共模干扰指的是干扰电压在信号线及其回线(一般称为信号地线)上的幅度相同,这里的电压以附近任何一个物体(大地、金属机箱、参考地线板等)为参考电位,干扰电流回路则是在导线与参考物体构成的回路中流动。
如何识别共模干扰编辑
1)从干扰源判断:雷电、附近发生的电弧、附近的电台或其它大功率辐射装置在电缆上产生的干扰是共模干扰。
2)从频率上判断:共模干扰主要集中在1MHz以上。这是由于共模干扰是通过空间感应到电缆上的,这种感应只有在较高频率时才容易发生。但有一种例外,当电缆从很强的磁场辐射源(例如,开关电源)旁边通过时,也会感应上频率较低的共模干扰。
3)用仪器测量:只要有一台频谱分析仪和一只电流卡钳就可以进行测量、判断了,判断的步骤如下:
将卡钳卡在信号线或地线(火线或零线)上,记录下某个感兴趣频率(f1)的干扰强度;
/将卡钳同时卡住信号线和地线, 若能观察到(f1)处的干扰,则(f1)干扰中包含共模干扰成份,要判断是否仅含共模成份,进行步骤三的判别;
将卡钳分别卡住信号线和地线,若两根线上测得的(f1)干扰的幅度相同,则(f1)干扰中仅含共模成份;若不相同,则(f1)干扰中还包含差模成份。
1.平衡对称输入
在设计信号源时尽可能做到平衡和对称,否则会产生附加的共模干扰。
2.选用高质量的差动放大器
要求差动放大器具有高增益、低噪声、低漂移、宽频带等特点,以便获得足够高的共模抑制比。
3.良好的接地系统
接地不良时将形成较明显的共模干扰。如没有条件进行良好接地,不如将系统浮置起来,再配合采用合适的屏蔽措施,效果也不错。
4.系统接地点的正确连接
单片机应用系统中存在的地线有:数字地、模拟地、功率地、信号地和屏蔽地。如何处理这些地线是设计中必须注意的一个问题。
1)一点接地和多点接地的应用原则
(1)一般高频电路应就近多点接地,低频电路应一点接地。在高频电路中,地线上具有电感,因而增加了地线阻抗,而且地线变成了天线,向外辐射噪声信号,因此,要多点就近接地。在低频电路中,接地电路若形成环路,对系统影响很大,因此应一点接地。
(2)交流地、功率地与信号地不能公用。流过交流地和功率地的电流较大,会造成数毫伏、甚至几伏电压,这会严重地干扰低电平信号的电路,因此信号地与交流地、功率地分开。
(3)信号地与屏蔽地的连接不能形成死循环回路。否则会感生出电压,形成干扰信号。
(4)数字地与模拟地应分开,最后单点相连。
2)印制板的地线布置
印制电路板的地线主要是指TTL、COMS芯片的接地。印制板中的地线应成网状,而且其它布线不要形成环路,特别是电路外围的环路。
印制板上的接地线根据电路通路最好逐渐加宽,并且不小于3 mm。图9.9示出了导线的长度、宽度和允许电流值之间的关系。
当安装大规模集成电路芯片时,要让芯片跨越平行的地线和电源线,这样能减少干扰,如图9.10所示。
5.屏蔽
用金属外壳将整机或部分元器件包围起来,再将金属外壳接地,就能起到屏蔽的作用,对于各种通过电磁感应引起的干扰特别有效。屏蔽外壳的接地点要与系统的信号参考点相接,而且只能单点接地,所有具有同参考点的电路必须装在同一屏蔽盒内。如有引出线,应采用屏蔽线,其屏蔽层应和外壳在同一点接系统参考点。参考点不同的系统应分别屏蔽,不可共处一个屏蔽盒内。