摘要：介紹了TV+DVD COMBO機(jī)開路狀態(tài)下易產(chǎn)生的干擾，針對(duì)其現(xiàn)象對(duì)干擾源、干擾現(xiàn)象、傳播路徑及敏感器件的進(jìn)行了分析，并通過相應(yīng)措施的應(yīng)用，達(dá)到對(duì)此狀態(tài)接收機(jī)電視信號(hào)質(zhì)量的改善。文中著重介紹了電源部分產(chǎn)生的干擾現(xiàn)象、產(chǎn)生源及干擾抑制方法。
關(guān)鍵詞：開路；干擾源；傳播路徑；敏感器件；電磁兼容性(EMC)

    隨著數(shù)字信息時(shí)代的來臨，普通電視機(jī)逐漸普及并具有超大信息存儲(chǔ)容量的DVD碟片和DVD播放器逐漸成為人們獲取信息的主要途徑。由于采用一體化設(shè)計(jì)，TV+DVD COMBO機(jī)不僅省去了聯(lián)接線和復(fù)雜的連接方法，而且用戶僅需一只遙控器，就可完成TV和DVD的全部功能操作，只要按一下DVD或TV鍵就可方便地實(shí)現(xiàn)TV和DVD之間的轉(zhuǎn)換。
    這款TV+DVD COMBO機(jī)與普通電視機(jī)相比，它具有內(nèi)置DVD播放器設(shè)計(jì)使TV和DVD共用部分電路資源節(jié)省成本，同時(shí)又能簡(jiǎn)化用戶的連接和操作。隨著人們對(duì)電視圖像質(zhì)量要求的不斷提高，電視接收機(jī)信號(hào)干擾問題日漸成為電路設(shè)計(jì)者所要首先考慮的問題。電視接收機(jī)在不同的環(huán)境和條件下會(huì)受到不同種類、不同程度的干擾，所以對(duì)電視接收機(jī)干擾問題也相對(duì)復(fù)雜些。
    而開路狀態(tài)即電視信號(hào)不是通過同軸電纜進(jìn)行信號(hào)傳輸，而是通過大氣作為媒介用天線來接收電視信號(hào)的接收方式。這種狀態(tài)下的外界干擾會(huì)比閉路狀態(tài)下更為嚴(yán)重。但一般狀態(tài)下形成干擾要滿足3個(gè)基本要素：干擾源、傳播路徑、敏感器件，如圖1所示。

    從這些方面考慮電磁干擾，以達(dá)到對(duì)TV+DVD COMBO機(jī)開路接收的抗干擾性進(jìn)行分析和改善，從而達(dá)到更好的電磁兼容性(EMC)。由于電磁干擾的原因，工作在規(guī)定的電磁環(huán)境安全范圍內(nèi)的電氣和電子的系統(tǒng)、裝置和設(shè)備，他們的設(shè)計(jì)水平或性能上沒有造成不可接受的下降，這種能力就是電磁兼容性。

1 接收機(jī)干擾種類
    任何可能引起裝置、設(shè)備或系統(tǒng)性能降低或?qū)ι镔|(zhì)或?qū)o生命物質(zhì)產(chǎn)生損害作用的電磁現(xiàn)象，叫電磁騷擾。它可能是由電磁噪聲、無用信號(hào)或傳播媒介自身的變化。對(duì)于電視接收機(jī)而言，它就是干擾源，用數(shù)學(xué)語言描述數(shù)字信號(hào)、開關(guān)電路、脈動(dòng)發(fā)生電路和大功率控制電路等，在極短時(shí)間內(nèi)電壓電流急速變化的場(chǎng)合，含有電感和電容的電路通斷的場(chǎng)合。
    不同的交流電源干擾來自，外來噪聲是外界干擾，內(nèi)部噪聲是機(jī)內(nèi)噪聲。

