【導讀】產(chǎn)生干擾，嚴重時可以造成一定的傷害。本研究重點對電子噪聲的來源及其抑制方法。由電子噪聲的基礎(chǔ)知識，電子器件的內(nèi)部噪聲，電子電路的噪聲計算入手，

　　

【正文】 流和地阻抗有關(guān)。 圖 72 單點接地示意圖 串聯(lián)接地：從防止干擾和噪聲的 角度來看，這種接法不合理。但因其接法簡單，在許多工作中仍被采用。特別是在設(shè)計印刷電路在所板上應用比較方便。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地線回路的電流對小信號電路產(chǎn)生影響，通常功率地線和機械地線必須自成一體。接到各自的地線上，然后一起連到機殼地上。 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，有時負反饋過強也會產(chǎn) 生自激振蕩，這時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 運放消除自激振蕩常用的補償措施 根據(jù)不同的工作頻段、參數(shù)選擇適當?shù)姆糯箅娐?: 電路的選擇關(guān)系到整個電路的工作狀態(tài)。它不僅對本級電路有直接影響，對整個電路的電路工作參數(shù)、工作狀態(tài)都會產(chǎn)生重要影響。如共射組態(tài)連接時，電路有較高的放大增益，同時它的噪聲對后級的影響較小。而共集組態(tài)時輸入阻抗有較高的輸入阻抗同時也有較好的頻響。因此根據(jù)不同的電路對參 數(shù)的不同要求，選擇好的電路，不僅可以簡化線路結(jié)構(gòu)，同時也可以減少噪聲對整個電路的干擾。在電路性能參數(shù)允 電路 1 電路 2 電路 3 17 許的條件下，盡可能采用抗干擾能力較好的數(shù)字電路。 合理選取級間藕合也可以抑制噪聲 不同的電路特點要求有不同的偶合方式。如阻容偶合電路簡單但不能傳送直流信號；變壓器耦合容易變換阻抗，而且不影響各級的靜態(tài)工作點但頻響特性差、成本高；直藕信號可以使前級信號無損直接傳輸?shù)骷夓o態(tài)工作點不能獨立，而且存在零點漂移問題。目前抗干擾比較強的是光電耦合。光電耦合由于是通過光電耦合器中的發(fā)光二級管進行光電信號交換， 只有限定的電流才能進行交換，因此可以濾除電壓的干擾。同時由于它是單向傳輸，消除了回路中的各種干擾因素。因此它是目前比較理想的抗干擾耦合電路 。 通過處理接收方來減小噪聲干擾 屏蔽接收端 通過對接收端的屏蔽處理可以更好的選取有用信號而把無用的噪聲信號濾除，從而達到消除和減小噪聲干擾的目的。其中現(xiàn)在運用較多的有靜電屏蔽和電磁屏蔽。 靜電屏蔽 靜電屏蔽是切斷電容耦合的一個十分有效的方法。屏蔽常用的材料有紫銅、黃銅、鋁及鉛錫箔等。要使靜電屏蔽效果好 ,首先要使屏蔽體接地 ,其次是盡量將被干擾 的部分屏蔽起來 ,使干擾源和被干擾電路的耦合電容減到最小。靜電屏蔽的原理如圖 75 所示。在電路中常見的靜電屏蔽是導線屏蔽。一般用編織線作為屏蔽層將導線包圍起來 ,并且接地 ,因此能保護線路不受外界電場影響。另外也防止了導線產(chǎn)生的電力線向外界泄漏 ,成為靜電感應的噪聲源。對于抗干擾要求較高的電子系統(tǒng) ,可把整個電子系統(tǒng)都屏蔽起來。