电子电路抗干扰措施的研究

电 子 科 技 大 学 出 版 社 ,2000年 11月 .
数字技术与应用
５５
3 其它抗干扰措施
(1)在用微型计算机组成的故障诊断装 置 中 ，包 括 有 模 拟 电 路 和 数 字 电 路 两 部 分 ， 为了使数字信号对模拟信号干扰为最小， 要求所有器件的数字地和模拟地分别相连 接 ，在 全 电 路 中 数 字 上 ，在 芯 片 和 其 它 电 路 中 切 不 可 再 有 公 共 点 。若 数 字 地 和 模 拟 地 有 多 个 公 共 点 ，数 字 回 路 通 过 模 拟 电 路 的 地 线 到 数 字 电 路 的 电 源 就 会 形 成 通 路 ，数 字 信 息 将 对 模 拟 电 路 产 生 干 扰 。一 般 A/D 转 换 器 、D/ A转 换 器 及 采 样 保 持 器 都 提 供 了 独 立 的 数 字 地 和 模 拟 地 ，它 们 分 别 有 相 应的管脚。
(2)在逻辑电路板上的电源线与地线的 布 线 应 合 理 ，做 到 布 线 尽 可 能 短 ，防 止 布 线 回 路 型 和“ 菊 花 ”链 环 状 型 。
(3)在每一块集成电路芯片的电源与地 引 人 端 之 间 ，接 一 个 无 感 的 瓷 片 电 容 器 ，并 要 求 电 容 器 尽 量 靠 近 芯 片 对 应 的 管 脚 ，若 采 用 微 型 打 机 时 ，其 电 源 与 地 之 间 也 应 接 一 个 电 容 器 ，否 则 它 有 可 能 不 能 正 常 工 作 。
１．３ 地线的干扰及其抑制 由 于 地 线 布 置 不 合 理 ，沿 地 线 叠 加 的 干扰电流和干扰电压超过电路噪声容限， 而使电路的输人端引起干扰。 电子电路的接地形式是十分重要的。 若 随 意 接 地 会 引 起 内 部 的 反 馈 干 扰 。接 地 干扰的产生原因是各级电路的信号电流在 接地回路的接触电阻或地线电阻上的压 降 ，以“ 路 ”的 形 式 反 馈 到 前 级 作 为 输 入 信 号 。当 反 馈 电 压 满 足 振 荡 条 件 时 ，放 大 器 会 形 成 自 激 。对 于 电 子 设 备 装 置 系 统 的 接 地 ， 尤 其 是 工 业 用 低 频 ，这 种 现 象 常 出 现 在 输 入设备和检测装置等环节。 为 了 避 免 接 地 干 扰 ，总 的 要 求 是 ，接 地 回 路 阻 抗 要 低 ，接 地 点 的 焊 接 或 连 接 要 可 靠 。每 级 接 地 元 件 都 接 在 一 个 接 地 点 上 ，输 出 的 接 地 点 离 电 源 的 地 端 应 最 近 ，输 人 级 的 接 地 点 距 电 源 的 地 端 应 最 远 ，其 它 则 按 逆流程依次逐级连接。 电子电路中接地线要求的干线宜粗， 大系统电子装置或设备可应用矩形铜条。 其 截 面 积 要 远 大 于 电 流 的 容 量 要 求 ，且 尽 可 能 短 。在 印 刷 板 上 的 地 线 部 分 尽 能 扩 大 面 积 ，且 采 用 边 缘 接 地 环 抱 布 局 。
文 献 标 识 码 ：A
文 章 编 号 ：1 0 0 7 - 9 4 1 6（ 2 0 1 0 ）1 0 - 0 0 5 5 - 0 1
电 子 技 术 的 迅 速 发 展 ，集 成 电 路 的 应 用 越 来 越 广 。目 前 ，数 字 电 路 中 大 量 采 用 数 字 集 成 电 路 。由 于 数 字 集 成 电 路 具 有 较 高 的 噪 声 容 限 ，其 抗 干 扰 性 能 较 好 ，但 数 字 电 路 与 其 他 电 路 一 样 ，容 易 受 到 外 部 和 数 字 电 路 内 部 干 扰 ，在 使 用 时 如 果 装 配 不 当 ，将 会使数字电路因受干扰而不能正常工作。 因 此 ，必 须 采 取 相 应 的 抑 制 干 扰 措 施 ，将 干 扰的影响抑制到最小。
