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你知道如何抑制噪聲嗎

更新時間:2022-12-08      點擊次數(shù):1171
  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。
  當傳感器電源線有噪聲時,將導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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