電子系統(tǒng)的抗干擾分析與設(shè)計(jì)

1、 電子系統(tǒng)的抗干擾分析與設(shè)計(jì)摘要：抗干擾對(duì)數(shù)字電路非常重要，也是決定其工作性能的關(guān)鍵因素。該文描述了數(shù)字電子系統(tǒng)中不易解決的電源噪聲干擾和傳導(dǎo)干擾問題，并介紹了幾種硬件跟軟件解決該類問題的途徑和方法。 一.引言幾乎每一個(gè)電氣工程技術(shù)人員都希望他所設(shè)計(jì)的設(shè)備工作可靠，不會(huì)被其它設(shè)備干擾，也不會(huì)干擾其它設(shè)備。但是，由于電氣噪氣和電磁干擾幾乎無(wú)處不在，所以，我們?cè)O(shè)計(jì)的產(chǎn)品往往達(dá)不到這些目標(biāo)，無(wú)法完全杜絕這方面的干擾。如果不能有效地解決這些問題，我們可能必須放棄這些項(xiàng)目或者采取修修補(bǔ)補(bǔ)的辦法，這樣一來(lái)既浪費(fèi)了我們投資項(xiàng)目的所有時(shí)問、資金和努力，又可能使產(chǎn)品性能大打折扣。因此在電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，為了少走彎

2、路和節(jié)省時(shí)間，應(yīng)充分考慮并滿足抗干擾性的要求，避免在設(shè)計(jì)完成后再去進(jìn)行抗干擾的補(bǔ)救措施。二. 抗干擾設(shè)計(jì)大多數(shù)情況下在工作的開始就必須將干擾措施設(shè)計(jì)成產(chǎn)品。2.1 抗干擾設(shè)計(jì)包含四個(gè)基本步驟的過程：(1)了解干擾的類型和來(lái)源干擾源：是指產(chǎn)生干擾的元件、設(shè)備或信號(hào)，用數(shù)學(xué)語(yǔ)言描述：dudt，didt大的地方就是干擾源。如：繼電器、雷電、電機(jī)、可控硅、高頻時(shí)鐘等都可能。典型的干擾傳播路徑是通過導(dǎo)線的傳導(dǎo)和空間的輻射。干擾一般有電源噪聲干擾、空間干擾(即場(chǎng)干擾)和傳導(dǎo)干擾?？臻g干擾都通過電磁波輻射竄人系統(tǒng)；傳導(dǎo)干擾則通過與系統(tǒng)相連接的導(dǎo)線，如，以與前向通道和后向通道等進(jìn)人系統(tǒng)；電源噪聲干擾有過壓、欠

3、壓、浪涌電壓、尖峰電壓等。(2)在設(shè)計(jì)電路時(shí)盡量消除或減小這些干擾對(duì)系統(tǒng)的影響；(3)設(shè)計(jì)線路板、導(dǎo)線的結(jié)構(gòu)盡量消除這些問題，必要時(shí)，使用干擾抑制器件；(4)將系統(tǒng)分成模塊調(diào)試，保證每個(gè)子系統(tǒng)組裝正確無(wú)誤、工作正常，在進(jìn)行進(jìn)一步組裝前不會(huì)有任何問題。通過一開始就正確地設(shè)計(jì)系統(tǒng)，經(jīng)常提前完成任務(wù)，成本也較低。2.2 抗干擾設(shè)計(jì)的幾個(gè)基本原則：(1)抑制干擾源 (2) 切斷干擾傳播路徑 (3)提高敏感器件的抗干擾性能2.2.1 抑制干擾源 就是盡可能的減小干擾源的dudt，didt。這是抗干擾設(shè)計(jì)中最優(yōu)先考慮和最重要的原則，常常會(huì)起到事半功倍的效果。減小干擾源的dudt主要是通過在干擾源兩端并聯(lián)電

