电子电路的抗干扰措施

摘 要：电子电路设计中，最为棘手的一个问题便是电子电路的抗干扰问题。电子电路抗干扰设计不仅是抑制电子电路中电磁干扰的一个有效方法，还是电子电路系统优质、稳定运行的重要体现。本篇文章从电子电路系统干扰的类型及其危害入手，对电子电路系统中的电磁干扰及危害作详细分析，并针对电磁干扰的危害性提出相应的抗干扰措施，建议做好电源干扰、杂散场电磁干扰以及接地干扰等三种电磁干扰的抑制，切实提高和保证电子电路系统运行的可靠性与稳定性。

关键词：电子电路系统；电磁干扰；抗干扰；抑制方法；措施

中图分类号：TN710 文献标识码：A 文章编号：1674-7712 （2013） 10-0001-02

电子电路抗干扰技术的存在基础是电子电路系统干扰的危害性。电磁干扰对电子电路系统的危害性极大，拿电磁辐射干扰来说，轻微的辐射干扰会影响电子电路系统工作的稳定性，影响相关电子设备的工作；严重时则会导致电子电路系统无法正常运行，使系统中所配置的电子设备丧失工作能力，无法再进行工作，更无法提供服务。为此，需要我们采取有效的抑制方法和控制措施来对电子电路系统进行抗干扰，以保证电子电路系统的正常运行。

一、电子电路系统的干扰类型及其危害

（一）电子电路系统的干扰类型

电子电路系统运行中所存在的电磁干扰，如果按干扰传播途径来分类，一般可将其分为空间辐射干扰与传导干扰。其中，空间辐射干扰主要是指：干扰源以空间为干扰传播的主要途径，通过空间辐射来对电子电路进行干扰；传导干扰则需要借助电子电路中的各种导线或各个电路单元，将干扰源作用在导线上，并利用导线的连接方式，使干扰源沿着导线进行传输，从而给电子电路系统造成干扰。

（二）电子电路系统干扰的危害

1.空间辐射干扰的危害。对于电子电路中的电磁干扰来说，空间辐射传播干扰形式是一种最为常见的干扰形式，这种干扰形式通过空间来传播干扰源，最终达到干扰电子电路，并影响其系统运行的目的。空间辐射干扰还可进一步细分为近耦合干扰和远辐射干扰，前者近耦合干扰主要是指处于电子电路系统中的，某一电子设备内部各个电路之间所进行的相互干扰，；而后者远辐射干扰则是指电子电路系统中各个电子设备之间的相互干扰，或者各个电子电路系统之间的相互干扰。

在空间辐射干扰中，干扰源主要是指电磁能量，干扰途径就比较多，比如在某些特定条件下，控制电路、信号电路以及电源电路等，都可能变成辐射天线，成为一种空间辐射干扰途径，使干扰源通过空间向其流动和辐射，并对电路系统中产生并伴随电路导线一起流动的电磁感应、电容、电感等进行干扰。鉴于空间辐射干扰是电磁干扰分类中的一种，所以当干扰源辐射到电子电路系统中后，便会在一定程度上对电子电路系统的运行可靠性产生影响，轻者导致电子电路系统的工作出现不稳定现象，重者则有可能导致电子电路系统完全无法正常运行。

2.传导干扰的危害。传导干扰实际指的是一种在电子电路系统中，沿着导线进行传播的电磁干扰。电子电路系统所包含的内容比较多，电源、导线、相关的电子设备、辅助设备等等，当这些东西全部组织连接到一起，并可进行相关工作时，便可称为一个电子电路系统。在这个系统中，电源是其必不可少的供电基础设备，而导线或电源线，乃至各种相关的电子设备、辅助设备等，都是系统运行需要的必备零件。在电子电路系统运行所形成的电网中，各条网路或电路之间的干扰会沿着导线而传输到不同的电子设备中，然后再继续以导线为干扰源的运输载体，将干扰一级一级的传递下去，形成传导干扰。同空间辐射干扰一样，传导干扰对电子电路系统的干扰也有一定的危害，轻微时候会使相关电子设备产生低频率的自激振荡，严重时候则同样会导致电子电路系统无法进行正常的工作和运行。

二、基于电磁干扰危害而提出来的相应抑制方法

针对上述内容中提到的电磁干扰对电子电路系统的危害，现在对其作抑制方法或避免、改进措施作相关探讨。从电磁干扰的形成来看，电磁干扰必须同时具备了以下三个要素才可形成，这三个要素依次为：干扰源、干扰途径、电子设备的干扰敏感度。下面根据电磁干扰形成所需的三大基本要素来研究和探讨电磁干扰的抑制方法。

