信号的干扰及其抑制

1、报告人：报告人：学号：学号：第一节第一节 概述概述 一、干扰对测试装置的影响一、干扰对测试装置的影响 各种测试装置普遍存在着干扰，严重的干扰各种测试装置普遍存在着干扰，严重的干扰甚至会使测试系统不能正常工作。甚至会使测试系统不能正常工作。 信号的干扰及其抑制信号的干扰及其抑制 二、二、干扰的形成干扰的形成信号的干扰及其抑制信号的干扰及其抑制 干扰源干扰源干扰通道干扰通道受感器受感器信号信号三、研究干扰问题的方法和步骤三、研究干扰问题的方法和步骤 弄清噪声源弄清噪声源 弄清对干扰敏感的电路弄清对干扰敏感的电路 了解噪声是如何传输和通过什么途径了解噪声是如何传输和通过什么途径 传输的传输的。 第二

2、节第二节 干扰源干扰源 一、干扰的分类一、干扰的分类 按照干扰形成的原因分：按照干扰形成的原因分： 自然干扰自然干扰人为干扰人为干扰按照干扰源的位置来分：按照干扰源的位置来分： 外部干扰外部干扰内部干扰内部干扰按照干扰原理分：按照干扰原理分： 有电场干扰有电场干扰磁场干扰磁场干扰电磁场干扰电磁场干扰按照干扰的波形特征分：按照干扰的波形特征分： 正弦型、脉冲型干扰正弦型、脉冲型干扰 稳态型、瞬态型干扰稳态型、瞬态型干扰 周期型、非周期型干扰周期型、非周期型干扰按照干扰的频谱分：按照干扰的频谱分： 有低频、高频干扰有低频、高频干扰 窄带、宽带干扰窄带、宽带干扰 二、外部干扰二、外部干扰 1.自然干

3、扰自然干扰 大气层发生的自然现象所引起的干扰以及来大气层发生的自然现象所引起的干扰以及来自宇宙的电磁辐射干扰。自宇宙的电磁辐射干扰。 2.电气设备干扰电气设备干扰（对测试装置正常工作的影响较为严重） 电气设备所产生的干扰：放电干扰、工频电气设备所产生的干扰：放电干扰、工频干扰、开关干扰及射频干扰等。干扰、开关干扰及射频干扰等。 电晕放电电晕放电(如高压输电线如高压输电线); 辉光放电辉光放电(如荧光灯、霓红灯、闸流管如荧光灯、霓红灯、闸流管); 弧光放电弧光放电(如电焊如电焊); 火花放电火花放电(如点火系统、电火花加工如点火系统、电火花加工)。(1)(1)放电干扰放电干扰 (2)(2)工频干

4、扰工频干扰 供电设备和输电线造成工频干扰。供电设备和输电线造成工频干扰。 (3)(3)射频干扰射频干扰 无线电广播、电视、雷达通过天线发射强无线电广播、电视、雷达通过天线发射强烈的电波，高频加热电器也会产生射频辐射。烈的电波，高频加热电器也会产生射频辐射。 三、内部干扰三、内部干扰 内部干扰：设备内部由于设计不良或某些器件工内部干扰：设备内部由于设计不良或某些器件工作所形成的干扰。作所形成的干扰。 内部干扰内部干扰长期干扰：温差电势、热噪音、长期干扰：温差电势、热噪音、信号耦合、工频纹波等。信号耦合、工频纹波等。 瞬时干扰：转接过程、微音干瞬时干扰：转接过程、微音干扰、压电效应等。扰、压电效应

5、等。 第三节第三节 干扰耦合干扰耦合 一、电阻耦合 公共电源线和公共电源线和地线所存在的电地线所存在的电阻，在电路间形阻，在电路间形成干扰。成干扰。 导线存在电压降，使各电路实际供电电压导线存在电压降，使各电路实际供电电压以及接地电压都受到其它电路电流的影响。以及接地电压都受到其它电路电流的影响。 模拟系统和数字系统的模拟系统和数字系统的公共接地线电阻产生干扰公共接地线电阻产生干扰 模i数icmR模数ii 即使即使Rcm很小，数字电流也会在其两端形成很小，数字电流也会在其两端形成较高电压，使模拟系统的接地电压不等于零。较高电压，使模拟系统的接地电压不等于零。 消除电阻耦合的方法：消除电阻耦合的

