电子线路设计中抗干扰技术研究

电子线路设计中抗干扰技术研究

(肇庆华锋电子铝箔股份有限公司,广东肇庆526040)

摘要:电子线路必须在安全环境中运行,电能才能正常运输,电能质量和稳定性才能得到保证。但在实际中,电子线路会受到电网、地线以及信号通道等的干扰影响,相关人员还要将所有的干扰源找出来,并制定抗干扰方案,使线路远离干扰。

关键词:电子线路;干扰;抗干扰技术;

电子线路运行中遇到的温湿度干扰以及电磁波干扰等来源不同,造成的影响不同,解决措施也有差异,相关人员要从设备本身以及外部系统等方面入手,对干扰因素和干扰源进行分析,对干扰带来的危害进行研究,以便使抗干扰技术与干扰源对应起来。本文主要针对电子线路设计中抗干扰技术进行研究。

一、电子线路中常见的干扰

1、电网的干扰

电网干扰发生频率比较大,干扰范围也比较大,即使是在偏僻地区,也会产生电网干扰。电网中的电能在变压器和变压站的作用下,会以交流电形式存在,最终电网中的电能输送到电子线路中时,交流电会转变为直流电。电子线路和设备直接相连,设备运行需要直流电,所以其中不仅有直流电,还有未转化成功的交流电,甚至还有干扰信号[1]。这势必会对电子线路运行造成影响,严重情况下,还会引发设备故障。

2、地线的干扰

地线干扰属于电子设备系统干扰的一种,电子设备系统干扰也会对电子线路造成直接的影响。电子设备系统包括线路和电源等,电源主要为线路提供直流电,电源和线路之间的供电方式属于一对多关系,在这种关系中,线路电流经历的地电阻也是同一个。在这种状态下,电路中的电压会迅速降低,电压失稳势必会对电子设备造成影响,设备运行中会产生噪声,这种干扰便是地线干扰。

3、信号通道的干扰

这种干扰主要出现在测量工作和通信工作中,当这两种作业距离较远时,电子设备运行输出相关信号也会作出相应变化,长度转变后的信号对线路间距大小有要求,如果线间距不远,该信号线势必会对信号造成串扰,另外线与线之间也会产生电磁波,电磁环境也会对信号造成干扰,如此电子线路运行也会受到影响。

4、空间电磁辐射干扰

线路之间、设备之间以及线路与设备之间在运行中都有可能产生电磁波,营造电磁环境,电磁环境产生的辐射干扰会由电路传播到设备或其他电网络。而设备中的接插件会成为辐射干扰源,使设备无法保持正常运行。

二、电子线路设计中抗干扰技术

1、抑制干扰源

电子线路运行遭受的干扰源不止一种,设计人员在线路抗干扰设计中,要首先抑制干扰源,减少其发生机会,在正式设计阶段,设计人员主要通过减小du/dt,di/dt来实现目的[3]。前者主要借助电容设备减少干扰,相关人员要将电容并联在干扰源两端。后者主要借助电感或电阻,相关人员要将其和干扰线路直接串联在一起,基于此,还要施加续流二极管。抑制干扰源的具体措施主要有以下几方面,其一继电器在进行保护动作时,其保护对象线路在断开时,会受到反电动势的干扰。该种干扰可通过续流二极管以及稳压二极管解决,两者必须同时存在,才能消除干扰,保证继电器继续使用。其二继电器在运行时,电路中会产生电火花,影响线路运行,相关人员还要从继电器入手,将抑制这种影响的电路直接并联在其两端,火花抑制电路一般以串联形式存在。其三电机设备要与滤波电路连接在一起,相关的电容引线不要太长。其四在电路系统中,IC会成为电源的干扰源,所以在抗干扰中,还要将其作为设计对象。一般通过高频电容来抑制IC,两者呈并联形式。合理布置高频电容连线,使其和电源间距小,线路保持粗短状态,如此布置不会影响电容的滤波效果。其五线路尽可能保持横平竖直,线路之间不能呈现出垂直状态,否则会造成高频噪声。其六线路系统中的可控硅在运行时会产生噪声,该噪声干扰需要RC抑制电路消除,相关人员要注意并联电路。

