電氣設(shè)備內(nèi)部干擾的分析及抑制

31電場感應(yīng)的抑制

電場感應(yīng)是由電場耦合而產(chǎn)生的一種干擾，當(dāng)兩個相互絕緣的導(dǎo)體相對放置時，一方的電荷變化，必將通過電場耦合而影響到另一方，這就是電容耦合。在電路板的布線中，電路之間的雜散電容、分布電容是產(chǎn)生電場耦合的通道。要抑制電場耦合帶來的干擾，必須采取相應(yīng)的措施，盡可能地降低雜散電容和分布電容，就可以降低電場耦合帶來的干擾，具體措施如下：

（1）電場屏蔽

電場屏蔽是針對電場耦合所形成的干擾而采取的一種屏蔽措施。它是通過屏蔽體把干擾源（或需要保護(hù)的電路）封閉起來，切斷電力線的通道，且必須把屏蔽體可靠接地。加裝屏蔽體實質(zhì)上是降低了干擾源與被保護(hù)電路之間的耦合電容。在圖1（a)中，未采取屏蔽措施，A和B之間存在耦合電容CAB；在圖1(b)中，雖然采取了屏蔽措施，但是屏蔽體卻未接地，它們之間仍然存在耦合電容CCB；在圖1(c)中，既采取了屏蔽措施，而且把屏蔽體接地，它們之間的耦合電容消失了。實踐中電場屏蔽的方法有兩種，第一種是用接地的屏蔽體包圍干擾源，它可以有效地切斷電力線的延伸，從而避免對其它電路形成的干擾；第二種是用接地的屏蔽體包圍需要保護(hù)的電路，形成一個有效的“潔凈”空間，從而避免了來自外界的電場耦合干擾。圖1從（a)到(c)的演示過程說明“屏蔽罩”和“接地”之間的密切關(guān)系。只加“屏蔽罩”，而不“接地”是毫無意義的。

（2）布線和布局

合理的布線和布局是抗干擾措施中非常重要的一個環(huán)節(jié)。前面講過，電場耦合就是電容耦合，而要減小電容耦合所帶來的干擾，其實質(zhì)就是要降低干擾源與被干擾電路之間的分布電容。在布局上，增大干擾源與對電場噪聲敏感的電路之間的距離（增大距離就等于降低了耦合電容），在實踐中不失為一種良策。在布線上，縮短布線長度，增加布線間的距離，都能夠很好地抑制電容耦合噪聲所帶來的干擾。另外要強(qiáng)調(diào)的是，一定要把高壓信號電路與低壓信號電路隔離開來，如果不采取措施，那么低壓信號電路，尤其是邏輯電路將不能正常工作。

圖2磁場屏蔽

(a)屏蔽板(b)屏蔽體

圖3屏蔽層作信號回線減少干擾

32磁場感應(yīng)的抑制

磁場屏蔽是針對磁場耦合所形成的干擾而采取的一種屏蔽措施。磁場屏蔽與電場屏蔽之間存在著很大的差異，如果仍然采用“屏蔽體”加“接地”的辦法，那么可能是得不償失，收效甚微。因為“磁力線”與“電力線”不同，它能夠穿出任何物體，“屏蔽體”可以隔斷“電力線”，但卻無法隔斷“磁力線”。鑒于磁場的這種特殊性，對磁場的屏蔽可以采取如下幾方面的措施：

（1）采用高導(dǎo)磁材料制做屏蔽體

圖2（a)是在干擾磁場和被保護(hù)的電路之間放置一塊由高導(dǎo)磁材料制做的“屏蔽板”，那么磁力線將從“屏蔽板”通過，該電路所在的空間中所通過的磁力線將大大減少，從而起到屏蔽的作用。圖2(b)是在干擾磁場中用具有一定厚度的高導(dǎo)磁材料制成的密封“屏蔽體”，在這個“屏蔽體”的內(nèi)部，形成了一個沒有磁力線通過的“潔凈區(qū)”。之所以這個密封的“屏蔽體”內(nèi)不會有磁力線通過，是因為高導(dǎo)磁材料的磁阻非常小，因而磁力線被它旁路掉，從而形成了有效的磁場屏蔽。被保護(hù)的電路處于這個密封的“屏蔽體”內(nèi)，就不會受到干擾磁場的侵害。大多數(shù)電氣設(shè)備局部及整體絕大多數(shù)都用鋼板密封正是基于這個原理。

（2）減少被保護(hù)電路的環(huán)路面積

由電磁感應(yīng)定律可知，感應(yīng)電勢與環(huán)路的截面積成正比。因此減少被保護(hù)電路的環(huán)路面積，不失為一種有效的方法，可以收到明顯的抑制干擾的效果。而設(shè)計者往往在電路布線設(shè)計時不太注意電流的返回路徑，因此環(huán)路面積就不能被有效地減小，致使磁場感應(yīng)的干擾電勢也就不能得到有效的抑制。

（3）屏蔽磁場干擾源

磁場屏蔽與電場屏蔽有著本質(zhì)的區(qū)別。電場屏蔽體能切斷電力線，從而達(dá)到抑制噪聲的作用。磁場屏蔽體卻不能切斷磁力線，但是我們可以利用相反原理來抵消磁場所產(chǎn)生的噪聲，從而達(dá)到磁場屏蔽的目的。在某些場合，這種方法是十分有效的。如圖3所示，在一個通有電流的導(dǎo)線周圍施加一屏蔽層，并讓屏蔽層流過一個和中心導(dǎo)線電流大小相等、方向相反的電流（即把屏蔽層用作信號返回線），則屏蔽層的電流將產(chǎn)生一個與中心電流所產(chǎn)生的磁場大小相等、方向相反的外部磁場，用于抵消由中心導(dǎo)線在屏蔽層所形成的磁場，消除了磁場所產(chǎn)生的噪聲干擾。