6、方法： 采用单点供电与采用单点供电与单点接地单点接地。但在相当多的。但在相当多的电路中难免使用公共电源线和地线，此时应尽电路中难免使用公共电源线和地线，此时应尽量将量将公共线缩短、加粗公共线缩短、加粗。 二、容性（电场）耦合二、容性（电场）耦合（干扰源为电压形式）（干扰源为电压形式） 干扰源干扰源电路电路 耦合电容耦合电容gsssVCZjCZjV1由等效电路可得：由等效电路可得： 一般一般jCZs1，忽略分母中忽略分母中jCZs并取模，得：并取模，得： gssVCZV由上式可得以下结论：由上式可得以下结论：频率越高，干扰越大。频率越高，干扰越大。干扰电压干扰电压Vs正比电路的输入阻抗正比电路的

7、输入阻抗Zs。 与耦合电容与耦合电容C成正比。成正比。 减小电容耦合的方法：通常减小电容耦合的方法：通常及及Zs由设备的性由设备的性能指标所确定，因此能指标所确定，因此减小耦合电容减小耦合电容C是抑制干扰是抑制干扰的必要措施。的必要措施。 三、三、 感性（磁场）耦合感性（磁场）耦合 两个电路之间存在互感时，当干扰源是以电两个电路之间存在互感时，当干扰源是以电源形式出现时，此电流所产生的磁场通过互感耦源形式出现时，此电流所产生的磁场通过互感耦合对邻近信号形成干扰。合对邻近信号形成干扰。 由互感耦合在导由互感耦合在导线线2上形成的感应上形成的感应电压为电压为:干扰源干扰源耦合电感耦合电感12IMj

8、V由上式可得以下结论：由上式可得以下结论：互感耦合干扰电压与干扰源的频率成正比。互感耦合干扰电压与干扰源的频率成正比。感应电压与互感量成正比。感应电压与互感量成正比。12IMjV减小电感耦合的方法：减少互感量是抑制磁场耦减小电感耦合的方法：减少互感量是抑制磁场耦合干扰的关键。互感量与导线的尺寸、形状、距合干扰的关键。互感量与导线的尺寸、形状、距离有关，在直流测量装置中离有关，在直流测量装置中,布线时应使直流控布线时应使直流控制线与交流动力线处于垂直方向。制线与交流动力线处于垂直方向。 第四节第四节 干扰抑制技术干扰抑制技术 针对三要素采取措施：针对三要素采取措施：消除或抑制噪声源；消除或抑制噪

9、声源；阻截干扰传递途径；阻截干扰传递途径；削弱接收电路对噪声干扰的敏感性削弱接收电路对噪声干扰的敏感性. 一、屏蔽技术一、屏蔽技术 电磁屏蔽：用导电体或导磁体做成外壳，将干扰电磁屏蔽：用导电体或导磁体做成外壳，将干扰源或信号电路罩起来，使电磁场的耦合受到很大源或信号电路罩起来，使电磁场的耦合受到很大的衰减。的衰减。 （1 1）电场屏蔽）电场屏蔽 用导电性能良好金属作屏蔽盒，干扰源被屏蔽用导电性能良好金属作屏蔽盒，干扰源被屏蔽起来，并将屏蔽罩接地。起来，并将屏蔽罩接地。如果屏蔽罩不接地，其如果屏蔽罩不接地，其耦合干扰更为严重。耦合干扰更为严重。 如果干扰源不屏蔽，而将信号电路屏蔽，所如果干扰源不

10、屏蔽，而将信号电路屏蔽，所得结果与上述屏蔽类似。得结果与上述屏蔽类似。 （2 2）磁场屏蔽）磁场屏蔽 磁场屏蔽是为了抑制磁场的耦合干扰。随磁场屏蔽是为了抑制磁场的耦合干扰。随着频率的不同，其屏蔽原理和使用的屏蔽材料着频率的不同，其屏蔽原理和使用的屏蔽材料也不同。也不同。 低频磁场屏蔽低频磁场屏蔽 用具有高导磁率的铁磁材料将干扰源屏蔽起用具有高导磁率的铁磁材料将干扰源屏蔽起来，使干扰源产生的磁通被引导至铁磁材料中，来，使干扰源产生的磁通被引导至铁磁材料中，而不与被干扰电路交连。而不与被干扰电路交连。注：屏蔽罩应有足够的厚度注：屏蔽罩应有足够的厚度高频磁场屏蔽高频磁场屏蔽 高频磁场屏蔽是利用电磁感

