电子电路抗噪声干扰措施的研究
电子电路噪声分析
电子电路噪声分析 摘要 对于电子线路中所标称的噪声，可以概括地认为，它是对目的信号以外的所有信号的一个总称。最初人们把造成收音机这类音响设备所发出噪声的那些电子信号，称为噪声。但是，一些非目的的电子信号对电子线路造成的后果并非都和声音有关，因而，后来人们逐步扩大了噪声概念。例如，把造成视屏幕有白班呀条纹的那些电子信号也称为噪声。可能以说，电路中除目的的信号以外的一切信号，不管它对电路是否造成影响，都可称为噪声。例如，电源电压中的纹波或自激振荡，可对电路造成不良影响，使音响装置发出交流声或导致电路误动作，但有时也许并不导致上述后果。对于这种纹波或振荡，都应称为电路的一种噪声。又有某一频率的无线电波信号，对需要接收这种信号的接收机来讲，它是正常的目的信号，而对另一接收机它就是一种非目的信号，即是噪声。在电子学中常使用干扰这个术语，有时会与噪声的概念相混淆，其实，是有区别的。噪声是一种电子信号，而干扰是指的某种效应，是由于噪声原因对电路造成的一种不良反应。而电路中存在着噪声，却不一定就有干扰。在数字电路中。往往可以用示波器观察到在正常的脉冲信号上混有一些小的尖峰脉冲是所不期望的，而是一种噪声。但由于电路特性关系，这些小尖峰脉冲还不致于使数字电路的逻辑受到影响而发生混乱，所以可以认为是没有干扰。 当一个噪声电压大到足以使电路受到干扰时，该噪声电压就称为干扰电压。而一个电路或一个器件，当它还能保持正常工作时所加的最大噪声电压，称为该电路或器件的抗干扰容限或抗扰度。一般说来，噪声很难消除，但可以设法降低噪声的强度或提高电路的抗扰度，以使噪声不致于形成干扰。 关键词：电路噪声电路干扰电路信号尖峰脉冲 ABSTRACT In common use, the word noise means unwanted sound or noise pollution. In electronics noise can refer to the electronic signal corresponding to acoustic noise (in an audio system) or the electronic signal corresponding to the (visual)
传感器电路的噪声及其抗干扰技术研究
传感器电路的噪声及其抗干扰技术研究 作者：刘竹琴，白泽生延安大学物理与电子信息学院 尽量消除或抑制电子电路的干扰是电路设计和应用始终需要解决的问题。传感器电路通常用来测量微弱的信号，具有很高的灵敏度，如果不能解决好各类干扰的影响，将给电路及其测量带来较大误差，甚至会因干扰信号淹没正常测量信号而使电路不能正常工作。在此，研究了传感器电路设计时的内部噪声和外部干扰，并得出采取合理有效的抗干扰措施，能确保电路正常工作，提高电路的可靠性、稳定性和准确性。 传感器电路通常用来测量微弱的信号，具有很高的灵敏度，但也很容易接收到外界或内部一些无规则的噪声或干扰信号，如果这些噪声和干扰的大小可以与有用信号相比较，那么在传感器电路的输出端有用信号将有可能被淹没，或由于有用信号分量和噪声干扰分量难以分辨，则必将妨碍对有用信号的测量。所以在传感器电路的设计中，往往抗干扰设计是传感器电路设计是否成功的关键。
1 传感器电路的内部噪声 1．1 高频热噪声 高频热噪声是由于导电体内部电子的无规则运动产生的。温度越高，电子运动就越激烈。导体内部电子的无规则运动会在其内部形成很多微小的电流波动，因其是无序运动，故它的平均总电流为零，但当它作为一个元件(或作为电路的一部分)被接入放大电路后，其内部的电流就会被放大成为噪声源，特别是对工作在高频频段内的电路高频热噪声影响尤甚。 通常在工频内，电路的热噪声与通频带成正比，通频带越宽，电路热噪声的影响就越大。在 通频带△f内，电路热噪声电压的有效值：。以一个1 kΩ的电阻为例，如果电路的通频带为1 MHz，则呈现在电阻两端的开路电压噪声有效值为4μV(设温度为室温T=290 K)。看起来噪声的电动势并不大，但假设将其接入一个增益为106倍的放大电路时，其输出噪声可达4 V，这时对电路的干扰就很大了。 1．2 低频噪声 低频噪声主要是由于内部的导电微粒不连续造成的。特别是碳膜电阻，其碳质材料内部存在许多微小颗粒，颗粒之间是不连续的，在电流流过时，会使电阻的导电率发生变化引起电流的变化，产生类似接触不良的闪爆电弧。另外，晶体管也可能产生相似的爆裂噪声和闪烁噪声，其产生机理与电阻中微粒的不连续性相近，也与晶体管的掺杂程度有关。 1．3 半导体器件产生的散粒噪声 由于半导体PN结两端势垒区电压的变化引起累积在此区域的电荷数量改变，从而显现出电容效应。当外加正向电压升高时，N区的电子和P区的空穴向耗尽区运动，相当于对电容充电。当正向电压减小时，它又使电子和空穴远离耗尽区，相当于电容放电。当外加反向电
谈电子电路噪声干扰及其抑制