屏蔽罩必須良好接地 ,是干擾電流直接經(jīng)屏蔽罩入地 ,而不經(jīng)過放大器的輸入電阻。當電子系統(tǒng)的輸入信號線采用具有金屬套的屏蔽線時 ,屏蔽線的金屬外殼必須采用一點接地。 [3] 圖 75 靜電屏蔽原理圖 18 電磁屏蔽 減少電感性耦合的有效方法是采用電磁屏蔽。電磁屏蔽主要是利用在低電阻的金屬屏蔽材料內(nèi)流過的電流來防止頻率較高的磁通干擾 ,原理如圖 76 所示。一般用于屏蔽像線圈等這類向外泄漏磁通的元器件。利用坡莫合金或高導磁率材料做成的磁屏 蔽罩 ,其磁阻遠小于屏蔽與輸入變壓器空氣隙的磁阻 ,干擾磁場的大部分磁力線通過屏蔽罩而不會穿過空氣隙進入被屏蔽體。屏蔽罩的形狀對屏蔽效果影響很大 ,以圓柱形屏蔽效果最好。電磁屏蔽體如果接地 ,同樣有靜電屏蔽的作用。 圖 76 電磁屏蔽原理圖 加入濾波電容和補償電路 在數(shù)字電路系統(tǒng)中 ,由于印刷電路板上的線條非常細且密集 ,故存在著比較大的分布電感。當電流突然變化時 ,電路將產(chǎn)生相當大的壓降 ,造成比較大的噪聲電壓。為了有效地抑制電源線上電壓波動 ,一般可在靠近每一片集成電路電源管腳處接入 0. 01～0. 1μ F 的旁路電容。如下圖 77 所示。 19 圖 77 集成電路旁路電容的接法 對于模擬電路系統(tǒng)，由于電源性能不好，內(nèi)阻較大，往往會產(chǎn)生自激振蕩。例如運算放大器電路本身就是一個電源多種回路所公用，只要是電源線較長或電源特性不好，電源阻抗就變大。這樣就會產(chǎn)生 噪聲電壓而影響運算放大器，使其工作不穩(wěn)定。尤其對高速寬頻帶運算放大器 ( 例如 LM318 ， L F357 等 ) ，如不加電源旁路電容，必然會產(chǎn)生自激振蕩。解決的辦法是用 0. 1～ 1μ F 的電容作電源退耦，電容的引線要盡可能的短，如圖 78 所示。有時，盡管在電路中加了電源退耦電容，但電路仍存在自激振蕩，這時要在電路中用穩(wěn)壓器來調(diào)整運算放大器的供電電源，原理電路如圖 79所示。 圖 78 運放電源濾波電路 圖 79 穩(wěn)壓管改善自激振蕩電路 其他克服噪聲干擾的方法 對稱消除噪聲法 電路的完全 對稱定義為電路有一個對地對稱的輸入極或輸出 ,使其連接外電路的兩導線對地或?qū)ζ渌鼘Ь€有相同的阻抗 ,并有對地對稱的負載電路。這樣兩導線拾取的是相同量的噪聲 ,能夠在負載上形成幅值相等而極性相反的噪聲電壓 ,從而將自行抵消 20 (圖 710)。在實際應用中 ,電路要完全對稱是較不容易的。一般選用帶屏蔽的雙絞線電纜來確保電路對地阻抗相等。信號源是非對稱輸出時 ,可用兩個變壓器將信號轉(zhuǎn)換成對稱輸入。 圖 710 對稱消除法示意圖 濾波方法 濾波手段來抑制噪聲 ,宜用于噪聲頻率與有效信號頻率相差較遠的場合。對近場感應耦合、傳導耦合、或因接觸點抖動產(chǎn)生的噪聲的抑制 ,有較好的效果。濾波的方式一般根據(jù)抑制噪聲的對象分別采用交流電源進線的低通濾波器來抑制較高頻率的噪聲 ,例如抑制電網(wǎng)噪聲。但要注意的是要確保低通濾波器外殼有良好的接地、其輸入端與輸出端要產(chǎn)生嚴格隔離、防止耦 合噪聲。另一種濾波是針對接點信號開關(guān)、按鈕、鍵盤輸入工作時 ,每次操作會出現(xiàn)不是理想的階躍電位 ,因此在上升沿或下降沿將出現(xiàn)噪聲。