談電磁噪聲來源與抗干擾方法

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上談電磁噪聲來源與抗干擾方法摘要本文我們主要了解電子儀器所受的噪聲和可能產(chǎn)生的噪聲以及電子儀器內(nèi)部噪聲的基本機理，并通過實例學習處理噪聲的方法?！娟P(guān)鍵詞】電磁；噪聲；來源；抗干擾；方法噪聲和干擾主要在半導體和電子元件以及電路、裝置、儀器、系統(tǒng)的各種電平下產(chǎn)生。隨著計算機和通信技術(shù)的發(fā)展，信息化社會的進程越來越快，產(chǎn)生干擾和易受干擾的電子儀器也在增多。因此要求電子儀器具備不干擾其他設(shè)備而且不受干擾的特性，對影響電路、儀器和系統(tǒng)正常工作的磁場及電源變化等各種電磁噪聲的抑制和相應的防護措施的研究也越來越受到重視。1.噪聲與干擾的來源1.1噪聲和干擾噪聲是因接點的開閉和放電等產(chǎn)

2、生的無用電磁波，干擾是通信、廣播時使接收電路和儀器上發(fā)生故障的電磁波。因此，即使有噪聲，若電平低，或頻帶和定時不同，有時也不會造成干擾。而通信或廣播信號并非噪聲的電磁波，會對其他系統(tǒng)造成干擾，這種信號為干擾波。一般說，干擾屬于外因引起，而噪聲屬電路內(nèi)部及元器件產(chǎn)生。使各自的電路和儀器相互不發(fā)出噪聲，不受噪聲影響，做到電磁共存的性質(zhì)稱為電磁的相容性，電磁的相容性無論是對儀器內(nèi)部還是對于社會系統(tǒng)都顯得越來越重要。1.2噪聲和干擾的發(fā)生源噪聲是電路在運行過程中，其電流和電壓由于某種原因發(fā)生突變而產(chǎn)生的。在電力輸送線路中，電流流過導線會在導線周圍產(chǎn)生磁場，而電位差會產(chǎn)生電場，隨時間變化的磁場和電場自然

3、形成電磁場，從而產(chǎn)生噪聲源。另外，廣播和通信用的業(yè)余無線電和手機等的發(fā)射電波也會對其他電子儀器產(chǎn)生干擾。1.2.1大氣雷電噪聲。由于雷電而產(chǎn)生的放電噪聲對低頻帶至高頻帶的通信和廣播的接收有很大影響。若雷電沖擊從電源線侵入，則會切斷接地并損傷電源電路；若從無線接收機的天線侵入，則會造成天線輸入部分的故障等。1.2.2熱噪聲。熱噪聲為電阻所產(chǎn)生的噪聲，一般在微伏以下，在低電平信號系統(tǒng)中使用高電阻值時需要注意。1.2.3靜電放電干擾。靜電主要由于物體的摩擦、剝離等原因使接觸面上的電荷發(fā)生移動而產(chǎn)生。靜電產(chǎn)生不僅限于固體，空氣和液體的劇烈運動也能產(chǎn)生。人體所產(chǎn)生的靜電電壓有時可達幾千伏，在沒有實行靜電

4、對策的電子電路的組裝現(xiàn)場中，因操作員的帶電和放電可能導致半導體發(fā)生故障。由于靜電放電電流中含有數(shù)百兆赫的高頻成分，因此易與電路內(nèi)部耦合而產(chǎn)生干擾。1.2.4小型電器設(shè)備。開關(guān)、恒溫器、繼電器等的接觸點開閉時伴隨的放電會產(chǎn)生很高電壓的噪聲，接觸點電流越大，噪聲電壓也越大。如繼電器接點接觸不良，則在開閉時產(chǎn)生噪聲，會干擾附近電視屏幕效果；接有感性負載的電路在電源開閉時，有時也會產(chǎn)生數(shù)千伏的噪聲；還有熒光燈等放電管的輝光放電產(chǎn)生的噪聲。1.2.5使用高頻的儀器。工業(yè)用高頻加熱裝置、電焊機、高頻醫(yī)療器械、超聲波儀等多使用大功率的高頻波，也是噪聲源，會使放置在這些設(shè)備附近的電視機和收音機產(chǎn)生噪聲。1.2

