【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 們已談到噪聲源。下面談一下噪聲的耦合方式，即通道。 噪聲的主要耦合方式 , 即通道的性質(zhì)有以下六種 :傳導(dǎo)耦合、靜電耦合、經(jīng)過(guò)公共阻抗的耦合、漏電流耦合、遠(yuǎn)場(chǎng)輻射耦合。 噪聲的耦合方式 噪聲的耦合方式主要有公共阻抗耦合、直接耦合、電容耦合、電磁感應(yīng)耦合、漏電耦合和輻射 耦合等。 公共阻抗耦合 公共阻抗耦合是噪聲源和信號(hào)處理電路具有公共阻抗時(shí)的傳導(dǎo)耦合。常見的情況是信號(hào)處理電路和信號(hào)輸出電路使用公共電源，而電源不是內(nèi)阻為零的理想電壓源，電源內(nèi)阻就成為了公共阻抗 Zc，信號(hào)輸出電路中的電流變化就會(huì)在公共阻抗上產(chǎn)生噪聲信號(hào)，并通過(guò)電源線干擾信號(hào)處理電路，如圖 51 所示。為了防止公共阻抗耦合，應(yīng)使耦合阻抗趨近于零，通過(guò)去耦電路可減少公共阻抗耦合引起的干擾。 圖 51公共阻抗耦合 直接耦合 直接耦合通常是噪聲信號(hào)經(jīng)過(guò)導(dǎo)線直接傳導(dǎo)到被干擾電路中。圖 52(a)中 噪聲信號(hào)比值 1/100000 1 1 1 DB數(shù) 80 60 40 20 比值 2 2 3 5 DB數(shù) 3 6 14 9 Vn 串接到有用信號(hào) Vs 回路中，形成常模干擾；圖 52（ b）中噪聲信號(hào) Vn 對(duì)有用信號(hào) Vs 形成共模干擾。 圖 52直接耦合 電容耦合 控制系統(tǒng)的元件之間、導(dǎo)線之間、導(dǎo)線與元件之間都存在分布電容。如某一導(dǎo)體上的信號(hào)電壓變化通過(guò)分布電容影響到其他導(dǎo)體上的電位，這種現(xiàn)象稱為電容性耦合，也稱靜電耦合或電場(chǎng)耦合。噪聲通過(guò)電容耦合的影響程度取決于分布電容大小和噪聲的頻率。圖 53 中，導(dǎo)線 a,導(dǎo)線 b 之間存在分布電容 Cab，導(dǎo)線 a 和導(dǎo)線 b 對(duì)地的分布電容為 Cac 和 Cbc，噪聲信號(hào) Vn 可通過(guò)分布電容 Cab 會(huì) 疊加在導(dǎo)線 b 上。 圖 53 電容耦合 電磁感應(yīng)耦合 電磁感應(yīng)耦合又稱磁場(chǎng)耦合。載流導(dǎo)體周圍空間都會(huì)產(chǎn)生磁場(chǎng)，如磁場(chǎng)是交變的，則會(huì)對(duì)其周圍閉合電路產(chǎn)生感應(yīng)電勢(shì)，因此，電路中的線圈、變壓器甚至較長(zhǎng)的導(dǎo)線都可能通過(guò)電磁感應(yīng)耦合來(lái)傳遞噪聲。圖 54 中，噪聲信號(hào) Vn 回路的 L1 與有用信號(hào)Vs 回路的 L2 經(jīng)等效的互感系數(shù) M 耦合，從而有可能造成對(duì) Vs 的影響。 10 圖 54電磁感應(yīng)耦合 漏電耦合 漏電耦合是電阻性耦合方式。當(dāng)相鄰的元件或?qū)Ь€間絕緣電阻降低時(shí)，就會(huì)發(fā)生漏電耦合現(xiàn)象。圖 55中 Rab 為導(dǎo)線 a 與導(dǎo)線 b 之間的絕緣電阻，當(dāng)電路絕緣性能下降時(shí)，即 Rab 變小，則導(dǎo)線 a 上的信號(hào) Vn通過(guò) Rab 與 Rb 分壓耦合到導(dǎo)線 b 上，從而造成 Vn 對(duì) Vs的干擾。 圖 55 漏電耦合 輻射耦合 輻射耦合主要由電磁場(chǎng)輻射引起。