电子电路的干扰及抑制问题研究

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  摘要:电子电路的干扰问题是影响电路正常运行的重要问题之一。本文详细介绍了电子电路的几种重要干扰问题,并通过分析,得到抑制这些干扰的主要方法。
  关键词:电子电路;干扰;抑制
  Abstract: the electronic circuit interference problem is one of the important problems affect the normal operation of the circuit. Of electronic circuits are introduced in detail in this paper several kinds of important interference problems, and through the analysis, the main methods to restrain the interference.
  Keywords: Electronic circuit; interference;Inhibition
  电子电路中信息的传输都是在一定的条件下进行的,在进行信息传输的过程中,一般要求该信息不能受到外界其他信息的干扰,同时,也需要保证不像其他电子设施传输不需要的信息。但在实际生活中,一些大自然的电磁波是无法避免的,一些人类生活工作产生的信号也是必然存在的,这些信号对电子电路信息的正常传输造成干扰,严重时还会使得电子电路无法正常运行。因此,研究电子电路的主要干扰因素,并找出可靠的抑制方法,具有重大的意义。
  一、电子电路的主要干扰问题
  1.1、外来干扰问题
  外来干扰主要有自然和人为两种干扰方式。所谓自然干扰,顾名思义,就是由于大自然中的各种物理现象造成的干扰,闪电、雷电以及地球中的各种辐射现象都可以对电子电路造成干扰。自然干扰影响的电子设备主要有通讯设备和广播设备,对于其他设备的干扰较小。人为干扰主要是人类生活环境造成的影响。外部的环境可以通过辐射作用,利用信号线等传输线路对各种电子电路系统造成干扰。同时,在电子电路的应用中,存在着大量的电气设备,而大部分电气设备非常容易产生电火花,它对电子电路也具有一定的干扰作用。电子设备的开启和停止、高频率的加热作用等都会对电子电路产生干扰。
  在工业建设过程中,使用电子电路之前,都要进行必需的测试过程。在测试时,测试使用的装置与被测试设备通常不是直接连接的,会存在一定的间距,同时,接受检测的信号大多是直流的,且信号微弱,有部分是交流的,但其的变化较小。而在工业建设的过程中,各种大型的电动机会产生强大的磁场,高压设备会产生电场,电子设备在使用过程中会有通电断电现象,这些都会产生对电子电路产生干扰的信号。这些信号的传输方式主要有两种:传导和辐射。通过这两种方式,对电子电路的正常工作产生干扰。因此,在工业建设的过程中,必须采用必要的抗干扰措施,对此过程中所产生的电磁场等信号进行抑制。
  1.2、电源干扰问题
  电源是电子电路的关键部位之一,因此电源干扰问题是影响电子电路正常工作的重要因素之一。目前,电源干扰主要是因为电源对电子电路造成的影响,这种电源通常为直流电源,造成干扰的主要原因是电源中的滤波没有达到最佳状态。同时,电源的电压不够稳定,产生变化也会形成干扰。
  1.3、地线干扰问题
  地线的分布也会产生干扰问题。如果地线的布置不符合规范要求,由于电线分布而产生的具有干扰的电流和电压叠加后超过最大限值,就会对电子电路造成干扰。
  电子电路的接地形式是复杂多样的,对于电子电路的工作也有很大的影响。如果接地方法不合理就会产生干扰。这种干扰会产生,主要是由于电路中的电流在接地回路里由于遇到电阻,导致电压下降,然后反馈到前一级作为新的输入信号。当这些电压达到一定条件时,放大器就会产生自激现象。一般来讲,自激 现象主要出现在输入和检测设备中。
  1.4、瞬态电流干扰问题
  一般来讲,产生瞬态电流干扰的主要原因是电路的过渡过程。一般电路都具有一定的过渡过程,在这个过程的进行中,就容易产生瞬态电流的干扰现象。比如我们经常使用的集成电路都需要进行状态的转换,这个过程中容易产生尖峰电流。这种干扰主要受电流的工作速度所影响,速度越快,干扰越多。与静态电流相比,瞬态电流比较大,会消耗大量的功率,同时,还会对电源的工作造成一定的干扰。
  1.5、窜扰问题
  在电子电路中,经常有一些长度较大的信号线平行放在一起,当其中一根线上的信号由于互感现象传到相邻的信号线上,就会对正常的电子电路产生干扰,这种干扰就叫做窜扰。窜扰一般受信号的频率以及信号线的种类的影响。若频率越高,则窜扰产生的干扰越大。
  1.6、反射干扰问题
  反射干扰主要是由于信号的反射作用产生的干扰,这种干扰一般是在传输线上产生的。如果信号传输线的的长度大于一米,信号的反射干扰就不能够被忽略。如果输出设备、传输线和接收设备之间的阻抗不符合规定要求,就会产生反射干扰。此外,如果输入线较长,产生的电感就会比较大,信号会产生延迟现象,严重时将导致电子电路无法正常运行。