5、.6電力設(shè)備、送配電線。高壓輸電線的電暈放電產(chǎn)生的間歇電流會產(chǎn)生幾兆赫以下的干擾信號；絕緣子等火花放電會產(chǎn)生中波電視頻帶的噪聲；而且高電壓、大電流造成的商用頻帶的電場、磁場也會成為干擾源。1.2.7磁場。變壓器、電動機、螺線管等線圈元件以及電源線附近會產(chǎn)生磁場，CRT、磁頭等抗磁能力差的元件需要注意。1.2.8無線設(shè)備、儀器。廣播臺、電視臺等無線電臺的發(fā)射電波和移動電話信號等對有些自動售貨機等的控制電路會形成干擾。1.2.9接觸噪聲。直流放大電路中，低電平輸入電路產(chǎn)生的熱電動勢會產(chǎn)生噪聲。導線的夾頭與焊線端子等的不完全接觸會因溫度變化和振動而產(chǎn)生噪聲。2.噪聲和干擾的抑制方法由上述可見，噪聲一

6、般是含有數(shù)百赫茲至數(shù)千赫茲的高頻成分，主要通過寄生在儀器內(nèi)部的配件、元件和絕緣材料的電容和電感耦合，影響電路的正常工作。因此，不僅要在旁路電容器與濾波器接入電路、元件的選擇上考慮噪聲問題，而且對配線板寄生電感、線間的雜散電容、儀器內(nèi)外的實際配線以及在配置結(jié)構(gòu)上也要考慮噪聲問題，在電路、儀器、系統(tǒng)等各個設(shè)計環(huán)節(jié)中采取適當?shù)拇胧?，抑制噪聲對電路的干擾。2.1電路和部件中噪聲的抑制方法在模擬電路中，熱噪聲和接觸噪聲等低電平的噪聲將形成干擾。因而應盡量利用產(chǎn)生噪聲比較小、對外來噪聲抵抗強的部件，并采用差動輸入等電路以及變壓器與光電耦合器進行電的隔離，以達到抑制噪聲的目的。在數(shù)字電路中，高速、高頻的IC

7、產(chǎn)生的噪聲大，因此， 非必要時不使用它。2.2利用元器件抑制噪聲的方法2.2.1利用電容濾波作用抑制噪聲。在高頻時為低阻抗，可通過并聯(lián)接入將高頻噪聲旁路，所以又稱作旁路電容器。在10MHz左右以上的高頻段中由于導線的阻抗有可能使旁路電容失去作用，所以優(yōu)先使用非導線的貫通形、三端子形及點接觸型電容。2.2.2利用扼流線圈作用抑制噪聲。自傳導線路中串聯(lián)接入的電感器阻抗為2fL，因此線圈有通低頻、阻高頻的作用，所以廣泛采用磁性材料扼流線圈來抑制噪聲。磁性材料有硅鋼、非晶體、鐵氧體等多種，其頻率特性和飽和特性各不相同。所以選擇適當?shù)牟牧戏浅Ｖ匾?，而且在?shù)十兆赫以上的高頻段中線圈間的雜散電容將成為問題，

8、需引起注意。2.3利用濾波器濾除噪聲用由扼流線圈和電容組合而成的濾波器來濾除噪聲是抑制電源線和信號線等傳導噪聲的有效方法，但所選用的電容和電感的頻率特性很重要。在電源部分使用的濾波器有低通濾波器和只讓特定頻率通過的帶通濾波器，或在電路中加特定通帶或阻帶濾波電路環(huán)節(jié)或加負反饋。根據(jù)噪聲發(fā)生源和負荷側(cè)阻抗的不同，單獨使用電容或電感有時也會有效果。2.3.1電路板設(shè)計時噪聲的處理方法印制電路板設(shè)計中元器件的配置、配線也很重要，應避免由于配置、配線上的問題引入噪聲。因此需注意以下幾點：部件配置要按信號流動方向，電源功率和信號部分，數(shù)字和模擬部分要模塊化再分離。配線時要避免線的東拉西扯，應注意將信號往復的回路面積最小化。為此，應盡量縮短配線的長度，靠近機柜接地端配線。在配線板和儀器輸人輸出端插入噪聲濾波器。必須有穩(wěn)定的接地端，整個面接地時最好有多層基板。高速信號、微小信號的輸入輸出線采用屏蔽線，屏蔽層接地。用雙股線減少低頻波的耦合。為降低地面和接地線的高頻波阻抗，印制電路板的接地配線要盡可能粗短。在低頻電路中一點接地，在高頻電路中應多點接地。屏蔽電纜的接地：電纜長小于噪聲波長1/20時一點接地，大于噪聲波長1/20時多點接地，大信號輸出線在印板上遠離小信號輸人線。2.4利用屏蔽原理抑