當(dāng)高頻電流通過(guò)導(dǎo)線時(shí)，就會(huì)在導(dǎo)體周圍形成空間傳播的電磁波，一定長(zhǎng)度的信號(hào)傳輸線既可作為發(fā)射天線，也可作為接收天線，這就是所謂的“天線效應(yīng)”。在一定強(qiáng)度的電磁場(chǎng)輻射條件下，由于天線效應(yīng)，噪聲經(jīng)輻射耦合入侵電路就難以避免。輻射耦合的示意圖如圖 516 所示。 [7] 11 圖 56 輻射耦合 6 電子產(chǎn) 品噪聲的常規(guī)檢測(cè)方法 由于電子產(chǎn)品內(nèi)部元件千差萬(wàn)別， 元件間、布線間、元件與布線間的相互影響，使得電子產(chǎn)品的噪聲非常復(fù)雜，但仍有規(guī)律可尋。電子產(chǎn)品常規(guī)的檢查方法如下： （ 1）觀察法：通過(guò)人的視覺去發(fā)現(xiàn)故障。主要用于對(duì)電路板進(jìn)行漏焊、虛焊、線間的短路、斷線、上錯(cuò)元件、打火、燒焦等檢查。 （ 2）觸摸法：通過(guò)人的手指去觸摸元件，發(fā)現(xiàn)是否有松動(dòng)、過(guò)熱或無(wú)熱現(xiàn)象，間接地去判斷故障。輕擊機(jī)件、機(jī)箱、底板加大了噪聲振蕩，則噪聲產(chǎn)生于與此有關(guān)電路正常工作時(shí)，會(huì)發(fā)熱的元器件突然無(wú)熱或過(guò)熱，則噪聲與此電路有關(guān)。 （ 3）動(dòng)態(tài)觀測(cè) 法：用示波器觀測(cè)電路關(guān)鍵點(diǎn)的波形來(lái)發(fā)現(xiàn)故障。從電路的后級(jí)往前級(jí)逐級(jí)注入測(cè)試信號(hào)，同時(shí)用示波器觀測(cè)該級(jí)輸出的信號(hào)波形，若信號(hào)波形不正常，則前方電路出現(xiàn)了故障。 （ 4）分割法：在尋找故障過(guò)程中，通過(guò)拔掉部分插件、拔下部分電路板、在電路板上斷線，從前級(jí)往后級(jí)逐步分離電路，分離到?jīng)]有噪聲的位置，則噪聲產(chǎn)生于 與此有關(guān)電路。 （ 5）靜態(tài)測(cè)量法：用萬(wàn)用表測(cè)量元件的直流工作電壓、電流去發(fā)現(xiàn)故障。對(duì)于線性電路分立元件此法尤其重要。 （ 6）短路法：用 2~3 種容量的電容器，從前級(jí)開始使電路的信號(hào)輸出部分逐一接地， 順次向后探 索，直到發(fā)現(xiàn)接地時(shí)沒(méi)噪聲，則噪聲產(chǎn)生于此電路前。 （ 7）模擬法：通過(guò)對(duì)無(wú)故障機(jī)器和有故障機(jī)器，相同之處的對(duì)測(cè)，相比較來(lái)確定故障。 （ 8）替換法：通過(guò)對(duì)各部分電路間的電纜連線、內(nèi)部連線、電路板或某一部件的 12 更換，來(lái)確定故障在某一范圍內(nèi)。 （ 9）軟件診斷法：利用軟件功能為調(diào)試者提供自行測(cè)試噪聲大小。 （ 10）假負(fù)載法：在尋找故障過(guò)程中，斷開電源負(fù)載，用適當(dāng)功率的電阻或燈泡來(lái)替換原負(fù)載，從而確定故障在某一范圍內(nèi)的方法。 （ 11）排除法：在尋找故障過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)一點(diǎn)線索后，順著線索追查下去。經(jīng)測(cè)量和分析，找到一些可構(gòu)成 此類故障的原因，在這種情況下，先按某種原因去排除，如無(wú)效，再按其他原因去排除。 電子產(chǎn)品的常規(guī)檢查方法很多。