谈电子电路噪声干扰及其抑制 [摘要]从广义上讲，噪声与干扰是同义词，是指有用信号以外的无用信号。在测量中它严重影响有用信号的测量精度，特别是妨碍对微弱信号的检测。一般来说，噪声是很难消除的，但可以降低噪声的强度，消除或减小其对测量的影响。 【关键词】电子；电路；噪声干扰；抑制 在测量中电子电路噪声干扰严重影响有用信号的测量精度，特别是妨碍对微弱信号的检测。一般来说，噪声是很难消除的，但可以降低噪声的强度，消除或减小其对测量的影响。 1.噪声干扰的来源与耦合方式 1.1形成噪声的三要素 要想设法抑制噪声和干扰，必须首先确定产生噪声的噪声源是什么，接收电路是什么，噪声源和接收电路之间是怎样耦合的，这就是平常所说的形成噪声的三要素，即：噪声源，对噪声敏感的接收电路及耦合通道。然后才能分别采用相应的方法。通常从三个方面加以解决：对于噪声源，应抑制噪声源产生的噪声；对于噪声敏感的接收电路，应使接收电路对噪声不敏感；对于耦合通道，可隔离耦合通道的传输。 1.2噪声的来源 噪声的来源多种多样，归纳起来可分为系统内部元件产生的随机噪声（也称为固有噪声）和系统外部引入的干扰。 固有噪声：电路中各种元器件本身就是噪声源，如电阻的固有噪声主要是由电阻内部的自由电子无规则的热运动造成的。晶体管的散粒噪声、低频噪声等都是固有噪声。 系统外部引入的干扰：其因素较多也较复杂，如50Hz电源谐波所产生的干扰、生产设备所产生的工业干扰等。 1.3噪声的耦合方式 噪声的耦合方式通常有：传导耦合、经公共阻抗耦合和电磁场耦合3种。 1.3.1传导耦合导线经过具有噪声的环境时，拾取到噪声并传送到电路造成干扰。噪声经电路输入引线或电源引线传至电路最为常见。 1.3.2经公共阻抗的耦合通过地线和电源内阻产生的寄生反馈部分。 1.3.3电磁场耦合由感应噪声产生的干扰，包括电场、磁场和电磁感应。电磁场耦合根据辐射源的远近可分为近场感应与远场的辐射。在近场感应中电容性耦合和电感性耦合往往是同时存在。此外，一般高电压回路易产生电容性耦合源；大电流回路易产生电感性耦合源。 2.抑制噪声干扰的方法 抑制噪声干扰必须从产生噪声干扰的三要素出发，找出解决办法。 2.1在噪声发源处抑制噪声 不难理解，在噪声发源处采取措施不让噪声传播出来，问题会迎刃而解。因此在遇到干扰时，无论情况怎样复杂，首先要查找噪声源，然后研究如何将噪声源的噪声抑制下去。工作现场常见的噪声源有电源变压器、继电器、白炽灯、电机运转、集成电路处于开关工作状态等，应根据不同情况采取适当措施，如电源变压器采取屏蔽措施，继电器线圈并接二极管等。 2.2使接收电路对噪声不敏感
抗干扰措施
抗干扰技术 在电路设计当中，抗干扰占有一个特别重要的地位。在一切的电子技术当中，都是重点。（或许你会说你是玩单片机的，感觉没这方面的必要，其实是因为数字电路就两种信号，一个高电平，一个低电平，本身就有一定的抗干扰性能，而模拟信号是连续的，容易被干扰，这也是现在的产品都数字化的原因之一，但是玩单片机的就不玩模拟信号？加点抗干扰技术以防万一也没错吧！）举个例子来说，如果要放大一个微弱的信号，当电源不是很好，有较大的纹波，经常4.5V到6V之间跳，工频信号又很强，你的电路有没有什么防护措施，你想想，当这个信号到最后，还是你想要的信号吗？打个比方，如果唐僧身边没有那么多能干的徒弟，菩萨，神仙，他到得了西天吗？那些妖精就是干扰源，徒弟什么的就是抗干扰措施，当然唐僧自身也有一定的抗干扰能力。这就是我们要讲的抗干扰技术。（请各位懒人直接跳到最后的总结） 理论上来说，抗干扰分为3个方面：1、干扰源。2、传输途径。3、敏感原件。也就是我们需要下功夫的地方。按照优先考虑的顺序，也是如上的1、2、3。你要是能把干扰抑制在源头，扼杀在摇篮里，那就不用其他的措施了。但是干扰源来自四面八方，说不定自己后院还起火（比如运放的自激振荡），所以3个方面都是需要加强的。 一般来说，电源的干扰时最普遍的，所以电源做得好就是一切的基础，尽量降低电源的纹波系数，电容可以滤去交流信号，因此在一些用运放的地方电源和地端可以并联10uF、1uF、0.1uF的电容，以滤去不同频率的波。小电容通低频，大电容通高频，但注意电解电容不要正负极接反了，那样也会产生噪声。再就是布线时，电源线和地线要尽量粗点（减小导线的电阻），避免90°折线；模拟电路和数字电路用不同的电源，；数字电路与模拟电路避免使用公共地线；最多模拟地与数字地仅有一点相连，信号连接时，可用光电隔离，防止互相干扰。接地线越短越好，避免地线形成环路。 在传输途径上下功夫，各模块之间连接线尽量短，远离干扰；高频信号传输可使用同轴电缆或多芯屏蔽电缆，对可能的干扰源输出线进行滤波，产生噪声的导线与地线绞合，信号地线、其它可能造成干扰的电路的地线分开，敏感电路加屏蔽罩（屏蔽罩是要接地才有用的），把干扰源围闭在屏蔽罩内也是允许的。隔离也是常用的，隔离分变压器隔离，继电器隔离，光电隔离，光电隔离比较常用。 有的继承电路 而加强自身的抗干扰性能，大部分是靠原件本省的性质和所用的材料等等，我们自己难以决定。 总而言之，想要抗干扰，可采取以下措施： 1、提高电源的稳定性，减小纹波。各个模块的电源可以和地之间用不同的电容 相连。 2、在信号线容易受到干扰的地方，使用滤波电路。 3、各级模块相连的信号线尽量短，也可以用同轴电缆相连。 4、使用屏蔽盒屏蔽各个模块，或者干扰源。 5、模拟电路与数字电路使用不同的电源，信号之间使用光电隔离。 6、布线时，避免地线成环状，接线尽量短，但避免交叉、飞线。各种模块布局 时分开，模拟电路与数字电路分开。电源线与地线要尽量粗一点。原件排列
抗干扰设计原则