    除此之外，噪聲按傳遞途徑分類

    文中從外部和內(nèi)部對(duì)電視接收機(jī)的干擾進(jìn)行分析。
1．1 外部干擾
    外部干擾是由電視機(jī)本身產(chǎn)生降低電視信號(hào)質(zhì)量的干擾，一般多為輻射干擾，如：外界雷電、繼電器運(yùn)作、開關(guān)動(dòng)作電路等。當(dāng)這些du／dt，di／dt值較大的干擾耦合進(jìn)電視接收機(jī)，會(huì)對(duì)其產(chǎn)生嚴(yán)重的影響，重者會(huì)使電視機(jī)損壞，這種干擾又分自然干擾和人為干擾。
1．2 內(nèi)部干擾
    一般情況下，受外界干擾的程度和強(qiáng)度由環(huán)境因素決定，所以改善TV+DVD COMBO機(jī)的電視信號(hào)效果要從電視機(jī)芯電路設(shè)計(jì)著手，也就是對(duì)電視機(jī)本身性能的研究。當(dāng)外界條件穩(wěn)定的情況下，電視信號(hào)接收效果越好，說明該電視接收性能越強(qiáng)。針對(duì)不同的電視接收機(jī)，不同機(jī)芯電路設(shè)計(jì)，在干擾種類和形式上基本相同，但不同的機(jī)芯電路設(shè)計(jì)有細(xì)微的干擾差別。
1．2．1 PCB設(shè)計(jì)及布線
    良好的印制電路板(PCB)設(shè)計(jì)和布線在電磁兼容性中是一個(gè)重要的因素。大多數(shù)PCB布線受限于電路板的大小和銅板的層數(shù)。一些布線技術(shù)可以用于一種電路，卻不能用于另一種，這便主要依賴于布線工程師的經(jīng)驗(yàn)。所以PCB設(shè)計(jì)及布線成功的話將減少絕大部分的電磁干擾。如果布線不當(dāng)會(huì)產(chǎn)生干擾。

(1)線路板分區(qū)不合理：如強(qiáng)、弱信號(hào)、數(shù)字、模擬信號(hào)距離不當(dāng)。干擾源(電源)與大信號(hào)區(qū)過近，干擾頻譜如圖4所示。這種干擾一般是通過電磁輻射耦合到相應(yīng)的敏感區(qū)引起的。

    (2)單片機(jī)總線與小信號(hào)區(qū)距離不當(dāng)，產(chǎn)生干擾現(xiàn)象，如圖5所示。這種干擾是由于單片機(jī)產(chǎn)生的干擾通過傳導(dǎo)或輻射耦合到小信號(hào)區(qū)。

    (3)電路板的走線是主要的輻射源。走線產(chǎn)生的輻射主要是由于邏輯電路中電流的突變，在導(dǎo)線的電感上產(chǎn)生了感應(yīng)電壓，這個(gè)電壓會(huì)產(chǎn)生較強(qiáng)的輻射。
    另外，由于導(dǎo)線起著輻射天線的作用，所以導(dǎo)線越長(zhǎng)，輻射效率越高，產(chǎn)生的干擾程度越強(qiáng)。
    (4)線路板上有較大的環(huán)路面積，易形成輻射源。
    (5)布線是直角路徑會(huì)在其內(nèi)部的邊緣產(chǎn)生集中的電場(chǎng)。該電場(chǎng)能產(chǎn)生耦合到相鄰路徑的噪聲。
    (6)布線的間距過小易產(chǎn)生電容耦合的干擾，一般在走線距離方面有簡(jiǎn)單的規(guī)定。
    (7)電源線的地線過窄，以致電源線和地線的阻抗相對(duì)較大，從而電流流過時(shí)產(chǎn)生一定的壓降，對(duì)敏感區(qū)造成過大的干擾。
    可見，PCB設(shè)計(jì)和布線是提高電視接收機(jī)抗干擾能力應(yīng)考慮的因素。
1．2．2 開關(guān)電源部分
    干擾種類及現(xiàn)象：開關(guān)電源的差模、共模濾波器，由C801，T801和C802組成，抑制供電電路引入的各種電磁干擾掉，消除電網(wǎng)電壓中高頻干擾脈沖；由于共模濾波器具有雙向性，即可將隨交流電供電線路引入的干擾信號(hào)抑制之外，還可將由開關(guān)穩(wěn)壓電源高頻振蕩注入交流市電的電磁干擾抑制，而且后者的濾波效果更明顯。如圖6(a)～圖6(d)分別為電容C802前后的頻譜圖和波形圖，可見經(jīng)過差模電容后干擾程度明顯減弱。

