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电子电路的抗干扰技术1

发布时间:2019-07-02 22:40 来源:未知 编辑:admin

  电子电路的抗干扰技术1_工学_高等教育_教育专区。第二讲 电子电路的抗干扰技术 3.1 电子电路系统的干扰与抑制 3.2 噪声源与噪声耦合方式 3.3 形成干扰的三要素及抑制干扰的措施 3.4 差模干扰与共模干扰 3.1 电子电路系统的干扰与抑制

  第二讲 电子电路的抗干扰技术 3.1 电子电路系统的干扰与抑制 3.2 噪声源与噪声耦合方式 3.3 形成干扰的三要素及抑制干扰的措施 3.4 差模干扰与共模干扰 3.1 电子电路系统的干扰与抑制 3.1.1 干扰与防护的概念? 电子电路系统在工作过程中,可能会出现某些不 正常现象, 例如输出不稳定、零点漂移、严重失真或 超差等。产生这些现象的原因,可能是电子电路系统 本身电路结构、器件质量、制造工艺等存在问题,也 可能是电子电路系统受外部的工作环境, 如电源电压 波动、环境温度变化或其他电气设备的影响等。这些 来自内部和外部、影响电子电路装置正常工作的各种 因素, 统称为“干扰”。 3.1.2 各种常见干扰及其抑制方法? 1. 机械的干扰及抑制? 机械的干扰是指由于机械振动或冲击,使 电子电路系统中的电气或电子元件发生振动、 变形,从而改变了系统的电气参数, 造成了 可逆或不可逆的影响。对于机械的干扰主要采 取减振措施来解决, 例如使用减振弹簧或减振 橡皮垫等。 2. 热的干扰及抑制? 电子电路系统在工作时产生的热量所引起 的温度波动和环境温度的变化等,都会导致电 路元器件参数发生变化(温度漂移),或产生 附加的热电势等, 从而影响系统的正常工作, 这就是热的干扰。? 对于热的干扰,工程上通常采取热屏蔽、 恒温设备、对称平衡结构、元件降额使用、温 度补偿元件等措施来进行抑制。 热屏蔽 正确 错误 温敏晶闸管在温 度达一定值时导 通,发光二极管点, 蜂鸣器报警 温敏晶闸管在温 度达一定值时导 通,继电器J动作, 切断电机供电电 源 较合理 不合理 怕热的元件 放下面,发 热的元件放 上面 3. 光的干扰及抑制? 在电子电路系统中广泛使用着各种半导体 元器件,这些半导体材料在光线的作用下,会 激发出电子—空穴对,使半导体元器件产生电 势或引起阻值的变化,从而影响电子电路系统 的正常工作,这就是光的干扰。因此,半导体 元器件应封装在不透光的壳体内。对于具有光 敏作用的元件,尤其应该注意光的屏蔽问题。 ? 4. 湿度变化的干扰及抑制? 湿度增加会使绝缘体的绝缘电阻下降、漏 电流增加,会使高值电阻的阻值下降,会使电 介质的介电常数增加,等等。 因此,湿度变 化必然会影响电子电路系统的正常工作。在设 计电子测量系统时,应当采取一些必要的防潮 措施。例如,电气元件和印刷电路板的浸漆、 环氧树脂封灌和硅橡胶封灌等。 5. 电和磁的干扰及抑制? 电和磁可以通过电路和磁路对电子电路系 统产生干扰作用, 在电子线路中只要有电场 或磁场存在,就会产生电磁干扰。 电磁干扰 对于电子测量系统而言,是最为普遍和影响最 严重的干扰, 因此一定要认线. 射线辐射的干扰及抑制? 射线会使气体电离、半导体激发出电子— 空穴对,会使金属逸出电子等,从而影响电子 电路系统的正常工作。