2、切断干扰传播途径

干扰源需要经过传播途径才能扩大干扰范围,造成严重的影响后果,所以切断传播途径,干扰才会被控制在某个范围内,被消除。干扰传播途径主要有两种,导线传播和空间辐射传播。路径切断措施主要有以下几种,其一保证电源质量,有很多干扰为电源噪声干扰,如果电源质量可以得到保证,这种干扰会被杜绝,电路中的其他干扰类型也会得到有些解决。电源干扰主要作用于单片机,在切断传播途径时,可以通过滤波电路来混乱传播路径。其二单片机的I/O口通常被用来隔离噪声源,相关人员可以将滤波电路施加在该位置处和噪声源之间。其三时钟区为噪声源区,相关人员可以通过晶振布线来形成隔离区,切断干扰,布置的线路主要为地线,晶振主要布置在单片机附近[4]。其四单片机为电路系统中的敏感器件,最容易受到干扰,所以在安排其他相关设备元件时,还要使其与单片机保持安全距离。电路板中的各种信号元件插入区要区分开,使敏感元件不会受到干扰。其五数字区和模拟区应保持安全距离,相关人员可利用地线,从两者之间建立隔离区。其六在对元器件或设备进行接地保护时,相关人员可分别准备接地装置,使敏感元件单独接地,不会受到其他元器件的接地干扰。这些元器件在电路板中的区域应保持安全距离。

3、提高敏感器件的抗干扰性能

对于单片机这样的敏感器件,相关人员还要从其自身入手,提高其抗干扰性能,如此敏感器件才不至于在短时间内就受到干扰危害。相关措施主要如下:其一感应噪声与回路环的规模大小有直接关系,相关人员还要控制后者面积,合理布线。其二电压降和耦合噪声主要发生在直径比较小的线路中,且线路直径越小,干扰越大,相关人员还要选择直径比较大的线路作为电源线和地线。其三I/O口经常被用来控制传染源,使干扰得不到有效传播,相关人员在提高元件本身抗干扰性能时,还要做好I/O口检查,使其处于充实状态,每个接口都连接相关元器件。其四单片机最为敏感,相关人员可以利用电源监控等装置,对其状态进行实时监控。如此电路抗干扰性能会得到提升,元器件本身也会受到抗干扰保护。其五敏感元器件的晶振值越低,数字电路运行速度越低,元器件本身受到的影响就越大,所以在满足电路运行要求前提下,相关人员还要控制相关电路的速度。其六控制IC座数量,可以使相关元件直接与电路板黏连在一起,相关人员要保证两者之间的紧密。

4、整改电磁兼容性

相关人员要对电线电缆进行分类整理,合理布置,减少线间耦合现象,抑制干扰源,还可以通过控制信号线与干扰源间距来减少干扰。地线系统会产生电压降,相关人员还要改善系统,使其阻抗减少,另外还要采取正确的接地方式,避免敏感线路遭受干扰。最后相关人员还要利用屏蔽设施,将各种电磁干扰有效屏蔽在外,使屏蔽范围内的电子设备和线路不会受到影响,且使其电磁兼容性能提高,抗干扰能力增强。

结语

电子线路的抗干扰技术还有很多种,相关人员在落实这些技术的同时,还应注意抗干扰中的一些细节,优先使用优势显著,劣势少的抗干扰技术,并对其抗干扰效果进行评价,找到最佳抗干扰技术。另外一些抗干扰措施需要共同使用,才能增强电子线路的抗干扰能力,相关人员还要注意合理布置线路,合理使用抗干扰技术。

参考文献

[1]王沈敏,周琪,王家树,孙承君.电子线路设计中抗干扰技术的分析研究[J].中国高新区,2017(21):24.

[2]马艳军.基于电子线路设计中抗干扰技术的几点分析[J].电子世界,2017(09):120

[3]高娅.对电子线路设计中抗干扰技术的几点分析[J].科技展望,2016,26(36):143.

[4]于秀娜.浅谈电子线路设计抗干扰技术[J].黑龙江科技信息,2014(33):5.

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