抑制电子电路中空间干扰噪音的措施
张碧翔
（四川机电职业技术学院电子电气系，四川 攀枝花 617000）
[摘要]在进行电子产品开发过程中，必然会遇到各种各样的噪音。为了揭示空间噪音的根源、传输途径及抑制方法.在实验中，反复采用系统接地和电磁屏蔽有效结合的手段，对电路信号中的空间噪音波形进行观察、比较与分析。实践中，使用这些措施去抑制电子产品的空间噪音，都达到了事半功倍的效果。
[关键词]电磁波辐射、系统接地、电磁屏蔽、空间噪音. [文献标识码] TN912 【文献标识码】：A
The space noise is Prevented in space noise
Zhang Bi-xiang
(Sichuan.electromechanical institute of vocation and technology,department of mechanical and
electrical, Sichuan panzhihua 617000,china)
[Abstract]it is meeted all kinds of noise to design in electrocircuit of equipment, In order to reveal the source and the transmission path and the Suppression method of space noise in electrocircuit,the waveform of space noise is observed and compared and analysised over experimentals. according to need in the actual, The space noise is Prevented on two main ways are effective combinated. (1) System grounding (2) electromagnetic shielding. In Practice,The space noise is suppressed in quipments through these measures. it has reached a multiplier effort. [Keywords] Electromagnetic wave radiation 、System grounding 、 electromagnetic shielding、space noise、 1、引言
从事电子产品开发的技术人员都有这样经历：理论设计的电路系统通过模拟仿真运行满意后，到了工业现场就不灵敏了。对于经验丰富的技术人员这些都是小事。一般的电路原理图是从设备功能，能方便让读者容易看懂角度画的。电路原理图和实际电路结构是不同，即使准确无误的按照理论设计的图纸安装电子元器件的电路板中，由于信号源环路的公共接地阻抗、元器件引线间杂散的电感或电容、电源、外界干扰等因素，必然会在负载上引入很多
按照设计电路图的原理，没有表现出来的现象。真正的电路系统设计必须考虑抗干扰能力，所谓干扰[1]，就是有用信号以外的噪音或造成设备恶劣影响的变化部分的总称。干扰一般以脉冲形式（即电磁波辐射），通过空间传入系统，系统接地和电磁屏蔽有效结合是抑制空间干扰噪音的主要措施。
2、系统接地在抑制空间干扰噪音中应用
2.1所谓接地[2]就是要电路与地球保持相同的电位，通俗的讲就是设备中各点电位通过导线与地球相通。将接地概念移置到电子产品就是要求电路各点电位都采用相同基准电位，这个基准电位就是“地”，它不一定都是地球可以是设备外壳，也可以是电子电路中的某一可靠的点。根据电路结构的不同，地线主要有：数字地（逻辑地），用作逻辑开关的零电位；模拟地，模拟信号的零电位；功率地，用作电流网络部件的零电位；信号地，用作信号源的零电位；屏蔽地，用作设备包装的机壳或单元电路、元器件的屏蔽罩或屏蔽网。虽然地线形式多样，其作用都是为了防止静电感应和磁场感应。在电子设备或装置中，信号源必须通过接“地”构成回路，电子产品有很多是将信号源作为来路，接地作为去路，电路中有很多个电流不同的环路，各环路相互重叠，由于互感作用，磁通变化，产生了附加的感生电动势，它们通过接地电阻造成了电路各点对应的接地电位的变化，因此形成了空间干扰噪声【3】。从源头消灭空间噪音，首先必须想办法尽量减少各环路中产生的接地电阻。在分配元器件的位置、布置导线时，要尽量缩小环路所包括的面积，俩环路重叠的面积愈小，接地电阻也愈小。其次，按照国际电气设备技术标准规定：交流400伏特以下的低压电器设备其接地电阻必须小于10欧姆。然而，在制造电子产品过程中，因人为因素会造成了元器件接地电阻不标准；在使用电子产品过程中，因外界客观因素也会造成了元器件接地电阻不达标。例如：电子产品的元器件的金属部分和空气接触，受潮气发生氧化、生锈；维修人员焊接电子设备时，使用的酸性焊剂，用后清除不尽或电子设备工作的环境有腐蚀气体；设备所处环境由于某种震荡
或冲击；电子设备受高压静电作用，吸取灰尘；高温使电子元件的绝缘材料改变绝缘度等等都会造成设备接地电阻变大。在电子产品中，如何处理设备接地电位的变化，使它们一直保持相同电位，防止其他电磁波辐射窜入电路系统形成空间干扰噪音，这是电子产品系统设计、安装、调试的一个大问题，下面就这些问题进行分析。
