共差模信號(hào)以及噪音的抑制方法

從差模信號(hào)看,有中心抽頭的自耦變壓器是兩個(gè)在相位上相同的對(duì)分繞組,見(jiàn)圖15。這就意味差模電流在其中所形成的磁場(chǎng),會(huì)使其對(duì)差模電流呈現(xiàn)高阻抗。相當(dāng)于對(duì)差模信號(hào)并聯(lián)了一個(gè)高阻值的阻抗,它對(duì)差模信號(hào)的大小沒(méi)有影響。

6.2 理想自耦變壓器對(duì)共模信號(hào)的效應(yīng)

從共模信號(hào)看,有中心抽頭的自耦變壓器是兩個(gè)在相位上相反的對(duì)分繞組,見(jiàn)圖16。這就意味共模電流在其中會(huì)形成大小相等相位相反的磁場(chǎng),這一磁場(chǎng)會(huì)使共模電流的輸出互相抵消。對(duì)共模信號(hào)呈現(xiàn)零阻抗效應(yīng),使共模信號(hào)直接短路到地。

7、減小電磁干擾的一些常用方法

通常都是在電路設(shè)計(jì)、印制板布線上想辦法來(lái)減小電磁干擾或在機(jī)箱上增加屏蔽、采用有中心線的共模扼流圈等方法來(lái)減小電磁干擾。

7.1 屏蔽

用金屬材料將機(jī)箱內(nèi)部產(chǎn)生的噪音封閉起來(lái)的方法稱為屏蔽。屏蔽對(duì)防止外部噪音進(jìn)入機(jī)箱也是同樣有效的。電場(chǎng)屏蔽和磁場(chǎng)屏蔽的方法是不同的。

電場(chǎng)屏蔽是用導(dǎo)體將噪音源包圍起來(lái),然后接地,就能達(dá)到屏蔽的目的。由于導(dǎo)體表面的反射損耗很大,因此很薄的材料（鋁箔、銅箔）也有很好的屏蔽效果。另外,機(jī)箱上即使有縫隙,也不會(huì)產(chǎn)生太大的影響。

磁場(chǎng)屏蔽主要用來(lái)屏蔽低頻磁場(chǎng)的干擾,這種干擾是由交流電流或直流電流產(chǎn)生的。例如,感應(yīng)煉鋼爐中有數(shù)萬(wàn)安培的電流通過(guò),在爐周?chē)a(chǎn)生很強(qiáng)的磁場(chǎng),這個(gè)強(qiáng)磁場(chǎng)會(huì)使控制系統(tǒng)中的磁敏器件失靈。最常見(jiàn)的磁敏器件是彩色CRT顯示器,在磁場(chǎng)的作用下,顯示器屏幕上的圖象顏色會(huì)失真,圖象會(huì)產(chǎn)生抖動(dòng),導(dǎo)致顯示質(zhì)量嚴(yán)重降低,甚至無(wú)法使用。低頻磁場(chǎng)往往隨距離的增加而衰減很快,因此在很多場(chǎng)合,將磁敏器件遠(yuǎn)離磁場(chǎng)源是減小磁場(chǎng)干擾的十分有效的措施。但當(dāng)空間的限制而無(wú)法采取這個(gè)方法時(shí),屏蔽也是一個(gè)十分有效的措施。要注意的是,低頻磁場(chǎng)屏蔽與射頻磁場(chǎng)屏蔽是完全不同的,射頻磁場(chǎng)的屏蔽使用導(dǎo)電率高的材料如鈹銅復(fù)合材料、銀、錫或鋁等材料,把它完全封閉起來(lái),就可以了。但這些材料對(duì)低頻磁場(chǎng)沒(méi)有任何屏蔽作用。只有高導(dǎo)磁率的鐵磁合金才能屏蔽直流磁場(chǎng)或低頻磁場(chǎng)。

根據(jù)電磁屏蔽的基本原理,低頻磁場(chǎng)由于其頻率低,吸收損耗很小,趨膚效應(yīng)很小,并且由于其波阻抗很低,反射損耗也很小,因此單純靠反射和吸收很難獲得需要的屏蔽效果。對(duì)這種低頻磁場(chǎng),要通過(guò)使用高導(dǎo)磁率材料為磁場(chǎng)提供一條磁阻很低的旁路來(lái)實(shí)現(xiàn)屏蔽,這樣空間的磁場(chǎng)便會(huì)集中在屏蔽材料中,從而使磁敏器件免受磁場(chǎng)干擾。