在實(shí)際中，只要懂得電子技術(shù)原理，都還可以創(chuàng)新。以上這些方法，雖說(shuō)它們彼此之間是孤立的，但是在實(shí)踐中，大多聯(lián)合運(yùn)用。比如，靜態(tài)測(cè)量法和觸摸法相結(jié)合，短路法和動(dòng)態(tài)觀測(cè)法相結(jié)合，觀察法和觸摸法相結(jié)合等都能又快又好地確定故障。 7 噪聲干擾的克服方法 抗干擾是一個(gè)非常復(fù)雜、實(shí)踐性很強(qiáng)的問(wèn)題，一種干擾現(xiàn)象可能是由若干因素引起的。因此，在電子電路的設(shè)計(jì)中，我們應(yīng)采取抗干擾措施，對(duì)電子電路的工作原理、具體布線、屏蔽、 電源的抗擾動(dòng)能力、系統(tǒng)地處理以及防護(hù)形式不斷改進(jìn)，提高電子電路的可靠性和穩(wěn)定性。目前主要從噪聲干擾源，噪聲干擾傳播途徑和接受端來(lái)克服和減小噪聲對(duì)電子電路噪聲的不良影響。 合理的選擇器件 （ 1）電阻：所有的電阻在一定溫度時(shí)，由于熱能作用，電子騷動(dòng)都會(huì)產(chǎn)生，溫度愈小愈低。選用電阻首先考慮其額定功率，要求留有余地。對(duì)于特種類型的電阻以防產(chǎn)生感應(yīng)：可調(diào)電阻的滑動(dòng)觸點(diǎn)要和定片接觸良好， 各接頭最好用最短的雙股絞線連到電路板上。線繞電阻要用無(wú)感繞線法繞制。 （ 2）電感：當(dāng)電流經(jīng)過(guò)它時(shí)，產(chǎn)生感應(yīng)反電動(dòng)勢(shì)，對(duì)鄰近電 路產(chǎn)生干擾并形成噪聲。要求電感絕緣度高，漏電流小，靜電、磁屏蔽好。 （ 3）變壓器：當(dāng)電流經(jīng)過(guò)它的初級(jí)繞組時(shí)，有部分變成了漏磁通， 同時(shí)初級(jí)繞組端異常電壓會(huì)通過(guò)級(jí)間靜電電容耦合到次級(jí)繞組，對(duì)鄰近電路產(chǎn)生干擾，形成噪聲。選用變壓器一定要注意初級(jí)繞組與次級(jí)繞組間絕緣程度及靜電、磁屏蔽狀況。 （ 4）電容：在實(shí)際電路中，每個(gè)電容可等效為一個(gè)很小的電阻、電感與之相串聯(lián)或并聯(lián)而成。當(dāng)電路工作時(shí)，它易和附近元件形成自激振蕩，并對(duì)鄰近電路產(chǎn)生干擾 13 選用電容時(shí)須注意：高、中頻電路的電容要盡量縮短連接導(dǎo)線的跨度，不要分別接地。電容 的額定電壓要求盡量高，否則它的漏電流會(huì)增大。可調(diào)電容動(dòng)片與定片間夾有塵土或塵土炭化很容易產(chǎn)生，要密封嚴(yán)密。 （ 5）半導(dǎo)體元器件：首先，它對(duì)溫度極為敏感，很容易產(chǎn)生熱噪聲。焊接時(shí)要求：熱量不能通過(guò)導(dǎo)線影響元件性能。選用半導(dǎo)體元件時(shí)，其額定功率要求留有余地。其次，半導(dǎo)體元件對(duì)光較為敏感，管子的輸出電壓會(huì)隨光通量而變化。使用中，不能讓半導(dǎo)體元件涂層脫落。再者，半導(dǎo)體元件結(jié)間有結(jié)電容，引腳有引線電感。在高頻電路中，它們易產(chǎn)生 C， L 衰減振蕩，造成信號(hào)波形失真。使用半導(dǎo)體元件時(shí)，要盡量剪短引線，也可通過(guò)并聯(lián)二極管來(lái)泄 放結(jié)電容的反向穿透電流。 （ 6）開關(guān)與繼電器：長(zhǎng)期使用，塵?；驘熁业冗M(jìn)入設(shè)備容易使接點(diǎn)受到污染，接點(diǎn)金屬氧化或燒壞，接點(diǎn)處形成火花電弧，輻射出電磁波，產(chǎn)生高頻振蕩，形成噪聲。