電子電路噪聲的原因與抑制

簡(jiǎn)弋強(qiáng) 成都市石室外國語學(xué)校

隨著網(wǎng)絡(luò)時(shí)代的來臨，手機(jī)、電腦和各種家電充斥著我們的生活，提高了我們的生活質(zhì)量。但是這些高精密的電子設(shè)備所產(chǎn)生的電子電路的噪聲也給我們的生活帶來了極大的困擾，甚至在某種程度上影響了我們的身體健康。本文首先對(duì)電子電路所產(chǎn)的噪聲進(jìn)行了定義，然后對(duì)電子電路噪聲進(jìn)行了分類并研究了噪聲產(chǎn)生的原因，提出了相應(yīng)的解決辦法，為電子類產(chǎn)品性能的提高提供了一定的參考。

1 電子電路噪聲的定義

電子電路的噪聲實(shí)質(zhì)上是一種電子信號(hào)，因此，電路中產(chǎn)生的非目的信號(hào)的其他電子信號(hào)都屬于噪聲，這種電子電路的噪聲如果超出了電子類產(chǎn)品電路或電子器件抗干擾的最大限額，就可能會(huì)引發(fā)電路功能紊亂或者對(duì)電子類產(chǎn)品造成一定程度的損害，同時(shí)也會(huì)對(duì)人體的健康產(chǎn)生一定的影響。因此研究電子電路噪聲產(chǎn)生的原因并制定相應(yīng)的抑制策略非常重要。

2 電子電路噪聲的分類

電子電路噪聲主要分為外部噪聲和內(nèi)部噪聲兩大類。外部噪聲主要是指受工業(yè)、天氣、宇宙輻射等散雜磁場(chǎng)產(chǎn)生的信號(hào)干擾而引發(fā)的噪聲以及交流電網(wǎng)受到電流沖擊時(shí)由高頻干擾電壓產(chǎn)生的信號(hào)干擾引發(fā)的噪聲。內(nèi)部噪聲則是指構(gòu)成電子線路的器件本身存在導(dǎo)電缺陷或電路設(shè)計(jì)缺陷而引發(fā)的噪聲，主要包括導(dǎo)體波動(dòng)電勢(shì)引發(fā)的熱噪聲、電子或空穴隨機(jī)發(fā)射引發(fā)的散彈噪聲以及存在于電阻或半導(dǎo)體器件內(nèi)的低頻噪聲。

3 電子電路外部噪聲產(chǎn)生的原因及抑制策略

3.1 磁場(chǎng)干擾產(chǎn)生的外部噪聲及抑制策略

電子電路的外部噪聲有很大一部分來自于外部磁場(chǎng)的干擾。首先，自然現(xiàn)象帶來的宇宙輻射可以引發(fā)電子電路的外部噪聲，對(duì)我們的廣播、導(dǎo)航等通訊設(shè)備影響很大。而來自工業(yè)變壓器、電動(dòng)機(jī)等大功率設(shè)備磁場(chǎng)以及周圍環(huán)境通過電源線、接地線路等途徑產(chǎn)生的人為干擾也可以對(duì)我們的數(shù)字線路和電氣設(shè)備等造成很大的噪聲干擾。我們需要采取有效的應(yīng)對(duì)策略來對(duì)這些磁場(chǎng)干擾引發(fā)的電子電路外部噪聲進(jìn)行抑制。一般來講，我們可以采取適宜的抗干擾措施，屏蔽或者弱化這些磁場(chǎng)的信號(hào)，保證電子電路目的信號(hào)的純正和正常運(yùn)行。

3.2 電源干擾產(chǎn)生的外部噪聲及抑制策略

因?yàn)V波不佳或者電壓不穩(wěn)造成的直流電電源干擾也是引發(fā)電子電路噪聲的主要原因之一。我們可以采取如下措施來抑制來自電源的干擾:在電源變壓器的一次繞組和二次繞組之間設(shè)置屏蔽層并安全接地；也可以采用加接電源濾波器的方法來減少高次諧波的干擾；為了減少突發(fā)事件產(chǎn)生的瞬時(shí)過電流的沖擊，我們也可以采用穩(wěn)定度較高而阻抗輸出較低的直流電源來抑制電源干擾所產(chǎn)生的外部噪聲。

3.3 地線干擾產(chǎn)生的外部噪聲及抑制策略

地線設(shè)置不合理會(huì)導(dǎo)致干擾電流大量疊加，容易引發(fā)電路輸入端的噪聲干擾。為了抑制這種接地噪聲干擾，我們可以采用較為粗大的接地干線并采用較低的回路抗組裝置，焊接的銅條可以采用矩形形狀以保證其橫截面大于流經(jīng)電流的容量限額，輸出裝置的接地點(diǎn)處于距離電源地端的最近處，而輸入裝置的接地點(diǎn)應(yīng)距離電源地端的最遠(yuǎn)處，保證各級(jí)接地元件連接的次序?yàn)槟嫦蚺帕小?/p>

4 內(nèi)部噪聲產(chǎn)生的原因及抑制策略

4.1 瞬時(shí)電流引發(fā)的內(nèi)部噪聲及抑制策略

瞬時(shí)電流的產(chǎn)生與TTL集成電路的狀態(tài)轉(zhuǎn)換以及負(fù)載電容充放電有關(guān)。這種尖峰電流的沖擊性較強(qiáng)，極易引發(fā)電流功耗的增加和電源的損壞。因此，需要采取措施對(duì)其進(jìn)行抑制。一般情況下，我們可以把兩個(gè)具有高頻性能的陶瓷電容并聯(lián)在電源線和地線之間來干擾電流尖峰的輸出，也可以串聯(lián)限流保護(hù)電阻來防止出現(xiàn)大電容負(fù)載時(shí)引發(fā)電源難以承受的問題。

4.2 電流竄擾引發(fā)的內(nèi)部噪聲及抑制策略

當(dāng)鄰近的較長信號(hào)線借助互感和互容電磁把各自信號(hào)線的信號(hào)耦合到其他鄰近線路的時(shí)候，就會(huì)產(chǎn)生電流竄擾引發(fā)的內(nèi)部噪聲。信號(hào)的頻率和阻抗越高，噪聲干擾也就越大。為了避免這種電流竄擾的影響，我們要盡量避免布設(shè)平行線，可以采用分散或者交叉走線的方式；在平行線不可避免的情況下，盡量縮短鋪設(shè)平行線的長度，也可以在信號(hào)輸入端設(shè)置密特觸發(fā)器來消除可能存在的竄擾信號(hào)。

4.3 反射引發(fā)的內(nèi)部噪聲及抑制策略

一旦信號(hào)的輸出元件、傳輸線和信號(hào)接收器元件間出現(xiàn)阻抗不匹配的情況，就會(huì)產(chǎn)生因傳輸線上的反射信號(hào)所引發(fā)的內(nèi)部噪聲。只要我們盡可能地縮短接線的長度，并且注意相互間阻抗匹配的問題，就可以減少因反射造成的信號(hào)改變而引發(fā)的邏輯電路錯(cuò)誤。

綜上所述，電子電路噪聲問題成為困擾當(dāng)今電子產(chǎn)業(yè)的一大難題。本文分析了電子電路噪聲產(chǎn)生的各種原因，列舉了對(duì)電子電路信號(hào)產(chǎn)生干擾的各個(gè)因素，并根據(jù)噪聲產(chǎn)生的實(shí)際情況提出了相應(yīng)的抑制策略，為電子類產(chǎn)品性能的提高做出了指導(dǎo)性的建議。

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