电子线路中的噪声抑制技术研究

朱爱云

中国船舶重工集团公司第七一五研究所 浙江 杭州 310000

引言

电子线路在运行的过程中常常会产生噪声，不仅会严重影响电子设备的运行效果，还要影响使用者的体验。为了更好地解决噪声问题，相关从业人员应全面地分析噪声产生原因，掌握噪声监测方法，同时，深入分析电子线路的噪声抑制技术和措施，不断提升噪声干扰屏蔽效果。

1 电子线路中的噪声产生原因

在电子线路中的干扰主要是由于噪声构成的，受电路噪声的影响，电路信号的质量水平会大幅下降且无法有效发挥电子设备的良好性能。因此，在分析电子线路中的噪声抑制技术之前，应先从源头入手，了解电子线路中的噪声产生原因，加以解决。

1.1 是高频热噪声

作为比较常见的电子线路噪声，引起这类噪声的根本原因是电子线路内部导体的电子运行无规律。导电体作为电子线路的重要组成部分和必要备件，在没有安培电流的环境下，导体内的电流运动也是无可依靠的。然而，随着导体的工作越来越长，温度也会不断上升，电子的运动速度也会加快，电子处于无规律运动的情况下，几乎不存在平均总电流，一旦电路中的部分电子被吸纳到放大化的电路中，噪声分贝也会不断放大，进而电子线路内产生的噪声干扰也会得到强化[1]。

1.2 是半导体器件的噪声

在电子设备和线路中，半导体是必不可少的组成部分，然而在半导体器件运行的位置却都是PN结。在分析PN结的过程中会发现其本身是P型半导体和N型半导体组成的，两种不同的半导体类型在运行中会出现一定的势垒区，受势垒区影响会进一步产生电容效应，当电流流过势垒区，半导体就会产生不规律震动，随之出现电流噪声。这类噪声的分贝处于动态变化状态，当电子线路中的温度和频带的温度上升，噪声也会越来越大。

1.3 是电磁元器件产生的干扰噪声

在电子线路的线路板中有继电器、线圈等电磁元件，当电流流过时，在线圈电感和外壳部分的电容会向四周释放电磁能，继而对电子线路产生干扰。不仅如此，部分电磁元器件的干扰会表现出反复性和持续性的特点，容易使周围线路出现电流浪涌，继而引发干扰，产生噪声。

1.4 是辐射及其他干扰

辐射是电波的一种，由电子线路附近的磁场产生，在空间介质感应的作用下，电流会发生急剧变化，周围的磁场也会被改变，进而产生噪声。电子线路在异常放电的过程中同样会产生噪声，除此之外，在电阻线路内电子进行热运动时的热噪声、电子线路或设备内材料不完全接触时产生的接触噪声等都是电子线路噪声干扰信号产生的原因。为了有效解决噪声干扰，应进一步在噪音来源的基础上分析噪声产生原因，从而彻底解决噪音。

2 电子线路中的噪声监测方法

常见的电子线路噪声监测方法有三种，如下所述。

2.1 观察法

作为最基本的电子线路噪声监测方法，可以直观地找出电子线路中人眼可见的故障和缺陷。例如：电子线路中各个元件存在的接触不良、短路、断路等问题，在观察了解后可以进一步采取合适的手段加以解决。作为最基本的噪声监测法，其本身适用范围具有很大的局限性，还需要辅助其他的噪声监测方法。

2.2 是万用表静态监测法

在电子线路的噪声监测中，万用表也被称作复用表和多用表，作为比较常用的电气仪表，可以测量电子线路中的电流、电压、电阻。在监测噪音时，万用表会通过电压的静态监测来及时发现电子线路中的电压故障，在监测到噪声后，可以在分段检测的过程中确定噪声产生的问题元件，再根据实际情况进行维修或更换元件[2]。