  二、电子电路干扰问题抑制的方法
  2.1、外来干扰的抑制方法
  对外来干扰的抑制方法,主要是将电子电路的部件与一些大功率设备保持一定的距离,同时,电子电路需要用金属外壳加以保护。利用电屏蔽进行电场干扰抑制,利用磁屏蔽进行磁场干扰抑制。主要的方法是使用一些金属体将电场或者磁场的强度控制在一定范围之内。此外,一些屏蔽电线电缆都可以用来抑制电磁场干扰。
  我们常用去耦的方法来抑制电源线的干扰,主要的原理是减少由于电源的回路中由于负载的不同而产生的干扰。具体操作步骤是将电源线输入的一段与地面中间通过并接的方式接入一个电容,这样做的好处是在发生瞬变时,电流的影响将不会太大。高频分量也是我们要解决的一个重要问题。通常我们会在电路中再并联一个电容或者串联一个电阻,这两种方法都可以很好的解决高频分量的问题。同时,去耦电容的合理使用也是至关重要的。   电源线的合理选择是电子电路运行质量的重要影响因素。一般来讲。符合要求的电源线电容较小,相反地,电感较大。对于汇流条的选择,通常矩形截面比圆截面更适合实际电子电路施工的需要。在进行电源线的安装时,应该尽可能的使其与地线保持平行状态。同时,为了使得电源线的电阻控制在一定范围内,电源线的距离不宜过长。
  2.2、电源干扰的抑制方法
  若要抑制电源干扰,首先必须将电源变压器的1次绕组和2次绕组分隔开来,中间使用屏蔽层进行屏蔽。同时,必须保证个绕组的接地具有可靠性。此外,在变压器的前面添加滤波器也可以有效的抑制滤波的干扰。
  对于由于电源开启或者切断的瞬间所产生的干扰,可以通过使用阻抗电源进行抑制,这种电源的特点是比较稳定且输出率较低,这样做的好处是还可以减少因为瞬时启断产生的电流的干扰时间。在电子电路的建设过程中,为了抑制电源干扰,一般选择的电源线的共同特点是又粗又短且电源线的电阻较小。
  2.3、地线干扰的抑制方法
  为了减少由于接地干扰而造成的影响,我们在接地回路中使用的阻抗普遍较低,同时,必须保证回路与接地的连接具有极强的可靠性。一个接地点对应着一个电子元件,在距离电源最近的地方设置的是负责输出的接地点,最远的地方是输入的接地点,其他普通的接地点按照一定的规律进行连接。
  目前,电子电路建设中的接地系统复杂多样,经过众多实践后,“三套法”被认为是最有效可行的接地法。其中的三套主要是指接地系统的三个重要部分:噪声、信号电流和电源。第一套指的是信号地。它涵盖的电路主要有小信号、逻辑和检测等。这些电路具有的共同特点是都属于低电平电路,因此,信号地又称为工作地。第二套指的是功率地。它主要涵盖了一些功率较大的电子电路,比如继电器、风机等等。同时,一些噪声源的地也属于功率地,因此功率地也叫噪声地。第三套指的是机壳地。机架、机柜等都属于机壳地。这三套系统最终需要交接为一点,主要是通过母线来实现的。如果电子电路中存在交流零线,则需要将机壳与零线相连,以保证机壳具有一定的安全性。
  三套法可以将功率、电流、电压大小不同的电路进行分类,原理是它们具有的电磁能量不同。同时,三套法还可以使得信号电路拥有自己的接地回路。这样可以将功率较大、电流较强、电压较高的电路与小电流电路分开,减少了大功率电路造成的干扰。同时,一些屏蔽体会吸收部分噪声,对电子回路造成不良影响,三套法有效地可以减少这种问题的影响力。此外,此方法使得电路分布具有一定的规律性,方便查找和维修。三套法系统最终交接于一点,使得整个电路 更加安全可靠。
  2.4、瞬态电流干扰的抑制方法
  抑制瞬态电流干扰的主要方法为电源去耦,它的主要原理是将电容并联到电源线与地线中间,主要原则是不得使逻辑设备的输出状态受到影响。在进行电路布线过程中,连接的电线不宜过长,同时应该减少不需要的电容,避免其对电路造成干扰。当电路中连接了电容较大的负载的时候,应该在电路中串联一个限制电流的保护电阻,这样在突然切断电源或者电源中的电压突然下降的情况下,电容中的电压也不会高于电源的电压。
  2.5、窜扰的抑制方法
  窜扰的主要抑制方法为缩短两条线路之间连线的长度。由于双绞线对与窜扰的抑制能力比较强,因此,利用双绞线作为信号线进行电路的连接。信号相同的线路不要平行,尽可能交叉分布。如果只能采用平行布线,则尽可能的缩短平行布线的长度。此外,还可以使用施密特触发器来抑制窜扰信号。
  2.6、反射干扰的抑制方法
  抑制反射干扰的方法为尽可能使得接线长度在一定范围内,不宜过长。如果如果传输线较长,可以串联一个电阻,并且使得该电阻阻抗匹配。禁止在开始的一段另外接入电路,以免因为反射干扰产生错误信号,影响电子电路的正常运行工作。
  三、总结
  本文详细介绍了电子电路运行过程中可能产生的干扰问题,在详细研究问题出现的原因的基础上,提出了抑制干扰问题的主要方法。电子电路的干扰问题始终影响着电路的运行质量,浪费了一定的电力资源。因此,如何运用更加合理有效的方法,达到最佳的抑制效果,有待于进一步研究。
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