行之有效的八大常用抗幹擾技術詳解

2021-01-10 電子產品世界

在電子測量裝置的電路中出現的、無用的信號稱為噪聲,當噪聲影響電路正常工作時,該噪聲就稱為幹擾。信號傳輸過程中幹擾的形成必須具備三項因素,即幹擾源、幹擾途徑以及對噪聲敏感性較高的接收電路。因此消除或減弱噪聲幹擾的方法可以針對這三項中的其中任意一項採取措施。在傳感器檢測電路中比較常用的 方法,是對幹擾途徑及接收電路採取相應的措施以消除或減弱噪聲幹擾。下面介紹幾種常用的、行之有效的抗幹擾技術。

本文引用地址:http://www.eepw.com.cn/article/201710/368719.htm1、屏蔽技術

利用金屬材料製成容器.將需要保護的電路包在其中,可以有效防止電場或磁場的幹擾,此種方法稱為屏蔽。屏蔽又可分為靜電屏蔽、電磁屏蔽和低頻磁屏蔽等。

2、靜電屏蔽

根據電磁學原理,置於靜電場中的密閉空心導體內部無電場線,其內部各點等電位。用這個原理,以銅或鋁等導電性良好的金屬為材料,製作密閉的金屬容器,並與 地線連接,把需要保護的電路值r其中,使外部幹擾電場不影響其內部電路,反過來,內部電路產生的電場也不會影響外電路。這種方法就稱為靜電屏蔽。例如傳感 囂測量電路中,在電源變壓器的一次側和二次側之間插入一個留有縫隙的導體,並把它接地,可以防止兩繞組之問的靜電耦合,這種方法就屬於靜電屏蔽。

3、電磁屏蔽

對於高頻幹擾磁場,利用電渦流原理,使高頻幹擾電磁場在屏蔽金屬內產生電渦流,消耗幹擾磁場的能量,渦流磁場抵消高頻幹擾磁場,從而使被保護電路免受高頻 電磁場的影響。這種屏蔽法就稱為電磁屏蔽。若電磁屏蔽層接地,同時兼有靜電屏蔽的作用。傳感器的輸出電纜一般採用銅質網狀屏蔽,既有靜電屏蔽又有電磁屏蔽 的作用。屏蔽材料必須選擇導電性能良好的低電阻材料,如銅、鋁或鍍銀銅等。

4、低頻磁屏蔽

幹擾如為低頻磁場,這時的電渦流現象不太明顯,只用上述方法抗幹擾效果並不太好,因此必須採用採用高導磁材料作屏蔽層,以便把低頻幹擾磁感線限制在磁阻很 小的磁屏蔽層內部。使被保護電路免受低頻磁場耦合幹擾的影響。這種屏蔽方法一般稱為低頻磁屏蔽。傳感器檢測儀器的鐵皮外殼就起低頻磁屏蔽的作用。若進一步 將其接地,又同時起靜電屏蔽和電磁屏蔽的作用。

基於以上三種常用的屏蔽技術,因此在幹擾比較嚴重的她方,可以採用複合屏蔽電 纜,即外層是低頻磁屏蔽層。內層是電磁屏蔽層.達到雙重屏蔽的作用。例如電容式傳感器在實際測量時其寄生電容是必須解決的關鍵問題,否則其傳輸效率、靈敏 度都要變低。必須對傳感器進行靜電屏蔽,而其電極引出線就採用雙層屏蔽技術,一般稱之為驅動電纜技術。用這種方法可以有效的克服傳感器在使用過程中的寄生 電容。

5、接地技術

接地技術是抑制幹擾的有效技術之一,是屏蔽技術的重要保證。正確的接地能夠有效地抑制外來幹擾,同時可提高測試系統的可靠性,減少系統自身產生的幹擾因 素。接地的目的有兩個:安全性和抑制幹擾。因此接地分為保護接地、屏蔽接地和信號接地。保護接地以安全為目的,傳感器測量裝置的機殼、底盤等都要接地。要 求接地電阻在10 ?以下。屏蔽接地是幹擾電壓對地形成低阻通路,以防幹擾測量裝置。接地電阻應小於0.02 ?。

信號接地是電子裝置輸入與輸出的零信號電位的公共線,它本身可能與大地是絕緣的。信號地線又分為模擬信號地線和數位訊號地線,模擬信號一般較弱,故對地線要求較高:數位訊號一般較強,故對地線要求可低一些。

