探析数字电路设计中的抗干扰技术

探析数字电路设计中的抗干扰技术

朱金芳 文佳伟

天津七六四通信导航技术有限公司 天津市 300210

摘要：当前，我国科技逐步赶超世界上其他国家，逐步走在了世界科技发展的前列。科技的发展离不开兼具算术运算和逻辑运算的数字电路的发展。数字电路在我国自动控制以及航天科技、计算机等方面获得了广泛的应用，但是数字电路在设计过程中也面临着多种因素的干扰。通过对数字电路设计中的干扰因素分析，有针对性的进行抗干扰设计，能够有效提升数字电路的抗干扰能力和性能，为我国科技发展提供硬件支持。

关键词：数字电路；电路设计；抗干扰

引言

随着电子信息技术的发展，大规模集成电路成为了电子产品设计开发必备的路径，数字电路作为主要的设计思想，在电路设计时应用广泛，其通过数字信号传输，很方便的实现数字逻辑运算和算数运算，广泛应用在电力电子器件设计中，随着电子控制芯片CPU性能不断提升，PCB电路板所承受的性能也应该相应的提升，为了保证数据传输的效率，电路板的抗电磁干扰性能尤为重要，要解决抗电磁干扰的问题，要从导线方面探讨，因为大家知道两条平行或近似平行的传输线，会产生串音干扰，差模传输较共模传输，电磁干扰小，信号能量损失少，能够保证数据信号完整性，因此差模传输在抗干扰的应用上使用广泛。另外，由于在电路设计时，设计开发人员往往对电子器件布局不够合理，忘记加装屏蔽线，或者使用较受干扰的敏感元件，导致电路很容易受到电磁干扰，电磁干扰也成为电子产品设计中主要的难题，所以分析干扰的基本要素，设法切断干扰的来源以及传播路径是数字电路中抗干扰的有效途径。

1数字电路设计中的干扰因素

随着科技的发展，当前人们所用的电子设备通常都是采用先进的数字电路。数字电路发出的电子信号相比以往模拟电路发出的模拟信号更具稳定性，受环境中噪音干扰的情况较少，但受到干扰的情况依旧存在。数字电路技术的进步，促进电子设备的发展及普及，为提升数字电路的抗干扰能力，本文首先对其中的抗干扰因素进行分析[1]。1、干扰源。不同的电子设备及电器元件、电子信号或其他信号等因素，都有可能对数字电路的数字信号造成干扰。在数字电路设计中较为常见的干扰源主要有雷电、电击、继电器等，在这些干扰源的影响下，会导致数字电路中的数字信号无法传达，影响电子设备的正常使用。2、传播途径。数字信号在传播的过程中，一旦传播通路或传播媒介受到干扰，也会对信号的传播产生影响。由于空中信号的干扰，使数字信号的传播路径被阻断，从而影响数字电路的传播效率，是数字电路设计中最难控制的干扰类型。3、敏感器件。由于数字电路对各种数据信息的精确度有较高的要求，因此，数字电路中有大量的精密器件，数字电路与电子设备中的敏感器件在提升电子设备的使用性能时，也容易使数字电路受到干扰，影响设备的正常使用。

2数字电路设计中的抗干扰技术分析

2.1针对干扰源的控制技术

对数字电路进行抗干扰设计就需要“对症下药”，有针对性地开展数字电路设计。针对干扰源这一干扰因素的数字电路抗干扰设计，就需要对干扰源进行主动抑制。（1）在进行数字电路设计中，通过在干扰源周边的继电器线圈上增设一个续流的二极管，可以通过二极管的分散电流的作用，减轻电流对电磁场的干扰，进而提高数字电路的抗干扰能力。（2）在干扰源周围的续电器上连接火花抑制器，可以减少数字电路使用过程中由于干扰源产生电花对数字电路造成干扰的问题。（3）运用滤波技术降低干扰源对数字电路的干扰，即在数字电路设计过程中减小引线的长度，从而提高其抗干扰能力。

