电路噪声的成因与抑制措施_俞富

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1、电 路 噪 声 的 成 因 与 抑 制 措 施吉 林 省 行 政 学 院 俞 富【 摘 要 】 电 路 噪 声 是 导 致 电 子 设 备 各 种 干 扰 的 主 要 祸 根 , 对 于 维 修 者 来 说 , 最 棘 手 的 故 障 ,莫 过 于 噪 声 故 障 。 电 路 噪 声 现 象 千 差 万 别 , 成 因 错 综 复 杂 , 属 于 “ 软 故 障 ” 的 范 畴 。 本 文 以 电阻 元 件 、 电 容 元 件 、 感 性 元 件 和 半 导 体 元 件 为 例 , 分 析 电 路 噪 声 的 成 因 与 抑 制 措 施 问 题 。【 关 键 词 】 电 路 噪 声 成 因 抑

2、 制 措 施电 子 设 备 都 是 以 其 独 特 的 电 路 设 计 和 电 路 功 能实 现 它 的 控 制 的 。 例 如 , 还 音 设 备 能 使 声 音 信 息 实现 高 保 真 度 的 还 原 ; 控 制 设 备 能 按 指 令 信 号 准 确 无误 地 实 现 自 动 控 制 程 序 ; 测 试 设 备 能 通 过 输 入 或 输出 信 号 显 示 精 确 的 测 试 数 据 。 但 这 些 电 子 设 备 在 实际 运 行 过 程 中 , 除 了 有 用 信 号 外 , 还 常 常 会 叠 加 一种 对 有 用 信 号 起 干 扰 和 破 坏 作 用 的 电 变 化 , 我

3、们 把这 种 电 变 化 称 之 为 电 路 噪 声 。电 路 噪 声 是 引 起 电 子 设 备 各 种 干 扰 的 主 要 祸 根 。例 如 , 在 还 音 设 备 中 , 叠 加 了 有 用 声 音 信 号 以 外 的干 扰 电 变 化 , 将 会 破 坏 声 音 还 原 的 保 真 度 ; 在 控 制设 备 中 , 指 令 信 号 以 外 的 电 变 化 , 会 使 指 令 工 作 失常 而 导 致 误 动 作 ; 在 测 试 设 备 中 , 混 入 了 应 检 测 信号 以 外 的 电 变 化 , 会 使 测 量 指 示 产 生 误 差 。电 路 噪 声 作 为 一 种 故 障 ,

4、属 于 “ 软 故 障 ” 的 范畴 , 其 成 因 错 综 复 杂 。 有 的 是 由 于 电 路 元 件 的 质 量欠 佳 或 选 择 使 用 不 当 所 引 起 的 ; 有 的 是 因 电 路 结 构及 布 局 不 合 理 所 引 起 的 ; 有 的 是 由 于 没 有 妥 善 接 地或 屏 蔽 所 引 起 的 ; 有 的 则 是 因 温 升 等 其 它 因 素 所 引起 的 。 下 面 以 电 阻 元 件 、 电 容 元 件 、 感 性 元 件 和 半导 体 元 件 为 例 , 具 件 分 析 一 下 电 路 噪 声 的 成 因 与 抑制 措 施 。一 、 电 阻 元 件 引 起 的

5、电 路 噪 声 与 抑 制 措 施电 阻 是 电 子 设 备 中 必 不 可 少 的 组 成 元 件 。 无 论是 固 定 电 阻 还 是 可 变 电 阻 (电 位 器 ) , 在 它 们 两 端 加上 电 压 时 , 就 必 然 有 电 流 流 过 ; 电 流 流 过 电 阻 时 ,就 要 产 生 焦 耳 热 , 电 阻 的 温 度 将 随 之 上 升 。 由 于 电阻 内 的 电 子 随 热 能 作 用 而 产 生 不 规 则 运 动 , 因 而 电阻 将 因 热 骚 动 而 产 生 热 骚 动 噪 声 。 其 噪 声 大 小 与 绝对 温 度 和 电 阻 值 乘 积 的 平 方 根 成