4、容來(lái)實(shí)現(xiàn)。減小干擾源的didt則是在干擾源回路串聯(lián)電感或電阻以及增加續(xù)流二極管來(lái)實(shí)現(xiàn)。常用的抑制干擾源的措施有： 繼電器線圈增加續(xù)流二極管，消除斷開線圈時(shí)產(chǎn)生的反電動(dòng)勢(shì)干擾。（圖1）僅加續(xù)流二極管會(huì)使繼電器的斷開時(shí)間滯后，增加穩(wěn)壓二極管后繼電器在單位時(shí)間內(nèi)可動(dòng)作更多的次數(shù)。 圖1 消除線圈反電勢(shì)干擾 在繼電器接點(diǎn)兩端并接火花抑制電路(一般是rc串聯(lián)電路，電阻一般選幾k到幾十k，電容選0.01f0.1f)，減小電火花影響。（圖2） 圖2 減小繼電器火花 給電機(jī)加濾波電路，注意電容、電感引線要盡量短。（圖3） 圖3 電機(jī)加濾波電路 電路板上每個(gè)ic要并接一個(gè)0.01f0.1f高頻電容，以減小ic對(duì)

5、電源的影響。（圖4）注意高頻電容的布線，圖a和圖b的效果相差很大，圖c比圖b的效果更好。圖a的布線增大了電容的等效串聯(lián)電阻，影響了濾波效果。 布線時(shí)避免90度折線，減少高頻噪聲發(fā)射。（圖5） 可控硅兩端并接rc抑制電路，減小可控硅產(chǎn)生的噪聲(這個(gè)噪聲嚴(yán)重時(shí)會(huì)把可控硅擊穿的)。 圖4 ic并接高頻電容 圖5 正確布線2.2.2 切斷干擾傳播途徑：按干擾的傳播路徑可分為傳導(dǎo)干擾和輻射干擾兩類。所謂傳導(dǎo)干擾是指通過導(dǎo)線傳播到敏感器件的干擾。高頻干擾噪聲和有用信號(hào)的頻帶不同，可以通過在導(dǎo)線上增加濾波器的方法切斷高頻干擾噪聲的傳播，有時(shí)也可加隔離光耦來(lái)解決。電源噪聲的危害最大，要特別注意處理。所謂輻射干

6、擾是指通過空間輻射傳播到敏感器件的干擾。一般解決方法是增加干擾源與敏感器件的距離，用地線把它們隔離和在敏感器件上加蔽罩。常用切斷干擾傳播路徑的措施有：（1） 充分考慮電源對(duì)單片機(jī)的影響，電源做得好，整個(gè)電路的抗干擾就解決了一大。（圖6）許多單片機(jī)對(duì)電源噪聲很敏感,要給單片機(jī)電源加濾波電路或穩(wěn)壓器，以減小電源噪聲對(duì)單片機(jī)的干擾。圖6 消除電源噪聲（2）如果單片機(jī)的i/o口用來(lái)控制電機(jī)等噪聲器件，在i/o口與噪聲源之間應(yīng)加隔離。（圖7）（3）注意晶振布線；電路板合理分區(qū)；用地線把數(shù)字區(qū)與模擬區(qū)隔離，數(shù)字地與模擬地要分離，最后接于電源地；單片機(jī)和大功率器件的地線要單獨(dú)接地，以減小相互干擾；在單片機(jī)i

7、/o口，電源線，電路板連接線等關(guān)鍵地方使用抗干擾元件如磁珠、磁環(huán)、電源濾波器，屏蔽罩，可顯著提高電路的抗干擾性能。 圖7 與噪聲源隔離2.2.3 提高敏感器件的抗干擾性能，從而提高系統(tǒng)總體的抗干擾能力。常用提高敏感器件抗干擾性能的措施有：(1) 布線時(shí)盡量減少回路環(huán)的面積，以降低感應(yīng)噪聲。（圖8）圖12 減少回路環(huán)面積（2）布線時(shí)，電源線和地線要盡量粗。除減小壓降外，更重要的是降低耦合噪聲。（3）對(duì)于單片機(jī)閑置的i/o口，不要懸空，要接地或接電源。其它ic的閑置端在不改變系統(tǒng)邏輯的情況下接地或接電源；ic器件盡量直接焊在電路板上，少用ic座；在速度能滿足要求的前提下，盡量降低單片機(jī)的晶振和選用

