干扰抑制电路设计论文

2022-04-20

DOI:10.16660/j.cnki.1674-098X.2017.11.042摘要:该文根据高压电机定子绕组的特点,针对现有方法只能判断一相定子绕组的局部放电量,无法具体定位绝缘薄弱点这一问题,设计了声电复合信号处理电路,配合已有的脉冲电流法来判断局部放电位置,从而实现脉冲电流法进行定相、声电复合传感器定位的目的。下面小编整理了一些《干扰抑制电路设计论文(精选3篇)》,仅供参考,大家一起来看看吧。

干扰抑制电路设计论文 篇1:

开关电源的电磁干扰及技术趋势分析

摘要:近年来,我国开关电源以追求高效率、低容量、高频率的特点得到了广泛的应用。它不仅具有适应性好、功率增大、频率可变的技术优点,而且技术发展迅速。本文对开关电源本身的电磁干扰及抑制对策进行分析和研究,促进我国的电网系统稳定发展。

关键词:开关电源;电磁干扰; EMI; 抑制

一、开关电源管的工作电动机理和开关电磁干扰工作原理

(一)开关电源的工作机理

开关电源在大多数产品中的主要功能是为了保证整个设备的正常工作运行提供电源。主要由以下部分功能组成:第一是输入电源处理(整流、保护、滤波等)电路;第二是控制电路(IC控制等);第三是能量转换(变压器等)电路;第四是输出反馈处理回路;第五是输出电压处理回路(稳压、储能、滤波等)。另外输入电压经过整流前也会有浪涌、稳压等前期滤波回路,整流后也会经过X电容、共模电感、Y电容、母线电容等滤波回路,这些回路可以有效防止本身可能产生的电磁干扰从而影响整个主线路电网;控制回路主要是选择不同的PWM IC芯片,根据IC的不同进行不同的控制配置;能力转换只要是变压器及周边回路,如吸收回路,开关的MOS管等;输出反馈是对输出电压或电流的检测,并进行调整回路;输出的电压由于存在一些噪音或者根据后面使用的用途进行滤波、储能、或者保护等设计;

(二)电磁干扰的产生及其原理

开关电源本身在工作时以及电子设备处于开关工作状态时,都会在电源设备的输入端出现终端噪声,产生辐射及传导干扰,也会进入交流电网干扰其它的电子设备,所以必须采取有效措施加以抑制。在开关电源中,主要的EMI骚扰源是功率半导体器件开关动作产生的DV/DT和DI/DT,因而电磁发射EME(Electromagnetic Emission)通常是宽带的噪声信号,其频率范围从开关工作频率到几MHz。开关电源的EMI干扰源集中体现在功率开关管、整流二极管、高频变压器等,外部环境对开关电源的干扰主要来自电网的抖动、雷击、外界辐射等。设计EMI滤波器,就是要对开关频率及其高次谐波的噪声给予足够的衰减。基于上述标准,通常情况下只要考虑将频率高于150kHz的电磁干扰衰减至合理范围内即可。

二、开关电源的电磁干扰新技术趋势分析

这些电磁干扰噪声,通过辐射和传导耦合的方式,会影响在此环境中运行的各种电子设备的正常工作。开关电源技术是一项综合性技术,我们可以利用先进半导体设计技术、磁性材料、电感元件技术以及开关器件技术等来有效地减少和抑制EMI信号干扰。以下是通过传统的抑制方法和几个新的热门方法进行說明。

传统的抑制方法可以总结如下:

①减小DV/DT和DI/DT(降低其峰值、减缓其斜率,);

②压敏电阻的合理应用,以降低浪涌电压;

③阻尼网络抑制过冲

④采用软恢复特性的二极管,以降低高频段EMI

⑤有源功率因数校正,以及其他谐波校正技术

⑥采用合理设计的电源线滤波器

⑦合理的接地处理

⑧有效的屏蔽措施

⑨合理的PCB设计等

新的控制方法—(一)调制频率(Modulated Frepuecy)控制电磁干扰是根据开关频率周期变化的,干扰能量集中在离散的开关频率点上,很难满足EMI标准的要求。如果把开关信号的能量调制分布在一个很宽的频带上,产生一系列分立边频带,则可以将干扰频谱展开,使干扰能量分布在各个频段上,这样更容易达到EMI标准。频率调制方法就是根据这种原理实现对开关电源电磁干扰的抑制。最初人们采用随机频率控制,其主要思想是:在控制回路中加入一个随机扰动分量,使开关间隔(占空比D)进行不规则变化。则开关噪声频谱由原来离散的尖峰脉冲噪声变成连续分布噪声,其峰值大大下降。