產(chǎn)生的原因是由于接點開關(guān)的機械抖動所為。因此必須在接收端添加濾波器 ,可削弱和消除此類噪聲。 結(jié)論：電子電路干擾的產(chǎn)生原因是非常復雜的，它既有電路內(nèi)部本身產(chǎn)生的干擾，也有外部各種電磁能量的干擾。有時要完全區(qū)分是電路內(nèi)部產(chǎn)生的干擾還是電路外部信號能量的干擾是比較困難的，而且要完全濾除干擾做出如理論設(shè)計那樣 完美的電路是不可能的，只能是通過各種抑制措施使電路噪聲的干擾控制在限定范圍內(nèi)，不影 響電路功能的正常實現(xiàn)即可。另外電路噪聲的抑制還要受電路制作成本的制約，因此在設(shè)計和選定電路之前，一定要根據(jù)電路的性能要求設(shè)定合 理電路參數(shù)，使電路的性價比達到最優(yōu)。因此，在電子電路的設(shè)計中，我們不僅應預先采取抗干擾的措施，在調(diào)試過程中還應及時分析出遇到的現(xiàn)象，對電子電路的工作 21 原理、具體布線、屏蔽、電源的抗擾動能力、系統(tǒng)地的處理以及防護形式不斷改進，提高電子電路的可靠性和穩(wěn)定性。 22 參考文獻 [1]李國林 電子電路與噪聲基礎(chǔ) [M].北京 :高等教育出版社。 . [2]陳金華 . 淺析電子電路設(shè)計中的抗干 擾措施 [J].中國科技信息 ,20xx ,4 : [3]張碧祥采取多種方法抑制電子噪聲 [J] 電子質(zhì)量 ,20xx ,5 :40241. [4]武坤等 .Lotus Domino/Notes R6 應用開發(fā) [M].機械工業(yè)出版社 ,. [5]童詩白 .模擬電子技術(shù)基礎(chǔ) [M].北京 :人民教育出版社 ,1981,1. [6]袁真 .低噪聲運放前置放大器的實用設(shè)計 [J].儀表技術(shù) ,20xx， [7]楊圣．精密儀用放大器 AD524 的典型用法 [J]．電測與儀表， l998， [8]戴選松． 電子系統(tǒng)噪聲及低噪聲設(shè)計方法 [M]．長春：吉林人民出版社． l985． [9]姜治北 . 數(shù)字電子設(shè)備電磁干擾與電磁兼容 [J].電子質(zhì)量 ,20xx ,5 [10]石麗霞等 .Lotus Domino Designer 6 應用程序開發(fā)指南 [M].中國水利水電出版社 ,. 23 致謝詞 本研究及學位論文是在我的導師楊延寧教授的親切關(guān)懷和悉心指導下完成的。他嚴肅的科學態(tài)度，嚴謹?shù)闹螌W精神，精益求精的工作 作風，深深地感染和激勵著我。從課題的選擇到項目的最終完成，楊老師都始終給予我細心的指導和不懈的支持。兩年多來，楊教授不僅在學業(yè)上給我 以精心指導，同時還在思想、生活上給我以無微不至的關(guān)懷，在此謹向鄭老師致以誠摯的謝意和崇高的敬意。 在此，我還要感謝在一起愉快的度過大學生活的圖書樓 309 各位同窗，正是由于你們的幫助和支持，我才能克服一個一個的困難和疑 惑，直至本文的順利完成。特別感謝我的老師王海軍，他對本課題做了不少工作，給予我不少的幫助。在論文即將完成之際，我的心情無法平靜，從開始進入課題到論文的順利完成，有多少可敬的師長、同學、朋友給了我無言的幫助，在這里請接受我誠摯的謝意 !最后我還要感謝培養(yǎng)我長大含辛茹苦的父母謝謝們 !