開關(guān)電源主要引起電視接收機(jī)的噪點(diǎn)干擾，輕微干擾，如圖6所示；嚴(yán)重干擾時(shí)會(huì)形成S紋狀干擾，如圖7所示。

    開關(guān)電源抑制電路由C873，C852，D843，R851組成。在開關(guān)管Q801截止時(shí)，變壓器在(1)～(3)繞組上產(chǎn)生突變的開關(guān)干擾電壓，此電壓通過D843對(duì)C873，C852充電。由于D843正向?qū)娮韬苄?，故充電時(shí)間短，使(1)～(3)繞阻上的能量在開關(guān)管Q801截止的瞬間有一個(gè)釋放通路。這樣，開關(guān)變壓器(1)～(3)兩端產(chǎn)生的突變電壓會(huì)大大減小，從而起到抑制開關(guān)干擾作用。而C852同時(shí)還對(duì)二極管兩端產(chǎn)生的尖峰電壓進(jìn)行濾波。其他形成原因和抑制方法如表1所示。

    電容C835前后的地干擾情況有較大差別，電容的濾波效果明顯，如圖8(a)和圖8(b)分別為電容濾波前后的頻譜圖。

    開關(guān)電源部分還具體研究了C808，C809，C817，C830，C851(冷地部分兩個(gè)地之間的耦合電容)，C832，C833，C852，C864幾個(gè)電容的濾波效果，如表2所示。通過對(duì)上述電容的分析，可知電容的濾波作用不是電容越大狀態(tài)越好，而是根據(jù)具體的電路匹配適合的電容，頻率決定電容的選擇，電壓決定耐壓的選擇，同時(shí)還要考慮器件選擇的成本問題。

1．2．3 DVD部分
    在DVD部分，它有兩個(gè)地線回路：一是DVD的地線，一是在主機(jī)芯板上與12 V的DVD供電電源形成回路的地線。對(duì)于后一個(gè)回路的不同接點(diǎn)會(huì)形成一定的干擾。地線回路路徑如PCB圖8，當(dāng)把C818正極與它下面的地線連接可以形成地線環(huán)路如PCB圖10所示，這種情況下會(huì)引入大信號(hào)地的干擾，當(dāng)觀看DVD靜態(tài)畫面時(shí)出現(xiàn)波紋干擾。而在J917處接通地線回路時(shí)，就不會(huì)出現(xiàn)上述干擾現(xiàn)象，這是因?yàn)檫@個(gè)回路沒有走大信號(hào)的地，從而沒有串入干擾。

2 干擾傳播路徑
    干擾傳播的途徑如圖10所示。有通過電源線、信號(hào)線、地線、大地等途徑傳播的“傳導(dǎo)傳播”，也有通過空間直接傳播的“輻射傳播”。
2．1 輻射傳播
    電場(chǎng)(E場(chǎng))產(chǎn)生于兩個(gè)具有不同電位的導(dǎo)體之間。電場(chǎng)的單位為m／V，電場(chǎng)強(qiáng)度正比于導(dǎo)體之間的電壓，反比于兩導(dǎo)體間的距離。磁場(chǎng)(H場(chǎng))產(chǎn)生于載流導(dǎo)體的周圍，磁場(chǎng)的單位為m／H，磁場(chǎng)正比于電流，反比于離開導(dǎo)體的距離。當(dāng)交變電壓通過網(wǎng)絡(luò)導(dǎo)體產(chǎn)生交變電流時(shí)，產(chǎn)生電磁(EM)波，E場(chǎng)和H場(chǎng)互為正交同時(shí)傳播。傳播速度由媒體決定；在自由空間等于光速3×108m／s。在靠近輻射源時(shí)，電磁場(chǎng)的幾何分布和強(qiáng)度由干擾源特性決定，僅在遠(yuǎn)處是正交的電磁場(chǎng)，如圖12所示。