(二)新的无源缓冲电路设计

开关变换器中主要的电磁干扰是在开关管开关时刻产生的。以整流二极管为例,在开通时,其反向恢复电流不仅引起大量的开通损耗,还产生很大的di/dt。导致电磁干扰;在关断时,其两端的电压快速升高,有很大的dv/dt,从而产生电磁干扰。缓冲电路不仅可抑制开通时di/dt变化率、限制关断时dv/dt的变化,还具有电路简单、成本低的特点,因而得到广泛应用。

(三)无源补偿技术

应用无源补偿技术,则可以在不影响主电路工作的情况下较好地抑制电路的共模干扰,并可减少LCM、节省成本。 由于共模干扰是由开关器件的寄生电容在高频时的di/dt产生的,因此,用一个额外的变压器绕组在补偿电容上产生一个180°的反向电压,产生的补偿电流再与寄生电容上的干扰电流迭加,从而消除干扰。这就是无源补偿的原理。

(四)滤波和去耦

滤波是将交流电源整流后的交流分量抑制掉。滤波后,直流电源中的纹波对电子电路各级的影响是不同的。因此需要对敏感部分或源加去耦合电路,去耦电路就是一个RC电容滤波电路,见图2。

合理布置电源的供电走线,将流有大电流的走线和输入级的供电线分开,供电线成网状分布,以降低印制电路板的铜箔电阻。

在数字信号处理领域普遍认同的低通滤波器概念同样适用于电力电子装置中。简言之,EMI滤波设计可以理解为要满足以下要求:

1)规定要求的阻带频率和阻带衰减;(满足某一特定频率fstop有需要Hstop的衰减);

2)对电网频率低衰减(满足规定的通带频率和通带低衰减);

3)低成本。

(五)合理接地和抑制从变压器串入的干扰

合理接地十分重要,它可以基本消除电流流过地线形成的耦合。通过地线的耦合示意图见图3。采用一点接地可有效消除之间通过地线的不良耦合。

一点接地就是将电子电路各级的接地点接在一点,特别要注意噪音源地线与退耦电容的接地点要尽可能地接在一点。

功率器件开关干扰,特别是高频干扰,可通过变压器进入线或PCB中。抑制这种干扰的方法是给变压器原副绕组之间加屏蔽层,加输入低通滤波器。这些技术措施如图4所示。

四、结语

本文从多个不同方面详细阐述了开关电源设计工作中可能产生线路电磁波的主要原因及解决对策。全面深入分析各种影响开关能源电网备用电源运行稳定性的各种因素,充分考虑结合不同电路技术要求制定开关电路设计解决方案,有效率地控制和完全消除线路电磁干扰对开关电网的各种负面影响。

参考文献:

[1]曹元玲.浅谈开关电源电磁干扰的抑制措施[J].科技创新导报,2018,8.

[2] 伟英,丘水生.开关电源电磁干扰抑制技术[J].低压电器,2017,19.

作者:刘杰 宋运昌

干扰抑制电路设计论文 篇2:

高压电机定子绕组绝缘薄弱点信号调理电路设计

DOI:10.16660/j.cnki.1674-098X.2017.11.042

摘 要:该文根据高压电机定子绕组的特点,针对现有方法只能判断一相定子绕组的局部放电量,无法具体定位绝缘薄弱点这一问题,设计了声电复合信号处理电路,配合已有的脉冲电流法来判断局部放电位置,从而实现脉冲电流法进行定相、声电复合传感器定位的目的。

关键词:定子绕组 绝缘薄弱点定位 信号调理

高压电机作为现代工业生产的核心部分,其可靠性对工业生产的正常运作起着重要作用。高压电机运行过程中出现故障的因素是很多的,但是其定子绕组的绝缘问题是其主要因素之一。由于电机的长期运转,其定子绕组开始慢慢老化,久而久之出现绝缘薄弱点。因此,分析高压电机定子绕组老化过程、研究定子绕组局部放电的物理化学现象和研制定子绕组绝缘薄弱定位装置对高压电机的可靠运行和减少维修成本起着重要的作用。