8、低速數(shù)字電路。三.數(shù)字電路的硬件抗干擾措施：3.1 器件使用時(shí)的抗干擾措施器件的選擇：對(duì)于數(shù)字集成電路，通常噪聲容限越高，傳輸延時(shí)越大，其抗干擾性能越好，因此，cmos要比1vrl集成電路的抗干擾性能好。在選擇邏輯器件時(shí)，要充分考慮其噪聲容限指標(biāo)：當(dāng)單純考慮電路的噪聲容限時(shí)，最好用htl，若兼顧功耗，則用vdd15v的cmos為宜。負(fù)載的控制：當(dāng)某種集成電路輸出所帶的負(fù)載電路超過規(guī)定的扇出時(shí)，會(huì)使電路輸出的高電平值降低，低電平值升高，從而導(dǎo)致電路的噪聲容限降低，容易受干擾影響。所以在器件使用時(shí)應(yīng)注意控制電路的輸出負(fù)載不要超過所規(guī)定的扇出，并應(yīng)盡量留有余地。空端的處理：對(duì)于不用的集成電路輸入和控

9、制端，容易通過分布電容進(jìn)入端子對(duì)電路產(chǎn)生干擾。因此，不用的輸入和控制端應(yīng)接上合適的邏輯電平。3.2 電路設(shè)計(jì)時(shí)的抗干擾措施電路狀態(tài)轉(zhuǎn)換引起的振蕩及其抑制：通常1vrl和cmos電路在狀態(tài)轉(zhuǎn)換瞬間，會(huì)成為一個(gè)具有很高增益的放大器。當(dāng)輸入波形在閥值附近有緩慢變化或很小波動(dòng)時(shí)，就會(huì)被放大，使輸出波形的沿產(chǎn)生很大振蕩。這種振蕩造成下級(jí)電路的誤觸發(fā)。抑制這種干擾的辦法有兩種，一是對(duì)輸入波形前后沿時(shí)間較長(zhǎng)的信號(hào)應(yīng)加一級(jí)斯密特電路整形，將輸入波形的前后沿變陡；二是避免利用微分電路直接產(chǎn)生脈沖作觸發(fā)信號(hào)。電路延遲不同引起的毛刺及其消除：由于信號(hào)經(jīng)各支路傳輸?shù)难訒r(shí)不同，邏輯運(yùn)算后會(huì)產(chǎn)生“毛刺”，形成干擾?？梢栽?/p>

10、電路中采用濾波、時(shí)間選通和同步邏輯控制等方法來(lái)消除。 濾波法，由于“毛刺”干擾的頻率較高，脈寬要比信號(hào)脈寬窄得多，所以利用rc積分電路可有效地將脈寬較窄的毛刺濾除。 時(shí)間選通法，即是采用延遲電路，單穩(wěn)或雙穩(wěn)電路構(gòu)成時(shí)間選通電路，對(duì)輸入有用波形進(jìn)行抽樣來(lái)消除“毛刺”干擾。 同步控制法，采用同步時(shí)序，使電路狀態(tài)的翻轉(zhuǎn)由一個(gè)脈沖觸發(fā)，從而避免電路因傳輸延遲不同而產(chǎn)生的“毛刺”?？偩€切換控制引起的浮動(dòng)及其克服：在微處理機(jī)及類似數(shù)字電路中，當(dāng)數(shù)據(jù)da 和數(shù)據(jù)db分別通過總線驅(qū)動(dòng)器a和b上數(shù)據(jù)總線時(shí)，往往因驅(qū)動(dòng)器a和b的控制信號(hào)ca、cb在邏輯上反相(存在一個(gè)門延時(shí)的切換時(shí)差)或存在明顯的切換時(shí)差，這樣，