> 抗干扰设计原则 1.电源线的设计 （1）选择合适的电源 （2）尽量加宽电源线 （3）保证电源线、底线走向和数据传输方向一致 （4）使用抗干扰元器件 （5）电源入口添加去耦电容（10~100uf） 2.[ 3.地线的设计 （1）模拟地和数字地分开 （2）尽量采用单点接地 （3）尽量加宽地线 （4）将敏感电路连接到稳定的接地参考源 （5）对pcb板进行分区设计，把高带宽的噪声电路与低频电路分开 （6）尽量减少接地环路（所有器件接地后回电源地形成的通路叫“地线环路”）的面积 3.. 4.元器件的配置 （1）不要有过长的平行信号线 （2）保证pcb的时钟发生器、晶振和cpu的时钟输入端尽量靠近，同时远离其他低频器件（3）元器件应围绕核心器件进行配置，尽量减少引线长度 （4）对pcb板进行分区布局 （5）考虑pcb板在机箱中的位置和方向 （6）缩短高频元器件之间的引线 4.】 5.去耦电容的配置 （1）每10个集成电路要增加一片充放电电容（10uf） （2）引线式电容用于低频，贴片式电容用于高频 （3）每个集成芯片要布置一个的陶瓷电容 （4）对抗噪声能力弱，关断时电源变化大的器件要加高频去耦电容 （5）电容之间不要共用过孔 （6）去耦电容引线不能太长 5.— 6.降低噪声和电磁干扰原则 （1）尽量采用45°折线而不是90°折线（尽量减少高频信号对外的发射与耦合） （2）用串联电阻的方法来降低电路信号边沿的跳变速率 （3）石英晶振外壳要接地 （4）闲置不用的们电路不要悬空 （5）时钟垂直于IO线时干扰小 （6）尽量让时钟周围电动势趋于零
（7）IO驱动电路尽量靠近pcb的边缘 （8）- （9）任何信号不要形成回路 （10）对高频板，电容的分布电感不能忽略，电感的分布电容也不能忽略 （11）通常功率线、交流线尽量在和信号线不同的板子上 6.其他设计原则 （1）CMOS的未使用引脚要通过电阻接地或电源 （2）用RC电路来吸收继电器等原件的放电电流 （3）总线上加10k左右上拉电阻有助于抗干扰 （4）采用全译码有更好的抗干扰性 （5）~ （6）元器件不用引脚通过10k电阻接电源 （7）总线尽量短，尽量保持一样长度 （8）两层之间的布线尽量垂直 （9）发热元器件避开敏感元件 （10）正面横向走线，反面纵向走线，只要空间允许，走线越粗越好（仅限地线和电源线）（11）要有良好的地层线，应当尽量从正面走线，反面用作地层线 （12）保持足够的距离，如滤波器的输入输出、光耦的输入输出、交流电源线和弱信号线等（13）长线加低通滤波器。走线尽量短截，不得已走的长线应当在合理的位置插入C、RC、或LC低通滤波器。 （14）> （15）除了地线，能用细线的不要用粗线。 7.布线宽度和电流 一般宽度不宜小于（8mil) 在高密度高精度的pcb上，间距和线宽一般(12mil) 当铜箔的厚度在50um左右时，导线宽度1~(60mil) = 2A 公共地一般80mil,对于有微处理器的应用更要注意 8.} 9.电源线尽量短，走直线，最好走树形，不要走环形 9.布局 10.首先，要考虑PCB尺寸大小。PCB尺寸过大时，印制线条长，阻抗增加，抗噪声能力下降，成本也增加;过小，则散热不好，且邻近线条易受干扰。 在确定PCB尺寸后.再确定特殊元件的位置。最后，根据电路的功能单元，对电路的全部元器件进行布局。 在确定特殊元件的位置时要遵守以下原则： (1)尽可能缩短高频元器件之间的连线，设法减少它们的分布参数和相互间的电磁干扰。易受干扰的元器件不能相互挨得太近，输入和输出元件应尽量远离。 (2)某些元器件或导线之间可能有较高的电位差，应加大它们之间的距离，以免放电引出意外短路。带高电压的元器件应尽量布置在调试时手不易触及的地方。
噪声干扰PCB布线与微小信号的放大
电路中干扰、噪声的应对与微弱信号的测量 摘要：微弱信号常常被混杂在大量的噪音中。噪声的来源多种多样，有来自电路之间的，有电子元器件本身所具有的，也有来自外部环境的。这其中，又分为了好多不同种类，比如电子元器件的噪声，有低频时的1/f噪声，有高频的热噪声等等。本文中分别对其进行介绍。为了消除这些噪声，从而获得正确的信号，就需要对电路采取一些措施。在PCB布局布线时，就有好多细节非常值得我们注意。当然，元器件的选择也是很有讲究的。当然，仅仅对噪声干扰进行抑制并不足以达到检测微弱信号的目的，为此，在设计检测微弱信号的电路时，又有很多重要的方法和注意点值得参考。只有做好这些，才能从噪声中得到可靠、稳定的信号。关键词：噪声；PCB布线；微弱信号检测 一、电路中的干扰与噪声 噪声是电路中相对于信号而言的一些干扰、无用的信号噪声干扰的产生原因有许多,如雷击、周边负载设备的开关机、发电机、无线电通讯等。在对微弱信号处理时，噪声的影响非常重要，必须对其采取措施，否则有用信号将淹没其中，而无法被检测到。具体到噪声来源、噪声特点等方面，噪声有许许多多的类别，下面分别简要对其进行介绍。 1.1低频噪声 低频噪声主要是由于内部的导电微粒不连续造成的。特别是碳膜电阻，其碳质材料内部存在许多微小颗粒，颗粒之间是不连续的，在电流流过时，会使电阻的导电率发生变化引起电流的变化，产生类似接触不良的闪爆电弧。另外，晶体管也可能产生相似的爆裂噪声和闪烁噪声，其产生机理与电阻中微粒的不连续性相近，也与晶体管的掺杂程度有关。 1.2半导体器件产生的散粒噪声 由于半导体PN结两端势垒区电压的变化引起累积在此区域的电荷数量改变，从而显现出电容效应。当外加正向电压升高时，N区的和P区的空穴向耗尽区运动，相当于对电容充电。当正向电压减小时，它又使电子和空穴远离耗尽区，相当于电容放电。当外加反向电压时，耗尽区的变化相反。当电流流经势垒区时，这种变化会引起流过势垒区的电流产生微小波动，从而产生电流噪声。其产生噪声的大小与温度、频带宽度△f成正比。 1.3高频热噪声 高频热噪声是由于导电体内部电子的无规则运动产生的。温度越高，电子运动就越激烈。导体内部电子的无规则运动会在其内部形成很多微小的电流波动，因其是无序运动，故它的
