關(guān)于電子電路抗干擾技術(shù)研究

郝大海

（國(guó)家新聞出版廣電總局2021臺(tái)， 0161000）

一、概述

多數(shù)電子電路都是在弱電流下進(jìn)行信息傳遞的，但在實(shí)際環(huán)境中的電子干擾信號(hào)或電子電路內(nèi)部產(chǎn)生的干擾信號(hào)，通過(guò)一定的路徑進(jìn)入電子電路，進(jìn)而會(huì)對(duì)電子電路造成影響。因此，在進(jìn)行電子電路設(shè)計(jì)時(shí)必須考慮抗干擾的問(wèn)題，只有設(shè)計(jì)出消除干擾的電路或預(yù)防干擾的措施，才能保證電子電路的正常運(yùn)行。

二、干擾的定義

干擾是指對(duì)系統(tǒng)的正常工作產(chǎn)生不利影響的內(nèi)部或外部因素，在諸多的干擾中，電磁干擾最為常見(jiàn)，且對(duì)控制系統(tǒng)的影響也最大，對(duì)于其它干擾因素則可以通過(guò)一些物理方法進(jìn)行解決。

電磁干擾的干擾源可能來(lái)自電子系統(tǒng)內(nèi)部或外部。功率級(jí)內(nèi)高頻振蕩電路和開(kāi)關(guān)電路產(chǎn)生的噪聲信號(hào)是組成電子系統(tǒng)內(nèi)部的主要干擾源；而電子系統(tǒng)外部的干擾源主要為系統(tǒng)附近大功率電子設(shè)備啟停和自然雷電產(chǎn)生的干擾信號(hào)。為了確保電子電路的正常運(yùn)行，因此需要加強(qiáng)對(duì)電子系統(tǒng)的抗干擾能力。

三、電磁干擾的基本要素

電磁干擾有三個(gè)基本要素構(gòu)成，即干擾源、傳播路徑及敏感器件，下面對(duì)其進(jìn)行逐一介紹：a、干擾源。是指產(chǎn)生干擾的元件、設(shè)備或是信號(hào)，上述已進(jìn)行介紹，不在贅述。b、傳播路徑。是指干擾從干擾源傳播到敏感器件的通路或是媒介，其中傳導(dǎo)干擾和空間輻射干擾是兩種典型的干擾傳播路徑。c、敏感器件。是指易被干擾的對(duì)象，例如：D/A，A/D變換器，單片機(jī)，弱信號(hào)放大器等。

四、電子電路中常見(jiàn)的干擾

抗干擾技術(shù)主要是從干擾的傳播路徑上采取抑制措施，依據(jù)干擾的傳播通道，干擾可歸納為：

（1）來(lái)自電網(wǎng)的干擾。多數(shù)電子電路中的直流電源是通過(guò)電網(wǎng)交流電經(jīng)過(guò)一系列整流、濾波及穩(wěn)壓后提供的，從而導(dǎo)致一些干擾信號(hào)沿著交流電源進(jìn)入電子電路，致使干擾信號(hào)影響了電子系統(tǒng)的正常工作。諸如一些電力設(shè)備的啟停及雷電感應(yīng)所產(chǎn)生的高頻電壓都會(huì)疊加到電網(wǎng)電壓上。

（2）來(lái)自地線的干擾。地線干擾是電子系統(tǒng)內(nèi)部產(chǎn)生的干擾，由于電子系統(tǒng)內(nèi)各部分電路大都共用一個(gè)直流電源，或是不同電源間共用一個(gè)地，使得各部分電路的電流在流過(guò)公共地電阻時(shí)會(huì)產(chǎn)生電壓降，此壓降使得各部分電路產(chǎn)生相互影響的干擾信號(hào)，即地線干擾。

（3）來(lái)自信號(hào)通道的干擾。在進(jìn)行遠(yuǎn)距離測(cè)量、控制及通信過(guò)程中，電子系統(tǒng)的輸出、輸入信號(hào)線很長(zhǎng)，且線間很近，信號(hào)在此傳輸過(guò)程中易受到附近電磁場(chǎng)的電磁感應(yīng)的干擾，或使信號(hào)間產(chǎn)生串?dāng)_，地線干擾，從而致使傳輸?shù)男盘?hào)產(chǎn)生畸變或失常，進(jìn)而影響電子系統(tǒng)的正常運(yùn)行。

（4）來(lái)自空間電磁輻射的干擾。在上述干擾中，危害最大是來(lái)自電網(wǎng)和地線的干擾，然后是來(lái)自信號(hào)通道的干擾，而空間電磁輻射干擾的危害性一般不大，若能與干擾源保持一定的距離，或采取適當(dāng)?shù)钠帘未胧?，即可得到解決。