2．2 傳導(dǎo)傳播
    產(chǎn)生傳導(dǎo)干擾可以為差模(在火線和零線之間或信號(hào)線之間)或共模(在火線／零線／信號(hào)和地線之間)，也可以為兩者的組合。對(duì)于信號(hào)和控制線，僅限制共模電流。對(duì)于電源端口，在遠(yuǎn)端要測(cè)量火線和大地之間、零線與大地之間的電壓。差模發(fā)射通常與電源的低頻開關(guān)噪聲有關(guān)，而共模發(fā)射可能是由于高頻開關(guān)元件、內(nèi)部電路電源或內(nèi)部電纜的耦合引起的。
    通過被連接電路，兩根導(dǎo)線終端與地線之間存在著阻抗。這兩條線的阻抗一旦不平衡，在終端就會(huì)出現(xiàn)模式的相互轉(zhuǎn)換。即通過導(dǎo)線傳遞的一種模式在終端反射時(shí)，其中一部分會(huì)變換成另一種模式。

3 抑制干擾的措施
    電視接收機(jī)的電磁兼容性好壞應(yīng)該從各個(gè)抑制干擾方面進(jìn)行考慮，從而達(dá)到更佳的接收效果，下面將從5個(gè)方面進(jìn)行分析。
3．1 元件的選擇
    所有的無源器件都包含寄生電阻，電容和電感。在高頻及EMC問題容易發(fā)生的高頻段，這些寄生參數(shù)經(jīng)常占主導(dǎo)地位，并使器件功能徹底發(fā)生變化。例如，在高頻，碳膜電阻或者變成電容，或者變成電感(由于引線自感和螺線)，這二者甚至?xí)C振，從而使結(jié)果變得更為復(fù)雜；線繞電阻在幾千赫茲以上是無用的，而1 kHz以下的碳膜電阻直到幾百兆赫茲仍保持其電阻性。電容由于其內(nèi)部結(jié)構(gòu)和其外引線自感的影響會(huì)發(fā)生諧振，超過第一個(gè)諧振頻率點(diǎn)后，就呈現(xiàn)顯著的感抗。從EMC角度，表貼元件是首選器件，因?yàn)槠浼纳鷧?shù)小得多，而且能在直到很高的頻率提供令人滿意的參數(shù)。比如，表貼電阻(1 kΩ以下)在l GHz時(shí)仍保持電阻性。對(duì)器件的限制還有功率(尤其是對(duì)付浪涌的)、dv／dt承受能力，di／dt承受能力等。
    對(duì)電容而言，陶瓷介質(zhì)常具有最好的高頻率特性，所以表貼陶瓷電容往往是最好的。有些陶瓷介質(zhì)具有很大的溫度或電壓系數(shù)，但COG或NPO材料沒有溫度及電壓系數(shù)可言，是性能非常穩(wěn)定的高質(zhì)量高頻率電容器。但當(dāng)容量大于l nF時(shí)，其外形比較大，且比其他介質(zhì)的陶瓷電容貴得多。磁性元件應(yīng)具有閉合磁路，這對(duì)抗擾度和發(fā)射都是重要的。
3．2 電路設(shè)計(jì)及線路板
    (1)保持環(huán)路面積最小。任意一個(gè)電路回路中有變化的磁通量穿過時(shí)，將會(huì)在環(huán)路內(nèi)感應(yīng)出電流。電流的大小與磁通量成正比。較小的環(huán)路中通過的磁通量也較少，因此感應(yīng)出的電流也較小，這就說明環(huán)路面積必須最小。
    (2)使導(dǎo)線長(zhǎng)度盡量短。它不像信號(hào)環(huán)路那樣不容易識(shí)別，環(huán)路面積的盡可能小不可能立即看到，而導(dǎo)線的長(zhǎng)短則是很顯然的。就是盡量使所有元件緊靠在一起，PCB設(shè)計(jì)人員不應(yīng)將元件過于分散而占用更多的面積。
    (3)加強(qiáng)電源線和地線之間的電容耦合。根據(jù)印制線路板電流的大小，盡量加粗電源線寬度，減少環(huán)路電阻。同時(shí)、使電源線、地線的走向和數(shù)據(jù)傳遞的方向一致，這樣有助于增強(qiáng)抗噪聲能力。
    (4)布線時(shí)避免90°折線，減少高頻噪聲的發(fā)射。
3．3 抑制干擾源
    抑制干擾源就是盡可能的減小干擾源的du／dt，di／dt。這是抗干擾設(shè)計(jì)中的優(yōu)先原則，這可起到事半功倍的效果。這里所指的干擾源是對(duì)機(jī)芯而言，對(duì)于抵抗外界干擾源，可以通過切斷干擾路徑和提高敏感器件抗干擾性實(shí)驗(yàn)。
    (1)將發(fā)射的頻譜嚴(yán)格限制在設(shè)計(jì)指標(biāo)內(nèi)；(2)減小IC對(duì)電源的影響，可以在IC上并接一個(gè)高頻電容，進(jìn)行濾波；(3)干擾源電路輸出的去耦／濾波；(4)屏蔽源端器件。