电路噪声的产生及抑制
电路噪声的产生及抑制 电路噪声 对于电子线路中所标称的噪声，可以概括地认为，它是对目的信号以外的所有信号的一个总称。最初人们把造成收音机这类音响设备所发出噪声的那些电子信号，称为噪声。但是，一些非目的的电子信号对电子线路造成的后果并非都和声音有关，因而，后来人们逐步扩大了噪声概念。例如，把造成视屏幕有白班呀条纹的那些电子信号也称为噪声。可能以说，电路中除目的的信号以外的一切信号，不管它对电路是否造成影响，都可称为噪声。例如，电源电压中的纹波或自激振荡，可对电路造成不良影响，使音响装置发出交流声或导致电路误动作，但有时也许并不导致上述后果。对于这种纹波或振荡，都应称为电路的一种噪声。又有某一频率的无线电波信号，对需要接收这种信号的接收机来讲，它是正常的目的信号，而对另一接收机它就是一种非目的信号，即是噪声。在电子学中常使用干扰这个术语，有时会与噪声的概念相混淆，其实，是有区别的。噪声是一种电子信号，而干扰是指的某种效应，是由于噪声原因对电路造成的一种不良反应。而电路中存在着噪声，却不一定就有干扰。在数字电路中。往往可以用示波器观察到在正常的脉冲信号上混有一些小的尖峰脉冲是所不期望的，而是一种噪声。但由于电路特性关系，这些小尖峰脉冲还不致于使数字电路的逻辑受到影响而发生混乱，所以可以认为是没有干扰。 当一个噪声电压大到足以使电路受到干扰时，该噪声电压就称为干扰电压。而一个电路或一个器件，当它还能保持正常工作时所加的最大噪声电压，称为该电路或器件的抗干扰容限或抗扰度。一般说来，噪声很难消除，但可以设法降低噪声的强度或提高电路的抗扰度，以使噪声不致于形成干扰。 电子电路中噪声的产生？如何抑制 这个东西主要是由于电路中的数字电路和电源部分产生的。在数字电路中，普遍存在高频的数字电平，这些电平可以产生两种噪声：1、电磁辐射，就像电视的天线一样，通过发射电磁波来干扰旁边的电路，也就是你说的噪声。2、耦合噪声，指数字电路和旁边的电路存在
现场总线抗干扰措施
根据国际电工委员会IEC1158定义,安装在制造或过程区域的现场装置与控制室内的动控制装置之间的数字式、串行、多点通信的数据总线称为现场总线。当今全球最流行的现总线有FF总线(FieldbusFoundation）、Profibus、Modbus等,在造纸行业,ABB公司AF100应用也很多。但是无论哪一种现场总线,都是数字信号,当在介质上传输时,由于干扰噪音的原因,使得“1”变成了“0”,“0”变成了“1”,从而影响现场总线性能,以至于不能正常工作。因此研究现场总线的抗干扰问题并提高现场总线的抗干扰能力非常重要。 1 纸机车间存在的干扰源 (1)纸机传动系统是纸机车间最大的干扰源。纸机传动系统的总负荷约占造纸车间总负荷的1/3以上,在系统的整流和逆变中,大功率电力电子元器件(IGBT等)高速开和关转换,产生大量的高频电磁波,污染整个车间,并且产生大量高次谐波,污染工频电网。 (2)变压器、MCC柜、电力电缆和动力设备。这些设备均为工频,频率较低,干扰一般发生在近场,而近场中随着干扰源的特性不同,电场分量和磁场分量有很大差别。特别是动力设备启动时,瞬间电流能够达到额定电流的6~1倍,会产生大电流冲击的暂态干扰。 (3)来自工频电源的干扰。工频电源波形畸变和高次谐波若未加隔离或滤波,便会通过向纸机控制系统供电而进入控制系统,影响现场总线的信号。 (4)导线接触不良产生的火花、电弧等。 (5)三相供电不平衡产生的地电流、屏蔽层不共地产生的接地环流。 2 干扰的传播途径 (1)由导线传输,称为传导干扰。在现场总线中,主要表现为地线阻抗干扰和来自工频电源的干扰。 (2)通过空间以辐射的形式传输,称为辐射干扰。 3 现场总线的抗干扰措施 (1)远离干扰源动力设备和电力电缆对现场总线的干扰,与距离的平方成反比,即随距离的增大,干扰衰减非常快。所以,现场总线设备远离用电设备,现场总线电缆与动力缆分层桥架布置,都能起到很好的防干扰作用。远离干扰源,是防止辐射干扰的重要措施。 (2)现场总线设备和电缆的屏蔽现场总线屏蔽的机理,一是外来电磁波在金属表面产生涡流,从而抵消原来的磁场;二是电磁波在金属表面产生反射损耗,另一部分透射波在金属屏蔽层内传播过程中,衰减产生吸收损耗。现场总线的屏蔽是利用由导电材料制成的屏蔽并结合接地,来切断干扰源。 (3)采用UPS电源或隔离变压器可防止来自工频电源的干扰。 (4)采用光缆传输信号在现场总线传输速度高!传输距离远干扰大的情况下,尽可能地采用光缆。采用光缆后,有效解决了辐射扰和传导干扰的众多问题。若在不共地两点之间,或者在
抗干扰措施
抗干扰措施的基本原则是：抑制干扰源，切断干扰传播路径，提高敏感器件的抗干扰性能。 1、抑制干扰源 抑制干扰源就是尽可能的减小干扰源的du/dt，di/dt。这是抗干扰设计中最优先考虑和最重要的原则，常常会起到事半功倍的效果。减小干扰源的du/dt主要是通过在干扰源两端并联电容来实现。减小干扰源的di/dt则是在干扰源回路串联电感或电阻以及增加续流二极管来实现。 抑制干扰源的常用措施如下： （1）继电器线圈增加续流二极管，消除断开线圈时产生的反电动势干扰。仅加续流二极管会使继电器的断开时间滞后，增加稳压二极管后继电器在单位时间内可动作更多的次数。 （2）在继电器接点两端并接火花抑制电路（一般是RC串联电路，电阻一般选几K到几十K，电容选0.01uF），减小电火花影响。 （3）给电机加滤波电路，注意电容、电感引线要尽量短。 （4）电路板上每个IC要并接一个0.01μF～0.1μF高频电容，以减小IC对电源的影响。注意高频电容的布线，连线应靠近电源端并尽量粗短，否则，等于增大了电容的等效串联电阻，会影响滤波效果。 （5）布线时避免90度折线，减少高频噪声发射。 （6）可控硅两端并接RC抑制电路，减小可控硅产生的噪声（这个噪声严重时可能会把可控硅击穿的）。 2、切断干扰传播路径的常用措施 （1）充分考虑电源对单片机的影响。电源做得好，整个电路的抗干扰就解决了一大半。许多单片机对电源噪声很敏感,要给单片机电源加滤波电路或稳压器，以减小电源噪声对单片机的干扰。比如，可以利用磁珠和电容组成π形滤波电路，当然条件要求不高时也可用100Ω电阻代替磁珠。 （2）如果单片机的I/O口用来控制电机等噪声器件，在I/O口与噪声源之间应加隔离（增加π形滤波电路）。控制电机等噪声器件，在I/O口与噪声源之间应加隔离（增加π形滤波电路）。 （3）注意晶振布线。晶振与单片机引脚尽量靠近，用地线把时钟区隔离起来，晶振外壳接地并固定。此措施可解决许多疑难问题。 （4）电路板合理分区，如强、弱信号，数字、模拟信号。尽可能把干扰源（如电机，继电器）与敏感元件（如单片机）远离。 （5）用地线把数字区与模拟区隔离，数字地与模拟地要分离，最后在一点接于电源地。A/D、D/A芯片布线也以此为原则，厂家分配A/D、D/A芯片引脚排列时已考虑此要求。（6）单片机和大功率器件的地线要单独接地，以减小相互干扰。大功率器件尽可能放在电路板边缘。 （7）在单片机I/O口，电源线，电路板连接线等关键地方使用抗干扰元件如磁珠、磁环、电源滤波器，屏蔽罩，可显著提高电路的抗干扰性能。
电工学 章 题库电子电路中的反馈 答案
第17章电子电路中的反馈 一、填空题 1、反馈放大电路由_____________和_____________两部分组成。 2、已知某放大电路的输入信号为1mV, 输出电压为1V；当加上负反馈后达到同样的输出电压时，需加入输入电压为10mV。则该电路的反馈深度为______，反馈系数为______。 3、已知一负反馈放大电路的开环放大倍数A=200, 反馈系数F=0.05。当温度变化使开环放大倍数变化±5%时，闭环放大倍数的相对变化量为___________。 4、某放大器开环放大倍数A变化±25%时，若要求闭环放大倍数A f的变化不超过±1%。若闭环放大倍数A f=100，则A=________，F=_________。 5、若希望放大器从信号源索取的电流要小，可引入______反馈。若希望电路在负载变化时，输出电流稳定，则可引入_______反馈。若希望电路在负载变化时，输出电压稳定，则可引入______反馈。 6、为组成满足下列要求的电路，应分别引入何种组态的负反馈: 组成一个电压控制的电压源，应引入_____________；组成一个电流控制的电压源，应引入_____________；组成一个电压控制的电流源，应引入_____________；组成一个电流控制的电流源，应引入_____________。 7、放大电路的负反馈是使净输入量。（填“增大”或“减小”） 8、在放大电路中引入反馈后．使净输入信号减小的反馈是___________反馈，若使净输入信号增大的反馈是__________反馈。 9、在放大电路中，为了稳定静态工作点，可以引入________负反馈（填“交流”或“直流”）；若要稳定放大倍数，应引入________负反馈。（填“交流”或“直流”） 10、交流放大电路中，要求降低输出电阻，提高输入电阻，需引入_____________负反馈。
运算放大器电路中固有噪声的分析与测量一
运算放大器电路中固有噪声的分析与测量(一) 第一部分：引言与统计数据评论 我们可将噪声定义为电子系统中任何不需要的信号。噪声会导致音频信号质量下降以及精确测量方面的错误。板级与系统级电子设计工程师希望能确定其设计方案在最差条件下的噪声到底有多大，并找到降低噪声的方法以及准确确认其设计方案可行性的测量技术。 噪声包括固有噪声及外部噪声，这两种基本类型的噪声均会影响电子电路的性能。外部噪声来自外部噪声源，典型例子包括数字开关、60Hz 噪声以及电源开关等。固有噪声由电路元件本身生成，最常见的例子包括宽带噪声、热噪声以及闪烁噪声等。本系列文章将介绍如何通过计算来预测电路的固有噪声大小，如何采用 SPICE模拟技术，以及噪声测量技术等。 热噪声 热噪声由导体中电子的不规则运动而产生。由于运动会随温度的升高而加剧，因此热噪声的幅度会随温度的上升而提高。我们可将热噪声视为组件（如电阻器）电压的不规则变化。图 1.1 显示了标准示波器测得的一定时域中热噪声波形，我们从图中还可看到，如果从统计学的角度来分析随机信号的话，那么它可表现为高斯分布曲线。我们给出分布曲线的侧面图，从中可以看出它与时域信号之间的关系。 图 1.1: 在时间域中显示白噪声以及统计学分析结果
