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放大电路中的干扰 |
| 时间：2014-1-7 17:54:16 来源： 点击：1947 |
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【摘要】放大电路中的外界和内部一些无规则信号很容易影响放大电路系统，本文从电路工作环境、接地、共同端连接、电源几方面出发，系统地分析了放大电路中干扰产生的原因，并提出相应抑制措施。
【关键词】电容，电感，静电屏蔽，稳压电源
0 引言
放大电路是一种弱电系统，具有很高的灵敏度，很容易接受外界和内部一些无规则信号的影响。也就是当放大电路的输入端短路时，输出端仍有杂乱无规则的电压输出，利用示波器或扬声器就可觉察到。这就是放大电路的干扰电压。如果这些干扰的大小可以和有用信号相比较时，那么在放大电路的输出端有用信号将被淹没，或者有用信号分量和干扰分量将难以分辨而妨碍了对有用信号的观察和测量。因此，干扰在高灵敏度放大电路中就成为严重的问题。
干扰是外界因素对放大电路中各部分的影响造成的。一般来说，干扰主要是外界电磁场，接地线不合理和整流电源的交流纹波等原因造成的，即当放大电路输入端输入电压vi=0时，输出端可能出现交流干扰电压。
1 几种干扰及其抑制措施
1．1杂散电磁场干扰和抑制措施
电路工作环境一般有许多电磁干扰源，通常包括高压电网、机电设备、电台及自然界的
雷电现象等，它们所产生电磁波和尖峰脉冲，可通过接线电容（电场）耦合、电感（磁场）耦合，或交流电源线等进入放大电路，就引入干扰电压。对于一个高增益放大电路来说，只要第一级引进一点微弱的干扰电压，经过各级放大，放大电路的输出端就有一个较大的干扰电压。
图1表示由静电感应造成干扰的原理图。干扰源和放大电路的输入电路（或某些重要元
图1 由静电感应造成的干扰
件）之间存在杂散电容C,构成了干扰电流的回路。此干扰电流在放大电路输入电阻R上产生干扰电压。可见，放大电路输入电阻越大或杂散电容C越大，干扰电压也越大。
放大电路中的磁性材料元件（如输入变压器等）对空间杂散磁场的干扰是很敏感的。当干扰磁场足够强时，在输入端产生的干扰电压就会妨碍放大电路的正常工作。
对于杂散电磁场的干扰，可采取下列抑制措施：
合理布局
从放大电路的结构布线来说，电源变压器要尽量远离第一级输入电路，更应远离放大
电路。在安装变压器时要选择它们的安装位置，使之不易对放大电路产生严重干扰。
此外，放大电路的布线要合理，放大电路的输入线与输出线，交流电源线要分开走线，不要平行走线。输入走线愈长，愈易接受干扰。放大电路要尽量远离干扰源。
屏蔽
为了减小外界干扰，可采用屏蔽措施。屏蔽有静电屏蔽和磁场屏蔽两种。屏蔽的结构
一般可用铜、铝等金属薄板材料制成，它可以将干扰源或受干扰的元件用屏蔽罩屏蔽起来，并将它妥善接地，特别是多级放大电路的第一级更加重要。如第一级的输入线采用具有金属套的屏蔽线，屏蔽线的外套要选一点接地。在抗干扰要求较高时，可把放大电路的前级或整个放大电路都屏蔽起来。静电屏蔽采用导电率高的材料，磁屏蔽用具有高导磁率的磁性材料，如坡莫合金或铁等。
静电屏蔽的原理是在屏蔽罩接地后，干扰电流经屏蔽外层短路入地。而干扰源不经过放大电路的输入电阻R。因此，屏蔽的妥善接地是十分重要的，否则不但不能减小干扰，反而会使干扰增大。
2由于接地点安排不正确而引起的干扰
在多级放大电路中，如果接地点安排不当，就会造成严重的干扰。如在同一电子设备中
