電氣設備內部干擾的分析及抑制

31電場(chǎng)感應的抑制

電場(chǎng)感應是由電場(chǎng)耦合而產(chǎn)生的一種干擾，當兩個(gè)相互絕緣的導體相對放置時(shí)，一方的電荷變化，必將通過(guò)電場(chǎng)耦合而影響到另一方，這就是電容耦合。在電路板的布線(xiàn)中，電路之間的雜散電容、分布電容是產(chǎn)生電場(chǎng)耦合的通道。要抑制電場(chǎng)耦合帶來(lái)的干擾，必須采取相應的措施，盡可能地降低雜散電容和分布電容，就可以降低電場(chǎng)耦合帶來(lái)的干擾，具體措施如下：

（1）電場(chǎng)屏蔽

電場(chǎng)屏蔽是針對電場(chǎng)耦合所形成的干擾而采取的一種屏蔽措施。它是通過(guò)屏蔽體把干擾源（或需要保護的電路）封閉起來(lái)，切斷電力線(xiàn)的通道，且必須把屏蔽體可靠接地。加裝屏蔽體實(shí)質(zhì)上是降低了干擾源與被保護電路之間的耦合電容。在圖1（a)中，未采取屏蔽措施，A和B之間存在耦合電容CAB；在圖1(b)中，雖然采取了屏蔽措施，但是屏蔽體卻未接地，它們之間仍然存在耦合電容CCB；在圖1(c)中，既采取了屏蔽措施，而且把屏蔽體接地，它們之間的耦合電容消失了。實(shí)踐中電場(chǎng)屏蔽的方法有兩種，第一種是用接地的屏蔽體包圍干擾源，它可以有效地切斷電力線(xiàn)的延伸，從而避免對其它電路形成的干擾；第二種是用接地的屏蔽體包圍需要保護的電路，形成一個(gè)有效的“潔凈”空間，從而避免了來(lái)自外界的電場(chǎng)耦合干擾。圖1從（a)到(c)的演示過(guò)程說(shuō)明“屏蔽罩”和“接地”之間的密切關(guān)系。只加“屏蔽罩”，而不“接地”是毫無(wú)意義的。

（2）布線(xiàn)和布局

合理的布線(xiàn)和布局是抗干擾措施中非常重要的一個(gè)環(huán)節。前面講過(guò)，電場(chǎng)耦合就是電容耦合，而要減小電容耦合所帶來(lái)的干擾，其實(shí)質(zhì)就是要降低干擾源與被干擾電路之間的分布電容。在布局上，增大干擾源與對電場(chǎng)噪聲敏感的電路之間的距離（增大距離就等于降低了耦合電容），在實(shí)踐中不失為一種良策。在布線(xiàn)上，縮短布線(xiàn)長(cháng)度，增加布線(xiàn)間的距離，都能夠很好地抑制電容耦合噪聲所帶來(lái)的干擾。另外要強調的是，一定要把高壓信號電路與低壓信號電路隔離開(kāi)來(lái)，如果不采取措施，那么低壓信號電路，尤其是邏輯電路將不能正常工作。

圖2磁場(chǎng)屏蔽

(a)屏蔽板(b)屏蔽體

圖3屏蔽層作信號回線(xiàn)減少干擾

32磁場(chǎng)感應的抑制

磁場(chǎng)屏蔽是針對磁場(chǎng)耦合所形成的干擾而采取的一種屏蔽措施。磁場(chǎng)屏蔽與電場(chǎng)屏蔽之間存在著(zhù)很大的差異，如果仍然采用“屏蔽體”加“接地”的辦法，那么可能是得不償失，收效甚微。因為“磁力線(xiàn)”與“電力線(xiàn)”不同，它能夠穿出任何物體，“屏蔽體”可以隔斷“電力線(xiàn)”，但卻無(wú)法隔斷“磁力線(xiàn)”。鑒于磁場(chǎng)的這種特殊性，對磁場(chǎng)的屏蔽可以采取如下幾方面的措施：

（1）采用高導磁材料制做屏蔽體

圖2（a)是在干擾磁場(chǎng)和被保護的電路之間放置一塊由高導磁材料制做的“屏蔽板”，那么磁力線(xiàn)將從“屏蔽板”通過(guò)，該電路所在的空間中所通過(guò)的磁力線(xiàn)將大大減少，從而起到屏蔽的作用。圖2(b)是在干擾磁場(chǎng)中用具有一定厚度的高導磁材料制成的密封“屏蔽體”，在這個(gè)“屏蔽體”的內部，形成了一個(gè)沒(méi)有磁力線(xiàn)通過(guò)的“潔凈區”。之所以這個(gè)密封的“屏蔽體”內不會(huì )有磁力線(xiàn)通過(guò)，是因為高導磁材料的磁阻非常小，因而磁力線(xiàn)被它旁路掉，從而形成了有效的磁場(chǎng)屏蔽。被保護的電路處于這個(gè)密封的“屏蔽體”內，就不會(huì )受到干擾磁場(chǎng)的侵害。大多數電氣設備局部及整體絕大多數都用鋼板密封正是基于這個(gè)原理。

（2）減少被保護電路的環(huán)路面積

由電磁感應定律可知，感應電勢與環(huán)路的截面積成正比。因此減少被保護電路的環(huán)路面積，不失為一種有效的方法，可以收到明顯的抑制干擾的效果。而設計者往往在電路布線(xiàn)設計時(shí)不太注意電流的返回路徑，因此環(huán)路面積就不能被有效地減小，致使磁場(chǎng)感應的干擾電勢也就不能得到有效的抑制。

（3）屏蔽磁場(chǎng)干擾源

磁場(chǎng)屏蔽與電場(chǎng)屏蔽有著(zhù)本質(zhì)的區別。電場(chǎng)屏蔽體能切斷電力線(xiàn)，從而達到抑制噪聲的作用。磁場(chǎng)屏蔽體卻不能切斷磁力線(xiàn)，但是我們可以利用相反原理來(lái)抵消磁場(chǎng)所產(chǎn)生的噪聲，從而達到磁場(chǎng)屏蔽的目的。在某些場(chǎng)合，這種方法是十分有效的。如圖3所示，在一個(gè)通有電流的導線(xiàn)周?chē)┘右黄帘螌?，并讓屏蔽層流過(guò)一個(gè)和中心導線(xiàn)電流大小相等、方向相反的電流（即把屏蔽層用作信號返回線(xiàn)），則屏蔽層的電流將產(chǎn)生一個(gè)與中心電流所產(chǎn)生的磁場(chǎng)大小相等、方向相反的外部磁場(chǎng)，用于抵消由中心導線(xiàn)在屏蔽層所形成的磁場(chǎng)，消除了磁場(chǎng)所產(chǎn)生的噪聲干擾。