通過(guò)激勵板外傳感器和負載實(shí)現噪聲抑制

　　在分布式系統中，模擬信號在傳感器或負載間來(lái)回遠程傳輸。 由于信號要傳輸很長(cháng)的距離，因此，噪聲抑制能力成為一個(gè)重要考慮因素： 噪聲會(huì )耦合進(jìn)信號中，結果使數據遭到破壞，由此產(chǎn)生不良影響。 為了有效保護此類(lèi)系統，我們必須了解預期噪聲的量級和性質(zhì)。 這樣有助于明確需要采取的保護措施，以便抵消或者至少減少環(huán)境干擾水平。

　　噪聲源或干擾源一般有兩種，取決于其耦合進(jìn)主信號的方式： 共模噪聲和差模噪聲(圖1)。

　　二者中危害較小的共模噪聲會(huì )同時(shí)耦合到系統GND信號和激勵信號中，這主要是由電纜與真實(shí)GND間的偶極天線(xiàn)效應造成的。 這種情況不會(huì )使信號減弱，因為噪聲同時(shí)耦合進(jìn)兩個(gè)通道，而且幅度相似。

　　然而，共模噪聲會(huì )產(chǎn)生信號失調，使真實(shí)GND升高，結果導致兩種不良效應： 如果間接折合到真實(shí)GND(比如，通過(guò)金屬箱保護傳感器時(shí))，則可能使負載飽和;并且/或者可能產(chǎn)生電弧，結果會(huì )損壞傳感器。 在激勵惠斯登電橋時(shí)，共模噪聲的問(wèn)題尤其明顯。 此時(shí)，輸出信號需要由控制器處理，其中一般要用到一個(gè)具有有限共模抑制比(CMRR)的儀表放大器。 最終結果是噪聲可能被放大。

　　為了減少共模噪聲，我們可以用低通濾波器，如RC濾波器，或者使用共模扼流圈來(lái)過(guò)濾輸入信號。 需要記住的是，不對稱(chēng)衰減的共模噪聲會(huì )產(chǎn)生差模噪聲。 在實(shí)際應用中，不對稱(chēng)衰減的一個(gè)例子是低通濾波器;一個(gè)電阻和電容實(shí)現截止頻率，但受元件容差影響，兩條線(xiàn)路中的截止頻率不一樣。

　　第二種也是最麻煩的噪聲是差模噪聲，這種噪聲是在激勵與系統GND之間耦合的。 該噪聲之所以會(huì )耦合到信號中，是因為系統GND與類(lèi)似于天線(xiàn)的信號電纜之間存在電流環(huán)路。 在部分應用中(如化學(xué)分析)，出于安全考慮，傳感器可能置于獨立于控制器的腔室中。 這種設置會(huì )導致數十或數百米的電流環(huán)路，結果，任何磁通量都可能在信號中產(chǎn)生電流噪聲，從而使數據遭到破壞。 為了減少差模噪聲的影響，最好使用鐵氧體材料來(lái)過(guò)濾高頻輻射信號，在控制器與傳感器之間采用星型連接，同時(shí)還要使用屏蔽電纜。

　　在這兩種情況下，如果噪聲足夠大，設備可能因電氣過(guò)應力而受損，尤其是當負載為電機或熒光燈時(shí)。 受物理電磁元件和所產(chǎn)生信號性質(zhì)的影響，這樣的負載構成一種強大的電磁兼容性/干擾(EMC/EMI)源。 一種較好的做法是使用EMC/EMI抑制器，如靜電放電(ESD)保護裝置，以確保系統能維持特定的穩定水平。

　　在實(shí)現部分上述方法時(shí)，主要影響因素是與元件相關(guān)的電容。甚至電纜也會(huì )含有寄生電容，因此不能忽略。寄生電容與電纜的長(cháng)度、類(lèi)型和等級成比例見(jiàn)表1。