电子电路干扰源的抵制与干扰途径的消除

电子电路干扰源的抵制与干扰途径的消除

发表时间：2019-05-20T14:17:23.860Z 来源：《防护工程》2019年第1期作者：刘志龙

[导读] 它是指信号通道中有用信号功率PS和噪声功率PN之比或有用信号电压US与噪声电压UN之比。信噪比常用对数形式来表示，单位为分贝(dB)。

黑龙江省电子技术研究所黑龙江哈尔滨 150040

摘要：在电子信息技术快速发展的今天，电子器件与电子电路的灵敏度大大提高，绝大多数电子电路都是在弱电流下工作的，尤其是CMOS集成电路更是在微安级电流下工作，电子电路很容易因干扰而导致工作失常。因此，干扰与抗干扰已成为当今电子电路设计中的一个非常重要的内容。本论文针对干扰源对电子电路产生的干扰进行研究。

关键词：电子电路；抗干扰；

在测控装置电路中出现的无用的信号称为噪声，当噪声使电路无法正常工作时，噪声就称为干扰。衡量噪声对有用信号的影响常用信噪比(S/N)来表示，它是指信号通道中有用信号功率PS和噪声功率PN之比或有用信号电压US与噪声电压UN之比。信噪比常用对数形式来表示，单位为分贝(dB)。

一、PCB及电路抗干扰措施

印制电路板的抗干扰设计与具体电路有着密切的关系，这里仅就PCB抗干扰设计的几项常用措施做一些说明。

1.电源线设计

根据印制线路板电流的大小，尽量加租电源线宽度，减少环路电阻。同时、使电源线、地线的走向和数据传递的方向一致，这样有助于增强抗噪声能力。

2．地线设计

地线设计的原则是：

(1)数字地与模拟地分开。若线路板上既有逻辑电路又有线性电路，应使它们尽量分开。低频电路的地应尽量采用单点并联接地，实际布线有困难时可部分串联后再并联接地。高频电路宜采用多点串联接地，地线应短而租，高频元件周围尽量用栅格状大面积地箔。

(2)接地线应尽量加粗。若接地线用很纫的线条，则接地电位随电流的变化而变化，使抗噪性能降低。因此应将接地线加粗，使它能通过三倍于印制板上的允许电流。如有可能，接地线应在2~3mm以上。

(3)接地线构成闭环路。只由数字电路组成的印制板，其接地电路布成团环路大多能提高抗噪声能力。

3.退藕电容配置

PCB设计的常规做法之一是在印制板的各个关键部位配置适当的退藕电容。退藕电容的一般配置原则是：

(1)电源输入端跨接10-100uf的电解电容器。如有可能，接100uF以上的更好。

(2)原则上每个集成电路芯片都应布置一个0.01pF的瓷片电容，如遇印制板空隙不够，可每4-8个芯片布置一个1-10pF的电容。

(3)对于抗噪能力弱、关断时电源变化大的器件，如RAM、ROM存储器件，应在芯片的电源线和地线之间直接接入退藕电容。

(4)电容引线不能太长，尤其是高频旁路电容不能有引线。

二、破坏干扰途径

干扰必须通过一定的干扰途径侵入测控装置才会对测量结果造成影响。干扰途径有“路”和“场”两种形式。凡干扰源通过电路的形式作用于被干扰对象的，都属于“路”的干扰，如通过漏电阻、电源及接地线的公共阻抗等引入的干扰。凡干扰源通过电场、磁场的形式作用于被干扰对象的，都属于“场”的干扰，如通过分布电容、分布互感等引入的干扰。

1、抑制以“路”形式侵入的干扰

（1）通过泄漏电阻的干扰元件支架、探头、接线柱、印刷电路以及电容器绝缘不良，使噪声源得以通过这些漏电阻作用于有关电路而造成的干扰称为泄漏电阻的干扰。被干扰点的等效阻抗越高，由泄漏而产生的干扰影响越大。

要消除由泄漏电阻引起干扰的一种办法是使用接地保护环，所谓接地保护环是在印刷电路板上，制做一个接地的环状印刷电路，将高输人阻抗的元件电路及单元包围在环的里面，由泄漏电阻引起的泄漏电流直接通过接地保护环流人地线而不影响被保护电路。

（2）通过共阻抗耦合的干扰

共阻抗耦合的干扰是指当两个或两个以上的电路共同享有或使用一段公共的线路，而这段线路又具有一定的阻抗时，这个阻抗成为这两个电路的共阻抗，第二个电路的电流流过这个共阻抗所产生的压降就成为第一个电路的干扰电压。

（3）经电源配电回路引入的干扰

交流供电配电线路在工业现场的分布相当于一个吸收各种干扰的网络，而且十分方便地以电路传导的形式传遍各处，并经检测装置的电源线进入仪器内部造成干扰。最明显的是电压突跳和交流电源波形畸变使工频的高次谐波经电源线进入仪器的前级电路。

对于以“路”的形式侵入的干扰，可采取诸如提高绝缘性能的方法以抑制泄漏电流的干扰途径；采用隔离变压器、光电继电器等切断干扰途径；采用滤波、选频、屏蔽等技术手段将干扰信号引开；对数字信号可采用整形、限幅等信号处理方法切断干扰途径；改变接地形式以消除共阻抗耦合干扰途径等。

2、抑制以“场”形式侵入的干扰

对于“场”的形式侵入的干扰，一般采取各种屏蔽措施，如静电屏蔽、磁屏蔽、电场屏蔽等，也可以兼用对付“路”的某种措施。通常，电磁感应用两种，一种是静电感应，一种是磁感应。由于静电感应是通过静电电容(C)构成的，故一般也称作C耦合。而磁感应是通过磁场相互感应(M)构成的，故一般也称作M耦合。为控制这两种耦合，通常采用静电屏蔽和电磁屏蔽。

结语

高输入阻抗的电路比低输人阻抗的电路易受干扰，模拟电路比数字电路抗干扰能力差等，这些都说明，对于被干扰对象来说存在着对干扰的敏感性问题。在电路中采用选频措施就是削弱电路对全频带噪声的敏感性；在电路中采用负反馈就是削弱电子装置内部噪声源影响

的有力措施；其它如对信号传输线采用双绞线、对输入电路采用对称结构等措施，都是削弱电子装置对噪声的敏感性。

目前的检测系统还可以采用光电耦合器来提高系统的抗共模干扰能力，它的输入量是电流，输出量也是电流。发光二极管一般采用砷化镓红外发光二极管，而光敏元件可以是光敏二极管、光敏三极管、达林顿管，甚至可以是光敏晶闸管、光敏集成电路等，这些技术的发展可以更好的解决电路干扰的问题。

参考文献：

[1]吴维宁.电力测控系统硬件抗干扰技术的研究.高电压技术.2017,23(4):86.

[2]张松.电子控制设备抗干扰技术及其应用[M].北京:机械工业出版社,2014.