2.2针对传播途径的控制技术

传播途径这类干扰因素会导致数字信号丢失等严重问题的出现。在传播途径这一类型的干扰因素中，主要分为两种：一种是传导干扰，另一种是辐射干扰，二者间的区别取决于数字电路的传播方式。传导干扰是数字信号通过导线传导到敏感器件的过程中进行干扰，辐射干扰则是对数字信号的空间传播过程产生干扰。在数字电路设计过程中，可以采用对传播途径进行隔离，或是切断传播途径的方式，降低对数字电路产生的干扰影响。例如，采用良好的电源保证用电安全，减少断电问题，保证数字电路的传播途径；在电路接口的选择上，选择产生干扰较小的电路接口，对传播途径进行隔离等。

2.3提高元器件的抗干扰性能

首先在数字电路设计时，要注意在选择元器件时，尽量选择噪声容限高的元件，众所周知CMOS比TTL集成电路抗干扰性能好，所以在选择时要尽可能选择有一定抗干扰性能的元器件，另外，要合理控制电路负载的数量，因为敷在数量超限，会导致高电平达不到要求，降低电路容限，这样设计的电路受干扰可能性非常大。分布电容对电路的抗干扰性能也有一定影响，所以要保证不用的电路或者控制端具有合适的电平值，最后，数字电路中，难免使用到容易受干扰的敏感元件，设计电路时，如果能对这些元件进行合适的处理，比如：在敏感元件回路中，尽可能缩小回环范围，可以减小感应噪音，也可以通过加粗电源回路导线，减小回路损耗，有效抑制噪声。

2.4合理布线技术

这里所说的合理布线主要是指数字电路板上的布线问题，因为数字电路板具有集成度较高的特点，同时数字电路板上包含了大量的敏感元件。为此，加强电路板的合理布线，可以降低敏感器件之间电磁干扰，不仅可以降低传播途径不佳对数字电路的干扰，还有助于提升数字电路的性能和抗干扰能力。在数字电路板布线过程中，首要要求便是根据设计图纸要求找到元件的准确位置，然后再是根据不同元件的位置以及功能进行布线，包括电源线、地线以及高速信号线的布设，最后才是低速信号线的布设。在布设好数字电路板上的线路之后，要通过不断的技术测试，保证数字电路板的传输途径不会受到导线或者是空气中的辐射影响，同时保证其自身发出的辐射不会对其他数字电路造成干扰。

2.5数字电路与现场控制的光电隔离

数字电路一般输出开关信号到现场的受控操作元件，为避免现场的强电磁信号对数字电路的干扰，多采用光电耦合器进行隔离。由于光电耦合器是用光作为耦合介质的，不能传导电磁信号，因而隔离了现场电磁干扰。此外，当电子设备工作在恶劣的电磁场干扰环境时，要考虑采取屏蔽措施来消除干扰。屏蔽方式有电场屏蔽和磁场屏蔽。电场屏蔽的一般方法是用良好的导电材料做一个屏蔽罩，把需要屏蔽的电路或设备罩起来，消除电场干扰，屏蔽罩要有良好的接地。磁场屏蔽则是用良好的导磁材料做屏蔽罩，把需要磁场屏蔽的电路和设备罩起来，消除外界磁场干扰，磁场屏蔽外罩不用接地。

结语

数字电路通过大量的半导体集成器件组合在一起，表现为高度集成化、智能化，然而由于高集成化，数字电路的运行很容易受到器件之间相互的信号干扰，导致运行结果出现较大误差，甚至造成运行错误，达不到预期的功能，应该加强对数字电路抗干扰性能的研究，保证电子器件的稳定运行。数字电路抗干扰技术复杂而重要，每一个电路设计人员都不能忽视其重要性，除了本文介绍的抗干扰措施之外，还有许多其他有效的方法，开发设计人员应该深入挖掘，不断总结，提高数字电路的运行效率，使其能更好的为人类服务。

参考文献

[1]刘传清.高速数字控制系统的电路布局与抗干扰技术[J].电测与仪表,2013. [2]黄晓桃.数字电路设计中的抗干扰技术分析[J].山东工业技术,2017(18):202.

[3]王会云.数字电路设计中应考虑的因素与抗干扰问题研究[J].技术与市场，2017，24（12）：173+175.