基于電子線路設(shè)計(jì)中抗干擾技術(shù)的幾點(diǎn)分析

清大智能（北京）科技有限公司 馬艷軍

基于電子線路設(shè)計(jì)中抗干擾技術(shù)的幾點(diǎn)分析

清大智能（北京）科技有限公司 馬艷軍

隨著現(xiàn)代生活水平的提高，電子產(chǎn)品已經(jīng)成為人們?nèi)粘Ｉ钪械囊粋€(gè)重要組成部分，而在實(shí)際的設(shè)計(jì)以及生產(chǎn)制造過程中會由于多方面因素的影響，使得電子產(chǎn)品受到干擾，從而影響到電子產(chǎn)品使用的安全性，因而在實(shí)際的設(shè)計(jì)中需要重視抗干擾技術(shù)的應(yīng)用。本文分析的是基于電子線路設(shè)計(jì)中抗干擾技術(shù)，全文從電子干擾主要來源、常用抗干擾技術(shù)以及電子線路設(shè)計(jì)中的抗干擾技術(shù)等方面進(jìn)行分析。

電子線路設(shè)計(jì)；抗干擾技術(shù)；總結(jié)分析

電子線路中存在的干擾會對電子產(chǎn)品的實(shí)際使用留下一定的安全隱患，如果想要保證電子線路的正常、穩(wěn)定、安全運(yùn)行，就需要在設(shè)計(jì)階段重視抗干擾技術(shù)的應(yīng)用，從而減少電子產(chǎn)品在使用期間出現(xiàn)的干擾，本文結(jié)合筆者工作經(jīng)驗(yàn)，就基于電子線路設(shè)計(jì)中抗干擾技術(shù)問題進(jìn)行如下分析：

一、電子干擾主要來源分析

明確電子干擾的來源，才能夠針對性的采取措施消除電子干擾，現(xiàn)階段，電子干擾來源主要有以下幾點(diǎn)：（1）電子元件本身質(zhì)量不符合要求、電子元件的參數(shù)選擇不當(dāng)?shù)?，這些會造成實(shí)際生產(chǎn)制造的電子產(chǎn)品在后期使用過程中，運(yùn)行的安全性和穩(wěn)定性難以保證，相應(yīng)的不僅會影響到電子產(chǎn)品的正常使用，而且嚴(yán)重的可在使用過程中引發(fā)安全事故。這就要求在實(shí)際的電子線路設(shè)計(jì)中，選擇的電子元件必須要滿足電子線路的實(shí)際要求，保證電子元件滿足質(zhì)量可靠性要求，與此同時(shí)，合理選擇相關(guān)電子元件參數(shù)，進(jìn)而避免由于電子元件質(zhì)量不合格或者是參數(shù)選擇不當(dāng)產(chǎn)生的電子干擾；（2）設(shè)計(jì)的印制板存在著不合理性，該因素屬于電子干擾的主要因素，印制板屬于電子線路存在的重要平臺，在電子產(chǎn)品電氣性能發(fā)揮中具有重要作用。電子產(chǎn)品的正常工作性能會直接受到印制板設(shè)計(jì)合理性和科學(xué)性的影響，與此同時(shí)，電子產(chǎn)品的使用性能還會受到布線方式以及布局合理性的影響。如果印制板設(shè)計(jì)存在缺陷，很容易造成電子線路在使用中出現(xiàn)電子干擾。這就要求在實(shí)際的電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)中，需要明確不同電子產(chǎn)品的生產(chǎn)工藝、生產(chǎn)要求以及使用條件等相關(guān)因素，在綜合多項(xiàng)因素后保證印制板設(shè)計(jì)的合理性，從而消除電子干擾的產(chǎn)生；（3）電子產(chǎn)品在使用環(huán)境中電磁波對電子設(shè)備的影響，電子產(chǎn)品在實(shí)際使用中，由于環(huán)境中存在著較多的電磁波，而這些電磁波會對電子設(shè)備的正常工作產(chǎn)生影響，在電磁波較為強(qiáng)烈的情況下，還有可能阻礙電子產(chǎn)品的工作信號[1]。

