談電子設備中的干擾及抑制措施

[摘要]本文分析了電子設備中常見的幾種干擾信號的特點，針對這些干擾闡述了在使用電子設備的過程中應注意的干擾問題。并詳細介紹了幾種常見的抗干擾措施。

[關鍵詞]電子設備 干擾 抑制

噪聲與干擾的定義和分類

在電子設備工作的環境中，分布著各種各樣的電磁干擾或噪聲，它們的分布范圍極廣，可以從直流到1000MHz以上。故噪聲可定義為電路中除所需要的信號外的其他任何電氣信號或能量。

通常噪聲的成因可歸納為三類：一是內部噪聲，這是因元器件本身不規則的變化所造成的，如熱噪聲；二是人為噪聲，如電動機、電力開關、無線電發射機等所造成的；三是自然界的干擾，如雷電等。

干擾是由噪聲引發的不期望得到的結果。如果一個噪聲電壓使一個電路產生誤操作，它就是一個干擾。噪聲是不能被消除的，而只能減弱它，使其無法產生干擾。干擾按其產生和傳播的方式可分為下述六種：

1.靜電干擾。靜電干擾實際上是電場通過電容或分布電容耦合到受干擾裝置而形成的干擾。例如：流過較大電流的動力線周圍存在著較強的電場，此電場可以通過該動力線和周圍的電路之間存在的分布電容向其22周圍的電路施加干擾。

2.磁場耦合干擾。它是一種感受式干擾，主要是由靠近電子設備的流過較強電流的線路周圍的變化電磁場對電子設備回路耦合所形成的干擾。如動力線、變壓器、交流電動機、電磁鐵等產生磁場的器件周圍都存在著較強的交變電磁場，這種交變電磁場會使其附近的電子線路產生感應電動勢和感生電流，從而形成干擾。

3.電磁輻射干擾。由空間電磁波被電子設備接受而形成的干擾。例如：高頻感應加熱爐、各種有觸點電器所產生的電火花、電弧等都會產生輻射電磁波，當它們附近的電子設備所接受的電磁波達到一定的強度時，就可能形成電磁輻射干擾。

4.共阻抗干擾。由于電子設備中各個電回路之間的公共導線存在著電阻和電感，當一個回路的電流流過這段公共導線時，會在導線上產生電壓降，這一阻抗壓降耦合到其他電子回路中就形成了共阻抗干擾。

5.漏電耦合干擾。是指設備內部與內部或內部與外部不應該有的電氣聯系的部分之間的電氣絕緣性能下降而造成的各部分之間出現漏電流而形成的干擾。例如：工作在空氣濕度較大場合下的電子設備，由于設備內部出現冷凝水而造成絕緣阻抗下降而產生漏電耦合干擾。

6.電網干擾。一般電子設備的工作電源是將從電網獲得的交流電經變換處理得到的。連接在電網上的一些用電設備在工作時可能對電網施加干擾，而使電網電壓含有干擾信號。它可能使電子設備的工作電壓含有各種頻率的干擾信號而影響設備工作。

干擾的抑制

所謂干擾的抑制就是針對不同類型的干擾信號采取不同的措施來減小或消除干擾對電子設備的影響。抑制干擾的措施有時還受到設備本身結構及工作特點的限制。下面從硬件方面給出常見的干擾抑制措施。

(1)靜電干擾的抑制——靜電屏蔽[1]由靜電學理論可知，處于靜電平衡下的導體內部各點等電位、導體內部沒有場。利用金屬導體的這一特點，并采取必要的接地措施就可以在金屬導體處隔斷電力線，起到靜電屏蔽作用。

（2）磁場耦合干擾的抑制——磁屏蔽[1.2]由于工業生產設備中有許多是能夠產生強磁場的，它們可以通過磁場對附近的電子設備施加干擾，磁場耦合干擾也屬于近場干擾，對于這種干擾可以在干擾源或被干擾體外圍用高導磁材料做一屏蔽體使屏蔽體內部磁通不會向外輻射，外部磁通也不能進入屏蔽體內部。對于較長的信號導線來說，這種屏蔽方法顯然是不切實際的，實際上為了克服磁場耦合在信號線上形成干擾，通常將信號線選為雙絞線。當外部磁場作用于雙絞線上時，雙絞線上相鄰兩節距的感生電流之和為零，如圖1所示。圖中i為磁場在雙絞線上產生的感生電流。這樣就可以抑制磁場施加在信號線上的干擾了。

圖1 外部磁場作用于雙絞線上時其感生電流的分布

（3）電磁輻射干擾的抑制——電磁屏蔽[1]由于交變電磁場的頻率越高，輻射越強。所以電磁輻射干擾主要是由高頻電磁場產生的。在電磁屏蔽中采用電阻率低的金屬材料如銅、鋁等做成屏蔽層，利用高頻電磁場對金屬屏蔽層的作用，在屏蔽層內產生渦流，由渦流產生的磁場抵消或減弱干擾磁場的作用，從而達到電磁屏蔽的效果。

（4）共阻抗干擾的抑制從原理上講，不同電回路間所有的公共線路上都可能發生共阻抗干擾，但常見的是電源共阻抗干擾和公共地線共阻抗干擾。處理這類問題的主要方法是：①選用高質量的電源并加大電源的功率容限，以獲得較小的電源內阻。②將模擬電路和數字電路的電源線與地線分開設置。③將電源線和地線的截面積盡量選大一些，長度盡量短，以減小電源線和地線的阻抗。④多電源供電的裝置若存在公共地線，則公共地線的截面積也應加大且長度應盡量短。⑤若設備的工作地安全地接在一起，則必須保證足夠小的接地電阻。

（5）漏電耦合干擾的抑制由于漏電耦合干擾主要是由絕緣電阻下降導致漏電引起的，所以定期檢查電子設備，清潔設備內部電路及信號線上的灰塵和雜物，使設備及信號線等設施有一個良好的工作環境。

（6）電網干擾的抑制對于電網電壓中的浪涌過壓成分可以選用適當的壓敏電阻加以吸收；對于電網電壓中高頻干擾成分可以采取在設備電源變壓器的兩側和整流電路上以及整流以后的電路上加入高頻濾波來抑制；對于電網中的低頻干擾的抑制措施可以通過使用直流穩壓電源并采用直流退耦電路來實現。

小 結

從以上所述可以看出，對干擾的抑制可以歸納為兩類：即隔離與濾波。隔離的基本思想就是從電路上把干擾源和受干擾電路隔開，使它們不發生電聯系或削弱它們之間的電聯系。

濾波措施的基本思想是給干擾信號提供一個泄放回路，使其不能進入受擾回路。

總之，為了提高一個電子設備的抗干擾能力，應該以設備的電流配置、信號輸入與輸出的電路結構、信號線的選擇與敷設、線路板的設計及設備的屏蔽方法等各方面綜合考慮，還要針對現場干擾情況，重點加強設備抗某些干擾的能力，使電子設備能安全可靠的工作。

中圖分類號：TN973.4文獻標識號：A

參考文獻：

[1]韓剛，徐萬山.工業電子控制裝置的抗干擾技術[M]。北京：中國鐵道出版社，1984.241-246.

[2]山崎弘郎.電子電路的抗干擾技術[M]。北京：科學出版社，1989.61-62;177-183.

作者單位：房曄 西安工程大學電信學院 陜西西安

周亞濱 西安交通大學機械學院 陜西西安