文档介绍：电子电路抗干扰技术研究
[摘要] 在电子信息技术快速发展的今天,电子器件与电子电路的灵敏度大大提高,绝大多数电子电路都是在弱电流下工作的,尤其是CMOS集成电路更是在微安级电流下工作,电子电路很容易因干扰而导致工作失常。因此,干扰与抗干扰已成为当今电子电路设计中的一个非常重要的内容。本论文针对电X、地线、信号通道及空间电磁辐射等干扰源对电子电路产生的干扰进行研究。
[关键词] 电子电路抗干扰
一、干扰信号
在测控装置电路中出现的无用的信号称为噪声,当噪声使电路无法正常工作时,噪声就称为干扰。衡量噪声对有用信号的影响常用信噪比(S/N)来表示,它是指信号通道中有用信号功率PS和噪声功率PN之比或有用信号电压US与噪声电压UN之比。信噪比常用对数形式来表示,单位为分贝(dB) 。干扰信号可分为两大类型:传导型和辐射型。
二、抗干扰措施
干扰的形成必须同时具备三个因素,即干扰源、干扰途径和对噪声敏感性较高的接收器。抗干扰从这三个方面入手。
1、消除或抑制干扰源
噪声干扰来自于干扰源,只有仔细地分析其种类和形式,才能提出有效的抗干扰措施。
(1)机械干扰
机械干扰是指机械的振动或冲击使检测装置中的元件发生振动、变形,使连接导线发生位移,使仪表指针发生抖动等。对于机械干扰主要采取减震措施来解决,例如采用减震弹簧或减震橡皮垫等。
(2)热干扰
设备和元器件在工作时产生的热量所引起的温度波动,以及环境温度的变化等使电路参数发生变化,或产生附加的热电势等,从而影响检测装置的正常工作。
对于热干扰,工程上常采取下列防护措施:在电路中采用温度补偿元件和采用差分放大电路、电桥电路等对称平衡结构来抗干扰,在测控环境中尽量在恒温室内进行,还可采用热屏蔽,即用导热性能良好的金属材料做成防护罩,将某些对温度变化敏感的元器件和电路中的关键元器件或组件,甚至整台装置包围起来,以使罩内温度场均匀和恒定,有效地防止热电势的产生。
(3)光干扰
在测控装置中广泛使用着各种半导体元器件,由于半导体材料在光照作用下会激发空穴——电子对,使半导体元器件产生电势或引起阻值的变化,从而影响测控装置的正常工作。
为了防止光干扰,将半导体元器件封装在不透光的壳体内,对于具有光敏作用的元器件,尤其应注意光的屏蔽问题。
(4)湿度干扰
环境湿度增大会使绝缘体的绝缘电阻下降,漏电流增大;使电介质的介电常数增大,造成电容器的电容量增大;使电感线圈的Q值(品质因数)下降;使金属材料生锈等,势必影响测控装置的正常工作。
为此在设计、制造和使用时应考虑潮湿的防护与隔离问题。例如,电气元件和印刷电路板的浸漆、环氧树脂封灌和硅橡胶封灌等。
(5)化学干扰
对化学物品,如酸、碱、盐及腐蚀气体等,一方面通过其化学腐蚀作用损坏装置的元器件;另一方面与金属导体形成化学电势。因此,良好的密封和注意清洁,对测控装置是非常重要的防护化学干扰的措施。
(6)固有噪声干扰
在电路中,电子元件本身产生的、具有随机性、宽频带的噪声称为固有噪声[1]。最重要的固有噪声源是电阻热噪声、半导体散粒噪声和接触噪声。
电阻热噪声:任何电阻即使不与电源相接,在它的两端也有一定的噪声电压产生,这个噪声电压是由于电阻中的电子无规则的热运动引起的。
散粒噪声