二、常用抗干擾技術(shù)分析

在明確電子干擾來源的基礎(chǔ)上，還需要掌握常用的抗干擾技術(shù)，在抗干擾技術(shù)中使用較多的就是電磁兼容技術(shù)，英文縮寫為EMC，也就是在電磁波運(yùn)行環(huán)境下，通過對電子設(shè)備的高標(biāo)準(zhǔn)要求，使得實(shí)際電子產(chǎn)品使用不會受到電磁環(huán)境影響，具體的抗干擾技術(shù)主要有以下幾點(diǎn)：

1電磁兼容性

電子線路中的組成較多，比如：電感器、電阻器、電容器、導(dǎo)線、變壓器等。電子線路中有電壓和電流存在時(shí)，帶電元件周邊可產(chǎn)生電場，同時(shí)載流體周圍也會產(chǎn)生磁場。這種電磁場將會對電子線路產(chǎn)生電子干擾，此時(shí)在消除電磁對電子線路影響方面，可采用以下措施：減少信號傳輸中的畸變、微控制的頻率應(yīng)較低、接地線的有效處理、電源噪聲的控制、信號線之間交叉干擾的最小化、元器件和印刷線板之間的高頻性等。比如在電源噪聲控制方面，電容、電感、電阻可組成濾波電路。通過濾波器可將電源線中某一確定的頻率或者是某個(gè)頻率之外的頻率進(jìn)行有效濾除，從而最終得到某一特定頻率的電源信號，減少多種頻率對電子線路造成的干擾。圖1所示即為交流電源進(jìn)線加濾波器的接線示意圖。

圖1 交流電源進(jìn)線加濾波器

2.復(fù)雜的電磁干擾

在接收無用電磁波過程中可產(chǎn)生干擾，同時(shí)外部存在的噪聲也會形成干擾，相應(yīng)的可形成電磁干擾，具體的電磁干擾包括傳導(dǎo)干擾和輻射干擾。所謂的傳導(dǎo)干擾也就是在導(dǎo)電介質(zhì)作用下使得某一電網(wǎng)絡(luò)信號耦合到了另一個(gè)電網(wǎng)絡(luò)信號上面，從而產(chǎn)生干擾，而輻射干擾則指的是在空間作用下使得某一信號耦合到了另一個(gè)電網(wǎng)絡(luò)信號中。實(shí)際的電磁干擾之間較為復(fù)雜，總體而言可分為以下幾個(gè)類型：強(qiáng)電和強(qiáng)電之間的干擾、弱電和弱電之間的干擾、自然界電磁現(xiàn)象存在的干擾、強(qiáng)電對弱電產(chǎn)生的干擾、電磁對于生態(tài)的影響等。

在實(shí)際的處理中，由于電磁干擾較為復(fù)雜，在采取措施進(jìn)行抗干擾前，需要明確電子產(chǎn)品的使用場所，進(jìn)而確定出電子產(chǎn)品在使用過程中周邊環(huán)境中可能存在的干擾源，進(jìn)而消除干擾源；合適的電子元件器材是保證抗干擾技術(shù)發(fā)揮作用的基礎(chǔ)，從而能夠提高抗干擾能力；此外就是對于每一款電子產(chǎn)品都需要明確其生產(chǎn)工藝、國內(nèi)生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)、國外生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)等，這樣便于在實(shí)際設(shè)計(jì)中保證布局的合理性，提高抗干擾能力[2]。