五、抗干擾措施

（1）抗電網(wǎng)干擾措施。為阻止從交流電源線引入干擾信號(hào)，可以在交流電源與電子系統(tǒng)間安裝交流穩(wěn)壓器、電源濾波器、整流器、雙T濾波器、無(wú)極性電容，下面對(duì)其各部分的功能進(jìn)行簡(jiǎn)要介紹：a、交流穩(wěn)壓器：用以確保供電的穩(wěn)定性，防止引起電源系統(tǒng)產(chǎn)生過(guò)電壓或欠電壓，從而提高了電子系統(tǒng)的可靠性。但考慮到交流變壓器的價(jià)格較為昂貴，一般用在大型電子系統(tǒng)及對(duì)抗干擾要求較高的場(chǎng)合。b、電源濾波器：安裝在電源變壓器的前面，用以濾掉高頻干擾信號(hào)，使其交流50Hz基波通過(guò)，能顧消除工頻串模干擾，改善電源波形。c、帶有屏蔽層的電源變壓器：穿過(guò)電源變壓器的高頻干擾信號(hào)主要通過(guò)一、二次線圈間的分布電容進(jìn)行傳播，通過(guò)在一、二次線圈間加入金屬屏蔽層，并將其接機(jī)殼地，這樣能夠有效地減小分布電容值，從而在很大程度上抑制了高頻干擾信號(hào)穿過(guò)電源變壓器進(jìn)入二次側(cè)。d、雙T濾波器：濾波作為抑制干擾傳導(dǎo)的重要方法，考慮到干擾源發(fā)出電磁干擾的頻譜比接受信號(hào)的頻譜寬很多，使得接收器在接收有用信號(hào)的同時(shí)，也接收了些干擾信號(hào)。若采用濾波方法，則可以對(duì)干擾信號(hào)進(jìn)行有效地抑制。e、無(wú)極性電容：將其并聯(lián)到直流穩(wěn)壓電路的輸入、輸出端和集成塊的電源引腳上，能夠?yàn)V掉高頻干擾信號(hào)。

（2）抗地線干擾措施?？沟鼐€干擾的措施可以歸納為以下幾種：a、盡可能采用一點(diǎn)接地，各部分電路的地自成一體后將其分別接到公共地上，然而在印刷電路板上此方法不便布線，為減小干擾，可以適當(dāng)加大地線的寬度。b、強(qiáng)、弱信號(hào)電路的地應(yīng)分開(kāi)，然后再將其接到公共地上。c、模擬地和數(shù)字地兩者也要分開(kāi)，然后再將其接到公共地上，以防兩者交叉混連。d、無(wú)論采取何種接地方式，接地線都應(yīng)短而粗，最大限度上的減小電阻。

（3）信號(hào)通道中的抗干擾措施。對(duì)于信號(hào)通道上的噪聲干擾，雙絞線傳輸和光電耦合傳輸是兩種常見(jiàn)的抗干擾方法。a、雙絞線傳輸是指每條信號(hào)均采用兩條互絞的線進(jìn)行傳輸，兩條線分別為信號(hào)線和地線。該方法是抑制空間電磁干擾、線間串?dāng)_及信號(hào)地線干擾最為有效簡(jiǎn)便的措施。由于空間電磁場(chǎng)在每個(gè)絞環(huán)內(nèi)產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)相同，使得每條線上的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)可以互相抵消，所以不會(huì)對(duì)傳輸信號(hào)產(chǎn)生干擾；信號(hào)電流在兩條線上大小相等，方向相反，雙絞線對(duì)其它信號(hào)線的互感即為零，從而抑制了串?dāng)_；各信號(hào)的地線都是單獨(dú)的，能夠抑制信號(hào)之間通過(guò)其它地線進(jìn)行干擾。b、光電耦合傳輸主要由發(fā)光二極管和光敏三極管構(gòu)成，兩者彼此絕緣的密封在一起。其優(yōu)點(diǎn)是能夠有效抑制尖峰脈沖和各種噪聲干擾，從而大大提高了過(guò)程通道上的信噪比。信號(hào)從發(fā)光二極管輸入，之后發(fā)光照射到光敏三極管基極上，此時(shí)光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，并經(jīng)集電極輸出。由此可得，輸入和輸出是互相隔離的，只有光耦合而沒(méi)有電的聯(lián)系，因此，兩邊的地不同，彼此可以獨(dú)立。

結(jié)論

抗干擾是一項(xiàng)非常復(fù)雜且實(shí)踐性很強(qiáng)的問(wèn)題，因此，在進(jìn)行電子電路設(shè)計(jì)中，應(yīng)事先采取些抗干擾措施，同時(shí)在調(diào)試中及時(shí)處理遇到的各種問(wèn)題，并進(jìn)行不斷改進(jìn)，有助于提高電子電路的可靠性和穩(wěn)定性。

[1]吳維寧，張文亮，吳峽.電力系統(tǒng)中電子設(shè)備抗干擾技術(shù)研究與應(yīng)用[J].電力自動(dòng)化設(shè)備，2001.

[2]馬媛媛.印制電路板及抗干擾技術(shù)的設(shè)計(jì)研究[J].無(wú)線互聯(lián)科技，2013.