但是射线的防护是一门 专业技术,主要用于原子能工业、核武器生产 等方面, 在此不作介绍。 3.2 噪声源与噪声耦合方式 3.2.1 噪声与信噪比? 1. 噪声? 电子系统在工作时,除了有用信号之外,往往还附 带着一些无用的信号。这些无用的、变化不规则的信 号会影响严重时会使有用信号失真或被淹没掉。这种 在电子系统中出现的、不希望有的无用信号称为“噪 声”。通常所说的干扰就是指噪声造成的不良效应。 噪声一般属于随机信号, 必须用描述随机信号的方法 来描述。 2. 信噪比? 在测量过程中,不希望有噪声,但是也无 法完全消除噪声, 实际上只能要求噪声尽可能 小一些。究竟允许多大的噪声存在, 则必须与 有用信号联系在一起考虑。显然,当有用信号 很强时, 可允许较大的噪声存在;当有用信号 很自然就产生了“信噪比”这一概念。 很微弱时,则只能允许很小的噪声存在。于是, 信噪比指的是在信号通道中,有用信号功率与伴随的噪声 功率之比。它表示噪声对有用信号影响的大小。设有用信号功 率为Ps、电压为Us,噪声功率为Pn、电压为Un,则用贝尔 (B)为单位表示的信噪比S/N为 Ps S / N ? lg Pn ?B? (3-1) 由于贝尔单位太大,所以常用分贝(dB)为单位表示信噪 比,其表达式为 Ps S / N ? 10 lg Pn Us ?dB? ? 20 lg Un ?dB? (3-2) 由上式可知, 信噪比越大, 表示噪声对有用信号的影响越小。 3.2.2 噪声源? 1. 放电噪声源? 由各种放电现象产生的噪声称为放电噪声。 在放电过程中, 放电噪声会向周围辐射出从低 频到高频的电磁波,而且还会传播很远的距离。 它是对电子电路影响最严重的一种噪声干扰。 在放电现象中属于持续放电的有电晕放电、辉光 放电和弧光放电;属于过渡现象的有火花放电。 1) 电晕放电噪声 ? 电晕放电具有间歇性质,会产生脉冲电流,而且随着电晕 放电过程还会出现高频振荡,这些都是产生噪声的原因。电晕 放电噪声主要来自高压输电线,它与距离的平方成反比。因此, 对于一般的检测仪表来说,其影响不大。 ? 2) 火花放电噪声 ? 自然界的雷电,电机整流子炭刷上的火花,接触器、短路 器、继电器接点在闭合和断开瞬间产生的火花,电蚀加工过程 中产生的火花,汽车发动机的点火装置以及高压器件由于绝缘 不良引起的闪烁放电等都是火花放电的噪声源。火花放电噪声 可以通过直接辐射和电源电路向外传播,对低频至高频电路造 成干扰。 3) 放电管噪声 ? 放电管属于辉光或弧光放电。通常放电管具有 负阻特性, 所以,当它与外电路连接时,很容易引 起振荡。交流供电的荧光灯,在半个周期内,由于 其起始和终了时放电电流变小, 也会产生再点火振 荡和灭火振荡。近年来大量使用的霓虹灯, 也成为 一种较为严重的噪声源。 2. 电气设备噪声源? 1) 工频噪声 ? 大功率输电线是典型的工频噪声源。低电平的信号线只要有 一段距离与高压输电线平行,就会受到明显的干扰。即使是室内 的一般交流电源线,对于输入阻抗和灵敏度很高的检测仪表来说, 也是很大的干扰源。另外,在电子装置的内部, 由于工频感应, 也会产生交流噪声。如果工频电源的电压波形失真较大(如供电 系统接有大容量的可控硅设备),由于高次谐波分量的增多,它 产生的干扰更大。 ? 2) 射频噪声 ? 高频感应加热、高频焊接等工业电子设备以及广播机、 雷 达等通过辐射或通过电源线,会给附近的电子测量仪表带来干扰。 