11、控制信號(hào)ca變高時(shí)，控制信號(hào)cb還沒變低(或者相反)，于是造成驅(qū)動(dòng)器a、b都為三態(tài)，從而在這個(gè)瞬間總線呈高阻，容易耦合干擾或處于不穩(wěn)定的浮動(dòng)狀態(tài)。克服這種現(xiàn)象，除了要求控制信號(hào)切換時(shí)間嚴(yán)格外，通?？稍诳偩€上加所謂的吊高電阻，即在總線到電源之間加接電阻（310k），使總線在控制信號(hào)切換瞬間處于穩(wěn)定的高電位，從而增強(qiáng)總線的抗干擾能力。3.3 印制板設(shè)計(jì)時(shí)的抗干擾措施在印制板上，由于用作電路電源線、地線和信號(hào)線的印制線條具有一定的阻抗，電源線上會(huì)因電路狀態(tài)改變而產(chǎn)生脈動(dòng)干擾；地線上會(huì)造成電路間的公共阻抗耦合；信號(hào)線之間因電容耦合(靜電感應(yīng))和電感耦合(電磁感應(yīng))造成串?dāng)_；稍長(zhǎng)一些的印制線還會(huì)對(duì)高速電

12、路產(chǎn)生反射干擾等。(1)電源線路的脈動(dòng)干擾與去耦措施要有效地抑制脈動(dòng)干擾及其耦合，措施是加去耦電容。去耦電容分兩種，即印制板的去耦電容和芯片的去耦電容。前者加在每塊印制板的電源輸入端與地之間，作用是抑制板之間的脈動(dòng)干擾傳導(dǎo)。一般采用(10100 uf)的電解電容，在高頻或高速電路中，還應(yīng)在電解電容上并聯(lián)一個(gè)01 pf的小電容，這是因?yàn)殡娊怆娙萦袃?nèi)部電感難以濾除高頻。后者加在每塊或每隔幾塊集成電路的電源與地之間，其作用是向芯片提供瞬時(shí)突變電流。一般用(000101 pf)的云母或陶瓷電容。需要指出，芯片去耦電容的接法十分重要，正確的接法應(yīng)使去耦電容和芯片所包圍的面積保持最小，否則起不了去耦作用。

13、(2)pcb電路板設(shè)計(jì)抗干擾措施印刷板圖設(shè)計(jì)中應(yīng)注意下列幾點(diǎn)：從焊接面看，組件的排列方位盡可能保持與原理圖相一致，布線方向最好與電路圖走線方向相一致，便于生產(chǎn)中的檢查，調(diào)試及檢修；各組件排列、分布要合理和均勻，力求整齊、結(jié)構(gòu)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓に囈蟆?1) 盡可能縮短高頻元器件之間的連線，設(shè)法減少它們的分布參數(shù)和相互間的電磁干擾。易受干擾的元器件不能相互挨得太近，輸入和輸出元件應(yīng)盡量遠(yuǎn)離。(2)某 些元器件或?qū)Ь€之間可能有較高的電位差，應(yīng)加大它們之間的距離，以免放電引出意外短路。帶高電壓的元器件應(yīng)盡量布置在調(diào)試時(shí)手不易觸及的地方。(3) 重量超過15g的元器件、應(yīng)當(dāng)用支架加以固定，然后焊接。那些又大又重

