你知道如何抑制噪聲嗎

來源：江蘇蔚之戰(zhàn)環(huán)能科技有限公司 2022年12月08日 10:47

　　在生活中，噪聲永遠是我們最難以忍受的一種干擾。對于需要不斷接受信息幫助工業(yè)決策的傳感器來說，那些無用的信號正如同噪聲一般，對其數(shù)據(jù)的傳輸產(chǎn)生嚴重干擾。一旦傳感器無法正確傳輸數(shù)據(jù)，就可能導(dǎo)致事故發(fā)生。

　　因此，如何抑制噪聲干擾的產(chǎn)生，是減少傳感器故障、保障工業(yè)生產(chǎn)的關(guān)鍵。

　　01噪聲干擾對策的要求

　　MEMS技術(shù)的發(fā)展使得單芯片傳感器得到了廣泛應(yīng)用。單芯片傳感器主要由信號線、電源線和接地線構(gòu)成，此外還可通過時鐘和數(shù)據(jù)在內(nèi)的各種信號線路實現(xiàn)通信，而當(dāng)干擾出現(xiàn)時，以上所有部件都會受到影響。

　　單芯片傳感器分為多種規(guī)格、類型和功能，但為避免傳感器故障而提出的干擾對策要求是一致的：

　　1確保傳感器運行所需的正確信號高效、成功地通過；

　　2防止可能導(dǎo)致傳感器失效的噪聲通過；

　　3濾波器需要安裝在傳感器附近，以確保其有效性。

　　02噪聲干擾對策及其實例

　　A電源線干擾對策

　　濾波器插入損耗高，能夠處理從低頻至高頻的寬帶，適合消除電源線中的噪聲。而*用電容器處理噪聲需要非常大的電容值，足以涵蓋低頻和低ESL電容器，以確保高頻插入損耗。

　　因此電容器與電感器的結(jié)合可產(chǎn)生有利的插入損耗，并通過從電感器在傳感器一側(cè)布置足夠的電容，實現(xiàn)更有效的多級配置降噪濾波器。

　　當(dāng)傳感器電源線有噪聲時，將導(dǎo)致傳感器輸出值錯誤。排查錯誤可知，這是由電源線的正常模式噪聲所導(dǎo)致的，因此在傳感器附近插入四個低ESL的0.1μF電容器，就能夠?qū)鞲衅鞯妮敵鲥e誤抑制在1%以下。

　　B信號線干擾對策

　　消除數(shù)據(jù)/時鐘線路噪聲，需要濾波器在信號頻率具有較低的插入損耗。如果噪聲水平較低，或者當(dāng)信號和噪聲頻率可以區(qū)分時，可以僅使用電容器；如果信號頻率和噪聲頻率比較接近，則必須通過結(jié)合使用電容器和電感器，將濾波器的插入損耗配置在非常高的水平。

　　傳感器通信可能因傳感器信號線上的噪聲效應(yīng)而停止，我們可以通過提高注入的噪聲水平，測試合適的操作限值水平(無缺陷區(qū)域)。

　　▲初始：抗故障能力隨頻率大幅變化。

　　▲對策1：增加電容器可改善頻率為100MHz和250Mhz時的抗故障能力。

　　▲對策2：配置鐵氧體磁珠和電容器，可改善頻率為200MHz和250Mhz時的抗故障能力。

　　▲對策3：為了獲得平衡，在電源線上配置π型濾波器，并在接地線上添加鐵氧體磁珠，這樣可改善所有頻率范圍的抗故障能力。

　　如今，隨著各式各樣層出不窮的傳感器，逐漸成為IoT、無人駕駛等新技術(shù)中*的一部分，因此了解以上兩種抑制噪聲干擾的對策，對于減少傳感器故障、讓工業(yè)系統(tǒng)得以順利運行十分重要。

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