談電磁噪聲來(lái)源與抗干擾方法

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1、談電磁噪聲來(lái)源與抗干擾方法【摘談電磁噪聲來(lái)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(jī)理，并通過實(shí)例學(xué)習(xí)處理噪聲的方法。【關(guān)鍵詞】電磁；噪聲；來(lái)源；抗干擾；方法噪聲和干擾主要在半導(dǎo)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(jì)算機(jī)和通信技術(shù)的發(fā)展，信息化社會(huì)的進(jìn)程越來(lái)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(duì)影響電路、儀器和系統(tǒng)正常工作的磁場(chǎng)及電源變化等各種電磁噪聲的抑制和相應(yīng)的防護(hù)措施的研究也越來(lái)越受到重視。1.噪聲與干擾的來(lái)源1.1噪聲和干擾噪聲是因接

2、點(diǎn)的開閉和放電等產(chǎn)生的無(wú)用電磁波，干擾是通信、廣播時(shí)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(shí)不同，有時(shí)也不會(huì)造成干擾。而通信或廣播信號(hào)并非噪聲的電磁波，會(huì)對(duì)其他系統(tǒng)造成干擾，這種信號(hào)為干擾波。一般說(shuō)，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(wú)論是對(duì)儀器內(nèi)部還是對(duì)于社會(huì)系統(tǒng)都顯得越來(lái)越重要。1.2噪聲和干擾的發(fā)生源噪聲是電路在運(yùn)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(dǎo)線會(huì)在導(dǎo)線周圍產(chǎn)生磁場(chǎng)，而電位差會(huì)產(chǎn)生電場(chǎng)

3、，隨時(shí)間變化的磁場(chǎng)和電場(chǎng)自然形成電磁場(chǎng)，從而產(chǎn)生噪聲源。另外，廣播和通信用的業(yè)余無(wú)線電和手機(jī)等的發(fā)射電波也會(huì)對(duì)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(duì)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(huì)切斷接地并損傷電源電路；若從無(wú)線接收機(jī)的天線侵入，則會(huì)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(hào)系統(tǒng)中使用高電阻值時(shí)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(dòng)而產(chǎn)生。靜電產(chǎn)生不僅限于固體，空氣和液體的劇烈運(yùn)動(dòng)也能產(chǎn)生。人體所產(chǎn)生的

4、靜電電壓有時(shí)可達(dá)幾千伏，在沒有實(shí)行靜電對(duì)策的電子電路的組裝現(xiàn)場(chǎng)中，因操作員的帶電和放電可能導(dǎo)致半導(dǎo)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(diǎn)開閉時(shí)伴隨的放電會(huì)產(chǎn)生很高電壓的噪聲，接觸點(diǎn)電流越大，噪聲電壓也越大。如繼電器接點(diǎn)接觸不良，則在開閉時(shí)產(chǎn)生噪聲，會(huì)干擾附近電視屏幕效果；接有感性負(fù)載的電路在電源開閉時(shí)，有時(shí)也會(huì)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(jī)、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(huì)使放

5、置在這些設(shè)備附近的電視機(jī)和收音機(jī)產(chǎn)生噪聲。1.2.6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(huì)產(chǎn)生幾兆赫以下的干擾信號(hào)；絕緣子等火花放電會(huì)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(chǎng)、磁場(chǎng)也會(huì)成為干擾源。1.2.7磁場(chǎng)。變壓器、電動(dòng)機(jī)、螺線管等線圈元件以及電源線附近會(huì)產(chǎn)生磁場(chǎng)，crt、磁頭等抗磁能力差的元件需要注意。1.2.8無(wú)線設(shè)備、儀器。廣播臺(tái)、電視臺(tái)等無(wú)線電臺(tái)的發(fā)射電波和移動(dòng)電話信號(hào)等對(duì)有些自動(dòng)售貨機(jī)等的控制電路會(huì)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(dòng)勢(shì)會(huì)產(chǎn)生噪聲。導(dǎo)線的夾頭與焊線端子等的不完全接觸會(huì)因溫度變化和

6、振動(dòng)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(duì)配線板寄生電感、線間的雜散電容、儀器內(nèi)外的實(shí)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(gè)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)中采取適當(dāng)?shù)拇胧?，抑制噪聲?duì)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(yīng)盡量利用產(chǎn)生噪聲比較小、對(duì)外來(lái)噪聲抵抗強(qiáng)的部件，并采用差動(dòng)輸入等電路以及變壓器與光電耦合

7、器進(jìn)行電的隔離，以達(dá)到抑制噪聲的目的。在數(shù)字電路中，高速、高頻的ic產(chǎn)生的噪聲大，因此，非必要時(shí)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(shí)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(dǎo)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(dǎo)線的貫通形、三端子形及點(diǎn)接觸型電容。2.2.2利用扼流線圈作用抑制噪聲。自傳導(dǎo)線路中串聯(lián)接入的電感器阻抗為2πfl，因此線圈有通低頻