使用開關(guān)與繼電器時(shí)，要保證接點(diǎn)良好接觸。 （ 7）電聲器件：由于功率和阻抗與電路的匹配不良、屏蔽線接地不當(dāng)、接線柱的相位錯(cuò)誤、安置的方向不對(duì)、音圈位置不當(dāng)、音膜破裂等都要產(chǎn)生噪聲。正確用好電聲器件對(duì)降低噪聲至關(guān)重要。 （ 8）指示燈：氖燈由于輝光放電，會(huì)產(chǎn)生噪聲。白熾燈由于電感存在，會(huì)產(chǎn)生很高的異常電壓，成為其他電路的噪聲源。指示燈的接點(diǎn)金 屬生銹、氧化或燒壞也會(huì)產(chǎn)生噪聲。 在低頻段，晶體管由于存在勢(shì)壘電容和擴(kuò)散電容等問(wèn)題，噪聲較大。而結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管因?yàn)槭嵌鄶?shù)載流子導(dǎo)電，不存在勢(shì)壘區(qū)的電流不均勻問(wèn)題。而且柵極與導(dǎo)電溝槽間的反向電流 I g 產(chǎn)生的散粒噪聲很小。故在中、低頻的前級(jí)電路中采用場(chǎng)效應(yīng)管不但可以降低噪聲還可以有較高的輸入阻抗。另外如果需要更換晶體管等半導(dǎo)體元件，一定要經(jīng)過(guò)對(duì)比選擇。本人曾在修理一臺(tái)功放機(jī)功放管時(shí)，由于一時(shí)找不到相同型號(hào)的管，只能用參數(shù)相近的代用管代替。結(jié)果焊好后發(fā)現(xiàn)，其音質(zhì)比原來(lái)差。經(jīng)過(guò)調(diào)整靜態(tài)參數(shù)后仍有雜音。最后只能通過(guò)對(duì) 比找出效果最好的管，才解決了問(wèn)題。其實(shí)型號(hào)相同的半導(dǎo)體器件參數(shù)也是有差別的。同樣，電路中的碳膜電阻與金屬膜電阻的噪聲系數(shù)也是不一樣的，金屬膜電阻的噪聲比碳膜的要小。特別是在前級(jí)小信號(hào)輸入時(shí)，可以考慮用噪聲小的金屬膜電阻。 采用優(yōu)質(zhì)的電源 電源對(duì)整個(gè)電路的工作狀態(tài)影響極大，電源選擇不好，輕則使電路靜態(tài)工作點(diǎn)偏 14 移，重則將會(huì)給整個(gè)電路帶來(lái)沖擊和干擾。選擇電源一般要求是：使輸出的直流，不受輸入電網(wǎng)電壓的波動(dòng)或負(fù)載變化的影響。直流電源整流后的脈動(dòng)波形經(jīng)過(guò)濾波后脈動(dòng)小，電流線平滑。電源必須有足夠的功率富余量，以 保證電源的工作穩(wěn)定。為保證電源的穩(wěn)定性和可靠性，在條件允許的情況下最好盡量采用開關(guān)電源或數(shù)字電源。 對(duì)電路合理的布局 合理的電路布局可以減少不同工作頻段電路之間的相互干擾，同時(shí)也使對(duì)干擾信號(hào)的濾除變得相對(duì)簡(jiǎn)單。電路布局的基本原則是按電路的功能單元進(jìn)行分布。在電路布局設(shè)計(jì)時(shí)，必須要考慮好電路的電磁兼容性，要充分考慮元器件之間的相互影響。對(duì)敏感的元件要實(shí)行隔離保護(hù)，特別是可能造成相互干擾的元件不要離得太近，要盡量將其分開。邏輯電路和線性電路也要分開。對(duì)易受干擾的最好是用屏蔽層進(jìn)行屏蔽。對(duì)繼電器等能產(chǎn)生電 磁能量的元件要盡量遠(yuǎn)離容易被干擾的功能單元和敏感元件，同時(shí)也應(yīng)對(duì)其進(jìn)行屏蔽隔離。對(duì)電流較大的印制線路板要加大電源線寬度以減小環(huán)路電阻對(duì)電路的。