3) 电子开关 ? 电子开关虽然在通断时不产生火花,但由于通断 的速度极快,使电路中的电压和电流发生急剧的变化, 形成冲击脉冲, 从而形成噪声干扰源。在一定电路 参数条件下,电子开关的通断还会带来相应的阻尼振 荡,从而形成高频干扰源。使用可控硅的电压调整电 路,对其他电子装置的干扰就是典型例子。 这种电 路在可控硅的控制下,周期性地通断,形成前沿陡峭 的电压和电流,并使电源波形畸变,从而影响到由该 电源系统供电的其他电子设备。 3. 固有噪声源 ? 在电路中,电子元件本身产生的、具有随机性、 宽频带的噪声称为固有噪声。电路中常出现的固有噪 声有电阻热噪声、 半导体器件产生的散粒噪声,以 及开关、继电器触点、电位器触点、接线端子电阻、 晶体管内部的不良接触产生的接触噪声等。例如,电 视机未接收到信号时, 屏幕上表现出的雪花干扰, 就是由固有噪声引起的。 ? 3.2.3 噪声的叠加 噪声电压或噪声电流的产生若是彼此独立的,即 互不相关的,则总噪声功率等于各个噪声功率之和。 把几个噪声电压U1、U2…,Un按功率相加时,得 U 总 ? U1 ? U 2 ? ? ? U n 2 2 2 2 (3-3) 总噪声电压可表示为 U 总 ? U 1 ? U 2 ? ?U n 2 2 2 (3-4) 噪声电压或噪声电流的产生若不是彼此独立的, 即互为相关的,则噪声电压可用下式叠加: U 总 ? U 1 ? U 2 ? 2?U 1U 2 2 2 (3-5) 式中γ 为相关系数,0 γ 1 。 3.2.4 噪声耦合方式? 1. 静电耦合? 静电耦合又称电容耦合,噪声源与被干扰 电路之间存在着电容通路。显然,这种电容一 般不是人为加上的,而是二者之间的分布电容。 干扰脉冲或其他高频干扰会经过分布电容耦合 到电子线所示。 噪声U通过分布电容耦合到运放 图3-1 噪声的静电耦合 (a) 示意图; (b) 等效电路 电场耦合的特点: 1.在频率极高的射频频段电场耦合是为严重. 2.降低放大电路的输入电阻,可有效降低电场耦合形 成的干扰. 3.通过对电路的合理布线来减少电路间的分布电容, 可有效降低电场耦合形成的干扰. 4.采取电场屏蔽措施来抑制电场耦合干扰是有效的. 2. 磁场耦合? 磁场耦合又称互感耦合,它是由于两电路 之间存在互感而产生的,一个电路中电流的改 变引起磁交链而耦合到另一电路。 若某一电 路有干扰,则同样可以通过互感而耦合到另一 电路中。 其等效电路如图3-2所示。 图3-2 电磁耦合等效电路 两回路间形成阴影部分的交连面积时,两 电路间的感应电动势将形成差模干扰。 根据图3-2,若干扰源的电流为I,频率为ω ,而 两电路的互感系数为 M ,则该干扰在电路负载Rz上产 生的干扰为(设Rz远远大于电感的阻抗) U R ? j?MI (3-6) 可见,干扰电压的大小正比于干扰电流I、互感系数 M和干扰的频率ω 。同时,需注意的是任何两个电路 的任何两条导线之间, 必定存在互感, 只是互感系 数的大小不同而已。 磁场耦合的特点: 1.磁场耦合干扰不能用降低接收电路输入阻 抗的方式来抑制,只能通过设法减少接收器的 环路面积的途径来抑制. 2.减少噪声源与接收电路间的互感程度可明 显减少磁场耦合干扰. 3.采取磁场屏蔽措施抑制磁场耦合干扰是有 效的. 3. 电磁场耦合? 