14、、發(fā)熱量多的元器件，不宜裝在印制板上，而應(yīng)裝在整機(jī)的機(jī)箱底板上，且應(yīng)考慮散熱問題。熱敏元件應(yīng)遠(yuǎn)離發(fā)熱元件。(4)對(duì)于電位器、可調(diào)電感線圈、可變電容器、微動(dòng)開關(guān)等可調(diào)元件的布局應(yīng)考慮整機(jī)的結(jié)構(gòu)要求。若是機(jī)內(nèi)調(diào)節(jié)，應(yīng)放在印制板上方便于調(diào)節(jié)的地方；若是機(jī)外調(diào)節(jié)，其位置要與調(diào)節(jié)旋鈕在機(jī)箱面板上的位置相適應(yīng)。(5)應(yīng)留出印制扳定位孔及固定支架所占用的位置四.硬件方面常見的干擾及抗干擾措施：4.1空間干擾的產(chǎn)生及抗干擾措施在數(shù)字電子系統(tǒng)(如，計(jì)算機(jī)和利用微處理器的設(shè)備)中，數(shù)據(jù)快速傳輸和處理產(chǎn)生的信號(hào)有很高的重復(fù)頻率和脈沖上升時(shí)間，因此，高頻諧波非常顯著，短導(dǎo)線和電纜以及印制電路上的導(dǎo)體都是有效的輻射體；

15、另外，被控功率器件也產(chǎn)生能量較大的空問干擾；其它設(shè)備產(chǎn)生的電磁輻射作用于電纜以及印制電路上的導(dǎo)體也可產(chǎn)生干擾。不過空問干擾可用良好的屏蔽與正確接地、高頻濾波加以解決，故數(shù)字電子系統(tǒng)中應(yīng)重點(diǎn)防止供電系統(tǒng)與過程通道的干擾.4.2供電系統(tǒng)的電源干擾及抗干擾措施任何電源及輸電線路都存在內(nèi)阻，正是這些內(nèi)阻才引起了電源的噪聲干擾。如果沒有內(nèi)阻存在，無(wú)論何種噪聲都會(huì)被電源短路吸收，在線路中不會(huì)建立起任何干擾電壓。數(shù)字電子系統(tǒng)中最重要、并且危害最嚴(yán)重的干擾來(lái)源于電源的污染。隨著大工業(yè)迅速發(fā)展，電源污染問題日趨嚴(yán)重。經(jīng)對(duì)電源檢測(cè)發(fā)現(xiàn)，在某些大功率耗電設(shè)備的電網(wǎng)中，經(jīng)?？梢詸z測(cè)到在50周正弦波上疊加有很多n多伏的

16、尖峰電壓。過壓、欠壓、停電的危害是顯而易見的，輕則使系統(tǒng)運(yùn)行異常，重則損壞系統(tǒng)。解決的辦法是電源中加人交流穩(wěn)壓器，用來(lái)保證供電的穩(wěn)定性，防止電源系統(tǒng)的過壓與欠壓，有利于提高整個(gè)系統(tǒng)的可靠性。對(duì)付暫短時(shí)間的停電則配置不問斷電源ups。在電源配置中可采取下列措施：(1)利用反激變換器的開關(guān)穩(wěn)壓電源，在反激時(shí)把輸人的干擾信號(hào)抑制掉；(2)采用頻譜均衡法原理制成的干擾抑制器，把干擾的瞬變能量轉(zhuǎn)換成多種頻率能量，達(dá)到均衡目的。它的明顯優(yōu)點(diǎn)是抗電網(wǎng)瞬變干擾能力強(qiáng)，很適宜于微機(jī)實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)。由于開關(guān)電源工作過程中的高頻率、高di/dt和高dv/dt使得電磁干擾問題非常突出我們將在此討論開關(guān)電源電磁干擾形成的