2 内部干扰及其抑制
２．１ 瞬态电流干扰及其抑制 瞬态电流干扰是由电路的过渡过程引 起 的 ，TTL集 成 电 路 在 状 态 转 换 时 引 起 尖 峰 电 流 ，负 载 电 容 充 放 电 时 瞬 变 电 流 等 。干 扰 随 工 作 速 度 而 增 加 。瞬 态 电 流 比 静 态 电 流 大 得 多 ，不 仅 增 加 电 流 功 耗 而 且 给 电 源 带 来 干 扰 。抑 制 方 法 如 下 。 采 用 电 源 去 藕 措 施 ，即 在 电 源 线 和 地 线 之 间 并 接 两 个 电 容 ，并 且 以 电 源 线 上 干 扰尖峰不能使逻辑器件的输出状态发生变 化 为 原 则 。布 线 时 ，连 线 尽 量 短 ，尽 量 减 小 不必要的杂散电容。 有 大 电 容 负 载 时 ，串 接 限 流 保 护 电 阻 ， 避 免 关 断 电 源 或 电 源 电 压 下 降 时 ，电 容 上 电压高于电源电压情况的出现。 ２．２ 窜扰及其抑制 窜扰是当几根较长的信号线(长度大于 数 厘 米 )平 行 布 线 紧 靠 在 一 起 ，一 根 信 号 线 的信号通过互感和互容电磁祸合到邻近线 上 产 生 的 干 扰 。窜 扰 大 小 与 信 号 频 率 、传 输 线 阻 抗 及 信 号 线 的 形 式 有 关 。频 率 越 高 ，阻 抗 越 高 窜 扰 干 扰 越 大 。实 践 和 理 论 证 明 ，双 绞 线 对 窜 扰 抑 制 能 力 较 强 。抑 制 方 法 如 下 。 尽 量 的 减 小 线 路 间 连 线 长 度 。采 用 双 绞线或同轴电缆作信号线。 信 号 发 送 线 和 接 受 线 之 间 ，或 相 同 信 号 间 尽 可 能 避 免 平 行 走 线 ，采 用 分 散 、交 叉
·应用研究·
电子电路抗干扰措施的研究
数字技术与应用
毛倩 （南京航空航天大学 江苏南京 210016）
摘 要：电子电路与其他电路一样，容易受到外部和电路内部干扰。在使用时如果装配不当，将会使电路因受干扰而不能正常工作。本文
分析了各种干扰的情况及抑制方法。
关键词：电子电路 干扰 抑制
中 图 分 类 号 ：TM13
２．３ 反射及其抑制 因信号在传输线上反射所引起的干 扰 。数 字 电 路 中 的 互 连 导 线 可 以 看 成 传 输 线 。当 门 电 路 的 信 号 传 输 线 大 于 1米 ，上 升 和 下 降 时 间 小 于 Ins时 ，必 须 考 虑 信 号 的 反 射 。产 生 反 射 信 号 的 原 因 是 输 出 器 件 、传 输 线 与 接 受 器 件 间 阻 抗 不 匹 配 。另 外 ，长 的 输 人 线 分 布 电 容 、电 感 较 大 ，容 易 产 生 Lc振 荡 ，致 使 信 号 产 生 延 迟 、振 荡 、信 号 波 形 不 良 等 现 象 ，甚 至 使 门 电 路 动 作 延 时 或 出 错 。 抑制措施如下。 尽 量 缩 短 接 线 长 度 。长 传 输 线 采 用 阻 抗 匹 配 措 施 ，如 在 输 人 端 串 接 一 个 电 阻 ，使 之 阻 抗 匹 配 。在 长 线 开 始 端 即 驱 动 门 的 输 人 端 不 要 另 接 门 电 路 ，以 免 因 反 射 而 产 生 信 号 畸 变 ，导 致 逻 辑 电 路 出 错 。