热噪声信号所包含的功率与温度及带宽直接成正比。请注意，我们可简单应用功率方程式来表达电压与电阻之间的关系（见方程式1.1），根据该表达式，我们可以估算出电路均方根 (RMS) 噪声的大小。此外，它还说明了在低噪声电路中尽可能采用低电阻元件的重要性。 方程式 1.1：热电压 方程式 1.1 中有一点值得重视的是，根据该表达式我们还可计算出 RMS 噪声电压。在大多数情况下，工程师希望了解“最差条件下噪声会有多严重？”换言之，他们非常关心峰峰值电压的情况。如果我们要将 RMS 热噪声电压转化为峰峰值噪声的话，那么必须记住的一点是：噪声会表现为高斯分布曲线。这里有一些单凭经验的方法即根据统计学上的关系，我们可将 RMS 热噪声电压转化为峰峰值噪声。不过，在介绍有关方法前，我想先谈谈一些数学方面的基本原理。本文的重点在于介绍统计学方面的基本理论，随后几篇文章将讨论实际模拟电路的测量与分析事宜。 概率密度函数： 构成正态分布函数的数学方程式称作“概率密度函数”（见方程式 1.2）。根据一段时间内测得的噪声电压绘制出相应的柱状图，从该柱状图，我们可以大致看出函数所表达的形状。图 1.2 显示了测得的噪声柱状图，并给出了相应的概率密度函数。
运放电路噪声与偏置
运放电路噪声与偏置 1.噪声的来源 非反转放大电路主要的噪声来源如下（摘自远坂俊昭《从OP放大器实践电路到微弱信号的处理》）： 从图中可知，噪声主要与下面几个因素有关。 1.1．等效输入噪声电压（En） 等效输入噪声电压定义为，屏蔽良好、无信号输入的的运放，在其输出端产生的任何交流无规则的干扰电压。这个噪声电压折算到运放输入端时，就称为运放输入噪声电压。 En和频率有关，不同频率段的噪声规律不一样，如图。
在计算时，需要分段计算。一般datasheet会给出某个频率段的噪声密度，也有些会给出低频段的噪声值。根据这些指标与自身系统的带宽即可计算得到噪声电压。 1.2．等效输入噪声电流（In） 等效输入噪声电流（In）与等效输入噪声电压类似。 同样datasheet会给出噪声密度指标，根据实际带宽计算得到噪声幅度，由于是一个电流值，还需要乘上所流经电阻的阻值，得到电压噪声幅度。 1.3．电阻热噪声 高于绝对0°（-273℃或Ok）的任何温度下，物质中的电子都在持续地热运动。由于其运动方向是随机的，任何短时电流都不相关，因此没有可检测到的电流。但是连续的随机运动序列可以导致Johnson噪声或热噪声。电阻热噪声的幅度和其阻值有下列关系； 式中，Vn是噪声电压，以V为单位；Kb是玻尔兹曼常数，1.38×10(-23)J/K；T是温度，以K为单位；R是电阻，以Ω为单位；B是带宽，以Hz为单位 当放大电路中有较大电阻，那么热噪声也是主要的噪声源之一。 1.4．噪声的融合 上面列举的几种噪声互相之间是无关的，他们的自乘之和的平方根就是合成的振幅值。噪声幅值在最大噪声幅值1/3以下的成分，影响小于10%，可以忽略不计。 实际电路中根据实际参数计算主要噪声，忽略次要噪声，即可估算得到噪声值。
高频电路中电源噪声分析及其干扰消除对策
高频电路中电源噪声分析及其干扰消除对策 一、电源噪声的分析 电源噪声是指由电源自身产生或受扰感应的噪声。其干扰表现在以下几个方面: 1)电源本身所固有的阻抗所导致的分布噪声。高频电路中，电源噪声对高频信 号影响较大。因此，首先需要有低噪声的电源。干净的地和干净的电源是同样重要的。电源特性如图1所示。 从图1可以看出，理想情况下的电源是没有阻抗的，因此其不存在噪声。但 是，实际情况下的电源是具有一定阻抗的，并且阻抗是分布在整个电源上的，因 此，噪声也会叠加在电源上。所以应该尽可能减小电源的阻抗，最好有专门的电源 层和接地层。在高频电路设计中，电源以层的形式设计一般比以总线的形式设计要好，这样回路总可以沿着阻抗最小的路径走。此外，电源板还得为PCB上所有产生 和接受的信号提供一个信号回路，这样可以最小化信号回路，从而减小噪声。 2)共模场干扰。指的是电源与接地之间的噪声，它是因为某个电源由被干扰电 路形成的环路和公共参考面上引起的共模电压而造成的干扰，其值要视电场和磁场 的相对的强弱来定。如图2。
在该通道上，Ic的下降会在串联的电流回路中引起共模电压，影响接收部分。如果磁场占主要地位，在串联地回路中产生的共模电压的值是: 式(1)中的ΔB为磁感应强度的变化量，Wb/m2;S为面积，m2。 如果是电磁场，已知它的电场值时，其感应电压为 式(2)一般适用于L=150/F以下，F为电磁波频率MHz。 如果超过这个限制的话，最大感应电压的计算可简化为: 3)差模场干扰。指电源与输入输出电源线间的干扰。在实际PCB设计中，笔者 发现其在电源噪声中所占的比重很小，因此这里可以不作讨论。 4)线间干扰。指电源线间的干扰。在两个不同的并联电路之间存在着互电容C 和互感M1-2时，如果干扰源电路中有电压VC和电流IC，则被干扰电路中将出现: a. 通过容性阻抗耦合的电压为 式(4)中RV是被干扰电路近端电阻和远端电阻的并联值。 b.通过感性耦合的串联电阻 如果干扰源中有共模噪声，则线间干扰一般表现为共模和差模两种形式。 5)电源线耦合。是指交流或直流电源线受到电磁干扰后，电源线又将这些干扰 传输到其他设备的现象。这是电源噪声间接地对高频电路的干扰。需要说明的是:
运算放大器电路固有噪声的分析与测量3
