摘要:电子电路设计看似简单,但是其实电子电路是十分复杂的,因为电子电路大多数情况下都是由多种基本电路组成的,并且电子电路是在特殊环境下进行信息传输的一种方式,所以电子电路在进行信息的传输时,一定不能受到外来因素的干扰,否则会出现一些信息中断,甚至还会出现信息与信息之间的错误交叉。现如今电子电路技术已经被应用在各个领域、各个行业中,但是由于电子电路的运行过程是十分复杂的,所以对电子电路的抗干扰方法以及有关技术分析进行了相关的阐述。
关键词:电子电路;抗干扰;技术措施
引言
多数电子电路都是在小信号下进行信息传递的,但在实际环境中的电子干扰信号或电子电路内部产生的干扰信号,通过一定的路径进入电子电路,进而对电子电路造成影响。因此,在进行电子电路设计时必须考虑抗干扰的问题,只有设计出消除干扰的电路或预防干扰的措施,才能保证电子电路的正常运行。
1 电子电路的抗干扰技术概述
电子电路的抗干扰技术是国外电子电路研究学者提出并加以应用的,是EMC的重要组成部分,EMC一直都受到世界各地、各个国家的高度重视。电子电路抗干扰技术其实指的就是在不损害信息的前提下,能够最大程度上防止外界对电子电路信息传输时的干扰,从而使信息能够更好的传输,总的来说,抗干扰技术其实就是将外界对电子电路的干扰减少到最小程度,因为大多数电子电路都是依靠信号进行信息的传输,所以外界或多或少对其都会有一定的干扰,最常见的干扰就是噪声。
2 电磁干扰的基本要素
电磁干扰有三个基本要素构成,即干扰源、传播路径及敏感器件,下面对其进行逐一介绍:(1)干扰源。是指产生干扰的元件、设备或是信号。(2)传播路径。是指干扰从干扰源传播到敏感器件的通路或是媒介,其中传导干扰和空间辐射干扰是两种典型的干扰传播路径。(3)敏感器件。是指易被干扰的对象,例如:D/A,A/D变换器,单片机,小信号放大器等。
3 电子电路主要的干扰类型
3.1 电源干扰
电源干扰就是电源针对电子电路所产生干扰的现象。产生这一现象的原因,一般是因为直流电没有妥善进行滤波处理、电源电压不稳或者是在电源变压器当中所产生的交流电所引起的。
3.2 瞬态电流干扰
瞬态电流指的是TTL集成电路在状态转换过程中所产生的尖峰电流、负载电流在充电以及放电过程中所产生的瞬变电流等。通常情况下、瞬态电流所造成干扰与工作速度之间是呈现正比例关系。瞬态电流在瞬间电流十分强大,在增强电流功耗的过程当中还能够对电源形成干扰。
3.3 反射信号干扰
人们可以将数字电路当中的互联导线当做是传输线,所以,当电路的信号传输线长度超过1米,同时下降与上升时间低于1ns时,技术人员就必须将信号的反射纳入到干扰产生的原因范围、在输出元件、接受元件、传输导线之间阻抗不匹配时都有可能会出现反射信号。并且因为长度较大的输入线分布电容电感都相对很大,会导致信号在传输过程中发生震荡或者延迟现象,致使信号波形出现问题,由此导致电路动作产生错误。
3.4 信号地之间的干扰
信号地指的是信号内部的电路和电子电路之间逻辑电路的参考地.因为信号在运输和传送的过程中,必须要依靠地下导线进行传输,但是所有的地下导线都会有一定程度的阻抗,并且经过各个导线的电流不同,这也就会导致各个电流接地点之间的电流数值完全不同,从而导致地下导线之间形成一个干扰信号,因为接地点之间都输环路电流,所以就会对电子电路有一定程度上的干扰。
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4 电子电路抗干扰技术措施
4.1 电源干扰的抑制措施
技术人员有针对性选择处理方法是需要根据具体的状况开展分析,之后使用对应的处理方法。一般情况下,对电源干扰的防治,一般是使用的下列两种办法:第一种办法是在电源的输入端口安装一个线路滤波器,由此形成共模电感。具体的操作方式是将两个线圈按照同一个方向缠绕在相同的一根磁芯之中,让这两个电感针对主电流与差模电流所形成的磁通彼此抵消、使得磁芯在设备使用的过程中不会发生饱和现象。第二种办法是使用带有屏蔽的变压器、若在初级和次级之间进行屏蔽层的安装,同时让他们有较为良好的接地,就能够实现降低输出端干扰电压的目的。因为屏蔽层不会对变压器在能量传送的过程中造成任何的不良影响,但是却可以对绕组间的耦合电容产生影响。