不同的傳感器檢測條件對接地的方式也有不同的要求,必須選擇合適的接地方法,常用接地方法有一點接地和多點按地。下面給出這兩種不同的接地處理措施。

6、一點接地

在低頻電路中一般建議採用一點接地,它有放射式接地線和母線式接地線路。放射式接地就是電路中各功能電路直接用導線與零電位基準點連接:母線式接地就是採 用具有一定截面積的優質導體作為接地母線,直接接到零電位點,電路中的各功能塊的地可就近接在該母線上。這時若採用多點接地,在電路中會形成多個接地回 路,當低頻信號或脈衝磁場經過這些迴路時,就會引起電磁感應噪聲,由於每個接地迴路的特性不同,在不同的迴路閉合點就產生電位差,形成幹擾。為避免這種情 況,最好採用一點接地的方法。

傳感器與測量裝置構成一個完整的檢測系統,但兩者之問可能相距較遠。由於工業現場大地電流十分 複雜,所以這兩部分外殼的接大地點之間的電位一般是不相同的,若將傳感器與測量裝置的零電位在兩處分別接地,即兩點接地,則會有較大的電流流過內阻很低的 信號傳輸線產生壓降,造成串模幹擾。因此這種情況下也應該採用一點接地方法。

7、多點接地

高頻電路一般建議採用多點接地。高頻時,即使一小段地線也將有較大的阻抗壓降,加上分布電容的作用,不可能實現一點接地,因此可採用平面式接地方式,即多 點接地方式,利用一個良好的導電平面體(如採用多層線路板中的一層)接至零電位基準點上,各高頻電路的地就近接至該導電平面體上。由於導電平面體的高頻阻 抗很小,基本保證了每一處電位的一致,同時加設旁路電容等減少壓降。因此,這種情況耍採用多點接地方式。

8、濾波技術

濾波器是抑制交流串模幹擾的有效手段之一。傳感器檢測電路中常見的濾波電路有Rc濾波器、交流電源濾波器和真流電源濾波器。

下面介紹這幾種濾波電路的應用。

RC濾波器

當信號源為熱電偶、應變片等信號變化緩慢的傳感器時,利用小體積、低成本的無源Rc濾波器將會對串模幹擾有較好的抑制效果。但應該一提的是,Rc濾波器是以犧牲系統響應速度為代價來減少串模幹擾的。

交流電源濾波器

電源網絡吸收了各種高、低頻噪聲,對此常用Lc濾波器來抑制混入電源的噪聲。

直流電源濾波器

直流電源往往為幾個電路所共用,為了避免通過電源內阻造成幾個電路問相互幹擾,應該在每個電路的直流電源上加上Rc或Lc退耦濾波器,用來濾除低頻噪聲。

光電耦合技術

光電耦合器是一種電——光——電的耦合器件,它由發光二極體和光電三極體封裝組成,其輸入與輸出在電氣上是絕緣的,因此這種器件除了用於做光電控制以外, 現在被越來越多的用於提高系統的抗共模幹擾能力。當有驅動電流流過光藕合器中的發光二極體,光電三極體受光飽和。其發射極輸出高電平,從而達到信號傳輸的 目的。這樣即使輸入迴路有幹擾。只要它在門限之內,就不會對輸出造成影響。

脈衝電路中的嗓聲抑制

若在脈衝電路中存在幹擾噪聲。可以將輸入脈衝微分後再積分,然後設置一定幅度的門限電壓,使得小於該門限電壓的信號被濾除。對於模擬信號可以先用A/D轉換.再用這種方法濾除噪聲。