2.3 是示波器动态监测法

一般情况下，当电子线路中的电压、电流或电阻出现异常情况时，线路就会产生异常噪声。通过示波器进行动态监测可以及时发现线路中的噪声问题，在监测中借助示波器可以对交流电波进行检测，同时动态监测电子线路的稳定性，一旦监测到异常波形后以分段检测的方式进一步定位噪声的产生位置，进而采取对应的处理。

3 电子线路中的噪声抑制技术及措施分析

在电子线路中，噪声干扰是指在电路板中产生或从外部进入的杂散能量，例如低频传导噪声、高频辐射噪声、静电电磁噪声以及雷电干扰噪声。其中最难控制的是高频辐射电磁噪声，随着电感增加，这类噪声也会增加，且达到一定程度时，电路很容易功能异常。针对不同噪声有对应的噪声抑制技术，以下是电子线路噪声技术及措施的分析。

3.1 硬件线路抑制技术

受噪音干扰的影响，电子线路也会生产故障导致电子产品无法正常发挥作用，硬件线路抑制技术是有效抑制噪音的有效方法。

首先，在应用硬件线路抑制技术的过程中，可以发挥其电气隔离和光隔离的优势，有效避免电压、电压及功率过大等问题造成的电子线路噪声，保证电子线路和相关设备的正常应用。通过对传输线路的进行电气隔离，可以使断开电子下线路的电气连接，使其变成独立的两套系统，以此进行独立电源和参考点位的设置，有效避免裸露线路带电所引发的线路问题，提高电子线路运行的安全性和电子设备的稳定性。光隔离本身也是一种电气隔离方法，其特点在于借助光进行信息传递，光具有良好的电气绝缘性能，即使在强磁场和雷电的作用下也不会影响其传递信号的质量水平，属于一种比较理想的隔离物质。就现阶段应用于电子线路中的光隔离技术来看，主要的器件有光电隔离器、光电开关、光电隔离装置、光缆等，可以有效避免电子线路在运行过程中产生的尖峰脉冲噪声[3]。

其次，可以将隔离硬件设置在交流电源的输入端。在电子线路或电子设备的交流电流输入端借助超级隔离变压器或各类电力电压互感装置，通过设置好隔离方法器，借助铁磁共振作用哟徐交易尖峰脉冲。相应地，也可以将频谐均衡形式抑制器与电子线路交流电源输入端进行串联，使尖峰电压的能量可以被分配到各个频段中，降低尖峰电压低破坏性，同时将压敏电阻并联到电源输入端，使尖峰脉冲的电阻降到最低，形成更好的分压作用，有效削弱电压干扰，保证噪声抑制的效果显著。

最后，是将续流二极管设置在继电器线圈上。可以通过将线圈断开时的反电势干扰消除，进而有效抑制噪声。将火花抑制电路并联在继电器两端，同时将滤波电路设置电机，以此来尽可能地缩短电感影响，避免引线过长，强化噪声抑制效果。

3.2 滤波技术

滤波技术可以将电子线路中有效信号的噪音波形进行过滤，以此来确保电子线路和电子设备的稳定安全。抑制噪音干扰的滤波技术主要有3类。

其一，是波形滤波。该类滤波技术可以将真假信号波形不同的前沿陡度作为基础来进行设置，当声发射信号有较陡前沿的波形时，可以通过计时器和门限电路对此加以鉴别，若信号前沿超过下门限，计时器就会开始运行，且信号达到上门时限，计时器就会停止计时，通过将门电路和比较器进行信号鉴别，可以进一步判定真信号，同时将这一假信号判定为噪声信号，禁止其进入电子线路，以此来有效抑制线路噪音[4]。

其二，是幅值滤波。当电子线路中的各信号幅度过大、噪声幅度较小时，就可以采取幅值滤波技术抑制噪声。在借助比较器中的门槛电路时，可以对信号幅值进行检测，当幅值高于门槛，则为正常信号，允许其进入电子线路；当幅值低于门槛信号，则被认定为噪声信号，阻止其进入电子线路。

