细节里看年春运刷脸进站、拼座回家

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  • 时间:2019-03-11 18:50
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[]在电子信息技术快速发展今天,电子器件与电子电路灵敏度大大提高,绝大多数电子电路都是在弱电流下工作,尤其是CMOS集成电路更是在微安级电流下工作,电子电路很容易因干扰而导致工作失常。因此,干扰与抗干扰已成为当今电子电路设计中一个非常重要内容。本论文针对电网、地线、信号通道及空间电磁辐射等干扰源对电子电路产生干扰进行研究。 [关键词]电子电路抗干扰 一、干扰信号 在测控装置电路中出现无用信号称为噪声,当噪声使电路无法正常工作时,噪声就称为干扰。衡量噪声对有用信号影响常用信噪比(S/N)来表示,它是指信号通道中有用信号功率PS和噪声功率PN之比或有用信号电压US与噪声电压UN之比。信噪比常用对数形式来表示,单位为分贝(dB)。干扰信号可分为两大类型传导型和辐射型。 二、抗干扰措施 干扰形成必须同时具备三个因素,即干扰源、干扰途径和对噪声敏感性较高接收器。抗干扰从这三个方面入手。 1、消除或抑制干扰源 噪声干扰来自于干扰源,只有仔细地分析其种类和形式,才能提出有效抗干扰措施。 (1)机械干扰 机械干扰是指机械振动或冲击使检测装置中元件发生振动、变形,使连接导线发生位移,使仪表指针发生抖动等。对于机械干扰主要采取减震措施来解决,例如采用减震弹簧或减震橡皮垫等。 (2)热干扰 设备和元器件在工作时产生热量所引起温度波动,以及环境温度变化等使电路参数发生变化,或产生附加热电势等,从而影响检测装置正常工作。 对于热干扰,工程上常采取下列防护措施在电路中采用温度补偿元件和采用差分放大电路、电桥电路等对称平衡结构来抗干扰,在测控环境中尽量在恒温室内进行,还可采用热屏蔽,即用导热性能良好金属材料做成防护罩,将某些对温度变化敏感元器件和电路中关键元器件或组件,甚至整台装置包围起来,以使罩内温度场均匀和恒定,有效地防止热电势产生。 (3)光干扰 在测控装置中广泛使用着各种半导体元器件,由于半导体材料在光照作用下会激发空穴——电子对,使半导体元器件产生电势或引起阻值变化,从而影响测控装置正常工作。 为了防止光干扰,将半导体元器件封装在不透光壳体内,对于具有光敏作用元器件,尤其应注意光屏蔽问题。 (4)湿度干扰 环境湿度增大会使绝缘体绝缘电阻下降,漏电流增大;使电介质介电常数增大,造成电容器电容量增大;使电感线圈Q值(品质因数)下降;使金属材料生锈等,势必影响测控装置正常工作。 为此在设计、制造和使用时应考虑潮湿防护与隔离问题。例如,电气元件和印刷电路板浸漆、环氧树脂封灌和硅橡胶封灌等。 (5)化学干扰 对化学物品,如酸、碱、盐及腐蚀气体等,一方面通过其化学腐蚀作用损坏装置元器件;另一方面与金属导体形成化学电势。因此,良好密封和注意清洁,对测控装置是非常重要防护化学干扰措施。 (6)固有噪声干扰 在电路中,电子元件本身产生、具有随机性、宽频带噪声称为固有噪声[1]。最重要固有噪声源是电阻热噪声、半导体散粒噪声和接触噪声。 电阻热噪声任何电阻即使不与电源相接,在它两端也有一定噪声电压产生,这个噪声电压是由于电阻中电子无规则热运动引起。 散粒噪声在半导体中,载流子随机扩散以及电子——空穴对随机发生及复合形成噪声称为散粒噪声。