的放大电路由前置差分放大级和功率级所组成，功率级的输出电流是比较大的，此电流通过导线产生的压降，与电源电压一起，作用于前置级，引起骚动，甚至产生振荡。还因负载电流流回电源时，造成机壳（地）与电源负端之间电压波动，而当前置放大电路的输入端接到这个不稳定的“地”上，会引起更为严重的干扰。如将各级的共同端都直接接到直流电源负的共地点，则可克服上述弊端。在某些场合下，也采用RC去耦电路,如图2所示。它使强信
图2 RC去耦电路
号放大级与弱信号放大级的交流通路彼此隔离，以防止干扰或低频自激。在要求较严或条件恶劣的情况下，也常采用精密稳压电源对弱信号放大级单独供电。
3由于电子设备的共同端没有正确连接而产生的干扰
当两台电子设备相连时，共同端没有正确地连在一起。电子设备中的电源变压器原副边
之间的漏电作用会产生一感应电压。如果测试仪器的共同端没有和放大电路的共同端连在一起，则即使仪器的输入电压为零，但变压器感应电压却加到了放大电路的输入端而产生干扰电压。因此电子设备连接时，必须把它们的共同端连接在一起，这样才不致使感应电压加到放大电路的输入端。同时将变压器原副边之间加一屏蔽层并把它接地，这样也可减少干扰源。
4由于直流电源电压波动引起的干扰
一般放大电路的直流电源是用50Hz的交流电经整流、滤波、稳压后得到的，如果滤波
不良，整流电源输出的电压就有50Hz或100Hz的交流电压使集电极电流发生波动而产生干扰电压。特别是第一级，由于电源产生的干扰电压将被以后各级放大而使输出端产生较大的干扰电压。对这种原因所产生的干扰电压可采用稳压电源供电，并在稳压电路的输入端和输出端加一足够大的电解电容或钽电容的滤波电路。对于运算放大器，为防止直流电源的干扰，可在电源引脚和地端加一钽电容（一般为10～30μF）防止低频干扰，加一独石电容（0．01～0．1μF）防止高频干扰。
5由于交流电源串入的干扰
当交流电网的负载突变时（如电机的起动和制动），在负载突变处交流电源线与地之间
将产生高频干扰电压。这个电压引起的高频电流将通过直流稳压电源，放大电路及放大电路与地之间的分布电容，经过地线再返回负载突变处组成回路。这样就构成对放大电路的高频干扰，而且这个高频电流不仅沿导线流动，凡有电容的地方都有良好的通道，如变压器原副边之间的分布电容、放大电路与地之间的分布电容等。
这个高频干扰对高灵敏度放大电路来说影响较大，因此必须采取措施加以抑制。
（1）稳压电源中电源变压器原副边之间加屏蔽层，同时屏蔽层要很好接地，这样高频电流由变压器原边通过屏蔽层流入地线而不经过放大电路。
（2）在稳压电源交流进线处加滤波电路滤去高频干扰，一般由L为几至几十毫亨和C为几千微法组成。
（3）抑制交流干扰的另一个措施是采用“浮地”，即交流地线与直流地线分开，而且只有交流地线接大地，这样可以避免交流干扰由公共地线串入而影响放大电路的工作。
此外，在放大电路中除了抑制外部干扰源的影响外，还要考虑放大电路本身布线不合理产生的干扰，甚至产生自激振荡。一般用频率补偿技术来消除自激振荡。
2 结语
以上几方面讨论了放大电路的干扰产生原因及抑制措施，要制作高质量的放大电路，不仅需要正确地设计电路，合理地选择元器件，而且对干扰的抑制应予以足够的重视。
[参考文献]
[1]康华光主编.电子技术基础.高等教育出版社，1987
[2]童诗白主编.模拟电子技术基础.高等教育出版社，1988
[3]沈尚贤主编.电子技术导论. 高等教育出版社，1986
[4]王远主编.模拟电子技术.机械工业出版社，1994
[5]邱关源主编.电路. 高等教育出版社，1988 |
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