(4)在 印 刷 电 路 板 布 线 时 ，要 考 虑 逻 辑 输 人 信 号 对 模 拟 信 号 的 千 扰 ，使 逻 辑 输 人 信号的走线尽量远离模拟信号线。
参考文献 [1] 付 植 桐《. 电 子 技 术 》.高 等 教 育 出 版 社 ,
2004年6 月. [2] 高泽涵《. 电 子 电 路 故 障 诊 断 技 术 》.西 安
形 式 走 线 。在 必 须 走 长 线 且 平 行 的 情 况 下 ， 尽 可 能 靠 近 地 线 走 线 ，且 尽 量 减 小 平 行 线 的长度。
在 信 号 输 人 处 加 施 密 特 触 发 器 ，利 用 它 具 有 可 变 闭 值 特 性 来 消 除 窜 扰 信 号 ，使 其不致于被逐级放大。
1 外部干扰及其抑制 外来干扰及其抑制 自 然 干 扰 是 由 自 然 现 象 引 起 的 ，例 如 天 空 闪 电 、雷 击 、地 球 辐 射 、宇 宙 辐 射 等 。这 些 主 要 对 通 讯 、广 播 、导 航 设 备 有 较 的 影 响 ，一 般 设 备 可 以 不 考 虑 。 人为干扰主要是指周围环境通过辐射 或 藕 合 ，经 过 电 源 线 、地 线 、信 号 线 进 人 数 字 电 路 系 统 的 干 扰 。以 及 各 类 电 气 设 备 所 引 起 的 电 火 花 ，如 直 流 电 机 整 流 子 碳 刷 电 火 花 、接 触 器 、断 路 器 、开 关 等 接 点 电 火 花 等 。电 气 设 备 启 停 通 过 供 电 系 统 对 电 子 设 备 的 干 扰 ，高 频 加 热 、脉 冲 电 腐 蚀 、电 火 花 加 工 、可 控 硅 整 流 ，电 气 设 备 所 造 成 的 电 磁 场干扰等。 在 工 业 现 场 进 行 电 子 测 试 时 ，测 控 系 统中的测控装置与被测控对象之间通常有 一 定 的 距 离 ，且 被 测 信 号 多 是 微 弱 的 直 流 信 号 或 变 化 缓 慢 的 交 流 信 号 ，而 由 于 在 工 业 现 场 中 大 功 率 电 动 机 、变 压 器 等 电 气 设 备 产 生 的 磁 场 ，高 压 或 高 频 电 气 设 备 产 生 的 电 场 ，以 及 电 气 设 备 通 断 电 等 ，都 将 产 生 极 强 烈 的 电 磁 场 干 扰 信 号 。这 些 电 磁 干 扰 信号能够通过传导和辐射两种途径干扰测 控 。所 以 ，在 工 业 现 场 进 行 电 子 测 控 时 ，应 采 取 必 要 的 抗 干 扰 措 施 ，抑 制 电 磁 场 干 扰 ， 以保证测控系统的可靠性。 １．２ 电源干扰及其抑制 电源干扰是指直流电源对数字电路引 起 的 干 扰 ，通 常 为 直 流 电 源 滤 波 不 佳 、电 压 不 稳 定 或 电 源 变 压 器soHZ交 流 电 所 引 起 的 。抑 制 方 法 需 对 症 下 药 ，采 取 措 施 。为 了 防 止 产 生 千 扰 ，通 常 采 用 以 下 措 施 。电 源 变 压器一次绕组与二次绕组间采用屏蔽层， 并 可 靠 接 地 (屏 蔽 层 切 不 可 短 接 形 成 路 ，以 免 烧 毁 变 压 器 线 圈 )。在 电 源 变 压 器 前 加 接 电 源 滤 波 器 ，以 滤 去 高 次 谐 波 干 扰 。采 用 高 稳 定 度 、低 输 出 阻 抗 直 流 电 源 ，以 减 小 电 源 开 启 切 断 时 瞬 时 过 电 流 的 冲 击 ，并 缩 短 瞬 时 过 电 流 冲 击 时 间 。尽 量 采 用 粗 而 短 和 动 态电阻小的电源线。