2.2在电路原理结构图中，电子元器件需要考虑位置和接地，具体的说，必须选择好恰当的
接地方式，并在此方式下确定电子元器件接地端子。电子元器件的接地方式归纳起来有图（1）所示三种形式[3]：万国旗式就近接地、棕树式分布接地、湖沼式平面接地。根据电路中信号频率大小，电路可分为：高频电路、中频电路、低频电路，各电路因为处理信号的功能不同，接地方式也相异。在低频电路中，信号的工作频率小于1MHz，信号电流通过电路时，产生感抗、容抗较小，引线电感和杂散电容对电路的影响不大，接地电路形成的环流对其它电路干扰不是大的问题。低频电路的接地一般采用棕树式分布接地，即在每环路选好接地端，然后把所有的接地端用足够粗的导线近地连接起来，并以一点作为总的接地点；在高频电路中，信号工作频率在10MHz以上，信号对电感和电容相当敏感。同时，电流通过导线愈接近自己的表面，电流密度愈大，愈接近轴心电流愈小。因此，高频电路要求采用湖沼式平面接地形式，即用标准尺寸铜基板做导线，在底板上铺一片铜板作为接地端，元器件就最近的接地端接地。对应高频率、高阻抗电路，其主要问题是想办法尽量减少电路中元器件
接地平面间的杂散电容，湖沼式接地平面只局限于印刷基板的场合，因此，最好选用万国旗式就近接地形式，即把所有的元器件接地端用足够粗的导线将连接起来，并以一点作为总的近地点；在中频电路中，信号工作频率在1—10MHz之间，电路对电感和电容较敏感。为了减少电路元器件接地平面间产生的杂散电容、引线电感对接地端形成的环流干扰，最好选用棕树式分布接地或湖沼式平面接地。
在电路中，各关键点的电压对基准电压来说是浮动的，很容易产生共态噪音。因此，电子元器件需要的位置和接地，不管采用哪种接地方式，各接地点位置的电位都要使用仪表反复精确检测，反复调试电路，直到整个设备的各接地点位置的电位完全相同为止。 2.3在电子电路中，地线上有电感，延长地线，特别是当地线长度为信号波长的0.25奇数倍时，电感增大，地线的阻抗变得很高，同时，各地线间产生电感耦合，此时地线变成了天线，向外辐射形成电磁波干扰。因此，最好使用直径稍大些的空心铜管线、双绞线、扁平编织线做地线。为减少布线与底板间的杂散电容，降低地线阻抗，地线要成束且与底板要有足够距离[4]。
2.4、在电子设备中，印刷基板上宽度和厚度不同的铜箔是起导线作用的，分配元器件的位置、布置导线时，常常在两根带状铜箔线间插入一根带状线，并用它做接地线，以减少两根带状铜箔线间杂散电容。处理某两根带状铜箔线的接地关系时，不得费尽心机走弯路时，可以选择跨线以减少两根带状铜箔线间杂散电感。在数字电路中，印刷基板上地线做成网状闭环回路，可有效提高设备抗干扰能力；印刷基板上电源线、地线的走向与数据传输方向一致，有利于增强抗干扰能力；为了减少电路回路的接地电阻要求印刷基板大小适中，过小，易受邻近线干扰。过大，印刷线过长，接地阻抗较大；印刷电路板上地线的通路应根据电流的大小逐渐加宽，让它能通过3倍印刷电路板上允许的电流，宽度不小于3mm[5]。
2.5在电子产品电路中，交流电源接地（热地）和直流电源接地（冷地）二者之间电位不等，
用隔离变压器或开关变压器等电源互感器件对交、直流电源作电气隔离，互感器的初级接交流电源端，次级接直流电源端，直流电源供电给负载。互感器初级相连的交流电源端与交流接地构成回路，互感器次级相连的直流电源端，通过负载与直流接地构成回路。交流电源接地和直流电源接地两者高度隔离，冷地端相对于热地端间的没有电压变化成分产生，不存在电流互感，避免了电路噪音的出现。同样，数字电路和模拟电路二者之间电位不等，不要混搭，应将它们分开。首先将系统内所有数字接地端都连接在一起，在适当位置设一个可靠的接地端子。同理，采用同样方法来处理模拟接地。然后采用最短的穿有磁环的导线，将两者连接起来。最后以射型或星型连接方式汇集到低阻抗的接地平面一点上[5]。 3、电磁屏蔽在抑制空间干扰噪音中应用
3.1电磁波对于某一特定接收设备来说是不需要的话，这部分电磁波对该设备来讲就是噪音
[1]，电磁干扰噪音是一种传播无方向、外形不规则的杂波，它是由于电路信号在电感、电容、
杂散电容、杂散电感、晶体管等非线性元件中引起冲击或衰减，产生的一次或多次振荡信号。针对非线性元器件有向外部辐射漏磁通的现象，使用屏蔽板或屏蔽罩（网）对单独元器件或整体元器件进行不留缝隙的空间包裹，这时电路中变化的电磁波穿过屏蔽罩，产生涡流，此涡流又产生抵消原磁通的反向磁通，从而，抑制了磁通穿出罩外。同时，将屏蔽罩外壳接地，屏蔽罩外壳无电流变化，防止了电力线穿出屏蔽罩外[3]。
3.2抑制噪音的空间传播必须采用电磁屏蔽，使用电磁罩来屏蔽电磁干扰时，电磁屏蔽的严密程度和干扰电磁波的频率有关，频率愈高要求屏蔽罩密集愈严，屏蔽材料常用铜、铝、钋、等良导体，厚或薄关系不大。为了保证屏蔽罩内元器件散热效果好，要求罩的内外都要加黑色涂层，屏蔽罩上需根据发热程度安装散热片或风扇进行散热，屏蔽罩的外壳必须可靠接地。 3.3采用屏蔽线屏蔽电磁干扰时，最好采用外皮镀锡的铜线编织成网状的管状线，
抑制电子电路的空间干扰噪音的两种措施
