探析电子产品设计中的抗干扰分析设计

探析电子产品设计中的抗干扰分析设计

李皆宁

身份证号码：45088119880604XXXX

摘要：随着我国经济建设的发展，电子产品在生活中显得越来越重要，但是电子产品在安装过程中，由于安装焊接工艺的缺陷、元器件的质量、工业生产中的电磁干扰及自然环境中的电磁波等等因素，存在各种形式的干扰，进而对产品性能产生较大的影响。本文对电子产品设计中的干扰进行分析，并对电子产品的抗干扰设计进行探讨。

关键词：电子产品设计；抗干扰；设计分析

引言：随着电子工业的不断发展，生活的很多领域都涉及到电子产品，电子产品的可靠性也越来越受到人们的关注和认可。

一、电子产品设计中的干扰来源

电子干扰的来源主要来自以下几个方面：

（1）性能差、参数不符制造要求的元器件会使电子产品在实际使用当中出现性能不稳定的情况，这种情况如果严重将会导致产品无法工作，解决这种形式的干扰方案就是选用参数优秀的元器件或者使用集成电路代替分立元件电路。

（2）电子产品中的电磁干扰分为两种：辐射干扰和传导干扰。其中辐射干扰指的是电子产品产生的干扰信号通过空间耦合的方式把干扰信号传送给另一个电子设备或电网络：传导干扰指的是电子设备产生的干扰信号通过导电介质或公共电源线互相产生干扰。热动干扰，指的是阻性元件在不合适的温度下因为热运动而形成的干扰，它会随着温度的升高而增大。

（3）噪声干扰有电厂耦合、传导耦合、磁场耦合等多种耦合方式，根据噪声传入电子产品的途径可以分为共模干扰和差模干扰两大类；而按照噪声的来源可以分为以下两类：

一是元件自身噪声干扰。电子元件会因为质量、特性等原因产生噪声，同时开关和接插件之间接触不良也会产生噪声干扰。

二是反射噪声。在传输线路的各个部分的特性阻抗不同或负载阻抗不匹配时，传输信号会在临界或终端部位产生反射，从而使信号波形发生畸变并产生震荡。

（4）印制板的不合理设计，也会造成对电子产品的严重干扰。印制板本身是实现产品电气性能的一个重要载体，合理的进行印制板的布局、布线可以提升产品的工作性能、尤其在高频电子产品的表现中尤为显著；合理的印制板设计，需要设计人员按照电子工艺的高标准与高要求来作为衡量线，设计时考虑的因素有产品的工作特性、工作环境等等。

（5）线路干扰主要分为电网干扰、地线干扰和信号通道干扰。电网干扰就是在电网对交流电进行整流时，滤波和稳定的工作电压会为线路提供直流电源，此时干扰信号和交流电源一起进入电子设备，导致心理出现故障，影响线路的正常工作；地线干扰是指线路中的电流通过一个地电阻式，会形成电压降，电压降就好似电子产品的干扰信号，即地线干扰；信号通道干扰逐渐被人们关注，在进行远距离测量工作或通信工作时，电子产品输出信号比较长，在传递过程中容易受到信号线之间的干扰，从而导致信号发生突变，影响导致线路的正常运行。

二、电子产品设计中抗干扰分析设计

为抵抗电子干扰，从电子干扰的来源分析对抗电子干扰的措施，进行合理的处理及解决。

2.1硬件抗干扰设计

从电子产品自身采取适当的方法来达到抗干扰的目的。常用的硬件抗干扰设计主要有：屏蔽、隔离、滤波、接地等方法。

屏蔽：利用导电、导磁材料干扰源或被干扰物包围起来，从而削弱或隔断干扰场的空间耦合通道，阻止电磁波的传输。

接地：利用铝或铜等导电性良好的金属材料做电场的屏蔽体，将电子产品充分接地，并尽量保证其结构的完整。减小信号线之间的交叉干扰，增大线间的距离，可以采用局部屏蔽地方法，在有引结的一面引线两边布上地线。

滤波：利用电容的滤波特性对于信号中的杂波成分进行滤除，改善电路的工作性能。

2.2选用频率低的微控制器

选用外时钟频率低的微控制器可以有效降低噪声和提高系统的抗干扰能力。同样频率的方波和正弦波，方波中的高频成份比正弦波多很多，虽然方波的高频成份的幅度比基波小，但频率越高越容易发射出成为噪声源，微控制器产生的最有影响的高频噪声大约是时钟频率的3倍，通常情况下，3倍时钟频率的高频噪声是最具危害性的。

2.3电源抗干扰的设计

电子产品的一个主要噪声源就是电源系统的噪声干扰，这也是影响电子产品正常工作的主要干扰源。电路一般都是有变压、整流、滤波、稳压等部分组成，但是电源噪声的干扰、电源变压器的漏磁干扰等是其主要干扰。电网干扰通过电源进入电路，电池本身也产生噪声干扰，所以应当适当增加电容来过滤掉这些来自电源的噪声。在采用交流电的时候，要注意工频电能对交流电输入的影响，在电源入口增加低通滤波器，保护电路。同时，采用电源滤波器、磁屏蔽电压器，并结合浮地结构或直接电源系统，都能够有效的减少电源对电子产品产生的干扰。

2.4线路抗干扰设计

在电子产品中，首先要保持交流电的稳定，避免电源出现的电压不足的现象，合理选择电源滤波器，避免高频信号的干扰。使用一点接地的方法，从一个统一的地方进行接地处理，并采用串联，避免噪音的干扰，增大地线的宽度。对于信号通道干扰，有两种方法：光电耦合传输和双绞线传输。电子线路的工作中使用这两种方法的串扰。两条线上的信号电流相反、大小相同，可以相互抵消，从而避免干扰的影响。

2.5印刷电路板的抗干扰设计

在印刷电路板的抗干扰设计中，应该增加产品全面的抗干扰能力，以保障印刷电路板能够获得最佳的性能发挥，而前提是要考虑到电磁兼容性即抗干扰能力。

合理科学化的布局是电路设计的基本元素，要首先考虑印刷电路板的尺寸问题，过大时阻抗增加，抗噪能力下降，成本也会增加；过小时则散热功能不够，而且临近的线条之间很容易互相干扰，确定了印刷电路板的尺寸以后，就可以确定特殊元件的位置；最后，按照电路的功能单元进行全面的布局。

印刷电路板注意事项：利用串联电阻来降低控制电路的上下沿跳变速的频率；尽量使用45度折线，布线时以此减小高频信号对外发射与耦合的几率；尽可能使时钟信号的电路周围电势接近0，利用地线圈围时钟区，值得注意的是时钟线也要尽量缩短；尽可能缩短元件的引脚；弱信号电路以及低频电路的周围地线严禁形成电流环路；无用门电路输出端严禁悬空，无用运放正输入端接地，负输入端连接输入端；必要时，在线路中增设铁氧体高频扼流圈，以此分离信号、噪声、电源及地面。

三、结束语

由于电子工业的飞速发展，电子产品也随之进入了千家万户，成为了人们的日常需求用品，利用电磁兼容性的设计原理、采取合理的辅助工艺、全面的设计思路相结合进行电子产品的抗干扰设计，在当前的电子产品设计应用当中占有重要的理论和现实意义。

参考文献：

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