于恩波

（吉林省廣播電影電視局331臺(tái)，吉林 吉林 132000）

隨著科技的進(jìn)步，更多的電子功能壓縮到集成電路里。這種效率的提高，是以下列兩個(gè)交換條件為代價(jià)的：在集成電路的速度提高的同時(shí)，均衡靜電電位的內(nèi)裝開(kāi)關(guān)相對(duì)于該電路的總尺寸已經(jīng)作了壓縮，因此防護(hù)開(kāi)關(guān)不再有足夠的抗干擾防護(hù)能力；為了植入所有的附加功能，壓縮了引線直徑和引線間的間隔，這樣的電路應(yīng)付不了像以前那樣高電位的瞬態(tài)干擾。

1 干擾概述

在電子技術(shù)中，把來(lái)自設(shè)備或系統(tǒng)內(nèi)部的無(wú)用信號(hào)稱作噪聲。電子技術(shù)中通常研究電和磁的干擾，它包括來(lái)自大氣、天電、元器件內(nèi)部的自然干擾和來(lái)自電網(wǎng)、電氣設(shè)備等的人為干擾兩大類。

干擾的一般途徑主要是由分布電容引入的靜電耦合；由互感及天線效應(yīng)引入的電磁耦合；由地電阻、電源內(nèi)阻和信號(hào)源內(nèi)阻引入的公共阻抗耦合以及由于絕緣不良所引入的漏電流耦合等。

干擾源、耦合通道以及對(duì)噪聲敏感的接收電路是形成干擾的三個(gè)要素。相應(yīng)地，抑制干擾的方法就有消除、抑制或避開(kāi)干擾源的噪聲，破壞或切斷耦合通道，削弱接收電路對(duì)噪聲的敏感性等三種方法。

干煩擾源按其特性主要有正弦型、脈沖型和起伏型。前兩種主要來(lái)自設(shè)備的外部，起伏型主要來(lái)自設(shè)備的內(nèi)部。

2 接地技術(shù)

接地是電子儀器設(shè)備中抑制干擾的重要方法。接地的必要性在安全的需要，為信號(hào)提供基準(zhǔn)電位，以及靜電屏蔽的需要。正確選擇接地方式和接地點(diǎn)，有利于抑制干擾，提高設(shè)備的運(yùn)行穩(wěn)定性。

接地，就是將某點(diǎn)和一個(gè)等位點(diǎn)或等位面之間，用低電阻導(dǎo)線連接起來(lái)，以構(gòu)成儀器或設(shè)備的基準(zhǔn)電位。它可以跟大地有歐姆連接，該點(diǎn)電位即為大地電位；若不跟大地連接，則它僅是儀器設(shè)備的基準(zhǔn)電位，即浮地。如飛機(jī)、衛(wèi)星上的接地。地應(yīng)是一個(gè)良好的導(dǎo)體。接地的兩個(gè)基本作用是：a.消除各電路電流流經(jīng)公共地線阻抗時(shí)產(chǎn)生的干擾電壓；b.避免形成地環(huán)路。

2.1 設(shè)備的連接方式

一點(diǎn)接地與多點(diǎn)接地

信號(hào)地線的接地方式有一點(diǎn)接地和多點(diǎn)接地兩種。不論何種接地方式，都應(yīng)注意：所有的導(dǎo)線都具有一定的阻抗；兩個(gè)分開(kāi)的接地點(diǎn)難以做到等電位。

（1）一點(diǎn)接地。對(duì)低頻信號(hào)地線，應(yīng)采用一點(diǎn)接地方式。這種方式具有一定的抗干擾能力，而且簡(jiǎn)單經(jīng)濟(jì)。在抗干擾能力及電平相近的各電路單元中被廣泛應(yīng)用，由于干擾門(mén)限的作用，尤其是數(shù)字電路中常采用這種接地方式。

