电子电路噪声的原因与抑制

2018-12-21简弋强成都市石室外国语学校

数码世界 2018年2期

简弋强成都市石室外国语学校

随着网络时代的来临，手机、电脑和各种家电充斥着我们的生活，提高了我们的生活质量。但是这些高精密的电子设备所产生的电子电路的噪声也给我们的生活带来了极大的困扰，甚至在某种程度上影响了我们的身体健康。本文首先对电子电路所产的噪声进行了定义，然后对电子电路噪声进行了分类并研究了噪声产生的原因，提出了相应的解决办法，为电子类产品性能的提高提供了一定的参考。

1 电子电路噪声的定义

电子电路的噪声实质上是一种电子信号，因此，电路中产生的非目的信号的其他电子信号都属于噪声，这种电子电路的噪声如果超出了电子类产品电路或电子器件抗干扰的最大限额，就可能会引发电路功能紊乱或者对电子类产品造成一定程度的损害，同时也会对人体的健康产生一定的影响。因此研究电子电路噪声产生的原因并制定相应的抑制策略非常重要。

2 电子电路噪声的分类

电子电路噪声主要分为外部噪声和内部噪声两大类。外部噪声主要是指受工业、天气、宇宙辐射等散杂磁场产生的信号干扰而引发的噪声以及交流电网受到电流冲击时由高频干扰电压产生的信号干扰引发的噪声。内部噪声则是指构成电子线路的器件本身存在导电缺陷或电路设计缺陷而引发的噪声，主要包括导体波动电势引发的热噪声、电子或空穴随机发射引发的散弹噪声以及存在于电阻或半导体器件内的低频噪声。

3 电子电路外部噪声产生的原因及抑制策略

3.1 磁场干扰产生的外部噪声及抑制策略

电子电路的外部噪声有很大一部分来自于外部磁场的干扰。首先，自然现象带来的宇宙辐射可以引发电子电路的外部噪声，对我们的广播、导航等通讯设备影响很大。而来自工业变压器、电动机等大功率设备磁场以及周围环境通过电源线、接地线路等途径产生的人为干扰也可以对我们的数字线路和电气设备等造成很大的噪声干扰。我们需要采取有效的应对策略来对这些磁场干扰引发的电子电路外部噪声进行抑制。一般来讲，我们可以采取适宜的抗干扰措施，屏蔽或者弱化这些磁场的信号，保证电子电路目的信号的纯正和正常运行。

3.2 电源干扰产生的外部噪声及抑制策略

因滤波不佳或者电压不稳造成的直流电电源干扰也是引发电子电路噪声的主要原因之一。我们可以采取如下措施来抑制来自电源的干扰:在电源变压器的一次绕组和二次绕组之间设置屏蔽层并安全接地；也可以采用加接电源滤波器的方法来减少高次谐波的干扰；为了减少突发事件产生的瞬时过电流的冲击，我们也可以采用稳定度较高而阻抗输出较低的直流电源来抑制电源干扰所产生的外部噪声。

3.3 地线干扰产生的外部噪声及抑制策略

地线设置不合理会导致干扰电流大量叠加，容易引发电路输入端的噪声干扰。为了抑制这种接地噪声干扰，我们可以采用较为粗大的接地干线并采用较低的回路抗组装置，焊接的铜条可以采用矩形形状以保证其横截面大于流经电流的容量限额，输出装置的接地点处于距离电源地端的最近处，而输入装置的接地点应距离电源地端的最远处，保证各级接地元件连接的次序为逆向排列。

4 内部噪声产生的原因及抑制策略

4.1 瞬时电流引发的内部噪声及抑制策略

瞬时电流的产生与TTL集成电路的状态转换以及负载电容充放电有关。这种尖峰电流的冲击性较强，极易引发电流功耗的增加和电源的损坏。因此，需要采取措施对其进行抑制。一般情况下，我们可以把两个具有高频性能的陶瓷电容并联在电源线和地线之间来干扰电流尖峰的输出，也可以串联限流保护电阻来防止出现大电容负载时引发电源难以承受的问题。

4.2 电流窜扰引发的内部噪声及抑制策略

当邻近的较长信号线借助互感和互容电磁把各自信号线的信号耦合到其他邻近线路的时候，就会产生电流窜扰引发的内部噪声。信号的频率和阻抗越高，噪声干扰也就越大。为了避免这种电流窜扰的影响，我们要尽量避免布设平行线，可以采用分散或者交叉走线的方式；在平行线不可避免的情况下，尽量缩短铺设平行线的长度，也可以在信号输入端设置密特触发器来消除可能存在的窜扰信号。