电磁场耦合又称辐射耦合,它是高频电磁场产生 的电磁波在空间传播的结果,电磁场耦合同时具有电 场和磁场耦合的效果,它的传播一般更多地具有场的特 点。 屏蔽和接地是抑制电磁场耦合干扰最常用且是 最有效的方法. 4. 公共阻抗耦合? 公共阻抗耦合就是多个电路通过共有阻抗造成的耦合。当 某一电路的电流流过共有阻抗时,会在共有阻抗上产生电压, 该电压就可能成为其他电路的干扰。 ? 在电子设备中,各电子元器件都需要接地,而公共地线上 会流过各个电子元器件的频率不同、大小不同的电流。同时, 公共地线不可能没有阻抗,只要有阻抗就一定会产生耦合。在 高频情况下,接地线的电感不能被忽略, 因为这一公共电感 会引起公共阻抗耦合。当电路的工作频率比较高时,必须予以 注意。 ? 此外,当几个电路共用一个电源时, 电源内阻上的压降 也会产生干扰。 ? 由于电路本身的原因(如接触不良或寄生振荡) 所产生的噪声源将和原来的信号源相叠加从而开 成差模干扰。 5.传导耦合 当导线经过具有噪声干扰的环境时,即可能拾取 噪声产传导入到电路中来从而形成传导耦合干扰。 通常是噪声经电源线传导到电路中。 解决办法是: 1.不让导线拾取噪声或使导线.在干扰信号传导到接收电路之前即实施有效的 去耦。 6.漏电流耦合 由于电路的绝缘不良,流经绝缘电阻的漏电流引 起的干扰,绝缘电阻越小、干扰电压越高漏电流就 越大,引起的噪声干扰也就越严重。 当电路中有直流高压存在或附近存在高压直流电 源时,以及当放大器的输入阻抗较高时,都可能产 生漏电流耦合干扰的情况。 特别是高输入阻抗的放大器,即使是微弱的漏电 流影响,也可能造成严重的干扰后果。所以对放大 器输入端的有关电路的绝缘问题应予以充分的重视。 3.3 形成干扰的三要素及抑制干扰的措施 3.3.1 形成干扰的三要素? 噪声源产生的噪声必须经过一定的耦合通道,才 能够对电子测量系统的正常工作造成不良影响。换句 话说,噪声形成干扰需要同时具备三要素:干扰源、 对噪声敏感的接收电路及噪声源到接收电路之间的耦 合通道。三要素之间的联系如图3-3所示。 图3-3 形成干扰的三要素之间的联系 3.3.2 消除干扰源? 抑制干扰积极、主动的措施是消除干扰源。要消 除干扰源, 必须首先确定何处是干扰源。在无法消 除干扰源时,可采取抑制措施,在越靠近干扰源的地 方采取措施,干扰抑制效果就越好。一般来说,电流 或电压剧变的地方就是干扰源, 具体地说,继电器 通断、电容充电、电机运转、集成电路开关工作等都 可能成为干扰源。另外,市电电源也并非理想的50 Hz正弦波,而是含有各种频率的噪声, 是不可忽略的 噪声源。 3.3.3 割断干扰耦合途径? 对于以“电路”的形式侵入的干扰,可采取诸 如提高绝缘性能,采用隔离变压器、光耦合器等切 断干扰途径;采用退耦、滤波等手段引导干扰信号 的转移;改变接地形式切断干扰途径等。 对于以“辐射”的形式侵入的干扰,一般采取 各种屏蔽措施,如静电屏蔽、电磁屏蔽、磁屏蔽等。 3.3.4 提高抗干扰能力? 要削弱接收电路对干扰的敏感性,必须提高电 子电路的抗干扰能力。一般来说,高输入阻抗的电 路比低输入阻抗的电路易受干扰;模拟电路比数字 电路的抗干扰能力差。一个设计良好的电子电路应 该具备对有用信号敏感、对干扰信号尽量不敏感的 特性。 3.4 差模干扰与共模干扰 3.4.1 差模干扰 ? 差模干扰又称横向干扰、正态干扰或串模干扰等。 