高導(dǎo)磁率材料在機(jī)械的沖擊下會(huì)極大地?fù)p失磁性,導(dǎo)致屏蔽效能下降。因此,屏蔽體在經(jīng)過(guò)機(jī)械加工（如折彎、焊接、敲擊、鉆孔等）后,必須經(jīng)過(guò)熱處理以恢復(fù)磁性。熱處理要在特定條件下進(jìn)行,一般要在干燥氫氣爐中以一定的速率加熱到1177℃,保持4個(gè)小時(shí),然后以一定的速率降低到室溫。

在對(duì)拼連接處進(jìn)行焊接時(shí),要使用屏蔽材料母料做焊接填充料,這樣可以保證焊縫處的高導(dǎo)磁。如果屏蔽效能要求較低,也可以采用鉚接或點(diǎn)焊的方式固定,但要注意拼接處的屏蔽材料要有一定的重疊,以保證磁路上較小的磁阻。

當(dāng)需要屏蔽的磁場(chǎng)很強(qiáng)時(shí),僅用單層屏蔽材料,達(dá)不到屏蔽要求。這時(shí),一種方法是增加材料的厚度。但更有效的方法是使用組合屏蔽,將一個(gè)屏蔽體放在另一個(gè)屏蔽體內(nèi),它們之間留有氣隙。氣隙內(nèi)可以填充任何非導(dǎo)磁材料（如鋁）做支撐。組合屏蔽的屏蔽效果比單個(gè)屏蔽體高得多,因此組合屏蔽能夠?qū)⒋艌?chǎng)衰減到很低的程度。

7.2 電路設(shè)計(jì)

由于時(shí)鐘頻率越高,高頻能量的發(fā)射越強(qiáng),因此在數(shù)字電路中不要使用過(guò)高的時(shí)鐘頻率。印制板上的總線、較大的環(huán)路面積和較長(zhǎng)的導(dǎo)線都是強(qiáng)輻射源,因此,除非必要,要盡量避免這些情況的出現(xiàn)。使用大規(guī)模集成電路能夠大幅度減少印制板上的走線,從而減小輻射。在選用集成電路時(shí),也有些問(wèn)題需要注意。例如,高速肖特基電路由于脈沖上升時(shí)間很短,因此會(huì)在很高的頻率范圍內(nèi)產(chǎn)生發(fā)射。在功能允許的條件下,盡量使用標(biāo)準(zhǔn)型電路。電路設(shè)計(jì)時(shí)要最大限度地保持?jǐn)?shù)字線和信號(hào)線分離。信號(hào)通道必須遠(yuǎn)離輸入輸出線以防止數(shù)字線上開(kāi)關(guān)噪音輻射到信號(hào)線上。

7.3 印制板的設(shè)計(jì)

在印制板上合適的放置元器件與合理的安排印制板走線是很關(guān)鍵的。有些元器件,特別是磁性元件（如濾波器）在一個(gè)方向比其它方向可能有更大的磁場(chǎng)。元器件相互之間成90°放置,磁場(chǎng)相互抵消并減小噪音輻射。開(kāi)關(guān)器件遠(yuǎn)離磁性元件也能減小噪音輻射。印制板上的走線也是主要的輻射源。走線產(chǎn)生輻射主要是由于邏輯電路中電流的突變,在走線的電感上產(chǎn)生感應(yīng)電壓,這個(gè)電壓會(huì)產(chǎn)生較強(qiáng)的噪音輻射。另外,由于走線起著發(fā)射天線的作用,因此走線的長(zhǎng)度越長(zhǎng),輻射的噪音越多。短的走線比長(zhǎng)的走線輻射少。粗的走線比細(xì)的走線噪音輻射少。所以使走線盡可能地短,從而把走線的自感減到最小是很必要的。

7.4 采用有中心線的共模扼流圈

減少和改善噪音的另一種方法,特別是對(duì)高頻段,是在傳輸頻道上用有中心線的共模扼流圈,如圖17所示。

共模扼流圈的耦合電容對(duì)中心線的每一邊是對(duì)稱的。變壓器的次級(jí)具有分路,這分路有助于變壓器的次級(jí)繞組的分布電容更好地控制傳輸頻道上的返回?fù)p耗。它還可以在高頻段提供一阻尼的下凹,其頻率范圍出現(xiàn)在(700～900)MHz之間,這個(gè)范圍也可以進(jìn)行控制,典型的響應(yīng)曲線見(jiàn)圖18。