该课题的主要研究内容是利用局部放电下绝缘薄弱点产生的电磁信号和超声信号,设计一种具有抗干扰的前段声电信号调理电路和数据采集系统,配合上位机软件显示绕组绝缘薄弱点局部放电下的电磁信号和超声信号。

1 声电信号调理电路结构框图

声电传感器所接受到的两路电信号存在信号强度小、噪声大等问题,所以首先需要信号处理电路对这两条路电信号进行放大和滤波处理。如图1所示,前段声电信号调理电路包括:阻抗匹配电路、前置放大电路、积分电路、电磁信号传感器的积分电路、带通滤波电路、后级放大电路和电源模块组成。因为电磁信号探头所输出的电信号是原信号的微分形式,通过积分电路可以还原成原始信号,提高信号采集的准确度。

2 阻抗匹配电路与共模干扰抑制

2.1 阻抗匹配电路

该课题采用Burr-Brown公司的OPA2132UA运算放大器。OPA2132UA运放内部有两个放大单元,采用双电源供电,具体特性如以下几点。

(1)带宽范围:8 MHz。

(2)高转换率:20 V/μs。

(3)输入电压:±2.5~±18 V。

(4)低噪声:(1 kHz)。

(5)低失真率:0.00008%。

超声信号传感器的通带范围为40~100 kHz,电磁信号传感器的通带范围为100kHz~1 MHz。图3为OPA2132UA运放的幅频响应和相频响应,所以选用的运算放大器在上述两个通带内具有低噪声、高灵敏度、相位变化平稳的特点。

2.2 双芯屏蔽线共模干扰信号的抑制

图2为双芯屏蔽线传输信号的原理图。其中,电阻R1、R2,电容C1、C2以及与放大器C相连的屏蔽线组成的电路是双芯屏蔽线的等效电路,Uc为共模干扰信号,放大器A、B、C是用OPA2132UA构成阻抗匹配电路,放大器D为前置差分放大芯片。

当共模干扰信号是直流信号作用在传输线上时,Uc1=Uc2,经过电压跟随器A与B后可得,UA=UB,因为放大器C是差分放大,所以U0无电压输出,由此可见前置放大电路具有初步的抗共模干扰的作用。

当共模干扰信号是交流信号时,UC1与UC2的电压为式1与式2。当R1C1=R2C2时,UA=UB,UO无电压信号输出;当R1C1≠R2C2时,UA≠UB,而Ug=(UA +UB)/2,Uc3=Ug,所以Ug=(UA +UB)/2。此时,屏蔽线上等电位势为Uc3,电容C1与C2上就会形成电势差,UC1和UC2会分别趋向于UC3,即UC1与UC2的差距越来越小,UA≈UB,U0无明显电压信号输出。

综上所述,双芯屏蔽线能有效抑制传输线上的共模干扰信号。

3 电磁信号传感器的积分电路

3.1 确定时间常数τ

积分电路的积分速度由时间常数τ所决定,其中τ=RCf。电磁信号传感器所接受到的局部放电信号是一系列的脉冲信号,放电间隙短,信号频率高,因此,在τ值的确定上选择较小的值就行。同时τ值也不能小于放电间隙时间,导致积分电路饱和。这里取τ=1。由于积分电路的输入电阻为R,所以往往希望R的值大一些,这里取R=10 kΩ,因此,Cf=0.1μF。

3.2 确定Rp

电阻RP为运放的平衡电阻,用于平衡运放的偏置电流,一般取Rp=R=10 kΩ。

3.3 确定Rf

通常在积分电路的输入输出端并联电阻Rf,其目的是避免积分电路漂移导致信号的失真。为了减小误差,取Rf≥10R=100 kΩ。

3.4 选择运算放大器

為了弱化运放放大器对积分电路的影响,选择宽带范围广,低噪声和低失真率的运算放大器。该课题选用和阻抗匹配电路相同的运算芯片OPA2132UA。

OPA2132UA运算放大器带宽范围:8 MHz;转换率:20 V/μs;低噪声:(1 kHz);低失真率:0.00008%,符合上述要求。

4 带通滤波器的电路设计

如图3所示为带通滤波器的基本结构,其中低通部分的截止频率为f1,高通部分的截止频率为f2,在设计时应f1>f2,此时带通滤波器的通带为f=f1-f2[1]。

该课题选用Linear(凌力尔特)公司的滤波芯片LTC1560-1和LT1364CS8。其中,LTC1560-1为低通芯片,LT1364CS8为高通芯片。

LTC1560-1具有如下特点:

(1)信噪比(SNR):75 dB。

(2)通带纹波(fCUTOFF):±0.3 dB。

(3)阻带衰减大于60 dB。

(4)截止频率可调为500 kHz和1 MHz。

图4为电磁信号通道的带通滤波滤波器原理图。低通滤波器LTC1560-1芯片的5号引脚接-5 V电源时截止频率为1 MHz,高通滤波器LT1364CS8截止频率为30 kHz。

超声信号通道的带通滤波滤波器原理图。低通滤波器LTC1560-1芯片的5号引脚接5 V电源时截止频率为500 kHz,高通滤波器LT1364CS8截止频率为30 kHz。

5 前置放大和后级放大电路

电磁信号通道的带宽为30 kHz~1 MHz,所以選择仪器放大器INA217。INA217是一种低噪声、低失真的仪器放大器,采用电流反馈的INA217有着较宽的通带和在通带范围内有着良好的动态响应。具体参数如下:

(1)低噪声:1.3 nV(在1 Hz处)。

(2)宽通带:800 kHz,G=100。

(3)高的共模抑制:>100 dB。

放大器INA217的放大倍数为:

这里取RG=1 kΩ,G=11。此时,电磁信号通道的前置运算放大器和后级运算放大器相同。

超声信号通道的带宽为30~500 kHz,选择低漂移、低功耗仪表放大器AD620AR。AD620AR是一款低成本,高精度仪表放大器,仅需要一个外部电阻来设置增益,增益范围为1~10 000。此外,该课题采用的是8引脚SOIC封装,尺寸小,功耗低,非常适合做放大电路使用。主要的特性如以下几点。

(1)高增益:G=1~10 000。

(2)输入电压噪声:9 nV(1 kHz)。

(3)带宽:120 kHz(G=100)。

(4)共模抑制比:100 dB(最小值,G=10)。

放大器AD620AR的放大倍数为:

取RG=4.94 kΩ,G=11。此时,超声信号通道的前置放大器和后级放大器相同。

6 结语

该文主要讲述了前段声电信号调理电路的构成,前段声电信号调理电路分为两个通道,分别为电磁信号传感器通道和超声波传感器通道。

这两个通道所用的电路基本相同,电磁信号传感器通道多了一个积分电路。由于电磁信号和超声信号的频率不同,所以在芯片的选型和电路的设计中两通道存在一些差异。该文中的每种电路不仅介绍了怎样选择芯片型号,而且还给出了计算电阻电容方法。经该系统处理后的两路信号再传输到第四章的数据采集处理系统,对这两路信号进行程控放大和AD转换等数据处理。

为了减小共模信号的干扰,在传感器和信号处理电路之间采用了双芯屏蔽传输线,并在信号处理电路中增加一组运放电路,在共模干扰通过信号处理电路时可以很好地消除干扰信号。

参考文献

[1] 陈和平,程志芬.关于我国能源可持续发展战略的思考[J].节能技术,2003(4):3-4.

[2] 高文安.兰州电机股份有限公司品牌战略研究[D].兰州大学,2012.

[3] 仇宝云,冯晓莉,袁寿其,等.南水北调东线工程梯级泵站机组变工况方式选择[J].水力发电学报,2006(3):121-124.

[4] 金英兰.应用于三峡水轮电机机组上的粉云母带的研制[D].哈尔滨理工大学,2007.

[5] 靳文涛,朱雄,魏景新.高压电动机定子绕组匝间绝缘方法[J].高电压技术,2005(7):76-77.

作者:史宏俊 莫岳平 雍才富 崔顺 朱肖陈

干扰抑制电路设计论文 篇3:

电子电路的抗干扰措施

摘 要:电子电路设计中,最为棘手的一个问题便是电子电路的抗干扰问题。电子电路抗干扰设计不仅是抑制电子电路中电磁干扰的一个有效方法,还是电子电路系统优质、稳定运行的重要体现。本篇文章从电子电路系统干扰的类型及其危害入手,对电子电路系统中的电磁干扰及危害作详细分析,并针对电磁干扰的危害性提出相应的抗干扰措施,建议做好电源干扰、杂散场电磁干扰以及接地干扰等三种电磁干扰的抑制,切实提高和保证电子电路系统运行的可靠性与稳定性。

