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你知道如何抑制噪声吗

发布时间:2022-04-01      点击次数:346
  在生活中,噪声永远是我们最难以忍受的一种干扰。对于需要不断接受信息帮助工业决策的传感器来说,那些无用的信号正如同噪声一般,对其数据的传输产生严重干扰。一旦传感器无法正确传输数据,就可能导致事故发生。
  因此,如何抑制噪声干扰的产生,是减少传感器故障、保障工业生产的关键。
  01噪声干扰对策的要求
  MEMS技术的发展使得单芯片传感器得到了广泛应用。单芯片传感器主要由信号线、电源线和接地线构成,此外还可通过时钟和数据在内的各种信号线路实现通信,而当干扰出现时,以上所有部件都会受到影响。
  单芯片传感器分为多种规格、类型和功能,但为避免传感器故障而提出的干扰对策要求是一致的:
  1确保传感器运行所需的正确信号高效、成功地通过;
  2防止可能导致传感器失效的噪声通过;
  3滤波器需要安装在传感器附近,以确保其有效性。
  02噪声干扰对策及其实例
  A电源线干扰对策
  滤波器插入损耗高,能够处理从低频至高频的宽带,适合消除电源线中的噪声。而完全用电容器处理噪声需要非常大的电容值,足以涵盖低频和低ESL电容器,以确保高频插入损耗。
  因此电容器与电感器的结合可产生有利的插入损耗,并通过从电感器在传感器一侧布置足够的电容,实现更有效的多级配置降噪滤波器。
  当传感器电源线有噪声时,将导致传感器输出值错误。排查错误可知,这是由电源线的正常模式噪声所导致的,因此在传感器附近插入四个低ESL的0.1μF电容器,就能够将传感器的输出错误抑制在1%以下。
  B信号线干扰对策
  消除数据/时钟线路噪声,需要滤波器在信号频率具有较低的插入损耗。如果噪声水平较低,或者当信号和噪声频率可以区分时,可以仅使用电容器;如果信号频率和噪声频率比较接近,则必须通过结合使用电容器和电感器,将滤波器的插入损耗配置在非常高的水平。
  传感器通信可能因传感器信号线上的噪声效应而停止,我们可以通过提高注入的噪声水平,测试合适的操作限值水平(无缺陷区域)。
  ▲初始:抗故障能力随频率大幅变化。
  ▲对策1:增加电容器可改善频率为100MHz和250Mhz时的抗故障能力。
  ▲对策2:配置铁氧体磁珠和电容器,可改善频率为200MHz和250Mhz时的抗故障能力。
  ▲对策3:为了获得平衡,在电源线上配置π型滤波器,并在接地线上添加铁氧体磁珠,这样可改善所有频率范围的抗故障能力。
  如今,随着各式各样层出不穷的传感器,逐渐成为IoT、无人驾驶等新技术中*的一部分,因此了解以上两种抑制噪声干扰的对策,对于减少传感器故障、让工业系统得以顺利运行十分重要。
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