為保證列車通信、控制等系統(tǒng)的正常運(yùn)行, 設(shè)備的抗干擾設(shè)計與功能設(shè)計同樣重要。在設(shè)計初必須考慮數(shù)字電路干擾的抑制問題, 否則很難達(dá)到高速數(shù)字電路抗干擾要求。因此首先應(yīng)當(dāng)提高數(shù)字線路板的抗干擾能力及減小電路輻射, 避免在設(shè)計完成之后再去進(jìn)行線路板的抗干擾的補(bǔ)救措施。
隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展,列車也向著高速發(fā)展,列車車載系統(tǒng)中逐步采用高速數(shù)字電路。在列車上有許多干擾源,包括各類變壓器、風(fēng)機(jī)、受電弓、空氣壓縮機(jī)等產(chǎn)生的電磁干擾,影響著列車內(nèi)高速數(shù)字電路的正常工作。此外,為保證乘車環(huán)境和工作環(huán)境的舒適,車上還配備有空調(diào)、電熱器、通風(fēng)機(jī)等各類電器設(shè)備,他們同樣對外產(chǎn)生著電磁輻射,影響到高速數(shù)字電路的正常工作。因此,在列車上如此復(fù)雜的環(huán)境中,如何確保高速數(shù)字信號的可靠,將變得尤為重要。這些問題如果不處理好將導(dǎo)致信號失真,時序錯誤,系統(tǒng)不穩(wěn)定等諸多情況, 會帶來不可估計的損失。
干擾形成方式
干擾形成的三個基本方式: 干擾源、耦合途徑、敏感源。下面分別從這幾個方面進(jìn)行闡述。
PCB線路板干擾耦合途徑
PCB 現(xiàn)路板上干擾主要有共模干擾和差模干擾。差模干擾是由信號回路產(chǎn)生的,共模干擾是由電纜上的共模電流產(chǎn)生。對于印制電路板主要指其差模干擾,因為其差模干擾的頻率范圍為電路信號所占有的整個頻段,不僅能通過其導(dǎo)線耦合到各敏感源器件,同時電流環(huán)還會耦合進(jìn)外部產(chǎn)生的各類干擾,影響正常的工作系統(tǒng)。減小差模干擾的主要方法是布線時盡量減短走線長度, 減小信號環(huán)路面積。
PCB線路板上干擾源產(chǎn)生方式
高速數(shù)字電路各類干擾的主要產(chǎn)生原因是由電源自身固有噪聲頻率及外部線路上各類變化的di/dt、du/dt 產(chǎn)生,由于電路板上存在電源回路、信號回路、高速信號回路及附屬在線路上的各類容性、感性負(fù)載,因此當(dāng)信號產(chǎn)生跳變時都將產(chǎn)生一個尖峰沖擊形成噪聲,而這些噪聲將通過各回路的電流環(huán)沿路傳導(dǎo),因此應(yīng)當(dāng)抑制電源自身的固有噪聲及各種高速數(shù)字跳變引起的噪聲。 抑制電路自身或者各類突變信號產(chǎn)生的噪聲,最好的抑制方式就是去耦和濾波。這樣既減少了自身的噪聲也能夠吸收外部對其的影響,提高自身的抗干擾能力。圖1 簡要說明在各個電路階段所產(chǎn)生的噪聲。

圖1 各個電路階段噪聲的產(chǎn)生
PCB電路板上的敏感源

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