关键词:电子电路系统;电磁干扰;抗干扰;抑制方法;措施

电子电路抗干扰技术的存在基础是电子电路系统干扰的危害性。电磁干扰对电子电路系统的危害性极大,拿电磁辐射干扰来说,轻微的辐射干扰会影响电子电路系统工作的稳定性,影响相关电子设备的工作;严重时则会导致电子电路系统无法正常运行,使系统中所配置的电子设备丧失工作能力,无法再进行工作,更无法提供服务。为此,需要我们采取有效的抑制方法和控制措施来对电子电路系统进行抗干扰,以保证电子电路系统的正常运行。

一、电子电路系统的干扰类型及其危害

(一)电子电路系统的干扰类型

电子电路系统运行中所存在的电磁干扰,如果按干扰传播途径来分类,一般可将其分为空间辐射干扰与传导干扰。其中,空间辐射干扰主要是指:干扰源以空间为干扰传播的主要途径,通过空间辐射来对电子电路进行干扰;传导干扰则需要借助电子电路中的各种导线或各个电路单元,将干扰源作用在导线上,并利用导线的连接方式,使干扰源沿着导线进行传输,从而给电子电路系统造成干扰。

(二)电子电路系统干扰的危害

1.空间辐射干扰的危害。对于电子电路中的电磁干扰来说,空间辐射传播干扰形式是一种最为常见的干扰形式,这种干扰形式通过空间来传播干扰源,最终达到干扰电子电路,并影响其系统运行的目的。空间辐射干扰还可进一步细分为近耦合干扰和远辐射干扰,前者近耦合干扰主要是指处于电子电路系统中的,某一电子设备内部各个电路之间所进行的相互干扰,;而后者远辐射干扰则是指电子电路系统中各个电子设备之间的相互干扰,或者各个电子电路系统之间的相互干扰。

在空间辐射干扰中,干扰源主要是指电磁能量,干扰途径就比较多,比如在某些特定条件下,控制电路、信号电路以及电源电路等,都可能变成辐射天线,成为一种空间辐射干扰途径,使干扰源通过空间向其流动和辐射,并对电路系统中产生并伴随电路导线一起流动的电磁感应、电容、电感等进行干扰。鉴于空间辐射干扰是电磁干扰分类中的一种,所以当干扰源辐射到电子电路系统中后,便会在一定程度上对电子电路系统的运行可靠性产生影响,轻者导致电子电路系统的工作出现不稳定现象,重者则有可能导致电子电路系统完全无法正常运行。

2.传导干扰的危害。传导干扰实际指的是一种在电子电路系统中,沿着导线进行传播的电磁干扰。电子电路系统所包含的内容比较多,电源、导线、相关的电子设备、辅助设备等等,当这些东西全部组织连接到一起,并可进行相关工作时,便可称为一个电子电路系统。在这个系统中,电源是其必不可少的供电基础设备,而导线或电源线,乃至各种相关的电子设备、辅助设备等,都是系统运行需要的必备零件。在电子电路系统运行所形成的电网中,各条网路或电路之间的干扰会沿着导线而传输到不同的电子设备中,然后再继续以导线为干扰源的运输载体,将干扰一级一级的传递下去,形成传导干扰。同空间辐射干扰一样,传导干扰对电子电路系统的干扰也有一定的危害,轻微时候会使相关电子设备产生低频率的自激振荡,严重时候则同样会导致电子电路系统无法进行正常的工作和运行。

二、基于电磁干扰危害而提出来的相应抑制方法

针对上述内容中提到的电磁干扰对电子电路系统的危害,现在对其作抑制方法或避免、改进措施作相关探讨。从电磁干扰的形成来看,电磁干扰必须同时具备了以下三个要素才可形成,这三个要素依次为:干扰源、干扰途径、电子设备的干扰敏感度。下面根据电磁干扰形成所需的三大基本要素来研究和探讨电磁干扰的抑制方法。

(一)从干扰源入手,抑制电源干扰

1.干扰源是电磁干扰形成中的一个重要,且首要的干扰要素,也是电磁干扰必备的一个干扰条件。通常来说,电子电路系统中的干扰源大多指电源,因此,抑制电源干扰便也是对干扰源进行有效控制的一种直接方式。实际生活中,抑制电源干扰的方法很多,如:当电子电路系统运行所形成的电网属于交流电网时,抑制其电网中国的电磁干扰一般可采取两种方法,一是关闭或屏蔽交流电网中的电源变压器,具体执行时可在电源变压器外面设置一个屏蔽层;二则是在电源变压器旁边安置,或者在电路中接入一个电磁滤波器,将电网中所存在的电磁干扰进行过滤,并消除。使用电磁滤波器可以起到非常好的抗电磁干扰效果,不仅能够消除电网中电磁干扰,还可以有效控制电子电路系统运行中的噪声,阻止其噪声进入电网,给电网造成污染。

