课程设计 数字电子系统的抗干扰设计

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1、数字电子系统的抗干扰设计摘要：主要描述了数字电子系统中不易解决的电源噪声干扰和传导干扰问题，并介绍了几种解决问题的途径和方法。关键词：电源；传导；干扰；抑制1引言每个电气工程师和电气工程技术人员都希望他所设计的设备工作可靠，不会被其它设备干扰，也不会干扰其它设备。但是，由于电气噪气和电磁干扰几乎无处不在，所以，我们设计的产品往往达不到这些目标。如果不能有效地解决这些问题，我们可能必须放弃这些项目或者采取修修补补的办法，这样一来既浪费了我们投资项目的所有时问、资金和努力，又可能使产品性能大打折扣。因此，一般在工作的开始就必须将干扰抑制措施设计进产品。这一般包含四个步骤的

2、过程：(1)了解干扰的类型和来源；(2)在设计电路时尽量消除或减小这些干扰对系统的影响；(3)设计线路板、导线的结构尽量消除这些问题，必要时，使用干扰抑制器件；(4)将系统分成模块调试，保证每个子系统组装正确无误、工作正常，在进行进一步组装前不会有任何问题。通过一开始就正确地设计系统，经常提前完成任务，成本也较低。2数字电子系统干扰的种类及来源干扰一般有电源噪声干扰、空间干扰(即场干扰)和传导干扰。空间干扰都通过电磁波辐射窜人系统；传导干扰则通过与系统相连接的导线，如，以与前向通道和后向通道等进人系统；电源噪声干扰有过压、欠压、浪涌电压、尖峰电压等。3空间干扰的产生及

3、抗干扰措施在数字电子系统(如，计算机和利用微处理器的设备)中，数据快速传输和处理产生的信号有很高的重复频率和脉冲上升时间，因此，高频谐波非常显著，短导线和电缆以及印制电路上的导体都是有效的辐射体；另外，被控功率器件也产生能量较大的空问干扰；其它设备产生的电磁辐射作用于电缆以及印制电路上的导体也可产生干扰。不过空问干扰可用良好的屏蔽与正确接地、高频滤波加以解决，故数字电子系统中应重点防止供电系统与过程通道的干扰.4供电系统的电源干扰及抗干扰措施任何电源及输电线路都存在内阻，正是这些内阻才引起了电源的噪声干扰。如果没有内阻存在，无论何种噪声都会被电源短路吸收，在线路中不会

4、建立起任何干扰电压。数字电子系统中最重要、并且危害最严重的干扰来源于电源的污染。随着大工业迅速发展，电源污染问题13趋严重。经对电源检测发现，在某些大功率耗电设备的电网中，经常可以检测到在50周正弦波上叠加有很多N多伏的尖峰电压。过压、欠压、停电的危害是显而易见的，轻则使系统运行异常，重则损坏系统。解决的办法是电源中加人交流稳压器，用来保证供电的稳定性，防止电源系统的过压与欠压，有利于提高整个系统的可靠性。对付暂短时间的停电则配置不问断电源UPS。浪涌与下陷电压或电流在短时间内超出容许值，如果幅度过大也会毁坏系统。即使变化不大(±10％～±15％)，直接使用不一定会毁

5、坏系统，但由于电源系统中接有反应迟缓的磁饱和或电子交流稳压器等器件，往往会在这些变化点附近产生振荡，由此造成的振荡能产生±30％～±40％的电源变化，而使系统无法工作，解决的办法是使用快速响应的交流电源调压器。半周过欠压通过磁饱和或电子交流稳压器后输出端也会产生振荡，解决办法与上相同。尖峰电压持续时间很短，一般不会毁坏系统，但对微机系统正常运行危害很大，会造成逻辑功能紊乱，甚至冲坏原程序。解决问题的一种方法是采用浪涌吸收器，这个特殊的单元包含金属氧化物压敏电阻器，碳化硅压敏电阻器、齐纳二级管、气体放电管等办法。另一种方法是使用具有噪声抑制能力的交流电源调节器或隔离开关

6、电源模块。电源中的整流器导通时产生电压尖峰，截止时产生电流尖峰，可以采用软恢复整流器或高额定电压和电流整流器。其它可以采用的方法有，限制通过整流器的电流，降低整流器电流变化的速率，或用高质量旁路电容器吸收尖峰。肖特基二级管整流器则需采用RC缓冲器，防止整流器截止时出现振铃。高频噪声通过变压器主要不是靠初次级线圈的互感耦合，而是靠初、次级间寄生电容耦合的。因此，隔离变压器的初级和次级之间均用屏蔽层隔离。减少其分布电容，提高抗共模干扰的能力，可以有效抑制高频噪声。另外，由谐波频谱分析可知，电源系统的干扰源大部分是高次谐波，因此，采用低通滤波让50周市电基波通过，滤去高次谐

7、波，以改善电源波形。在低压下，当滤波电路载有大电流时，宜采用小电感和大电容构成的滤波网络；当滤波电路处于高压下工作时，则应采用小电容和允许的最大电感构成的滤波网络。在整流电路之后采用双T滤波器，以消除50Hz工频干扰，其优点是结构简单，对固定频率的滤波效果好。在每块系统功能模块上采用分散独立功能块供电，每个功能块单独对电压过载进行保护，不会因某块稳压电源故障而使整个系统破坏，而且也减少了公共阻抗的相互耦合以及和公共电源的相互耦合，大大提高了供电的可靠性，也有利于电源散热。在电源配置中还可以采取下列措施：(1)利用反激变换器的开关稳压电源，在反激时把输