从整体看,散粒噪声使流过半导体电流产生随机性涨落,干扰测量结果。减小半导体器件电流,减小电路带宽,能减小散粒噪声影响。 接触噪声接触噪声是由元器件之间不完全接触,从而形成电导率起伏而引起,它发生在两个导体连接地方,如开关、继电器触点、电阻、晶体管内部不良接触等。接触噪声是低频电路中主要噪声,减小流过触点直流电流可减小接触噪声影响。 2、破坏干扰途径 干扰必须通过一定干扰途径侵入测控装置才会对测量结果造成影响。干扰途径有“路”和“场”两种形式。凡干扰源通过电路形式作用于被干扰对象,都属于“路”干扰,如通过漏电阻、电源及接地线公共阻抗等引入干扰。凡干扰源通过电场、磁场形式作用于被干扰对象,都属于“场”干扰,如通过分布电容、分布互感等引入干扰。 (1)抑制以“路”形式侵入干扰 1)通过泄漏电阻干扰 元件支架、探头、接线柱、印刷电路以及电容器绝缘不良,使噪声源得以通过这些漏电阻作用于有关电路而造成干扰称为泄漏电阻干扰。被干扰点等效阻抗越高,由泄漏而产生干扰影响越大。 要消除由泄漏电阻引起干扰一种办法是使用接地保护环,所谓接地保护环是在印刷电路板上,制做一个接地环状印刷电路,将高输人阻抗元件电路及单元包围在环里面,由泄漏电阻引起泄漏电流直接通过接地保护环流人地线而不影响被保护电路。 2)通过共阻抗耦合干扰 共阻抗耦合干扰是指当两个或两个以上电路共同享有或使用一段公共线路,而这段线路又具有一定阻抗时,这个阻抗成为这两个电路共阻抗,第二个电路电流流过这个共阻抗所产生压降就成为第一个电路干扰电压。 3)经电源配电回路引入干扰 交流供电配电线路在工业现场分布相当于一个吸收各种干扰网络,而且十分方便地以电路传导形式传遍各处,并经检测装置电源线进入仪器内部造成干扰。最明显是电压突跳和交流电源波形畸变使工频高次谐波经电源线进入仪器前级电路。 对于以“路”形式侵入干扰,可采取诸如提高绝缘性能方法以抑制泄漏电流干扰途径;采用隔离变压器、光电继电器等切断干扰途径;采用滤波、选频、屏蔽等技术手段将干扰信号引开;对数字信号可采用整形、限幅等信号处理方法切断干扰途径;改变接地形式以消除共阻抗耦合干扰途径等。 (2)抑制以“场”形式侵入干扰 对于“场”形式侵入干扰,一般采取各种屏蔽措施,如静电屏蔽、磁屏蔽、电场屏蔽等,也可以兼用对付“路”某种措施。 通常,电磁感应用两种,一种是静电感应,一种是磁感应。由于静电感应是通过静电电容(C)构成,故一般也称作C耦合。而磁感应是通过磁场相互感应(M)构成,故一般也称作M耦合。为控制这两种耦合,通常采用静电屏蔽和电磁屏蔽。 1)静电感应与静电屏蔽 所谓静电感应,即当两条线路位于地线之上时,若相对于地线对半导体l加U1电压,则导体2也将产生与U1成比例电压U2。也就是说,由于导体之间必然存在静电电容,若设电容为C10、C12和C20,则电压U1就被C12和C20分为两部分,该被分开电压就为U2,控制电压U2就是静电感应电压。对付静电感应干扰办法是静电屏蔽。屏蔽线就是利用这一原理线路。屏蔽线首要是静电屏蔽,但也可有效地用于控制M耦合。根据上述说明,显然在采用屏蔽线实现静电屏蔽时,屏蔽必须接地才能收到好效果。 2)电磁感应与电磁屏蔽 所谓电磁感应,即回路与回路之间(也可说是指线圈与线圈之间,但传感器回路很少使用线圈,故回路大多为配线方面问题)电磁耦合。对付电磁感应干扰办法是电磁屏蔽。 3、削弱接收电路对噪声干扰敏感性 高输入阻抗电路比低输人阻抗电路易受干扰,模拟电路比数字电路抗干扰能力差等,这些都说明,对于被干扰对象来说存在着对干扰敏感性问题。