它使电子测量系统的两个信号输入端子的电位差发生 变化,即干扰信号与有用信号是按电势源形式串联起 来作用于输入端的。由于它和有用信号叠加起来直接 作用于输入端,因此它直接影响测量结果。差模干扰 可用图3-4所示的两种方式表示。 图3-4 差模干扰等效电路? (a) 串联电压源形式; (b) 并联电流源形式 两回路间形成阴影部 分的交连面积时,两 电路间的感应电动势 将形成差模干扰。 当两电路共用同一电 流通路,由导线电阻 产生的电压降正比于 两电路电流之和时, 将形成差模干扰。 两个相互靠近的回路, 如导线捆扎成束或平行 走线时,导线中的电流 所产生的磁通将与另一 回路交链从而形成差模 干扰。 由于电路本身的原因 (如接触不良或寄生振 荡)所产生的噪声源将 和原来的信号源相叠加 从而开成差模干扰。 接触电阻引入差模干扰 回路磁通改变引入差模干扰 图3-5 产生差模干扰的典型例子? (a) 温度测量系统的差模干扰; (b) 动圈式检流计的差模干扰 3.4.2 共模干扰? 共模干扰又称纵向干扰、对地干扰、同相干扰、 共态干扰等。 它是相对于公共的电位基准地(接地 点),在电子测量系统的两个输入端子上同时出现的 干扰。虽然它不直接影响测量结果,但是,当信号输 入电路参数不对称时,它会转化为差模干扰,对测量 产生影响。在实际测量过程中,由于共模干扰的电压 一般都比较大,而且它的耦合机理和耦合电路不易搞 清楚,因此共模干扰对测量的影响更为严重。 共模干扰通常用等效电压源表示。图3-6给出了一般情况 下的共模干扰电压源等效电路。图中Un表示干扰电压源,Zcm1、 Zcm2 表示干扰源阻抗, Z1 、Z2 表示信号传输线 表 示信号传输线对地的漏阻抗,Ri表示电路输入电阻, Rs表示信 号源内阻。 图3-6 共模干扰等效电路 常见的共模干扰耦合有下面几种: ? (1) 在测量系统附近有大功率电气设备,因绝缘不良漏电, 或三相动力电网负载不平衡,零线有较大电流时,都存在着较 大的地电流和地电位差。这时,若测量系统有两个以上接地点, 则地电位差就会造成共模干扰。 ? (2) 当电气设备的绝缘性能不良时,动力电源会通过漏电 阻耦合到测量系统的信号回路,形成干扰。 (3) 在交流供电的电子测量仪表中,动力电源会通过电源 变压器的原边、副边绕组间的杂散电容,整流滤波电路,信号 电路与地之间的杂散电容与地构成回路,形成工频共模干扰。 3.4.3 共模干扰抑制比? 由上述可知,共模干扰只有转换成差模干扰才能对检测仪 表产生干扰作用,所以共模干扰对检测仪表的影响大小取决于 共模干扰转换成差模干扰的大小。为了衡量检测仪表对共模干 扰的抑制能力,就自然提出了“共模干扰抑制比”这一重要概 念。共模干扰抑制比定义为:作用于检测仪表的共模干扰信号 与使仪表产生同样输出所需的差模信号之比。通常以对数形式 表示为 U cm CMRR ? 20 lg U cd (3-7) 式中:Ucm为作用于仪表的实际共模干扰信号;Ucd为使仪表产 生同样输出所需的差模信号。 共模干扰抑制比也可以定义为检测仪表的差模增 益Kd与共模增益Kc之比,即 Kd CMRR ? 20 lg Kc (3-8) 此式特别适用于放大器的共模抑制比计算。 ? 上面对共模抑制比的两种定义都说明,它是电子测量 系统对共模干扰抑制能力的度量。CMRR值越高,说明 系统对共模干扰的抑制能力越强。 ? 