三、電子線路設(shè)計(jì)中抗干擾技術(shù)分析

電子線路在抗干擾技術(shù)設(shè)計(jì)中需要從不同的角度入手，提高電子產(chǎn)品的抗干擾能力，在具體的設(shè)計(jì)中應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：（1）科學(xué)的進(jìn)行PCB（印制電路板）布局，保證布局的合理性，在實(shí)際的設(shè)計(jì)中需要全面的分析PCB的尺寸，同時(shí)兼顧設(shè)計(jì)的合理性、科學(xué)性以及經(jīng)濟(jì)性，保證PCB有較強(qiáng)的抗噪能力以及阻抗能力。在PCB尺寸確定后，進(jìn)一步對相關(guān)元件進(jìn)行細(xì)化分析，尤其是一些特殊的電子元件，依靠有效的布局，保證PCB有較好的抗干擾能力；（2）PCB抗干擾設(shè)計(jì)中需要嚴(yán)格遵循基本的設(shè)計(jì)原則，比如熟練掌握國內(nèi)相關(guān)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)中對于抗干擾設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)參數(shù)要求等。在具體的PCB設(shè)計(jì)中，科學(xué)的控制電路上下沿跳變速率，巧妙的使用低電阻串聯(lián)，在優(yōu)化時(shí)鐘信號電路控制中可將時(shí)鐘信號周邊的電勢進(jìn)行控制，一定程度上能夠?qū)r(shí)鐘線縮短。盡可能印制板邊緣和驅(qū)動電路靠近?？茖W(xué)布線從而減少高頻信號在在發(fā)射過程中可能出現(xiàn)的耦合。保證整個(gè)PCB的抗干擾設(shè)計(jì)；（3）盡可能的將原件引腳縮短，在走線過程中應(yīng)該和部分干擾敏感性較強(qiáng)的元件保持一定距離，從而減少干擾。

四、實(shí)例分析

小型串激電動機(jī)在現(xiàn)階段電子線路中應(yīng)用較為廣泛，在實(shí)際應(yīng)用中具有動力矩較大的優(yōu)勢，在實(shí)際的應(yīng)用中，小型串激電動機(jī)中的電刷屬于一個(gè)接點(diǎn)，在工作中通過反復(fù)性的接通和斷開實(shí)現(xiàn)其功能，由于電機(jī)電刷的反復(fù)性接通和斷開，所以實(shí)際的電流也會呈現(xiàn)出復(fù)發(fā)性的斷開和接通，在電流反復(fù)接通和斷開瞬間，有瞬時(shí)的反沖電壓以及沖擊電流的存在，一定程度上可形成干擾源，在具體的干擾過程中，干擾源能夠通過電源線的傳輸對其它電路產(chǎn)生干擾，與此同時(shí)，還會因?yàn)楦哳l電流以及電刷火花產(chǎn)生直接的輻射。

根據(jù)這一分析，可在電機(jī)回路中加入濾波電路，這樣可降低電機(jī)在運(yùn)行期間產(chǎn)生的電磁噪聲。圖2所示即為小型串激電動機(jī)抗干擾技術(shù)的設(shè)計(jì)電路圖，其中C1、C2、C3屬于陶瓷電容，C1、C2接電機(jī)外殼，其中C1=C2=4700PF，C3=0.01uF，L1=L2=100uH。其中C1、C2應(yīng)該接地可靠，而且公共接點(diǎn)的阻抗應(yīng)盡可能的小。C1、C2的接地外殼和電機(jī)座之間連接距離應(yīng)該盡可能的小，C2和C1采用的是穿心電容。為防止出現(xiàn)噪聲耦合，要求輸入和輸出線之間不宜靠近。

圖2 電子線路設(shè)計(jì)示意圖

五、結(jié)束語

電子產(chǎn)品在實(shí)際設(shè)計(jì)中應(yīng)明確主要的干擾源以及電子產(chǎn)品的使用環(huán)境等，同時(shí)掌握常見的抗干擾技術(shù)，進(jìn)而在電子線路設(shè)計(jì)中依據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，科學(xué)的布局和布線，提高電子線路的抗干擾能力。

[1]高婭.對電子線路設(shè)計(jì)中抗干擾技術(shù)的幾點(diǎn)分析[J].科技展望,2016(36).

[2]唐慧萍.分析EDA技術(shù)的特征及其在電子線路設(shè)計(jì)中的應(yīng)用[J].電子技術(shù)與軟件工程,2015(14).