17、原因以及常用的抑制方法4.2.1開關(guān)電源的干擾源分析開關(guān)電源產(chǎn)生電磁干擾最根本的原因，就是其在工作過程中產(chǎn)生的高di/dt和高dv/dt，它們產(chǎn)生的浪涌電流和尖峰電壓形成了干擾源。（工頻整流濾波使用的大電容充電放電、開關(guān)管高頻工作時(shí)的電壓切換、輸出整流二極管的反向恢復(fù)電流都是這類干擾源） 圖13開關(guān)電源的電磁噪聲從噪聲源來(lái)說(shuō)可以分為兩大類。一類是外部噪聲，例如，通過電網(wǎng)傳輸過來(lái)的共模和差模噪聲、外部電磁輻射對(duì)開關(guān)電源控制電路的干擾等。另一類是開關(guān)電源自身產(chǎn)生的電磁噪聲，如開關(guān)管和整流管的電流尖峰產(chǎn)生的諧波及電磁輻射干擾。如圖13所示，電網(wǎng)中含有的共模和差模噪聲對(duì)開關(guān)電源產(chǎn)生干擾，開關(guān)電源在受到

18、電磁干擾的同時(shí)也對(duì)電網(wǎng)其他設(shè)備以及負(fù)載產(chǎn)生電磁干擾（如圖中的返回噪聲、輸出噪聲和輻射干擾）。進(jìn)行開關(guān)電源emi/emc設(shè)計(jì)時(shí)一方面要防止開關(guān)電源對(duì)電網(wǎng)和附近的電子設(shè)備產(chǎn)生干擾，另一方面要加強(qiáng)開關(guān)電源本身對(duì)電磁騷擾環(huán)境的適應(yīng)能力。下面具體分析開關(guān)電源噪聲產(chǎn)生的原因和途徑(1) 電源線引入的電磁噪聲電源線噪聲是電網(wǎng)中各種用電設(shè)備產(chǎn)生的電磁騷擾沿著電源線傳播所造成的。電源線噪聲分為兩大類：共模干擾、差模干擾。共模干擾（common-mode interference）定義為任何載流導(dǎo)體與參考地之間的不希望有的電位差；差模干擾（differential-mode interference）定義為任何兩

19、個(gè)載流導(dǎo)體之間的不希望有的電位差。(2) 輸入電流畸變?cè)斐傻脑肼曢_關(guān)電源的輸入普遍采用橋式整流、電容濾波型整流電源。(3) 開關(guān)管及變壓器產(chǎn)生的干擾主開關(guān)管是開關(guān)電源的核心器件，同時(shí)也是干擾源。其工作頻率直接與電磁干擾的強(qiáng)度相關(guān)。隨著開關(guān)管的工作頻率升高，開關(guān)管電壓、電流的切換速度加快，其傳導(dǎo)干擾和輻射干擾也隨之增加。此外，主開關(guān)管上反并聯(lián)的鉗位二極管的反向恢復(fù)特性不好，或者電壓尖峰吸收電路的參數(shù)選擇不當(dāng)也會(huì)造成電磁干擾。(4) 輸出整流二極管產(chǎn)生的干擾理想的二極管在承受反向電壓時(shí)截止，不會(huì)有反向電流通過。而實(shí)際二極管正向?qū)〞r(shí)，pn結(jié)內(nèi)的電荷被積累，當(dāng)二極管承受反向電壓時(shí)，pn結(jié)內(nèi)積累的電荷

20、將釋放并形成一個(gè)反向恢復(fù)電流，它恢復(fù)到零點(diǎn)的時(shí)間與結(jié)電容等因素有關(guān)。反向恢復(fù)電流在變壓器漏感和其他分布參數(shù)的影響下將產(chǎn)生較強(qiáng)烈的高頻衰減振蕩。因此，輸出整流二極管的反向恢復(fù)噪聲也成為開關(guān)電源中一個(gè)主要的干擾源。可以通過在二極管兩端并聯(lián)rc緩沖器，以抑制其反向恢復(fù)噪聲。(5) 分布及寄生參數(shù)引起的開關(guān)電源噪聲開關(guān)電源的分布參數(shù)是多數(shù)干擾的內(nèi)在因素，開關(guān)電源和散熱器之間的分布電容、變壓器初次級(jí)之間的分布電容、原副邊的漏感都是噪聲源。4.2.2開關(guān)電源的抑制措施電磁兼容的三要素是干擾源、耦合通路和敏感體，抑制以上任何一項(xiàng)都可以減少電磁干擾問題。 圖14 高頻工作下的元件頻率特性（1） 抑制開關(guān)電源中

