淺談電子電路的抗干擾措施

郭剛花,李蓮英（許昌電氣職業(yè)學(xué)院（許昌技師學(xué)院）,河南 許昌 461000 ）

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淺談電子電路的抗干擾措施

郭剛花,李蓮英
（許昌電氣職業(yè)學(xué)院（許昌技師學(xué)院）,河南 許昌 461000 ）

摘 要:電子電路與其他電路一樣，容易受到外部和電路內(nèi)部干擾。在使用時如果裝配不當(dāng)，將會使電路因受干擾而不能正常工作。本文分析了各種干擾的情況及抑制方法。

關(guān)鍵詞:電子電路；干擾；抑制

0 引言

電子技術(shù)的迅速發(fā)展，集成電路的應(yīng)用越來越廣。目前，數(shù)字電路中大量采用數(shù)字集成 電路。由于數(shù)字集成電路具有較高的噪聲容限，其抗干擾性能較好，但數(shù)字電路與其他電路一樣，容易受到外部和數(shù)字電路內(nèi)部干擾，在使用時如果裝配不當(dāng)，將會使數(shù)字電路因受干擾而不能正常工作。因此，必須采取相應(yīng)的抑制干擾措施，將干擾的影響抑制到最小。

1 外部干擾及其抑制

外部干擾分為自然干擾和人為干擾兩種 。

1.1 外來干擾及其抑制

自然干擾是由自然現(xiàn)象引起的，例如天空閃電、雷擊、地球輻射、宇宙輻射等。這些主要對通訊、廣播、導(dǎo)航設(shè)備有較的影響，一般設(shè)備可以不考慮。人為干擾主要是指周圍環(huán)境通過輻射或藕合，經(jīng)過電源線、地線、信號線進(jìn)人數(shù)字電路系統(tǒng)的干擾。以及各類電氣設(shè)備所引起的電火花，如直流電機整流子碳刷電火花、接觸器、斷路器、開關(guān)等接點電火花等。電氣設(shè)備啟停通過供電系統(tǒng)對電子設(shè)備的干擾，高頻加熱、脈沖電腐蝕、電火花加工、可控硅整流，電氣設(shè)備所造成的電磁場干擾等。

常見的抑制方法如下。使電路中的邏輯部件遠(yuǎn)離大功率器件，并把數(shù)字電路加金屬外殼并屏蔽措施。對 電場干擾采取電屏蔽措施，磁場干擾采用磁屏蔽。屏蔽的原理是利用金屬板、金屬網(wǎng)、金屬盒等金屬體，把電磁場限制在一定空間或把電磁場強度削弱到一定數(shù)量級。另外也可以采用屏蔽線、同軸電纜、雙絞線來屏蔽電場、磁場式電磁場干擾。對電源線引人的干擾采取去稠措施。即用Rc或Lc濾波環(huán)節(jié)消除抑制直流電源 回路因負(fù)載變化而引起的干擾。這種辦法在TTL數(shù)字電路中經(jīng)常采用。具體辦法是在印制 電路板的電源線輸人端與地之間并接兩個電容，以減小瞬變過程電流的影響。

1.2 電源干擾及其抑制

電源干擾是指直流電源對數(shù)字電路引起的干擾，通常為直流電源濾波不佳、電壓不穩(wěn)定或電源變壓器soHZ交流電所引起的。抑制方法需對癥下藥，采取措施。為了防止產(chǎn)生千擾，通常采用以下措施。電源變壓器一次繞組與二次繞組間采用屏蔽層，并可靠接地(屏蔽層切不可短接形成路，以免燒毀變壓器線圈)。在電源變壓器前加接電源濾波器，以濾去高次諧波干擾。采用高穩(wěn)定度、低輸出阻抗直流電源，以減小電源開啟切斷時瞬時過電流的沖擊，并縮短瞬時過電流沖擊時間。盡量采用粗而短和動態(tài)電阻小的電源線。

1.3 地線的干擾及其抑制

由于地線布置不合理，沿地線疊加的干擾電流和干擾電壓超過電路噪聲容限，而使電路的輸人端引起干擾。

電子電路的接地形式是十分重要的。若隨意接地會引起內(nèi)部的反饋干擾。接地干擾的產(chǎn)生原因是各級電路的信號電流在接地回路的接觸電阻或地線電阻上的壓降，以“路”的形式反饋到前級作為輸入信號。當(dāng)反饋電壓滿足振蕩條件時，放大器會形成自激。對于電子設(shè)備裝置系統(tǒng)的接地，尤其是工業(yè)用低頻，這種現(xiàn)象常出現(xiàn)在輸入設(shè)備和檢測裝置等環(huán)節(jié)。