2.抑制整流电源产生的纹波干扰。电子电路系统中的整流电源一般采用的整流方式是全波整流,所以电源滤波产生的文波干扰,它的频率大概为100Hz。我们为了达到减少整流电源纹波干扰的目的,首先应该是电源的电压稳定,但是有的时候,即使电源电压十分稳定了,但是电子电路系统仍旧不能很好的工作,这其中有一个非常重要的原因就是放大电路的输入端连接整流电源的输出端的连接线比较长,当连接线超过20cm时,电子电路系统中的前置放大器应该加上一个滤波电路。

3.抑制电源寄生耦合的干扰。当多级信号共同使用同一个整流电源时,因为电源的内阻不可能是零,所以各信号电流在通过电源的时候,在内阻上面产生了电压降,这是一个交流信号电压降,它会跟随着直流到其他级,对一些放大级,它会形成寄生的正反馈,从而产生低频率的自激振荡。因此,我们应该使用去耦滤波电路来抑制多级信号公用一个整流电源产生的干扰。

(二)从干扰途径入手,抑制杂散电磁场的干扰

通常来说,电子电路系统的周围大多都存在着一定数量的杂散电磁场,这些杂散电磁场所具有的电磁能量很容易通过空间辐射,或其他传播形式对电子电路系统、电子设备等产生干扰。例如:杂散电磁场干扰可通过某些电容、电感或分布电感等对电路系统中的电子设备产生干扰,使其设备无法进行正常工作。根据杂散电磁场对电路系统和电子设备的干扰特点,可采取以下方法来对这种干扰进行抑制:

1.科学合理化电子设备的布局,减小电磁场干扰。在电子电路系统中,当其电子设备的布局不科学,或者不合理的时候,便容易受到外界杂散电磁场的干扰。所以,想要减小和避免电磁干扰,就必须从电子设备的布局入手,科学、合理的对其设备进行布局。一般来说,在进行电子设备布局时,电路系统中的电源变压器应该尽量远离放大器的输入级;布线时,放大器的交流电压线、信号输入线和输出线等各种电源线都应该分开布置;如果电场频率相对较高,那么在布线时应该尽量避免采用平行走线的方式,尽可能选择长度较短的信号输入线。

2.采用电磁屏蔽技术来抑制电磁干扰。除了以上所提到的合理化电子设备布局以外,还可利用电磁屏蔽技术来实现对电磁干扰的抑制。电磁屏蔽技术主要分为两种,一种是磁屏蔽,另一种是静电屏蔽。这两种屏蔽技术都能够成功隔绝开干扰源和干扰对象,使干扰源和干扰对象之间既不会发生接触,也不会有电磁干扰交流。实际操作中,如果采用静电屏蔽技术来对杂散电磁场干扰进行抑制,其最佳的选择材料为铝、铜等导电率较高的金属材料;而如果采用磁屏蔽技术来抑制干扰,则一般选择高导磁材料,如铁氧体等。下面对两种屏蔽技术的屏蔽原理作相关介绍。

(1)静电屏蔽技术。采用静电屏蔽技术来抑制电磁干扰时,通常会借助屏蔽罩或屏蔽板来完成。将铝、铜等金属材料加工制造成屏蔽板或屏蔽罩,将干扰源和被干扰的设备隔绝开。实际执行时,唯一需要注意的是:务必保持好屏蔽罩或屏蔽板与地面之间的接触。简单来说,便是屏蔽板或屏蔽罩在使用时必须要接地。

(2)磁屏蔽技术。磁屏蔽技术所采用的屏蔽原理比较简单,其操作方法也极为简便,只需将电子电路系统中的电子设备,或者被干扰的对象放置到磁屏蔽装置里便可。由于磁屏蔽罩具有屏蔽电磁能量的作用,杂散电磁场中的电磁能量无法进入磁屏蔽罩,也就无法对电子电路系统或相关的电子设备进行干扰。由于磁屏蔽技术所选用的材料是具有高磁导性的磁性材料,所以其磁阻远小于被干扰电路与屏蔽罩之间空气隙的磁阻,因而干扰磁场的磁力线大部分通过屏蔽罩而不通过气隙进入被干扰电路。此外,屏蔽罩的不同形状其影响也不同,圆柱形屏蔽罩效果最好。