21、各類電磁干擾源為了解決輸入電流波形畸變和降低電流諧波含量，開關(guān)電源需要使用功率因數(shù)校正（pfc）技術(shù)。pfc技術(shù)使得電流波形跟隨電壓波形，將電流波形校正成近似的正弦波。從而降低了電流諧波含量，改善了橋式整流電容濾波電路的輸入特性，同時(shí)也提高了開關(guān)電源的功率因數(shù)。（2） 切斷電磁干擾傳輸途徑-共模、差模電源線濾波器設(shè)計(jì) 圖15電源線干擾可以使用電源線濾波器濾除，開關(guān)電源emi濾波器基本電路如圖15所示。一個(gè)合理有效的開關(guān)電源emi濾波器應(yīng)該對(duì)電源線上差模干擾和共模干擾都有較強(qiáng)的抑制作用。在圖15中cx1和cx2叫做差模電容，l1叫做共模電感，cy1和cy2叫做共模電容。差模濾波元件和共模濾波元件

22、分別對(duì)差模和共模干擾有較強(qiáng)的衰減作用。差模干擾抑制器通常使用低通濾波元件構(gòu)成，最簡(jiǎn)單的就是一只濾波電容接在兩根電源線之間而形成的輸入濾波電路（如圖15中電容cx1），只要電容選擇適當(dāng)，就能對(duì)高頻干擾起到抑制作用。該電容對(duì)高頻干擾阻抗甚底，故兩根電源線之間的高頻干擾可以通過它，它對(duì)工頻信號(hào)的阻抗很高，故對(duì)工頻信號(hào)的傳輸毫無(wú)影響。該電容的選擇主要考慮耐壓值，只要滿足功率線路的耐壓等級(jí)，并能承受可預(yù)料的電壓沖擊即可。為了避免放電電流引起的沖擊危害，cx電容容量不宜過大，一般在0.010.1f之間。電容類型為陶瓷電容或聚酯薄膜電容。（3） 使用屏蔽降低電磁敏感設(shè)備的敏感性抑制輻射噪聲的有效方法就是屏蔽

23、?？梢杂脤?dǎo)電性能良好的材料對(duì)電場(chǎng)進(jìn)行屏蔽，用磁導(dǎo)率高的材料對(duì)磁場(chǎng)進(jìn)行屏蔽。為了防止變壓器的磁場(chǎng)泄露，使變壓器初次級(jí)耦合良好，可以利用閉合磁環(huán)形成磁屏蔽，如罐型磁芯的漏磁通就明顯比e型的小很多。開關(guān)電源的連接線，電源線都應(yīng)該使用具有屏蔽層的導(dǎo)線，盡量防止外部干擾耦合到電路中?；蛘呤褂么胖?、磁環(huán)等emc元件，濾除電源及信號(hào)線的高頻干擾，但是，要注意信號(hào)頻率不能受到emc元件的干擾，也就是信號(hào)頻率要在濾波器的通帶之內(nèi)。整個(gè)開關(guān)電源的外殼也需要有良好的屏蔽特性，接縫處要符合emc規(guī)定的屏蔽要求。通過上述措施保證開關(guān)電源既不受外部電磁環(huán)境的干擾也不會(huì)對(duì)外部電子設(shè)備產(chǎn)生干擾。4.3 過程通道的干擾及抗干擾