為了避免接地干擾，總的要求是，接地回路阻抗要低，接地點的焊接或連接要可靠。每級接地元件都接在一個接地點上，輸出的接地點離電源的地端應(yīng)最近，輸人級的接地點距電源的地端應(yīng)最遠(yuǎn)，其它則按逆流程依次逐級連接。

電子電路中接地線要求的干線宜粗，大系統(tǒng)電子裝置或設(shè)備可應(yīng)用矩形銅條。其截面積要遠(yuǎn)大于電流的容量要求，且盡可能短。在印刷板上的地線部分盡能擴大面積，且采用邊緣接地環(huán)抱布局。

2 內(nèi)部干擾及其抑制

2.1 瞬態(tài)電流干擾及其抑制

瞬態(tài)電流干擾是由電路的過渡過程引起的，TTL集成電路在狀態(tài)轉(zhuǎn)換時引起尖峰電流，負(fù)載電容充放電時瞬變電流等。干擾隨工作速度而增加。瞬態(tài)電流比靜態(tài)電流大得多，不僅增加電流功耗而且給電源帶來干擾。抑制方法如下。采用電源去藕措施，即在電源線和地線之間并接兩個電容，并且以電源線上干擾尖峰不能使邏輯器件的輸出狀態(tài)發(fā)生變化為原則。布線時，連線盡量短，盡量減小不必要的雜散電容。有大電容負(fù)載時，串接限流保護(hù)電阻，避免關(guān)斷電源或電源電壓下降時，電容上電壓高于電源電壓情況的出現(xiàn)。

2.2 竄擾及其抑制

竄擾是當(dāng)幾根較長的信號線(長度大于數(shù)厘米 )平行布線緊靠在一起，一根信號線的信號通過互感和互容電磁禍合到鄰近線上產(chǎn)生的干擾。竄擾大小與信號頻率、傳輸線阻抗及信號線的形式有關(guān)。頻率越高，阻抗越高竄擾干擾越大。實踐和理論證明，雙絞線對竄擾抑制能力較強。抑制方法如下。

盡量的減小線路間連線長度。采用雙絞線或同軸電纜作信號線。

信號發(fā)送線和接受線之間，或相同信號間盡可能避免平行走線，采用分散、交叉形式走 線。在必須走長線且平行的情況下，盡可能靠近地線走線，且盡量減小平行線的長度。

在信號輸人處加施密特觸發(fā)器，利用它具有可變閉值特性來消除竄擾信號，使其不致于被逐級放大 。

3 其它抗干擾措施

（1） 在用微型計算機組成的故障診斷裝置中，包括有模擬電路和數(shù)字電路兩部分，為了使數(shù)字信號對模擬信號干擾為最小，要求所有器件的數(shù)字地和模擬地分別相連接，在全電路中數(shù)字上，在芯片和其它電路中切不可再有公共點。若數(shù)字地和模擬地有多個公共 點，數(shù)字回路通過模擬電路的地線到數(shù)字電路的電源就會形成通路，數(shù)字信息將對模擬電路產(chǎn)生干擾。一般A/D轉(zhuǎn)換器 、D/A轉(zhuǎn)換器及采樣保持器都提供了獨立的數(shù)字地和模擬地，它們分別有相應(yīng)的管腳。

（2）在邏輯電路板上的電源線與地線的布線應(yīng)合理，做到布線盡可能短，防止布 線回路型和“菊花”鏈環(huán)狀型 。

（3）在每一塊集成電路芯片的電源與地引人端之間，接一個無感的瓷片電容器，并要求電容器盡量靠近芯片對應(yīng)的管腳，若采用微型打機時，其電源與地之間也應(yīng)接一個電容器，否則它有可能不能正常工作。

（4）在印刷電路板布線時，要考慮邏輯輸人信號對模擬信號的千擾，使邏輯輸人信號的走線盡量遠(yuǎn)離模擬信號線。

參考文獻(xiàn):

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DOI:10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.02.128