(3)屏蔽线。屏蔽线是针对磁屏蔽罩来说的,由于电子电路系统中有很多的信号传输线,我们在抑制杂散电磁场干扰时,可以将被干扰的各个设备或部件放置到磁屏蔽罩中,却没有办法将这些信号传输线也放置在屏蔽罩内。因此,这便有了屏蔽线的产生。利用屏蔽线来代替原有的信号传输线,可以有效抑制电磁场对各种信号线、电源线的干扰。但同样需要注意的是,屏蔽线的两端也要和地面保持良好的接触性,即接地,随时保持屏蔽线与地面的接触。

3.采取光电隔离的方法来抑制干扰。在电子电路系统的设计中,我们常常会将传感器接收到的电信号传送到放大器段,我们可以采取光电隔离的技术来抑制信号传输过程中产生的干扰。我们可以根据不同信号的情况来选择合适的光电耦合器。

(三)从电子设备的干扰敏感度入手,抑制信号地干扰

信号低干扰,主要是指信号电路、逻辑电路和控制电路的地。由于信号地必须通过导线连线,而任何导线都有一定的阻抗,流过各线的电流有所不同,因此,各个接地点的电位不完全相同。设计接地点的目的是为了尽量减少各电路电流流过公共地阻抗时产生的耦合干扰,还要避免地环路电流,从而避免环路电流与其他电路产生耦合干扰。信号地的连接方法有下列几种。

1.单点接地。它是把各电路的地线接在一点上,这种方法的优点是不存在环形地回路,因而不存在地环流,各电路的接地点只与本电路的地电流和地阻抗有关。如果各电路的电流都比较小,各地线中的电压也比较小。当两个电路相距较近时采用单点接地法,由于地线较短,它们之间电位差小,所以各段地线间相互干扰也小。

2.串联接地。接地点顺序连接在一条公共地线上,电路中共用地线电流是多个电路流过地线电路之和。因此,每个电路的地线电位都受其他电路的影响,噪声通过公共地线互相耦合。从防止干扰的角度出发,这种接法是不合理的,但因为它接法简单,在许多地方仍被采用。例如在一块印制电路板上,各元器件或电路之间的地线一般都是串联接法,最终连到印制电路板的地线引线端上。这种接法在设计印制电路板时比较方便。

3.多点接地。为了降低阻抗,地线一般采用宽铜皮镀银作为接地母线。它是把所有电路的地线都连接到离它最近的接地母线上,以便降低地阻抗。这种接法在数字电路中是常用的。一般系统由多块印制板组成,它们之间的地线是通过装在机架上的宽铜皮镀银的接地母线连接在一起,再把接地母线的一端接到直流电源的地线上,构成工作接地点,这种方法适用于高频电路。

4.模拟地和数字地。在一些电子电路中,既有数字信号,又有模拟信号,而数字电路都工作在开关状态,电流起伏波动较大,若两种信号的耦合还采用电耦合,则在其地线间必定会产生相互干扰,造成模数转换间的不稳定。为了消除这种干扰,最好采用两套整流电路,分别供给模拟部分和数字部分,信号间采用光耦合器进行耦合,这样即可把两套电源间的地线实现隔离。

三、结束语

在电子电路系统的设计中,为了保证电子电路系统的可靠性和工作的稳定性,预先考虑到抗干扰的问题是十分重要的。鉴于电子电路往往工作在恶劣环境下,其所受到干扰较为严重,而干扰信号对电子电路的工作性能影响较大,严重时电路将无法正常工作。因此,本文建议在电子电路设计时引入抗干扰措施,从抗干扰的三个基本要素出发,通过整个系统全局的设计抗干扰的方案,并切实处理好电路的接地和屏蔽问题,这样就能提高电子电路的工作可靠性和稳定性,提升电子产品的抗干扰能力。

参考文献:

[1]李良.电子电路可靠性及抗干扰措施研究[J].长春教育学院学报,2011,3.

[2]毛倩.电子电路抗干扰措施的研究[J].数字技术与应用,2010,10.

[3]孙海洋,谷川.电子电路中的抗干扰技术[J].科技创新导报,2009,10.

[4]韩守玺.浅谈电子电路的抗干扰措施[J].科教文汇(上半

作者:李宏利

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