24、措施數(shù)字電子系統(tǒng)過程通道干擾通過與主機(jī)相聯(lián)的前向通道、后向通道及與其它主機(jī)的相互信息傳輸通道進(jìn)人。在過程通道的設(shè)計(jì)中假設(shè)電阻、電容和電感是線性的。然而，在實(shí)際中所有的器件都有寄生電阻、寄生電容、寄生電感。這些寄生參數(shù)在低頻時(shí)通常無(wú)關(guān)緊要，但是在高頻時(shí)這些器件阻抗發(fā)生偏移從而產(chǎn)生自諧振。為了避免較大的阻抗偏移，我們要使這些器件的諧振頻率遠(yuǎn)高于電路的工作頻率。在過程通道中長(zhǎng)線傳輸?shù)母蓴_是主要因素之一。隨著系統(tǒng)主振頻率愈來(lái)愈高，過程通道的長(zhǎng)線傳輸愈來(lái)愈不可避免。例如，按照經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算，當(dāng)計(jì)算機(jī)主振頻率為1mhz時(shí)，傳輸大于05m或主振為4mhz時(shí)，傳輸線大于03m，即作為長(zhǎng)線傳輸處理。數(shù)字電子系統(tǒng)中

25、，傳輸線上的信息多為脈沖波，它在傳輸線上傳輸時(shí)會(huì)出現(xiàn)延時(shí)、畸變、衰減、與通道干擾。為了保證長(zhǎng)線傳輸?shù)目煽啃?，主要措施有光電耦合隔離、雙絞線傳輸?shù)取?1)光電耦合隔離措施采用光電耦合器(以后簡(jiǎn)稱光耦)可以將主機(jī)與前向、后向以及其它主機(jī)部分切斷電路的聯(lián)系，能有效地防止干擾從過程通道進(jìn)人主機(jī)。光耦的主要優(yōu)點(diǎn)是能有效地抑制尖峰脈沖及各種噪聲干擾，從而使過程通道上的信噪比大大提高。光耦具有很強(qiáng)的抗干擾能力，這是因?yàn)椋?a)光耦的輸人阻抗很小，而干擾源內(nèi)阻則很大，因此，能分壓到光電耦合器輸人端的噪聲很小；(b)干擾噪聲雖有較大的電壓幅度，但能量小，只能形成微弱電流，而光耦輸人部分的發(fā)光二極管是在電流狀態(tài)下

26、工作，由于干擾信號(hào)不能產(chǎn)生足夠的電流而被抑制；(c)光電耦是在密封條件下實(shí)現(xiàn)輸人與輸出的光耦合，因此，不會(huì)受到外界的光干擾；(d)輸人與輸出問的分布電容極小，一般為本0.52pf，而且絕緣電阻很大，因此，干擾很難通過光耦傳送到另一邊。另外，光耦去掉了長(zhǎng)線兩端的公共地，不僅有效消除了各邏輯電路的電流流經(jīng)公共地時(shí)所產(chǎn)生的噪聲電壓相互竄擾，而且也有效地解決了長(zhǎng)線驅(qū)動(dòng)和阻抗匹配等問題，同時(shí)也可以防止受控設(shè)備短路時(shí)保護(hù)系統(tǒng)不受損壞。(2)雙絞線傳輸在微機(jī)實(shí)時(shí)系統(tǒng)的長(zhǎng)線傳輸中，雙絞線是較常用的一種傳輸線。與同軸電纜相比，雖然頻帶較差，但波阻抗高、抗共模噪聲能力強(qiáng)。雙絞線能使各個(gè)小環(huán)路的電磁感應(yīng)干擾相互抵消；其分布電容為幾十皮法，距離信號(hào)源近，可起到積分作用，故雙絞線對(duì)電磁場(chǎng)具有一定抑制效果，但對(duì)接地與節(jié)距有一定要求。另外，在接指示燈、繼電器等時(shí)，也要使用雙絞線，但由于這些電路中的電流比信號(hào)電流大很多，因此，這些電路應(yīng)遠(yuǎn)離信號(hào)電路。在數(shù)字信號(hào)傳遞的長(zhǎng)線傳輸中，根據(jù)傳送距離不同，雙絞線使用方法不同。當(dāng)傳送距離在5m以下時(shí)，發(fā)送、接收端裝負(fù)載電阻，