图3-7是一个差动输入运算放大器受共模干扰的等效电路。 图中Ecm为共模干扰电压,Z1、Z2为共模干扰源阻抗,R1、 R2为信号传输线路电阻,Es为信号源电压。 图3-7 差动运算放大器受共模干扰的等效电路 设差动放大器输入阻抗为无穷大,由图3-7很容易得出, 在Ecm作用下出现在放大器两个输入端子之间的差模干扰电压为 ? Z1 Z2 ? E cd ? E cm ? ?R ?Z ? R ?Z ? ? 1 2 2 ? ? 1 从而可求得差动运算放大器的共模抑制比为 (3-9) Ecm ?R1 ? Z1 ??R2 ? Z 2 ? CMRR ? 20 lg ? 20 lg E cd Z 1 R2 ? Z 2 R1 (3-10) 从上式可以看出,若ZlR2=Z2R1,则CMRR趋于无穷大,但 实际上很难做到这一点。一般Z1 R1,Z2 R2,并且 Z1≈Z2=Z,则上式可简化为 Z CMRR ? 20 lg R2 ? R1 (3-11) 直流信号叠加共模干扰 直流信号 共模干扰 直流信号叠加共模、差模干扰 直流信号叠加差模干扰 共模干扰 共模干扰和差模干扰的信号波形 3.5 屏蔽、接地、浮置与其他干扰抑制技术 3.5.1 屏蔽技术? 采用一定的手段,将空间的电力线或磁力线限定在 某一范围,或阻止电力线和磁力线进入某个区域。 电场屏蔽、磁场屏蔽、电磁场屏蔽三种。 屏蔽干扰源,使之不向外发射干扰。 屏蔽易受干扰的元器件、导线、电路,使之不受干 扰。 1. 静电屏蔽? 由静电学可知,处于静电平衡状态下的导体内部 无电力线, 即各点等电位。利用金属导体的这一性 质,并加上接地措施, 则静电场的电力线就在接地 金属导体处中断,从而起到隔离电场的作用。 ? 静电屏蔽可以防止静电耦合干扰,用它可消除或 削弱两电路之间由于寄生分布电容耦合而产生的干 扰。 ? 在电源变压器的原边与副边绕组之间,插入一个 梳齿形导体,并将其接地,以此来防止两绕组之间 的静电耦合,这是静电屏蔽的典型应用之一。 A的电荷变化影响B的电荷分布 A的电荷变化影响C的电荷分布, C影响B的电荷分布 A的电荷变化影响C的内侧电荷分 布,C的外侧电荷通过导线到地中 和而不电荷,A不影响B的电荷分 布 2.磁屏蔽 磁场对电路产生干扰是通过干扰磁场使电路的输 入回路中产生感生电流形成的。 磁屏蔽有两种形式: 1.利用高导磁率的材料来改变干扰磁场的磁路,使 电路的输入回中无磁通。 2.使电路的输入回路面积减小。 接地屏蔽体对磁场起不到屏蔽作用 3. 电磁屏蔽? 电磁屏蔽的基本原理是采用导电良好的金属材料 做成屏蔽罩、屏蔽盒等不同的外形,将被保护的电路 包围在其中,利用高频电磁场对屏蔽金属的电磁感应 作用,在屏蔽金属内产生涡流,用涡流产生的磁场抵 消或减弱干扰磁场的影响,从而得到屏蔽的效果。它 主要用来防止高频电磁场的影响,对于低频磁场干扰 的屏蔽效果很小。 图3-8是电磁屏蔽示意图。 图3-8 电磁屏蔽 下面用实例来分析电磁屏蔽的效果。图3-9是屏蔽 盒的电磁屏蔽作用示意图。屏蔽导体中的电流方向与 线圈中的电流方向相反。因此,在屏蔽盒的外部,屏 蔽导体涡流产生的磁场与线圈产生的磁场抵消,从而 抑制了泄露到屏蔽盒外部的磁力线,起到了电磁屏蔽 的 作用。