4.2 瞬态电流处理方法
技术人员可以使用电源去耦的办法来对瞬态电流进行控制,具体的操作方式是:首先把两个电容并联连接到地线与电源线当中,连接需要遵循电源线上干扰尖峰不会对逻辑器件的输出状态产生影响的原则。在布线的过程中,连接线的长度需要最大程度的减小。在遇见大电容负载时,技术人员需要使用串联限流的办法来进行处理,杜绝在电压降低或者电源关闭时,产生电容上电压超过电源电压的状况。因为集成电路的不用输入端会在其中产生类似于天线的效果,所以对于时序电路来说,瞬态电流会让电路在运转的过程中发生错误动作,因此不用的输入端一定要进行接地处理或者和信号端进行并联。
4.3 反射信号干扰措施
首先是最大程度的降低接线的长度;再有就是所使用的距离较长的传输线可以利用阻抗匹配的办法,就是凭借在输入端当中串联入一个电阻,让它们的阻抗能够达到相互匹配的状态。值得注意的是,只要不对系统的特点造成破坏,合理的增加时间,也可以有效降低干扰。
4.4 信号通道中的抗干扰措施
对于信号通道上的噪声干扰,双绞线传输和光电耦合传输是两种常见的抗干扰方法。(1)双绞线传输是指每条信号均采用两条互绞的线进行传输,两条线分别为信号线和地线。该方法是抑制空间电磁干扰、线间串扰及信号地线干扰最为有效简便的措施。由于信号电流在两条线上大小相等,方向相反,双绞线对其它信号线的互感即为零,从而抑制了串扰;各信号的地线都是单独的,能够抑制信号之间通过其它地线进行干扰。(2)光电耦合传输主要由发光二极管和光敏三极管构成,两者彼此绝缘的密封在一起。其优点是能够有效抑制尖峰脉冲和各种噪声干扰,从而提高了过程通道上的信噪比。信号从发光二极管输入,之后发光照射到光敏三极管基极上,此时光信号转换为电信号,并经集电极输出。由此可得,输入和输出是互相隔离的,只有光耦合而没有电的联系,因此,两边的地不同,彼此可以独立。
4.5 抗地线干扰措施
抗地线干扰的措施可以归纳为以下几种:(1)尽可能采用一点接地,各部分电路的地自成一体后将其分别接到公共地上,然而在印刷电路板上此方法不便布线,为减小干扰,可以适当加大地线的宽度。(2)强、弱信号电路的地应分开,然后再将其接到公共地上。(3)模拟地和数字地两者也要分开,然后再将其接到公共地上,以防两者交叉混连。(4)无论采取何种接地方式,接地线都应短而粗,最大限度上的减小电阻。
4.6 串扰极其抑制
串扰其实就是当长度较长的信号线之间平行或者是依靠在一起时,电线与电线之间就会形成一个互容的电流状态,这就会导致电流之间产生干扰信号。所以在实际操作时,一定要最大程度上减小接地线的长度,并且还要采用双排线或者是双绞线作为地下导线,还要保证电流和信号传输时,一定要避免电源线之间成平行,而是要采用交叉或者是分散的形式。
结束语
总而言之,在进行电子电路抗干扰技术的研究时,首先就要了解干扰因素都有哪些,形成原因是什么,才能够选择合理的抗干扰措施,这样就能够把干扰降低到最小,使电子电路能够正常运行。也就是说必须要了解到干扰电子电路信息传输的主要因素,再根据干扰因素做出相应对策,比如瞬时过流电的干扰,就可以在接口处加入一个电容,这样就能够有效的抑制干扰。
参考文献:
[1]孟奎,顾焯南,杨和茂.电子电路的抗干扰方法以及有关技术分析[J].电子制作,2016,07:75-76.
[2]郝大海.关于电子电路抗干扰技术研究[J].中国新技术新产品,2014,12:30.
论文作者:李瑞勤
论文发表刊物:《电力设备》2017年第15期
论文发表时间:2017/10/23
标签:干扰论文; 电子电路论文; 信号论文; 电流论文; 抗干扰论文; 地线论文; 电源论文; 《电力设备》2017年第15期论文;