Analysis And Measurement Of Intrinsic Noise In Op Amp Circuits Part III: Resistor Noise And Sample Calculations by Art Kay, Senior Applications Engineer, Texas Instruments Incorporated In part II we developed a method for converting the noise spectral density curves from a product data sheet to noise sources in an op amp model. In this part we will learn how to use the model to compute the total output noise for a simple op amp circuit. The total noise referred-to-input (RTI) will contain noise from the op amp voltage noise source, noise from the op amp current noise source, and resistor noise. This combined noise source will be multiplied by the op amp noise gain. Fig. 3.1 shows all the different sources, to be combined and multiplied by the noise gain. Fig. 3.1: Combine The Noise Sources
电子电路噪声和抑制噪声方法
0 前言在当前环境污染中，噪声污染是随着科技水平不断提升而产生的严重污染，伴随着私家车、城市施工等普遍增多，都在一定程度上增加了城市的噪声污染。而噪声污染本身对电子电路的信号传输也会有一定程度上的影响和作用，从而影响电子电路的通讯质量。尽管噪声无法真正消除，但通过相应的调整可以对其进行抑制管控，达到弱化的效果。1 噪声的成因对噪声进行抑制控制，首先就是要对噪声源的位置及产生进行明确。只有了解了相关噪声源的产生位置、产生原因，才能进一步进行具有针对性的实施抑制措施。1.1通过放电产生的噪声此类噪声来源于自然界中的雷电，这种状况下产生的噪声对电子设备的损害程度无法预测，就算普通的开关设备，也极有可能成为放点噪声源。 1.2因为辐射干扰而产生的噪声辐射干扰即通过空间介质，干扰能量的近场感应。此类噪声来源主要在工频、射频和高频大功率传输线上产生，由于上面电流变化较快，在附近形成交变磁场噪声源。1.3特定器件固有的噪声源在组成电路的内部组件中，特定器件自带噪声源，且产生噪声随机。其中主要包括散弹噪声、热噪声和接触噪声等。热噪声主要成因是导体内部自由电子的无规则热运动；散弹噪声则是在晶体管期间中产生的电流噪声，是载流子在通过势垒区时不均匀而引起的电流的微小起伏；接触噪声则是因为两种不同材料之间电子电路噪声和抑制噪声方法 张秀文 深圳国创名厨商用设备制造有限公司 广东深圳 588251 的不完全接触，使电导率发生起伏而产生的干扰信号。这几种噪声源都可看作特定器件的固有噪声源，但在噪声的抑制过程中却可能有所区别。 2 电子电路中噪声的常规监测办法2.1通过观察法进行监测 观察法即通过检测者进行肉眼观察，这种运用饭费十分有限，主要是对电路板的虚焊、漏焊和线之间的短路和断裂、元件安装和是否烧焦等情况进行检查。 2.2通过触摸器件进行监测 触摸法即通过人手对器件进行触摸从而发 现问题的检测方法。通过对机件、机箱、底板进行轻击时产生的噪声震荡加大，则可断定噪声与此电路相关。在电路正常工作时，本身发 热的元器件突然失去热度或过热，产生的噪声 与此器件有关。 2.3通过示波器进行动态观测 通过示波器对电路中的关键点波形进行观察，这种观察是在电路中从后往前慢慢注入测试信号，再根据示波器的输出信号波形来检测异常，若信号波形表现异常，则表明前方电路存在故障。 2.4通过分割法逐级检测 此种方法是对部件进行逐级拆除，找出无 噪声部位，进而寻找并确定噪声来源。在检查 中，应从前往后分离电路，具体可通过在电路板上短线、拔掉部分插件等方式来完成，无噪声的部位即噪声产生的根源所在。2.5用万用表进行静态测量 通过万用表的直流工作电流和电压能对故 障进行检测，可见万用表也能检测噪声，尤其是在现行电路分立元件的监测中，万用表的运用十分广泛。 3 抑制电子电路噪声的有效途径 在电子电路中，噪声对其造成负面效果的大小，取决于噪声与信号相比的相对大小。这种比较通常通过信噪比来表示。对电子电路进行噪声上的优化，应以提升电路输出信噪比为 最终目的。具体可从信号强度的提升和噪声的 降低上进行。因此在相应的选择过程中，应确保信号和噪声的增减差异，以改变整个电路的信噪比，以下是通过减小电路中内部噪声来提升信噪比的具体途径。 3.1在电子电路中运用合适器件 在电子的研制过程中，低噪声电子器件的全用能有效降低噪声污染。以场效应管和晶体管的噪声性能对比为例，结型场效应管在低频和中频区中的电流噪声比晶体管要小很多，原因是场效应管主要以多数载流子来导电，而晶体管在电极和基极之间的电流分布不均，在运行的过程中会产生分配噪声，而载流子从发射结势垒造成的散弹噪声，对冉有栅级与导电沟道的反向电流散弹噪声，但十分微弱。可见，场效应管在低频噪声上相对于晶体管具有较好性能优势。力图在音频放大电路前置放大级中多运用结型场效应管。但高频段的使用中，因为沟道电阻噪声从栅级和够到之间寄生电容感应到栅级，伴随频率的提升而不断变大，因此此时的电流噪声可能比警惕三极管更大。3.2电源滤波器的运用在电子电路中，滤波器作为对电源频率进行选择的期间，职能通过对电源频率进行详尽频率成分的选择，而若有高于此频率成分的信号，则会产生衰竭。因为电源滤波器具有十分有效的降噪功能，因而在当前的市场上出现的五花八门的电源滤波器，在许多电子设备的电源输入端都有安装使用。3.3在电子电路中负反馈的引入负反馈在电子电路中的运用有利有弊，在电子电路中，负反馈对抑制电路内部的噪声具有很好的效果，但对有用信号也会产生抑制影响，相对比则会发现信噪比并无显著提升。在运用负反馈的同时，也会产生如下的负面效果：一是负反馈的引入会在电路中增加一个反馈电阻带来的热噪声；而是在负反馈引入后可能造成电路自激，造成电路无法正常运作。因此，通常在电子电路的噪声抑制中部推荐运用负反馈的办法。4结束语由此可见，对噪声污染进行分析、研究并进行具有针对性的抑制把控，这个过程中应充分运用各种先进科技手段来寻找噪音源，并结合具体的产生原因和环境、应用需求等相关问题进行适当调整，从而战争控制噪声污染，将噪声污染对电子电路的影响和干扰有效的降低和转化。