若将电磁屏蔽导体看作是匝数的线圈,其电 阻、电感分别为rs、Ls,流过的电流为is;线圈的匝数 为Wc,电感为Lc,流过的电流为ic;线圈与屏蔽导体 的互感为M,则 ? ? j?MIc Is rs ? j?Ls (3-12) 在高频情况下,可以认为rsω Ls,所以 ? ? M I ? K Lc I ? K Wc I ? KW I (3-13) ? ? ? ? Is c c c c c Ls Ls Ws 但在低频时, rsω Ls,所以 ? ? j?M I ? Is c rs (3-14) 由式(3-14)可知,在低频时ω 值很小,故 Is 值也很 小,这样一来对低频的屏蔽效果就很小,所以电磁屏 蔽只适用于防止高频电磁场的影响。 图3-9 屏蔽盒的电磁屏蔽作用示意图 3. 低频磁屏蔽? 低频磁屏蔽是用来隔离低频(主要指50Hz)磁场或 固定磁场(也称静磁场,其幅度、方向不随时间变化, 如永久磁铁产生的磁场)耦合干扰的有效措施。任何通 过电流的导线或线圈周围都存在磁场,它们可能对检 测仪器的信号线或仪器造成磁场耦合干扰。电磁屏蔽 对这种低频磁通干扰的屏蔽效果是很差的,这时必须 采用高导磁材料作屏蔽层,以便让低频干扰磁力线从 磁阻很小的磁屏蔽层中通过,使内部电路免受低频磁 场耦合干扰的影响。 为了有效地进行低频磁屏蔽,屏蔽层材料要选用 诸如坡莫合金之类对低磁通密度有高导磁率的铁磁材 料,同时要有一定的厚度以减小磁阻。由铁氧体压制 成的罐形磁芯可作为磁屏蔽使用,并可以把它和电磁 第一层用低导磁率的铁磁材料,作用是使场强降低; 第二层用高导磁率的铁磁材料,以充分发挥其屏蔽作 屏蔽导体一同使用。为提高屏蔽效果可采用多层屏蔽。 用。某些高导磁材料,如坡莫合金经机械加工后,其 导磁性能会降低。因此用这类材料制成的屏蔽体在加 工后应进行热处理。 4. 驱动屏蔽 ? 驱动屏蔽又称“电位跟踪屏蔽”,就是用被屏蔽 导体的电位通过1∶1电压跟随器来驱动屏蔽导体的电 位,其原理如图3-10所示。若1∶1电压跟随器是理想 的,则导体B与屏蔽层C二者等电位,于是在二者之间 无电力线,各点等电位。 这说明, 噪声源导体A的 电场影响不到导体B。尽管导体B与屏蔽层C之间有寄 生电容存在,但因B与C等电位,故此寄生电容不起作 用。 因此驱动屏蔽能有效地抑制通过寄生电容的耦 合干扰。 应指出的是,在驱动屏蔽中所应用的1∶1电压跟 随器不仅要求其输出电压与输入电压的幅值相同,而 且要求两者之间的相移为零。 另一方面,此电压跟随器的输入阻抗与Zi相并联, 为减小其并联作用,则要求电压跟随器的输入阻抗值 应当足够高。实际上这些要求只能在一定程度上得到 满足。驱动屏蔽属于有源屏蔽,只有当线性集成电路 出现以后,才有实用价值,目前它已在工程中得到了 越来越广泛的应用。 图3-10 驱动屏蔽 有源屏蔽能有效抑制通过分布电容形成的电场耦合 干扰。 驱动屏蔽的实用例子很多,图3-11是对电容传感 器接收信号的驱动屏蔽示意图。这实际上是一种等电 位屏蔽法。由于传输电缆的芯线与内层屏蔽等电位, 从而消除了芯线对内层屏蔽的容性漏电,也就消除了 寄生电容的影响。此时,内、外层屏蔽之间的电容便 成了电缆驱动放大器的负载,因此,驱动放大器是一 个输入阻抗很高、具有容性负载、放大倍数为1的同相 放大器。 图3-11 驱动屏蔽法实例 屏蔽线的端部处理:应尽量保持屏蔽效果的完好。 较好 较好 较差 较差 较好 较差

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