（2）多點(diǎn)接地。對(duì)高頻信號(hào)地線，應(yīng)采用就近多點(diǎn)接地，多點(diǎn)接地采用大面積接地方式。如圖七所示。多點(diǎn)接地使分布電容的影響最小。

為了減少地阻的干擾，各單元電路的地線應(yīng)最短。如頻率為30~300MHz的電路，其地線長(zhǎng)度應(yīng)小于2.5m。地線網(wǎng)格的交叉點(diǎn)焊接應(yīng)可靠，其接觸電阻應(yīng)最小，不能采用搭接和螺栓壓接。否則地線的抗干擾能力會(huì)不穩(wěn)定或下降。

2.2 電路的單地原則

電子系統(tǒng)中，特別是前置放大電路，若有兩個(gè)接地點(diǎn)，則很難獲得同一電位，其對(duì)地電位差將耦合至放大器。解決這一問(wèn)題的辦法就是電路的單地原則，即信號(hào)源或電路與地隔離。

2.3 電纜屏蔽層的接地

當(dāng)信號(hào)電路確定為一點(diǎn)接地時(shí)，低頻信號(hào)線的屏蔽層也應(yīng)一點(diǎn)接地。如果電纜屏蔽層的接地點(diǎn)不止一個(gè)，則屏蔽層將耦合不同的電壓，構(gòu)成干擾。電纜屏蔽層一點(diǎn)接地的位置不同，效果也不相同。依據(jù)上述分析，可以得出下列結(jié)論：

（1）當(dāng)一個(gè)電路，有一個(gè)不接地的信號(hào)源和一個(gè)接地的放大器連接時(shí)，輸入端的電纜屏蔽層應(yīng)接至放大器的公共端。

（2）當(dāng)一個(gè)電路中，有一個(gè)接地的信號(hào)源和一個(gè)不接地的放大器連接時(shí)，輸入端的電纜屏蔽層應(yīng)接至信號(hào)源的公共端。

2.4 印刷電路板地線的合理布置

印刷電路板的地線布置，總的原則是地線的阻抗應(yīng)盡量小，面積盡量大，為了減少干擾，接地線應(yīng)避免形成環(huán)路。因此，地線應(yīng)短而粗，并排列在印刷電路板的中央。對(duì)于復(fù)雜的電路系統(tǒng)，可采用樹(shù)狀地線結(jié)構(gòu)（主干分支），分支也應(yīng)短而粗，在雙面結(jié)構(gòu)中，安裝元件的一面可作低阻抗接地面。

3 屏蔽技術(shù)

屏蔽又可分為靜電屏蔽、磁屏蔽和電磁屏蔽三種。屏蔽也可以認(rèn)為是一種防電磁場(chǎng)干擾的隔離方法。

3.1 靜電屏蔽

靜電屏蔽又稱電屏蔽，主要為防止靜電和電場(chǎng)耦合干擾。其屏蔽體常用金屬導(dǎo)體做成屏蔽盒或金屬網(wǎng)板等形狀。

靜電屏蔽最簡(jiǎn)單的方法，就是在干擾源和受感器之間加一塊接地良好的金屬片，就可以把兩者之間的寄生電容短接到地（如機(jī)殼等）而達(dá)到屏蔽的目的。但是在金屬板不接地，不僅沒(méi)有屏蔽作用，反而有害。

如果金屬板是用導(dǎo)線接地，隨著頻率的升高，連接導(dǎo)線的感抗增大，也會(huì)使靜電屏蔽的作用變壞，而且，導(dǎo)線愈細(xì)、愈長(zhǎng)，屏蔽的效果愈差。

3.2 磁屏蔽

磁屏蔽是專門(mén)為了抑制恒定磁場(chǎng)和低頻磁場(chǎng)而設(shè)計(jì)的，用于防止磁感應(yīng)抑制寄生電感耦合，隔離磁場(chǎng)的干擾。通常采用高磁導(dǎo)率的鐵磁體材料做成屏蔽罩，例如坡莫合金，可以起到較好的屏蔽作用。

