原创 【EMC基础篇②】噪声的根源和种类,追踪看不见的噪声

2022-9-18 22:56 190 1 1 分类: 机器人/ AI
【EMC基础篇②】噪声的根源和种类,追踪看不见的噪声

今后预计还会不断出现各种先进技术,电信号的传导也需要达到与之相符的高速大容量。而且,这些信号还必须保证高安全性和可靠性。

无现金支付 (手机支付)、可优化暖气和照明等耗电量的智能家居、电动汽车和自动驾驶技术、搭载AI画面识别技术的自动安检设备和机器人——我们周围的环境正发生急速的变化。为这些技术提供支持的正是大量的电信号传导。今后预计还会不断出现各种先进技术,电信号的传导也需要达到与之相符的高速大容量。而且,这些信号还必须保证高安全性和可靠性。

实际上,电信号和噪声都是电磁能量,因此电子化生活越是便利,电子设备就越需要噪声对策。

噪声的两种类型:传导噪声和辐射噪声

我们周围的电气电子设备多少都算是噪声的产生源,看不见的噪声与热量有类似之处。众所周知,热的移动分为传导、对流、辐射三种。保温瓶的内部是真空的双层构造,这是为了防止空气的热传导和对流。不过,辐射热属于电磁波 (红外线),即使真空也无法阻断。因此,杯子里面会镀上银胆,反射红外线,提高保温效果。

作为电磁能量,噪声也根据传递方式大致分为传导噪声和辐射噪声。传导噪声通过电源线、信号线、印刷电路板的电路等,与信号一起移动。辐射噪声无需介质,以电磁波形式飞散。

传导噪声的入侵线路相对比较明确,但和信号类似,难以识别。电信号一般会以电压变化的方式传导,但噪声也是这种变化的一部分,会与电信号融合。

电路板和地面间的静电结合,以及线路间的电磁结合会成为噪声的传输路径。此外,电路板若直接存在电势差,就会形成大型的电流循环,成为噪声传输路径。并且,传导噪声还会变为辐射噪声,辐射噪声也会变为传导噪声。

电脑内部充满了无用电磁波

辐射噪声比传导噪声还要令人难以捉摸。即使没有线缆连接,辐射噪声也会找机会侵入其它电子设备,系统内的噪声会变为系统间的噪声,扩大影响范围。在高频电流的电路中,线路的电感等成分会产生无用的电磁波,这也属于噪声。由于电磁波的辐射量与频率的平方成正比,所以时钟频率高达Ghz的电脑等设备等成为了辐射噪声的主要产生源之一。

上一篇推文中也提到过,噪声对策的基本方式包括 (1) 屏蔽 (2) 反射 (3) 吸收 (4) 旁路。电脑本身包裹的金属外壳,就是为了防止无用电磁波的泄露。不过,CD和DVD的取出口、散热通气口、金属板的接缝处等位置会形成“窗口”,无用电磁波会从此逃出。此外,与周围设备连接的线缆哪怕掉了一块皮,也会形成天线,辐射无用电磁波。电信号和噪声本质上是相同的东西。如果没有在产生源采取对策,之后就无从挽救了。如果只是“临阵磨枪”,反而会“赔了夫人又折兵”,让噪声进一步增加。

兼顾生成噪声和侵入噪声的EMC

噪声也会通过静电结合与电磁结合的方式扩大。有电流的导体附近若存在其它导体,就会构成看不见的电容器 (浮游容量),并产生诱导电压。这称为静电结合。高频电流流动时,其导体也会随之产生电压变化,造成辐射噪声和传导噪声,对设备造成负面影响。

买电子元器件现货上唯样商城

电磁结合是磁场引发的诱导现象。交流电路的旁边若有其它电路,产生的磁场变化就会导致电流。这可以根据法拉第电磁诱导法则推导,和变压器是相同的原理。磁场的时间性变动越激烈、两个电路循环的面积越大、两个电路越接近,电磁结合所诱发的噪声电压就越大。连接印刷电路板的导线采用双绞线的原因是,导线产生的磁场影响会因此被减弱。双绞线构成的一个个小圈所产生的磁场会交替地呈相反方向,让磁场抵消,从而减少辐射噪声。

电场变化产生磁场,磁场变化产生电场

环状电场和磁场交替连接,跨越空间的话就形成了电磁波

在电路元件高度集成的电子设备中,静电结合和电磁结合会复杂地交错,线路的信号因此就能轻松地侵入其它线路。这称为“串扰”,随着电子设备的小型化,电路板上的噪声问题也开始激增。为了减少噪声影响,人们常采用屏蔽线。屏蔽线确实对静电结合与电磁结合都有效,但在此之前,需要在电路配置上花费工夫,例如让电压、电流变动大的导线远离,让导线交叉而不并行等。

电子设备是不可能根除噪声的。正因如此,兼顾生成噪声和侵入噪声对策的EMC方案变得愈发重要了起来。那么,噪声的模式与行为有哪些?为何Earth与Ground的区别很重要?我们将在下一篇推文中继续讲解。


文章评论0条评论)

登录后参与讨论
相关推荐阅读
唯样商城yyds 2023-01-30 01:18
简化隔离式软件可配置I/O通道设计的高集成度、系统级方法
简化隔离式软件可配置I/O通道设计的高集成度、系统级方法本文介绍一种软件可配置输入/输出(I/O)器件及其专用隔离电源和数据解决方案,该解决方案有助于应对系统级工业应用的设计挑战。本文阐述了在设计单个...
唯样商城yyds 2023-01-30 01:13
采用创新数字预失真技术进行ADC和音频测试的高性能信号源
采用创新数字预失真技术进行ADC和音频测试的高性能信号源要测试精密仪器仪表,需要使用超低失真、低噪声、高性能的信号发生器。新的产品通常需要保证性能指标在较高的水平。有些参考设计(例如ADMX1002)...
唯样商城yyds 2023-01-30 01:07
三极管和MOS管下拉电阻的作用
三极管和MOS管下拉电阻的作用三极管属于电流型驱动元器件,因此一般在基极都会串一个限流电阻,一般小于等于10K,但是在基极为什么会下拉一个电阻呢?举例说明。如下图,是温度开关控制马达电路图。简单讲解一...
唯样商城yyds 2023-01-30 01:01
基于深度学习的地震波逆时偏移补偿方法
基于深度学习的地震波逆时偏移补偿方法逆时偏移作为重要的地震偏移技术,已经成为复杂构造成像的有力工具。地下构造的强衰减体引起地震波 振幅减弱和相位失真,直接影响地下有效油气储层的识别精度,而现有逆时偏移...
唯样商城yyds 2023-01-16 00:01
用于工业自动化的无刷直流电机
用于工业自动化的无刷直流电机工业或工厂自动化是 BLDC 电机在工业细分领域增长最快的终端应用之一。随着工厂从更传统的有刷或步进电机转向 BLDC发展,以获得更高的效率和性能,对三相栅极驱动器的需求也...
唯样商城yyds 2023-01-15 23:52
不懂模拟电路设计?如何完成温度信号采集?
不懂模拟电路设计?如何完成温度信号采集?温度传感电路是许多工业系统的重要组成部分,在温度传感元件之中,金属铂制成的热电阻PT100可保证长期稳定性,宽温度范围内最精确。本文介绍几种PT100采集电路方...
我要评论
0
1
1
2
3
4
5
6
7
8
9
0
关闭 热点推荐上一条 /2 下一条