交流供电）或四端网络DC-DC变换（直流供电）。
4、 专用计算机设备的外壳屏蔽设计
    专用计算机由于用途不同，使用电磁环境不同，对外壳的电磁屏蔽要求也有很大差别。
    1)常用的外壳屏蔽层是金属板，例如薄钢板。计算机的操作面板是双层板，内层板装有面板控制元件的孔缝作了屏蔽处理，外层是单一的金属整体盖板，并要求所有外壳作最大限度焊接减少缝隙。
此外金属壳体的搭接面使用导电密封材料，搭接面进行导电处理。
    2）有防信息泄漏的专用计算机的屏蔽设计
    有防信息泄漏的屏蔽设计比上述的屏蔽设计要严格得多，本文不阐述，请查阅相关技术文献。
5. 结论
    综上所述专用计算机是应用在电磁环境比较恶劣的条件下，对可靠性，实时性的要求很高，是控制系统的重要组成部分。一般专用计算机都是各科研单位自行设计或进行加固设计，在设计过程中应充分考虑电子组件（印制板组件）的自兼容，并展开专用计算机各个界面端口对辐射干扰、传导干扰的防护设计，其中信号端口的抗干扰尤为突出。