由于鐵磁材料的磁阻小，磁力線主要沿屏蔽罩通過(guò)，從而保護(hù)了受感器不受外界磁場(chǎng)的影響；同理，至于屏蔽罩內(nèi)的干擾源，可使外界不受其影響。這種效應(yīng)稱為屏蔽體對(duì)磁場(chǎng)的分路。例如，電源的磁場(chǎng)屏蔽就屬這種方式。屏蔽體的磁導(dǎo)率越高、屏蔽體壁越厚，磁屏蔽的效果就越好。但是，在垂直于磁力線的方向上，不應(yīng)出現(xiàn)裂縫，否則磁阻增大，將使屏蔽的效果變差。

3.3 電磁屏蔽

電磁屏蔽，主要是針對(duì)高頻電磁感應(yīng)而言的，用于防止和抑制高頻電磁場(chǎng)干擾，隔離電磁耦合和輻射電磁場(chǎng)的干擾。通常我們所指的屏蔽就是電磁屏蔽。

交變的電場(chǎng)總是和交變的磁場(chǎng)同時(shí)存在的。隨著頻率的增高，電場(chǎng)和磁場(chǎng)輻射能力的增強(qiáng)，產(chǎn)生輻射電磁場(chǎng)。其電場(chǎng)分量Eo和磁場(chǎng)分量Ho總是同時(shí)出現(xiàn)并互相垂直的。電磁屏蔽就對(duì)高頻電場(chǎng)和磁場(chǎng)同時(shí)予以屏蔽，即對(duì)輻射電磁場(chǎng)的評(píng)比。

從電磁場(chǎng)傳播的角度看，電磁場(chǎng)從金屬板的一面?zhèn)飨蛄硪幻鏁r(shí)，由于金屬板的兩個(gè)界面的反射作用及金屬板內(nèi)部的吸收作用，電磁場(chǎng)受到衰減，而且這種作用并不是進(jìn)行一次就完結(jié)的。

對(duì)干擾源的屏蔽，主要考慮金屬板的吸收效果。即利用渦流效應(yīng)，板的厚度越厚，導(dǎo)電性能越好，那么屏蔽的效果就越好。

對(duì)受感器的屏蔽，屏蔽的效果決定于金屬板的吸收損耗和反射損耗。

綜上所述，電磁屏蔽，應(yīng)采用導(dǎo)電性能好的材料作屏蔽體，并要求良好接地。屏蔽體的電導(dǎo)率越高，接地阻抗越小，電磁屏蔽的效果就越好。

4 其他抗干擾技術(shù)

接地和屏蔽是抑制干擾最常用的方法。在某些場(chǎng)合采用平衡、隔離、去耦和濾波等技術(shù)，對(duì)抑制干擾也非常有效。

5 電路的合理布局

5.1 元件的位置與方向

載有不同電平、電流的元件應(yīng)隔開(kāi)。輸入級(jí)元件尤其要緊湊，且走線要短。由于互感的影響，元件要垂直安裝。

5.2 元件的屏蔽

實(shí)踐證明，對(duì)于受干擾的敏感元件加以屏蔽，效果更好，而且所占的空間小，容易屏蔽。

由于產(chǎn)生干擾原因的多樣性，從整機(jī)的角度出發(fā)，兼顧儀器設(shè)備的其他性能，還需要注意以下問(wèn)題：

a、各單元或整機(jī)的的元器件布局應(yīng)保證性能指標(biāo)的實(shí)現(xiàn)；b、其布局要有利于散熱和耐沖擊；c、元器件的布局要有利于布線；d、整機(jī)、分機(jī)的重量平衡、結(jié)構(gòu)緊湊、外觀良好；e、有利于裝配、調(diào)試和維修。

[1]宋文玉.信號(hào)干擾是全球性問(wèn)題[J].衛(wèi)星電視與寬帶多媒體，2004，10-23.