在本章节中,我们将主要用于传递信息的线称为信号线。通常为了通过电路传输信息,总是需要一定量的电流,即使是非常小的电流。随后,电流周围便产生了磁场。当电流随着信息而发生变化时,会向周围发射无线电波,从而便产生了噪声。
随着信息量的增加,通过信号线的电流频率也随之增加,或可能需要更多的信号线。通常,电流频率越高,或信号线数量越多,发射的无线电波强度就越大。因此,电子设备的性能越高、处理的信息量越大、电子设备中所使用的信号线越多,就越容易产生噪声干扰。
传输信息的电路大致可分为模拟电路和数字电路,分别使用模拟信号和数字信号。从电路噪声的角度出发对其一般特性做如下说明。
图2-2-1 模拟信号和数字信号
(1) 模拟电路
当模拟电路为噪声源时,一般产生的噪声较少,因为模拟电路使用有限频率,并采用控制电流流动的设计情况较多。
但如果有能量外泄,则仍会产生噪声干扰。例如,电视和广播接收器采用一个具有恒定频率的信号,此频率称为本地震荡频率,以便从天线接收的无线电波中有选择地放大目标频率。如果此频率泄漏到外部,则可能对其他设备产生干扰。为了防止发生此情况,调谐器部分会被屏蔽,或在线路中使用EMI静噪滤波器。
图2-2-2 使用EMI静噪滤波器(穿心电容)的电子调谐器示例
相比之下,从噪声受害方考虑,由于模拟电路经常处理微弱信号,哪怕微小的波动信息都会受到影响,电路往往容易成为噪声受害方。例如,如果噪声进入音频放大电路的名列前茅级(从麦克风进入等),扬声器会检测到噪声并进行放大,从而产生很响的噪声。为了防止发生此情况,高灵敏音频放大器会被屏蔽,或在线路中使用EMI静噪滤波器。
图2-2-3 模拟电路中特定频率处容易产生噪声
图2-2-4 以EMC为例模拟电路的特性
(2) 数字电路
把数字电路作为噪声源来看,由于在很短的时间内会发生0与1信号电平之间的转换,其中包含了极宽范围的频率成分,因此数字电路很可能成为噪声源。为了防止发射出噪声,因此在数字信号中使用了屏蔽和EMI静噪滤波器。数字电路产生的噪声是一个很重要的课题,并会在第2-3节中详细说明,其不仅与信号有关,而且还与电源有关。
但把数字电路作为噪声受害方来看,只有0和1两种状态(之间没有其他状态)来表示信号,且具有相对较大的幅值。另外,即使有微弱的感应也不会影响信息,因此不太会成为噪声受害方。但如果达到很高电平噪声,则即使只有一瞬间,数据也会发生完全改变。因此,其对于静电放电之类的脉冲噪声是一个弱点。(静电放电也简称为ESD)
图2-2-5 数字电路对噪声具有较高的承受力,但更容易发出噪声
图2-2-6 以EMC为例数字信号的特性