6、正 比 。 电 阻 值 越 大 ,温 度 上 升 越 高 , 产 生 的 噪 声 也 就 越 大 。 在 电 子 设 备中 , 所 用 电 阻 值 的 大 小 是 由 电 路 要 求 来 决 定 的 , 因而 要 抑 制 热 骚 动 噪 声 , 就 必 须 抑 制 温 度 的 上 升 。对 于 固 定 电 阻 来 说 ,从 噪 声 抑 制 措 施 来 考 虑 ,在不 改 变 电 路 要 求 所 决 定 的 电 阻 值 的 情 况 下 ,应 尽 量 抑制 因 焦 耳 热 引 起 的 温 度 上 升 ,故 电 阻 的 额 定 功 率 应 该有 足 够 的 富 裕 量 。 此 外 ,当 电 阻 的

7、额 定 功 率 、 标 称 阻值 、 及 加 在 两 端 的 电 压 确 定 之 后 ,电 流 也 随 之 确 定 ,电阻 所 产 生 的 热 量 也 就 是 个 定 值 。 这 时 温 升 的 大 小 就与 散 热 措 施 密 切 相 关 。 因 此 ,在 安 装 方 法 上 必 须 做 到有 利 于 电 阻 的 散 热 ,应 使 空 气 充 分 流 通 ,并 尽 可 能 远离 其 它 发 热 元 件 。 当 几 个 电 阻 集 中 在 一 起 ,且 与 接 线板 平 行 安 装 时 ,要 受 相 互 散 热 的 影 响 ,故 应 特 别 注 意相 互 之 间 的 隔 离 和 使 空 气 便

8、 于 对 流 。对 于 电 位 器 来 说 , 为 了 抑 制 噪 声 , 应 避 免 使 用质 量 低 劣 的 电 位 器 , 以 免 因 滑 动 触 点 和 电 阻 接 触 点长 期 使 用 造 成 接 触 不 良 而 引 起 噪 声 。 应 选 用 密 封 式的 电 位 器 , 因 非 密 封 式 电 位 器 易 受 潮 气 及 尘 埃 的 影响 而 产 生 噪 声 。 最 好 避 免 将 两 个 相 距 很 远 的 电 路 用一 个 同 轴 电 位 器 , 以 免 相 互 感 应 而 产 生 噪 声 。 在 安63现 代 电 影 技 术 No. 10/ 2006 ADVANCED MO

9、TION PICTURE TECHNOLOGY 应 用 技 术 研 究装 时 , 电 位 器 的 引 线 应 采 用 双 股 绞 线 或 屏 蔽 线 以 最短 距 离 连 接 , 这 对 抑 制 噪 声 是 有 利 的 。二 、 电 容 元 件 引 起 的 电 路 噪 声 与 抑 制 措 施电 容 元 件 也 是 电 子 设 备 中 必 不 可 少 的 组 成 元 件 、电 容 元 件 又 是 引 起 电 路 噪 声 的 重 要 因 素 之 一 。 例 如 ,当 电 容 元 件 的 质 量 欠 佳 时 , 工 作 时 将 产 生 很 大 的 噪声 。 这 种 噪 声 一 般 无 规 律 性 。

10、 若 质 量 欠 佳 的 电 容 接在 放 大 器 的 推 动 级 则 反 映 出 的 噪 声 还 不 太 明 显 , 若是 接 在 放 大 器 的 前 置 某 级 中 , 尤 其 是 第 一 级 里 , 因放 大 器 的 增 益 很 高 , 所 以 噪 声 的 现 象 就 会 表 现 的 很突 出 。 若 前 置 级 中 的 耦 合 电 容 、 退 耦 电 容 、 发 射 极傍 路 电 容 、 消 振 电 容 、 高 频 傍 路 电 容 等 质 量 欠 佳 时 ,都 将 引 发 不 同 程 度 的 无 规 律 噪 声 。 此 外 。 当 耦 合 电容 和 负 反 馈 电 容 内 部 接 触

11、不 良 时 , 将 使 电 路 产 生 时断 时 续 、 时 好 时 坏 、 时 大 时 小 的 噪 声 。 当 用 于 电 源滤 波 、 退 耦 滤 波 、 晶 体 管 滤 波 器 的 基 极 电 容 出 现 漏电 或 电 容 量 减 小 时 , 可 能 会 产 生 不 同 程 度 的 交 流 声或 汽 船 声 。 当 存 在 漏 电 的 电 解 电 容 器 受 到 机 械 冲 击或 振 动 时 , 极 片 受 振 动 , 漏 电 电 流 的 大 小 也 随 之 变化 , 成 为 引 发 电 路 噪 声 的 原 因 之 一 。从 抑 制 电 路 噪 声 上 考 虑 , 应 特 别 注 意 电

