cosθ項(xiàng)可通過適當(dāng)調(diào)節(jié)接收導(dǎo)線相對(duì)于磁場的方向來降低。例如,如果導(dǎo)體與磁場垂直,噪聲可降至最低,如果導(dǎo)體在相同電纜內(nèi)一起延伸(θ = 0),噪聲將達(dá)到最大。
當(dāng)兩個(gè)導(dǎo)體并聯(lián)時(shí),在給定互感M下,以角頻率ω = 2πf載送電流I2,均方根感應(yīng)電壓Vn為:
Vn = ωMI2 (2)
![流經(jīng)電纜屏蔽體的電流引起的磁噪聲](/uploads/allimg/120316/177094-120316150016349.jpg)
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圖10. 流經(jīng)電纜屏蔽體的電流引起的磁噪聲。
圖10顯示了運(yùn)用此關(guān)系的情形,并說明僅將屏蔽體一端接地的原因。使用100英尺屏蔽電纜,將高電平低阻抗信號(hào)(10V)載送至12位數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)(1 LSB = 2.4 mV)。屏蔽體每
英尺串聯(lián)電阻為0.01歐姆,與導(dǎo)體的互感為0.6μH/英尺,源極和目的地均已接地。兩個(gè)接地點(diǎn)間在60 Hz時(shí)存在1 V電位,使1安培電流流入1歐姆的屏蔽體總電阻。根據(jù)公式
(2),導(dǎo)體內(nèi)的感應(yīng)噪聲電壓為:
Vn=(2π×0.6×10-6H)(1 A)=23 mV,
即10 LSB,從而將系統(tǒng)有效分辨率降低至9位以下。由于屏蔽體兩端均接地,流入屏蔽體的大電流是產(chǎn)生該噪聲電壓的直接原因。而且,接地點(diǎn)間的1伏特電位只是保守假設(shè)!在重工業(yè)環(huán)境中,接地間電位達(dá)10至50伏特都不罕見。
電力線瞬變
另一類系統(tǒng)噪聲是感性電路(例如繼電器、電磁閥和電機(jī))開啟和關(guān)閉時(shí)由高壓瞬變產(chǎn)生的噪聲。當(dāng)具有高自感的器件關(guān)閉時(shí),塌縮磁場可在電力線上產(chǎn)生頻率從0.1至3兆赫的千伏級(jí)瞬變。
除通過容性和電導(dǎo)耦合以及輻射能量在敏感電路內(nèi)產(chǎn)生噪聲外,上述瞬變也會(huì)危及設(shè)備和人員。業(yè)界已建立表征特定瞬變波形的保護(hù)標(biāo)準(zhǔn);不過,設(shè)計(jì)時(shí)除了抗噪外,系統(tǒng)也應(yīng)解決對(duì)信號(hào)的潛在干擾問題。圖11顯示了工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中的4種典型波形。
其他噪聲源最后,有一組噪聲源可視為混雜的或“古怪的”。
對(duì)于高阻抗下的低電平信號(hào),電纜本身也可成為噪聲源。電纜內(nèi)的電介質(zhì)材料上可以產(chǎn)生電荷;如果電介質(zhì)與導(dǎo)體無接觸,除非電纜可保持剛性,否則此電荷將成為電纜內(nèi)的噪聲源。此噪聲高度依賴于電纜的任何運(yùn)動(dòng);Belden Corporation曾報(bào)告噪聲電平為5至100 mV。在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)移動(dòng)和彎曲RG188同軸電纜時(shí),也觀察到類似特性的噪聲(5至25 mV)。
另一類運(yùn)動(dòng)相關(guān)噪聲發(fā)生在電纜穿過磁場的情況。當(dāng)電纜切割固定磁通線或者通量密度B變化時(shí),電纜內(nèi)產(chǎn)生感應(yīng)電壓。這種噪聲在可能使電纜快速運(yùn)動(dòng)的高振動(dòng)環(huán)境下很麻煩。如果可以阻止電纜相對(duì)于磁場的振動(dòng),噪聲便不會(huì)出現(xiàn)。
最后,如果儀器儀表靠近廣播電臺(tái)或電視臺(tái)工作,信號(hào)可能受傳輸噪聲影響。除AM、FM和電視發(fā)射機(jī)外,RFI也可能來自CB無線電、業(yè)余無線電、對(duì)講機(jī)、尋呼系統(tǒng)等。由于對(duì)RF噪聲進(jìn)行整流,高頻噪聲應(yīng)視為直流電路中存在神秘漂移的可能來源;調(diào)查漂移時(shí)必須使用寬帶示波器。
總結(jié)
本文詳細(xì)說明了任何電子系統(tǒng)中都會(huì)存在的不同類型干擾噪聲。表3列出了上述噪聲源,以及解決噪聲問題的一些有效方法。了解使用降噪技術(shù)前的完整噪聲系統(tǒng)(來源、耦合介質(zhì)、接收機(jī)和關(guān)聯(lián))非常重要。
評(píng)論