电路设计抗干扰处理方式

时间：2018-10-31 11:05:24 所属分类：电工技术 浏览量:

在对于电力工程建设中来说电路设计方式以及抗干扰因素运用方式都是当前电力人员要了解的信息，这篇文章讲述了电力工程方面的一些要点。

　　在对于电力工程建设中来说电路设计方式以及抗干扰因素运用方式都是当前电力人员要了解的信息，这篇文章讲述了电力工程方面的一些要点。

　　摘要：数字电路系统是用来对数字信号进行采集、加工、传送、运算和处理的装置。一个完整的数字电路系统往往包括输入电路、输出电路、控制电路、时基电路和若干子系统5个部分。首先介绍数字电路设计中应考虑的若干因素，然后对数字电路设计中抗干扰设计进行了探讨。

　　关键词：数字电路,设计,抗干扰,电力工程类论文

　　0引言

　　数字系统是指由一些数字电路(子系统)组成的，完成某种信息处理任务的电路总称。任何复杂的数字电路系统都可以逐步划分成不同层次、相对独立的子系统。通过对子系统的逻辑关系、时序等分析，最后可以选用合适的数字电路器件来实现，将各子系统组合起来，便完成了整个大系统的设计。

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　　1数字电路设计中需考虑的因素

　　数字电路设计要考虑的因素非常多，如果不注意，会导致设计者所设计的系统无法达到规格要求，一些需注意事项如下。

　　1.1传输延迟与输出延迟时间

　　输入信号通过组合逻辑电路而产生出来的输出信号，不可能同步产生，因为在通过组合逻辑电路一定会花费时间，称为传输延迟时间。在做时序模拟时，一定都会有传输延迟的现象发生。输入信号通过时序电路中时需要注意的是，当触发信号触发时，输出信号会经过一段时间才会生效，这段时间称为输出延迟时间。

　　1.2脉冲宽度和建立时间及保持时间

　　脉冲宽度就是一个信号脉冲所能维持在一定水平上的宽度，这其中有一个毛刺现象，若你的脉冲宽度小于预设的值时，可以予以忽略。信号触发时，输入信号要在触发前的一段时间建立数据，这段时间称为建立时间，而输入信号也要在触发后保持一段时间，这段时间称为保持时间。建立时间和保持时间在电路设计中相当重要，如果不能满足建立时间和保持时间，得出的数据可能会有误，需注意。

　　1.3工作电压与工作频率

　　由于工艺技术日新月异，工作电压也从原来的+5V到现在的+3.3V或+1.V等。由于工作电压降低，所以功率也会随之降低。不过要注意的是，通常集成电路的工作电压可以容许到正负10%。在规格中，要将整个系统的工作频率大约能到多少先做个预估，在布线布局过后，会产生出实际的物理模型，也就是会考虑时序的问题。在系统中会有很多延迟发生，有传输延迟、门延迟、线延迟等，这些迟都会直接影响到工作频率。换句话说延迟越多，工作频率越慢。如果要改善这个问题，需重新思考整个电路的结构，该如何设计才会减少延迟的现象，要是看用流水处理的电路结构还是先进先出的电路结构。反复进行时序模拟和验证，以保证能够达到规格的要求。

　　1.4功率损耗的问题

　　如何降低功率损耗是目前很热门问题，为什么要降低功率损耗呢?目的就是为了要省电。由于在不同工作电压功率消耗的情形不同，所以工作电压为+1.8V时功率损耗比工作电压+3.3V还低。但是这有个缺点，工作电压越低，时间延迟越长，所以这要做个权衡，是否要牺牲工作频率来换取功率，全看规格所需。当设计出省电的IC应用在手机或是数字个人助理(PDA)时，消费者使用时间就会相对增长，设计出的产品就会比较有竞争力。

　　1.5扇入和扇出

　　每个组件都有一定的扇入和扇出能力，若一个缓冲器后面接了二个缓冲器，表示它的扇出能力为2。若电路设计超过电路所能承受的扇出和扇入能力，电路可能会正常工作，但是也有可能不会正常运作，也就是说会有不稳定的现象发生。所以在设计电路时需考虑扇入和扇出能力。

　　2数字电路设计中的抗干扰

　　应用中，外界不可避免存在着各种各样的干扰源，如宇宙射线、雷电、太阳磁爆等产生强烈电磁波，还有电网波动等都会对电子设备产生干扰。除此之外，电路板上数字脉冲信号的变化和各种开关器件的状态变化，也会对电路产生干扰。当干扰严重时会使系统不能正常工作，因此电子系统必须采取措施预防电磁干扰。下面就一般的抗干扰措施作一些简单介绍。

　　2.1电源滤波

　　数字电路的直流供电一般都采用把交流电转换成直流电的方式供电。当电网发生线路负荷切换、大功率用电设备的接入与切除时，会产生很强的高频干扰信号，这些干扰信号会随电源线经直流变换电路进入数字系统，带来严重干扰。对此可采用电源线路滤波器加以抑制。电源线路滤波器接在电源变压器的交流进线侧，常见的滤波器电路有双LC形和双LCπ形。

　　2.2数字电路的接地

　　数字信号为高速脉冲信号，其频谱范围很宽，高频分量可达数十兆赫，因此数字信号接地应采用高频电路的多点接地方式，即用最短的导线把各电路的接地点连接到离它最近的地线上。如果系统中同时有模拟电路存在。则模拟信号地线要和数字信号地线分开，各自成独立的接地线，然后再用短而粗的导线把它们连接到一起构成系统地线。

　　2.3数字电路与现场控制的光电隔离

　　数字电路一般输出开关信号到现场的受控操作元件，为避免现场的强电磁信号对数字电路的干扰，多采用光电耦合器进行隔离。由于光电耦合器是用光作为耦合介质的，不能传导电磁信号，因而隔离了现场电磁干扰。此外，当电子设备工作在恶劣的电磁场干扰环境时，要考虑采取屏蔽措施来消除干扰。屏蔽方式有电场屏蔽和磁场屏蔽。电场屏蔽的一般方法是用良好的导电材料做一个屏蔽罩，把需要屏蔽的电路或设备罩起来，消除电场干扰，屏蔽罩要有良好的接地。磁场屏蔽则是用良好的导磁材料做屏蔽罩，把需要磁场屏蔽的电路和设备罩起来，消除外界磁场干扰，磁场屏蔽外罩不用接地。

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