11、应现象在屏蔽壳高频磁场屏蔽是利用电磁感应现象在屏蔽壳体表面所产生的涡流的反磁场来达到其目的。因体表面所产生的涡流的反磁场来达到其目的。因此，希望屏蔽体上形成的涡流越大越好。此，希望屏蔽体上形成的涡流越大越好。 屏蔽材料采用良导体。由于高频集肤效应，屏蔽材料采用良导体。由于高频集肤效应，涡流仅在屏蔽盒表面薄层流通，涡流仅在屏蔽盒表面薄层流通，高频屏蔽盒无高频屏蔽盒无需做得很厚需做得很厚。对于屏蔽导线，通常采用多股线。对于屏蔽导线，通常采用多股线编织网，多股线在相同体积下有更大的表面积。编织网，多股线在相同体积下有更大的表面积。 高频磁场屏蔽高频磁场屏蔽 高频磁场屏蔽是利用电磁感应现象在屏蔽壳高频

12、磁场屏蔽是利用电磁感应现象在屏蔽壳体表面所产生的涡流的反磁场来达到其目的。因体表面所产生的涡流的反磁场来达到其目的。因此，希望屏蔽体上形成的涡流越大越好。此，希望屏蔽体上形成的涡流越大越好。 屏蔽材料采用良导体。由于高频集肤效应，屏蔽材料采用良导体。由于高频集肤效应，涡流仅在屏蔽盒表面薄层流通，涡流仅在屏蔽盒表面薄层流通，高频屏蔽盒无高频屏蔽盒无需做得很厚需做得很厚。对于屏蔽导线，通常采用多股线。对于屏蔽导线，通常采用多股线编织网，多股线在相同体积下有更大的表面积。编织网，多股线在相同体积下有更大的表面积。 二、接地技术二、接地技术1安全接地安全接地 为了人身和设备的安全，电子设备的机壳、底为

13、了人身和设备的安全，电子设备的机壳、底座都应接大地。座都应接大地。2信号接地信号接地 信号接地是指各信号的公共参考电位线。以直信号接地是指各信号的公共参考电位线。以直流电源的正极线或负极线作为信号地线。流电源的正极线或负极线作为信号地线。信号接地的三种形式信号接地的三种形式 共用地线串联一点接地共用地线串联一点接地 从抑制电阻耦合角度看，从抑制电阻耦合角度看，这种接地方式最不可取，尤这种接地方式最不可取，尤其是强电流电路对弱信号电其是强电流电路对弱信号电路干扰更为严重。采用这种路干扰更为严重。采用这种接地方式时，应把弱信号电接地方式时，应把弱信号电路放在接地点最近处。路放在接地点最近处。 独立

14、地线并联一点接地独立地线并联一点接地 可避免电阻耦合干扰，可避免电阻耦合干扰，最适用于低频最适用于低频 存在问题：存在问题：布线复杂，接地线长而多，由于布线复杂，接地线长而多，由于存在分布电感与分布电容，随着频率升高，存在分布电感与分布电容，随着频率升高，地线间的感性耦合、容性耦合越趋严重，并地线间的感性耦合、容性耦合越趋严重，并且长线也会成为辐射干扰信号的天线，因此且长线也会成为辐射干扰信号的天线，因此不适用于高频。不适用于高频。 多点接地方式多点接地方式 适用高频段。在多点接地时，地线常用导电线连成网适用高频段。在多点接地时，地线常用导电线连成网（或是一块金属网板），各电路单元分别以最短连线接（或是一块金属网板），各电路单元分别以最短连线接地，以降低接地阻抗。地，以降低接地阻抗。 3 3、电缆屏蔽层的接地、电缆屏蔽层的接地 当放大器与传感器距离较远时，信号传输当放大器与传感器距离较远时，信号传输线都要采用屏蔽导线，并且屏蔽层应接地，以线都要采用屏蔽导线，并且屏蔽层应接地，以防止外界干扰。防止外界干扰。 三隔离技术三隔离技术 1隔离变压器隔离变压器 采用隔离变压器可以阻隔地环路电流。采用隔离变压器可以阻