其三，是空间滤波。该技术以信号源的空间位置为基础，通过自制定有效信号的位置，可以将其他空间的信号判定为噪声信号。一方面，可以选择符合鉴别的形式，如果传感器可以在同一时间收到信号则可判定为真信号，允许其将纳入电子线路；如果传感器收到的信号不具有同时性，则可判定为噪声信号，阻止其进入电子线路或仪器设备。另一方面，还可以选择主从鉴别的形式，借助发射器对区域内信号进行检测，以主从形式对传感器进行划分，如果检测区域的信号被主传感器接收到，就可判定为真信号，如果被从传感器接收到则可判定其为干扰信号，达到更高效的空间滤波效果，有效抑制电子线路噪声。

3.3 屏蔽技术

屏蔽技术也是有效抑制电子线路噪声的重要技术手段，通过运用该技术可以对引起电子线路噪声的电磁耦合、电耦合以及磁耦合等问题进行有效处理，同时在进一步处理电子线路中的各类仪表、仪器，保证良好的噪声干扰和抑制效果。在发挥其抑制作用的过程中，需要对强、弱电线进行布设，相应地还要保证两类电线的距离在35mm左右，在选择连接线的过程中应采用不带网眼的铝箔材料屏蔽电缆，并尽可能地避免引线裸露。而对于同轴电缆则可以进行单独的接地设置，提高磁场耦合的抗干扰能力。另外，针对干扰源周围还应布设屏蔽结构，有效屏蔽掉电场电磁耦合干扰，使回路和临近线路中的噪声得到有效解决，从源头抑制噪声。

3.4 接地技术

接地技术也可以有效抑制电子线路噪声，通过将三条地线分别设置在电子线路的仪器和设备中，发挥低电平形式接地线、高电平形式接地线与金属件接地线的作用，提高噪声抑制效果，有效避免电子线路故障，保证电子设备的良好运行状态。

3.5 噪声抑制措施

采取对应的电子线路噪声抑制技术的同时，还要积极利用电子线路噪声抑制措施。

首先，是电路的优化选择措施。选择性质良好的电路是提升电路运行状态的基础，也是有效抑制电子线路噪声，发挥抑制技术抗干扰作用的关键措施。为了保证电子线路选择的正确性，在电子线路噪声实践中应选择抑制效果好的电路，保证其结构的简化，确保其各个工作频段和参数的抗干扰效果，即使无法避免产生噪声，也可以使其控制在干扰最小的范围内。

其次，还要进一步优化电路布局，通过合理化布局，保证电路内部器件之间的信号干扰能被有效抑制，进而降低电子线路噪声。在优化布局的过程中，应对电流较大的线路板采取对应措施，通过加宽电源线使环路电阻有效减小；对于容易受分布式电容影响的高频线路，应优化其退耦电容，通过合理化布局处理，有效抑制分布电容，进而切实缓解电子线路的噪声干扰。

最后，是电子线路或设备仪器的电源优化措施。电源是电子线路正常稳定运行的根本性因素，也是避免电路干扰的有效措施，因此为了从源头避免噪声干扰，应为电子线路和仪器设备配备优质的电源装置，确保其直流输入不受电网电压的负面影响。相应地，在实际应用时，还要保证电源有足够的空间，为其提供稳定的运行条件，使电源能够为电子线路提供更稳定、可靠的支持，有效抑制运行噪声的产生。

4 结束语

综上所述，随着电子设备的应用越来越广泛，电子线路的噪声问题也成为人们重点关注的问题。现阶段，能够引起电子线路噪声的原因有很多，作为相关从业人员应加强对噪声产生原因的分析。同时，明确不同噪声干扰的监测方法，并进一步分析和掌握电子线路噪声抑制技术和措施，才能不断提高电子线路的运行稳定性和可靠性，优化电子设备、仪器等产品的使用体验。