我們在使用這些抗幹擾技術時要根據實際情況迸行選擇。切不可盲目使用,否則不但達不到抗幹擾的目的,可能還會有其他不良影響。

相關焦點

  • 傳感器檢測中的八大抗幹擾技術解析
    但由於生產現場往往存在大量的電和磁的幹擾源,它們可能會破壞傳感器、計算機乃至整個檢測系統的正常工作,因此抗幹擾技術是傳感器檢測系統的重要環節,對於從事自動檢測工作的人來說,了解抗幹擾技術是非常必要的。 在電子測量裝置的電路中出現的、無用的信號稱為噪聲,當噪聲影響電路正常工作時,該噪聲就稱為幹擾。
  • 單片機的硬體抗幹擾技術解析
    2 常用硬體抗幹擾技術 針對形成幹擾的三要素,採取的抗幹擾主要有以下手段。 2.1 抑制幹擾源 抑制幹擾源就是儘可能的減小幹擾源的du/dt, di/dt。這是抗幹擾設計中最優先考慮和最重要的原則,常常會起到事半功倍的效果。 減小幹擾源的du/dt主要是通過在幹擾源兩端並聯電容來實現。減小幹擾源的di/dt則是在幹擾源迴路串聯電感或電阻以及增加續流二極體來實現。 抑制幹擾源的常用措施如下: (1)繼電器線圈增加續流二極體,消除斷開線圈時產生的反電動勢幹擾。
  • 分享電氣抗幹擾技術
    由於光耦合器在傳輸信息時,不是將其輸人和輸出的電信號進行直接耦合,而是藉助於光作為媒介物進行耦合的,因而具有較強的隔離和抗幹擾能力,如圖4所示。隔離變壓器也是常用的隔離部件,用來阻斷交流信號中的直流幹擾和抑制低頻幹擾信號的強度。隔離變壓器把各種模擬負載和數位訊號源隔離開來,也就是把模擬地和數字地斷開。傳輸信號通過變壓器獲得通路,而共模幹擾由於不形成迴路而被抑制。
  • 單片機系統硬體怎樣抗幹擾
    2 常用硬體抗幹擾技術 針對形成幹擾的三要素,採取的抗幹擾主要有以下手段。 2.1 抑制幹擾源 抑制幹擾源就是儘可能的減小幹擾源的du/dt, di/dt。這是抗幹擾設計中最優先考慮和最重要的原則,常常會起到事半功倍的效果。 減小幹擾源的du/dt主要是通過在幹擾源兩端並聯電容來實現。
  • 從硬體和軟體入手的UPS抗幹擾技術
    從硬體和軟體入手的UPS抗幹擾技術 工程師黃明星 發表於 2018-06-14 08:26:00 隨著計算機應用的日益普及和全球信息網絡化的發展,對高質量供電設備的需求越來越大,不間斷電源(UPS)正是為了滿足這種情況而發展起來的電力電子設備
  • 電路設計中的抗幹擾措施
    下面幾種常用的抗幹擾措施。本文引用地址:http://www.eepw.com.cn/article/191437.htm1、切斷幹擾的傳播途徑1)增加幹擾源(如電機、繼電器)與敏感器件(如單片機)的距離,用地線把他們隔離或者在敏感器件加上屏蔽罩。2)電路板合理分區,將強信號、弱信號、數位訊號、模擬信號電路合理地分區域布置。
  • 抗幹擾濾波器的工作原理解析
    打開APP 抗幹擾濾波器的工作原理解析 佚名 發表於 2019-12-27 16:30:46 伴隨著現在電子技術的高速發展和電子設備的迅速增加
  • PCB電路板的抗幹擾措施有哪些
    抗幹擾設計的基本原則是:抑制幹擾源,切斷幹擾傳播路徑,提高敏感器件的抗幹擾性能。(類似於傳染病的預防) 1 抑制幹擾源 抑制幹擾源就是儘可能的減小幹擾源的du/dt,di/dt。這是抗幹擾設計中最優先考慮和最重要的原則,常常會起到事半功倍的效果。減小幹擾源的du/dt主要是通過在幹擾源兩端並聯電容來實現。
  • 電子電路設計之工控設備抗幹擾總結
    二、常用硬體抗幹擾技術  針對形成幹擾的三要素,採取的抗幹擾主要有以下手段。  2.1抑制幹擾源  抑制幹擾源就是儘可能的減小幹擾源的du/dt,di/dt。這是抗幹擾設計中最優先考慮和最重要的原則,常常會起到事半功倍的效果。減小幹擾源的du/dt主要是通過在幹擾源兩端並聯電容來實現。
  • 工程測量技術難?300頁測量員圖文詳解,學會工資暴漲!
    這套測量員圖文詳解包括了工程系測量基礎、建築工程製圖與識讀、水準測量、地形測量、施工測量和測量常用的數據等內容,識圖、測量技能和常用數據等內容全都有,形式直觀,理念也比較新穎,實用性超強。【資料領取詳見文章末尾!!!】【資料領取詳見文章末尾!!!】