（一）从干扰源入手，抑制电源干扰

1.干扰源是电磁干扰形成中的一个重要，且首要的干扰要素，也是电磁干扰必备的一个干扰条件。通常来说，电子电路系统中的干扰源大多指电源，因此，抑制电源干扰便也是对干扰源进行有效控制的一种直接方式。实际生活中，抑制电源干扰的方法很多，如：当电子电路系统运行所形成的电网属于交流电网时，抑制其电网中国的电磁干扰一般可采取两种方法，一是关闭或屏蔽交流电网中的电源变压器，具体执行时可在电源变压器外面设置一个屏蔽层；二则是在电源变压器旁边安置，或者在电路中接入一个电磁滤波器，将电网中所存在的电磁干扰进行过滤，并消除。使用电磁滤波器可以起到非常好的抗电磁干扰效果，不仅能够消除电网中电磁干扰，还可以有效控制电子电路系统运行中的噪声，阻止其噪声进入电网，给电网造成污染。

2.抑制整流电源产生的纹波干扰。电子电路系统中的整流电源一般采用的整流方式是全波整流，所以电源滤波产生的文波干扰，它的频率大概为100Hz。我们为了达到减少整流电源纹波干扰的目的，首先应该是电源的电压稳定，但是有的时候，即使电源电压十分稳定了，但是电子电路系统仍旧不能很好的工作，这其中有一个非常重要的原因就是放大电路的输入端连接整流电源的输出端的连接线比较长，当连接线超过20cm时，电子电路系统中的前置放大器应该加上一个滤波电路。

3.抑制电源寄生耦合的干扰。当多级信号共同使用同一个整流电源时，因为电源的内阻不可能是零，所以各信号电流在通过电源的时候，在内阻上面产生了电压降，这是一个交流信号电压降，它会跟随着直流到其他级，对一些放大级，它会形成寄生的正反馈，从而产生低频率的自激振荡。因此，我们应该使用去耦滤波电路来抑制多级信号公用一个整流电源产生的干扰。

（二）从干扰途径入手，抑制杂散电磁场的干扰

通常来说，电子电路系统的周围大多都存在着一定数量的杂散电磁场，这些杂散电磁场所具有的电磁能量很容易通过空间辐射，或其他传播形式对电子电路系统、电子设备等产生干扰。例如：杂散电磁场干扰可通过某些电容、电感或分布电感等对电路系统中的电子设备产生干扰，使其设备无法进行正常工作。根据杂散电磁场对电路系统和电子设备的干扰特点，可采取以下方法来对这种干扰进行抑制：

1.科学合理化电子设备的布局，减小电磁场干扰。在电子电路系统中，当其电子设备的布局不科学，或者不合理的时候，便容易受到外界杂散电磁场的干扰。所以，想要减小和避免电磁干扰，就必须从电子设备的布局入手，科学、合理的对其设备进行布局。一般来说，在进行电子设备布局时，电路系统中的电源变压器应该尽量远离放大器的输入级；布线时，放大器的交流电压线、信号输入线和输出线等各种电源线都应该分开布置；如果电场频率相对较高，那么在布线时应该尽量避免采用平行走线的方式，尽可能选择长度较短的信号输入线。

2.采用电磁屏蔽技术来抑制电磁干扰。除了以上所提到的合理化电子设备布局以外，还可利用电磁屏蔽技术来实现对电磁干扰的抑制。电磁屏蔽技术主要分为两种，一种是磁屏蔽，另一种是静电屏蔽。这两种屏蔽技术都能够成功隔绝开干扰源和干扰对象，使干扰源和干扰对象之间既不会发生接触，也不会有电磁干扰交流。实际操作中，如果采用静电屏蔽技术来对杂散电磁场干扰进行抑制，其最佳的选择材料为铝、铜等导电率较高的金属材料；而如果采用磁屏蔽技术来抑制干扰，则一般选择高导磁材料，如铁氧体等。下面对两种屏蔽技术的屏蔽原理作相关介绍。

（1）静电屏蔽技术。采用静电屏蔽技术来抑制电磁干扰时，通常会借助屏蔽罩或屏蔽板来完成。将铝、铜等金属材料加工制造成屏蔽板或屏蔽罩，将干扰源和被干扰的设备隔绝开。实际执行时，唯一需要注意的是：务必保持好屏蔽罩或屏蔽板与地面之间的接触。简单来说，便是屏蔽板或屏蔽罩在使用时必须要接地。

