1 引言在电子线路及控制系统中信号干扰是一个常见而极其复杂的问题，如果不采取措施加以防治，整个系统将出现异常反应，尤其在有模拟量检测和数字采样等弱信号存在的控制系统中，干扰可能导致检测失真，严重时会使整个系统瘫痪。本文就电子线路及控制系统信号干扰和相关措施作一些简要探讨。
2 变频器对线路及设备的干扰及防治措施2.1 干扰来源交流变频器的工作原理是将工频交流电压经过整流、滤波得到稳定的直流电压，在集成微处理器的控制作用下，再由可控硅电路将直流电压逆变为所需频率的交流电压。由于逆变过程中存在着斩波现象，所得到的交流电压曲线不再是正弦波，而由多种高次谐波分量复合而成，这些高次谐波是对其他线路及设备产生干扰的重要因素。2.2 干扰防治措施针对变频器引起的干扰，通常可从以下四个方面加以防治。(1) 尽可能减少变频器内部干扰。充分利用变频器自身抗干扰功能，如可选择加载滤波器、机械传动比设计时应考虑使变频器避免深度变频，对大功率变频器可加装直流电抗器等。(2) 合理布置外围电气元件。易受干扰的元件或重要的模拟量检测元件应远离变频器安装，必要时安装金属网，以减少因电磁辐射造成的影响。(3) 合理布线。尽量将动力线与控制线、检测线分开敷设，并保持足够的距离。在布线空间有限的情况下，动力线与信号线之间应呈正交布设。尽可能缩短信号线的传输长度。(4) 加强控制系统的抗干扰能力。导线要采用屏蔽线，系统要有公共接地体，接地线尽可能短，其截面积不可小于6mm2。
3 地线噪声对设备及器件的干扰及防治措施3.1 地线噪声的产生在系统内，由于设备接地不良，在分支线路上造成电压降和零线偏离零电位过大，也会造成火线与地线、零线与地线之间形成浪涌、下陷等干扰电压。若是一个悬浮的不接地系统，在其周围发生闪电时，可以在电线中引起3kv的尖峰电压。汽车打火、无线电发射以及电弧等辐射源均可引起上千伏的尖峰电压。继电器等电器开关触点的通断可在电网中引起600v左右的尖峰电压。地线过长，受空间电磁场的干扰，也会在电网中产生尖峰电压。尖峰电压的持续时间很短，一般不会毁坏系统，但是对数字电子设备系统的正常工作危害极大，会造成逻辑紊乱、甚至冲坏程序、使接触器无法正常工作等故障。此外在数字电子设备中大量地应用了cmos的数字器件和数字模拟混合器件，如dsp芯片、cpu、ram、a/d变换器和其他数字逻辑器件等，当设备工作时，这些器件同时工作会使电路板内的电源电压和地电平波动，导致信号波形产生尖峰过冲或衰减震荡，造成数字ic电路的噪声容限下降，而引起误动作。3.2 地线噪声的防治措施(1) 选用贴片元件和尽可能缩短元件的引脚长度，以减小元件分布电感的影响；选用噪声容限大的数字ic。(2) 在电源变压器的前端加装电源滤波器，这种电源滤波器具有良好抑制共模噪声和串模噪声的能力，来隔离外部和内部脉冲噪声的干扰。(3) 印制板布局时，要将模拟电路区和数字电路区合理地分开，电源和地线单独引出，电源供给处汇集到一点；pcb布线时，高频数字信号线要用短线，主要信号线最好集中在pcb板中心，时钟发生电路应在板中心附近，时钟扇出应采用菊链式或并联布线，同时电源线尽可能远离高频数字信号线或用地线隔开。(4) 印制板的电源线和地线印制条尽可能宽，以减小线电阻，从而减小公共阻抗引起的干扰噪声。(5) 软件抑制电源干扰，虽然可以从硬件上采取措施来抑制电源的干扰，但是实际运行中还是会有一部分电源噪声串入系统，造成软件的复位，扰乱程序的正常执行顺序。为了抵御这种干扰，在程序的开始位置安排了一段程序，此程序可以根据电压、电流检测单元所测的电压、电流信号决定系统当前的工作状态，保证系统的可靠运行。
4 纹波对计数器、传感器的影响及其抑制措施4.1 纹波的产生及其影响控制和检测系统经常采用±15v或28v直流电源。直流成分中的串扰现象严重时会影响负载的正常工作，如接近开关、计数器、人机界面等都需品质很高的直流稳压电源。当有纹波脉冲串入时，将出现误动作。不管是哪一种直流电源，因滤波电路特性的差异都会在其输出端迭加一定量的纹波。就开关电源而言，除了装置自身会产生高频噪声外，电源对电网尖峰扰动的抵御能力也很差。当电网中出现较大峰值的浪涌电压时，输出电压的稳定状态瞬间会被打破，将直接危及所连负载的安全。4.2 预防纹波干扰的措施直流控制电源中纹波系数大，应根据不同原因采取相应预防措施。如果是滤波不好，则要重新选择滤波电容，在直流侧再加装lc滤波、π型滤波等无源滤波元件以构成谐振电路来吸收噪声。如果交流输入端电压变化超过允许范围，应在输入端加入交流稳压电源。如果电网中有丰富的高次谐波，导致工频电压波形发生严重畸变，不仅输出的直流电压中噪音分量大，连直流电源本身都无法正常工作。在这种情况下，输入端加入隔离变压器一般可使噪声降至65%，能有效地改善输出电压的品质。一般来说，交流进线电缆的屏蔽层接保护地，低频信号电缆屏蔽层在信号接受器一侧接地，高频信号电缆屏蔽层在两端接地，热电偶电缆屏蔽层在被测装置一侧接地。为了进一步提高系统的稳定性，在开关电源之前还应加一个380v/220v的隔离变压器，这样，既可吸收反电势作用下产生的电压扰动，又能避免因进线侧零线与相线相碰导致电压升高而损坏开关电源。如果存在自激振荡，可在电路电源进线处加入去耦电路。
5 电网高电压、强电流产生的干扰及抑制5.1 干扰的产生对数字仪表及自动化控制设备正常工作危害最严重的是电网尖峰脉冲干扰，产生尖峰干扰噪声干扰的用电设备如：电焊、大电机、继电接触器、带镇流器的照明灯，甚至电烙铁等，这些常常会使数字仪表显示为乱码，影响自动化控制设备正常工作。5.2 抑制措施电气隔离技术抑制和预防以上各种干扰的有效措施。对于高电压、大电流、大功率等强电或长输线上产生的各种干扰信号可采取信息传输路径在电气上隔离，即隔离前后两部分线路之间的电气连接，采用非电方式 (如磁、光等)来传送信息。
6 结束语本文介绍的电子线路噪声及抑制技术，对印制电路板设计，特别是高速数字电路和射频电路可靠性设计时，具有借鉴意义。
作者简介王耀军(1977-) 男 工程师，主要从事电气可靠性测量工作。王鹏云(1978-) 女 硕士/讲师，主要研究方向为电气可靠性测量。
参考文献[1] 毕满清. 电子技术实验与课程设计[m]. 北京:机械工业出版社,1998[2] john wiley&sons. 电磁兼容导论[m]. inc.,isbn 0-471-54927-4
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