  • DCS控制系統如何進行抗幹擾設計
    共模幹擾和差模幹擾是一種比較常用的分類方法。共模幹擾是信號對地的電位差,主要由電網串入、地電位差及空間電磁輻射在信號線上感應的共態(同方向)電壓迭加所形成。共模電壓有時較大,特別是採用隔離性能差的配電器供電室,變送器輸出信號的共模電壓普遍較高,有的可高達130V以上。
  • 印刷電路板的抗幹擾設計
    打開APP 印刷電路板的抗幹擾設計 發表於 2019-08-02 09:23:13 PCB設計中印刷電路板的抗幹擾設計與特定電路有著密切的關係
  • ZigBee抗幹擾的工作原理
    ZigBee是一項新興的短距離無線通信技術(IEEE 802.15.4 標準),主要面向的應用領域是低速率無線個人區域網,主要特徵是近距離、低功耗、低成本、低傳輸速率。其工作方式是:在數千個微小的傳感器之間以接力的方式通過無線電波將數據從一個傳感器傳到另一個傳感器,最後這些數據可進入計算機分析或者被另一種無線技術(如:WiMax)收集。工作頻段分為:2.4G——全球通用、868M——歐洲、915M——美國。由於和藍牙、Wi-Fi等其它短距離無線通信技術一樣選擇2.4GHZ(2.4~2.483GHz)ISM 頻段,因此,其抗幹擾性能尤為引人關注。
  • 【最新綜述】合成孔徑雷達抗幹擾技術綜述
    點擊藍色「雷達學報」關注合成孔徑雷達(SAR)是一種有源遙感雷達系統,以其特有的合成孔徑技術,可以實現全天時全天候的高分辨成像,在戰場偵察、災害監測、
  • Linux 拷貝、剪切、粘貼等常用命令詳解
    Linux 拷貝、剪切、粘貼等常用命令詳解複製粘貼命令:在一行的任何位置按下yy,y是yanked拷貝的意思,然後去想粘貼的位置按下p即可。p是粘貼的意思。如果想複製3行的話,按下3yy,就複製3行,如果想複製多行的話,直接按數字可以選中多好,然後粘貼。
  • 現場總線系統抗幹擾的實現與應用
    1 引言由於計算機技術、微電子技術、通訊技術等在自控領域廣泛應用,抗幹擾技術就更顯得尤為重要。實際生產現場環境極其複雜,對自控系統產生的幹擾已經成為不可能迴避的問題。作為控制系統重要組成部分的現場總線,處在複雜的現場環境中,不可避免地存在各種各樣的幹擾,因此,提高現場總線的抗幹擾能力,是控制系統高效運行的重要因素。
  • 如何提高單片機系統的抗幹擾能力
    2.2 模擬信號採樣抗幹擾技術  單片機應用系統中通常要對一個或多個模擬信號進行採樣,並將其通過A/D轉換成數位訊號進行處理。在實際工作中,可以採用具有差動輸入的測量放大器,採用屏蔽雙膠線傳輸測量信號,或將電壓信號改變為電流信號,以及採用阻容濾波等技術。  2.3 數位訊號傳輸通道的抗幹擾技術  數字輸出信號可作為系統被控設備的驅動信號(如繼電器等),數字輸入信號可作為設備的響應回答和指令信號(如行程開關、啟動按鈕等)。
  • 電子電路抗幹擾,就靠這幾招了!
    由於電子電路在各行各業都有廣泛的應用,電子控制技術能有效地提高生產效率和經濟效益。但現實中由於電子電路工作的現場環境複雜,會有各種各樣的幹擾,致使電子電路會出現這樣或那樣的問題。常常導致電路不能正常工作。因此在電子電路設計中抗幹擾問題是一個十分重要的課題。
  • ROHM開發出抗幹擾性能優異的比較器「BA8290xYxxx-C系列」
    該比較器系列將與2017年ROHM推出的抗EMI性能優異的運算放大器*2系列一起,作為實現了極其出色的抗幹擾性能的「EMARMOUR系列」之一而供應。未來,ROHM會將具有卓越抗幹擾性能的技術應用到電源IC等產品中,為進一步簡化車載系統的設計並提高其可靠性貢獻力量。
  • 數字式時間繼電器抗幹擾的方法
    誤動的原因如系統環境差、使用維護問題、產品質量問題、器件損壞、抗幹擾性能差等等原因,但最難處理的問題是數字式時間繼電器抗幹擾性能差,本文在此針對數字式時間繼電器抗幹擾性能方面,提出了自己的看法,供參考。