（2）磁屏蔽技术。磁屏蔽技术所采用的屏蔽原理比较简单，其操作方法也极为简便，只需将电子电路系统中的电子设备，或者被干扰的对象放置到磁屏蔽装置里便可。由于磁屏蔽罩具有屏蔽电磁能量的作用，杂散电磁场中的电磁能量无法进入磁屏蔽罩，也就无法对电子电路系统或相关的电子设备进行干扰。由于磁屏蔽技术所选用的材料是具有高磁导性的磁性材料，所以其磁阻远小于被干扰电路与屏蔽罩之间空气隙的磁阻，因而干扰磁场的磁力线大部分通过屏蔽罩而不通过气隙进入被干扰电路。此外，屏蔽罩的不同形状其影响也不同，圆柱形屏蔽罩效果最好。

（3）屏蔽线。屏蔽线是针对磁屏蔽罩来说的，由于电子电路系统中有很多的信号传输线，我们在抑制杂散电磁场干扰时，可以将被干扰的各个设备或部件放置到磁屏蔽罩中，却没有办法将这些信号传输线也放置在屏蔽罩内。因此，这便有了屏蔽线的产生。利用屏蔽线来代替原有的信号传输线，可以有效抑制电磁场对各种信号线、电源线的干扰。但同样需要注意的是，屏蔽线的两端也要和地面保持良好的接触性，即接地，随时保持屏蔽线与地面的接触。

3.采取光电隔离的方法来抑制干扰。在电子电路系统的设计中，我们常常会将传感器接收到的电信号传送到放大器段，我们可以采取光电隔离的技术来抑制信号传输过程中产生的干扰。我们可以根据不同信号的情况来选择合适的光电耦合器。

（三）从电子设备的干扰敏感度入手，抑制信号地干扰

信号低干扰，主要是指信号电路、逻辑电路和控制电路的地。由于信号地必须通过导线连线，而任何导线都有一定的阻抗，流过各线的电流有所不同，因此，各个接地点的电位不完全相同。设计接地点的目的是为了尽量减少各电路电流流过公共地阻抗时产生的耦合干扰，还要避免地环路电流，从而避免环路电流与其他电路产生耦合干扰。信号地的连接方法有下列几种。

1.单点接地。它是把各电路的地线接在一点上，这种方法的优点是不存在环形地回路，因而不存在地环流，各电路的接地点只与本电路的地电流和地阻抗有关。如果各电路的电流都比较小，各地线中的电压也比较小。当两个电路相距较近时采用单点接地法，由于地线较短，它们之间电位差小，所以各段地线间相互干扰也小。

2.串联接地。接地点顺序连接在一条公共地线上，电路中共用地线电流是多个电路流过地线电路之和。因此，每个电路的地线电位都受其他电路的影响，噪声通过公共地线互相耦合。从防止干扰的角度出发，这种接法是不合理的，但因为它接法简单，在许多地方仍被采用。例如在一块印制电路板上，各元器件或电路之间的地线一般都是串联接法，最终连到印制电路板的地线引线端上。这种接法在设计印制电路板时比较方便。

3.多点接地。为了降低阻抗，地线一般采用宽铜皮镀银作为接地母线。它是把所有电路的地线都连接到离它最近的接地母线上，以便降低地阻抗。这种接法在数字电路中是常用的。一般系统由多块印制板组成，它们之间的地线是通过装在机架上的宽铜皮镀银的接地母线连接在一起，再把接地母线的一端接到直流电源的地线上，构成工作接地点，这种方法适用于高频电路。

4.模拟地和数字地。在一些电子电路中，既有数字信号，又有模拟信号，而数字电路都工作在开关状态，电流起伏波动较大，若两种信号的耦合还采用电耦合，则在其地线间必定会产生相互干扰，造成模数转换间的不稳定。为了消除这种干扰，最好采用两套整流电路，分别供给模拟部分和数字部分，信号间采用光耦合器进行耦合，这样即可把两套电源间的地线实现隔离。

三、结束语

在电子电路系统的设计中，为了保证电子电路系统的可靠性和工作的稳定性，预先考虑到抗干扰的问题是十分重要的。鉴于电子电路往往工作在恶劣环境下，其所受到干扰较为严重，而干扰信号对电子电路的工作性能影响较大，严重时电路将无法正常工作。因此，本文建议在电子电路设计时引入抗干扰措施，从抗干扰的三个基本要素出发，通过整个系统全局的设计抗干扰的方案，并切实处理好电路的接地和屏蔽问题，这样就能提高电子电路的工作可靠性和稳定性，提升电子产品的抗干扰能力。

参考文献：

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