电路噪声的产生以及抑制噪声的方法
电路噪声的产生以及抑制噪声的方法 电路噪声 对于电子线路中所标称的噪声，可以概括地认为，它是对目的信号以外的所有信号的一个总称。最初人们把造成收音机这类音响设备所发出噪声的那些电子信号，称为噪声。但是，一些非目的的电子信号对电子线路造成的后果并非都和声音有关，因而，后来人们逐步扩大了噪声概念。例如，把造成视屏幕有白班呀条纹的那些电子信号也称为噪声。可能以说，电路中除目的的信号以外的一切信号，不管它对电路是否造成影响，都可称为噪声。例如，电源电压中的纹波或自激振荡，可对电路造成不良影响，使音响装置发出交流声或导致电路误动作，但有时也许并不导致上述后果。对于这种纹波或振荡，都应称为电路的一种噪声。又有某一频率的无线电波信号，对需要接收这种信号的接收机来讲，它是正常的目的信号，而对另一接收机它就是一种非目的信号，即是噪声。在电子学中常使用干扰这个术语，有时会与噪声的概念相混淆，其实，是有区别的。噪声是一种电子信号，而干扰是指的某种效应，是由于噪声原因对电路造成的一种不良反应。而电路中存在着噪声，却不一定就有干扰。在数字电路中。往往可以用示波器观察到在正常的脉冲信号上混有一些小的尖峰脉冲是所不期望的，而是一种噪声。但由于电路特性关系，这些小尖峰脉冲还不致于使数字电路的逻辑受到影响而发生混乱，所以可以认为是没有干扰。 当一个噪声电压大到足以使电路受到干扰时，该噪声电压就称为干扰电压。而一个电路或一个器件，当它还能保持正常工作时所加的最大噪声电压，称为该电路或器件的抗干扰容限或抗扰度。一般说来，噪声很难消除，但可以设法降低噪声的强度或提高电路的抗扰度，以使噪声不致于形成干扰。电子电路中噪声的产生？如何抑制这个东西主要是由于电路中的数字电路和电源部分产生的。在数字电路中，普遍存在高频的数字电平，这些电平可以产生两种噪声：1、电磁辐射，就像电视的天线一样，通过发射电磁波来干扰旁边的电路，也就是你说的噪声。2、耦合噪声，指数字电路和旁边的电路存在一定的耦合，噪声可以直接在电器上直接影响其他的电路，这种噪声更厉害。电源上存在的噪声：如果是线性
数字电路产生的噪声..
在数字电路中电磁噪声产生的机制 【导读】由于有助于简化电子设备设计和显著提高性能，数字电路在电子设备中得到了广泛应用。另一方面，数字电路相对而言更容易产生噪声，也需要根据噪声规定采取针对“不需要的辐射噪声”的措施。 图1展示了使用数字电路的电子设备可能发出的噪声的类型。通常，噪声在很宽频率范围内产生，如果与电视和/或收音机等电子设备的频率重叠，就会造成接收干扰。本章节将介绍数字电路产生这些噪声的机制。 图1 数字电路用于各种电子设备并成为噪声的起因 1. 信号频率和噪声之间的关系 如图2所示，数字电路通过切换高低信号电平操作电路，从而传输信息。切换信号电平的瞬间，高频电流流过信号线。电流不仅在信号线中流动，也在电源和接地中流动。数字电路中使用的这些高频电流被视为噪声的起因。章节2将进一步介绍这些电流。
图2 数字信号的示例（4MHz时钟脉冲） 图3和4展示了通过改变数字电路产生的噪声和信号频率所测量的示例。图中以时钟脉冲发生器作为数字电路的示例，并通过放置在三米外测量区域（电波暗室）内的天线测量发生器产生的噪声。在时钟脉冲发生器的信号频率从4MHz变为20MHz再变为66MHz期间，观察噪声发生变化的频率间隔和水平。这样就能在时钟信号的离散频率处观察噪声，这些成分被称为信号的谐波。将在下一章节中进一步讲述谐波。 在图4中的噪声测量结果中，H表示的线显示了水平极化无线电波的测量结果，而V表示的线显示了垂直极化无线电波的测量结果。在本课程中，除非另行说明，下列各图都将使用这一规则。 图3 测量配置
图4 数字电路所发出噪声的示例 2. 数字电路为什么会产生噪声 为阐释数字电路产生的噪声，我们以一个由两个IC间的信号线组成的简化电路为例。 如图5所示，我们考察这样一种情形: 一根连接两个数字IC的信号线传输信息。两个IC间的电流可以简化为如图6所示。[参考文献 4] 在图5和6中，一根信号线将信号从左侧驱动器传输到右侧驱动器。连接与电源侧或接地侧驱动器内信号线相连的开关（包括一个晶体管），可能使信号电压发生变化。当驱动器侧的开关打开时，输入终端的电容（多个pF的极少量静电容量）在接收器侧充电或放电。当驱动器输出的信号电压根据电容的充电和放电变化时，信息从驱动器传输到接收器。 图7展示了切换瞬间电流和电压的示意图。图7还展示了针对驱动器IC输出电阻(R)的建模。信号电平切换的速度视输出电阻和电容而变。请注意，本模型经过了大量简化，仅能展示电路的运行，而不足以解释噪声。后文中将介绍更为实际的模型。 在这种情况下，两个IC间的电流流经图6中电容充电侧的橙色路径，在放电侧则流经图中的蓝色路径。这一电流使数字电路产生噪声。