對(duì)容易受分布電容影響的如高頻電路等部位，要合理配置退耦電容，以減小和消除分布電容的影響。 抑制和減少輸入端偏置電路的噪聲 輸入端偏置電路噪聲一般是由輸入端偏置分流電阻產(chǎn)生的。當(dāng)流過(guò)偏置電阻的直流電流過(guò)大時(shí)就會(huì)使能量過(guò)剩從而產(chǎn)生電流噪聲。如果選擇好適合的偏置電路，噪聲就可以通過(guò)旁路電容短接入地，可以抑制噪聲輸出，減小對(duì)下一級(jí)電路的影響。 + Rb1 Re VT Rs R C1 C2 Us 圖 71: 抑制偏置電路噪聲的電路 ～ R4 RE020406080100120一月 二月 三月 四月亞洲區(qū)歐洲區(qū)北美區(qū) a 15 通過(guò)對(duì)路徑的控制來(lái)克服噪聲干擾 選擇合理的接地點(diǎn) 低頻線性電路的電路板的接地一般都是采用公共的單點(diǎn)接地。雖然理論上電勢(shì)都為零，但由于導(dǎo)體電阻的存在，其參考零點(diǎn)的電勢(shì)是存在微小差別的。既然存在電勢(shì)差，就有可能在小范圍內(nèi)存在小的電流。這種小電流的存在，會(huì)使零點(diǎn)參考值發(fā)生改變而產(chǎn)生干擾。此外小信號(hào)輸出的接地點(diǎn)和功率較大的放大級(jí)的接地點(diǎn)離得太近，干擾信號(hào)也可能通過(guò)接地端竄擾，因此要將 其距離拉開。線性電路和邏輯電路的接地也應(yīng)分離。弱信號(hào)電路、低頻電路周圍地線不要形成電流環(huán)路。一般而言低頻電路多采用單點(diǎn)接地而高頻電路多采用多點(diǎn)串聯(lián)接地，而在公共接地后一定要注意將各單元的接地連接到設(shè)備的金屬外殼或接地線路上并保證連接可靠。另外良好的接地對(duì)繼電器、線圈等電磁元件的分布電容也是一種有效的抑制。 單點(diǎn)接地：把各級(jí)單元電路的地線接在同一點(diǎn)上 (如圖 72)采用這種應(yīng)運(yùn)的優(yōu)點(diǎn)是不存在環(huán)形地回響，因而也不存在地環(huán)流，各電路的接地點(diǎn)只與本電路的地電流和地阻抗有關(guān)。 圖 72單點(diǎn)接地示意 圖 串聯(lián)接地：從防止干擾和噪聲的角度來(lái)看，這種接法不合理。但因其接法簡(jiǎn)單，在許多工作中仍被采用。特別是在設(shè)計(jì)印刷電路在所板上應(yīng)用比較方便。其示意圖如（圖 73）： 電路 1 電路 2 電路 3 16 圖 73串聯(lián)接地示意圖 多點(diǎn)接地：為了降低阻抗，地線一般用寬銅皮鍍銀作為接地母線。這種接法多用于高頻電路。 系統(tǒng)接地：為了避免大功率電路流過(guò)地線回路的電流對(duì)小信號(hào)電路產(chǎn)生影響，通常功率地線和機(jī)械地線必須自成一體。接到各自的地線上，然后一起連到機(jī)殼地上。 加入校正電路 產(chǎn)生自激振蕩的原因不僅僅是由于電源 電壓造成的，有時(shí)負(fù)反饋過(guò)強(qiáng)也會(huì)產(chǎn)生自激振蕩，這時(shí)消除自激振蕩的方法是在電路中加入校正網(wǎng)絡(luò)。其目的是使電路的幅頻特性和相頻特性發(fā)生變化，破壞自激振蕩的條件，典型電路如圖 74 所示。 圖 74運(yùn)放消除自激振蕩常用的補(bǔ)償措施 根據(jù)不同的工作頻段、參數(shù)選擇適當(dāng)?shù)姆糯箅娐?: 電路的選擇關(guān)系到整個(gè)電路的工作狀態(tài)。它不僅對(duì)本級(jí)電路有直接影響，對(duì)整個(gè)電路的電路工作參數(shù)、工作狀態(tài)都會(huì)產(chǎn)生重要影