12、 容 器 的正 确 选 用 与 安 装 等 问 题 。 对 于 高 频 电 路 或 脉 冲 电 路的 傍 路 电 容 器 来 说 , 由 于 一 般 采 用 的 电 解 电 容 器 其电 极 结 构 大 多 是 卷 成 圆 筒 形 的 , 为 避 免 因 电 容 器 本身 存 在 的 电 感 作 用 的 影 响 而 引 发 自 激 振 荡 噪 声 , 应在 大 容 量 的 傍 路 电 容 器 上 再 并 接 一 只 小 容 量 的 电 容器 , 以 尽 量 降 低 其 合 成 阻 抗 , 使 高 频 时 也 能 很 好 地傍 路 , 这 对 抑 制 自 激 振 荡 噪 声 是 有 利 的 。

13、在 布 线 时还 应 使 小 电 容 的 接 地 导 线 尽 量 缩 短 , 并 采 取 与 大 电容 一 点 接 地 安 装 , 以 减 少 引 线 电 感 的 影 响 。 对 于 级间 退 耦 电 容 器 来 说 , 为 防 止 其 因 退 耦 不 良 导 致 汽 船声 噪 声 , 从 安 全 运 用 和 稳 定 电 路 考 虑 , 应 选 用 对 电路 下 限 频 率 有 很 低 阻 抗 的 优 质 且 耐 压 性 好 的 电 容 器 。对 于 放 大 电 路 中 的 耦 合 电 容 来 说 , 为 确 保 其 传 交 隔直 作 用 , 避 免 产 生 电 路 噪 声 , 必 须 选 用

14、 没 有 直 流 漏电 而 且 绝 缘 性 能 好 的 电 容 器 。 由 于 电 解 电 容 器 不 耐热 , 在 安 装 时 应 远 离 其 它 发 热 元 件 并 选 择 散 热 良 好的 位 置 , 以 防 止 电 容 器 外 壳 与 其 它 导 体 或 元 件 接 触而 引 发 噪 声 , 同 时 必 须 牢 实 地 将 其 固 紧 。三 、 感 性 元 件 引 起 的 电 路 噪 声 与 抑 制 措 施在 电 子 设 备 中 , 感 性 元 件 主 要 包 括 电 源 变 压 器 、电 磁 继 电 器 、 扼 流 圈 等 电 感 性 元 件 。 由 感 性 元 件 产生 的 电 路

15、 噪 声 , 一 般 多 表 现 为 磁 感 应 噪 声 或 间 歇 噪声 , 其 主 要 起 因 是 由 于 感 性 元 件 的 漏 感 对 电 路 的 不良 耦 合 造 成 的 。 例 如 , 当 电 源 变 压 器 接 通 交 流 电 源 ,电 流 流 过 初 级 绕 组 产 生 磁 通 和 次 级 绕 组 交 链 , 在 次级 产 生 与 线 匝 成 正 比 的 电 动 势 。 但 产 生 的 磁 通 并 不是 全 部 有 效 地 作 用 于 电 压 变 换 , 在 变 压 器 的 外 面 会出 现 漏 磁 通 。 这 一 漏 磁 通 将 影 响 其 它 电 路 , 形 成 磁感 应

16、噪 声 。 又 如 , 低 频 电 路 用 的 带 铁 芯 的 扼 流 圈 ,由 于 其 磁 路 中 夹 有 硬 纸 板 之 类 的 东 西 , 形 成 了 一 个空 气 隙 , 故 其 外 形 虽 然 和 电 源 变 压 器 大 致 相 同 , 但其 漏 磁 通 却 比 变 压 器 的 多 。 此 外 , 流 入 扼 流 圈 的 电流 很 少 是 正 弦 波 , 一 般 都 为 非 正 弦 波 。 这 种 电 流 在扼 流 圈 两 端 要 产 生 随 电 流 变 化 的 反 电 动 势 , 这 种 反电 动 势 往 往 成 为 电 路 的 噪 声 源 。 再 如 , 电 磁 继 电 器的 关 键 部 分 是 接 点 和 线 圈 , 在 长 期 使 用 中 , 由 于 尘埃 污 染 、 接 点 金 属 生 绣 、 氧 化 或 烧 损 , 将 使 触 点 接触 不 良 , 接 点 的 接 触 电 阻 将 随 触 点 的 接 触 条 件 而 变 ,有 时 会 因 此 而 产 生 间 歇 噪 声 。 另 外 ,