如何应对噪声与干扰问题？

在电子技术中,把一切来自系统内外的无关信号统称为噪声。噪声往往会对电子系统的有用信号产生干扰和破坏。

电子测量中噪声可能会影响有用信号的测量精度,特别是妨碍对微弱信号的检测。在通信系统中,噪声直接影响接收系统的灵敏度和传输系统的最小允许传输电平。在电子计算机中噪声极易造成系统的误动作等。所以可以认为干扰是噪声造成的不良影响。当某个噪声电压极大地影响电路的工作性能或使电路不能正常工作时,该噪声电压就称为干扰电压。一般来说,噪声是很难消除的,但是可以降低噪声的强度,使其不致形成干扰。

要想掌握抑制噪声和干扰的技术,必须首先了解噪声的特点,了解形成噪声的三要素(即噪声的来源、对噪声敏感的接收电路、噪声的耦合通道和方式)。抗干扰技术就是针对这三要素采取措施:抑制噪声源产生噪声;采取措施使接收电路对噪声不敏感;抑制耦合通道的传输。

(1)噪声的来源

噪声的来源多种多样,可笼统地分为系统内部的噪声和系统外部的噪声。

系统中各种元器件本身就是噪声源,如电阻的热噪声、晶体管的散粒噪声、低频噪声等。电阻的热噪声是电阻内部的自由电子无规则热运动造成的几乎覆盖整个频谱的噪声。热噪声除超低温情况外,几乎是不可避免的,但温度越低噪声越小。所以要尽量抑制电阻等元件温度的升高。另外,在系统运行过程中电流的突变、电路中的接触不良都会引起噪声。电子电路实验中最常见的是,由于电路布线的原因使电路存在寄生耦合,电路形成自激振荡产生噪声干扰。

系统外部的干扰因素非常多。例如,来自太阳或其他恒星辐射的电磁波产生的天体噪声;雷电等天气现象或大气层电气现象产生的电磁波或空间电位变化而引起的噪声;来自其他设备的电磁干扰等。电子电路实验中常见的噪声源有电源变压器、继电器、处于开关工作状态的集成电路、日光灯、运转的电机等。(www.xing528.com)

(2)噪声的耦合方式

噪声的耦合方式是指噪声源以什么方式耦合到电路中,即噪声的引入渠道。噪声耦合方式有传导耦合、公共阻抗耦合、电磁场耦合三种形式。

•传导耦合是指导线经过具有噪声的环境时,拾取到噪声并传送到电路造成干扰。电路输入引线或电源引线将噪声传至电路的情况最为常见。

•公共阻抗耦合是指是通过电路系统中公共阻抗产生了寄生反馈。电路系统中最常见的公共阻抗是地线和电源内阻。公共阻抗耦合可以造成一个电路系统中不同单元电路间信号的串扰,还可能引起低频的自激振荡。

•电磁场耦合即感应噪声产生的干扰,包括电场、磁场和电磁感应。电磁场耦合根据辐射源的远近可分为近场感应和远场辐射。近场感应:如电力线通过相互间电容耦合来传播,磁力线通过相互间电感耦合来传播。远场辐射是以电磁波方式传播。电容性耦合和电感性耦合往往同时存在,一般高电压回路易产生电容性耦合;大电流回路易产生电感性耦合。