3．4 切斷干擾傳播路徑
    根據(jù)干擾的耦合路徑分為傳導(dǎo)和輻射干擾，所以切斷傳播路徑可以從濾波和屏蔽兩方面實(shí)現(xiàn)。
3．4．1 濾波
    高頻干擾噪聲和有用信號(hào)的頻帶不同，可以通過在導(dǎo)線上增加濾波器將有用信號(hào)和噪聲分離開，并對(duì)噪聲進(jìn)行濾出。

    (1)電源濾波
    共模噪聲：在設(shè)備內(nèi)噪聲電壓的驅(qū)動(dòng)下，經(jīng)過設(shè)備與大地之間的寄生電容，電纜與大地之間流動(dòng)的噪聲電流，如圖13(a)所示。減小共模噪聲的方法是在電源線或信號(hào)線中串聯(lián)電感(共模扼流圈)、在導(dǎo)線與地之間并聯(lián)電容器、使用LC濾波器，如圖13(b)所示。共模扼流圈是將電源線的火線和零線(或信號(hào)線和回流線)同方向繞在鐵氧體磁芯上構(gòu)成的，它對(duì)線間流動(dòng)的差模電源電流和信號(hào)電流阻抗很小，而對(duì)兩根導(dǎo)線與地之間流過的共模電流阻抗很大。

    差模噪聲：電子設(shè)備內(nèi)噪聲電壓產(chǎn)生與電源電流或信號(hào)電流相同路徑的噪聲電流，如圖14所示。減小這種噪聲方法是在電源線和信號(hào)線上串聯(lián)電感(差模扼流圈)、并聯(lián)電容或用電感和電容組成低通濾波器，減小高頻的噪聲，如圖15所示。
    (2)器件濾波
    一般在開關(guān)器件等干擾發(fā)生器件上添加組合進(jìn)行濾波。通常在二極管兩端用電感型濾波器或并接電容濾波，對(duì)開關(guān)管兩端接電容型濾波器進(jìn)行濾波，將小信號(hào)電源輸入端接復(fù)合型濾波器濾波。針對(duì)不同頻率的干擾，采用不同的濾波方法。
3．4．2 屏蔽
    屏蔽是指用金屬材料將產(chǎn)生的噪聲封閉起來的方法，屏蔽對(duì)防止外部噪聲進(jìn)入機(jī)體內(nèi)部及防止機(jī)體內(nèi)部之間干擾同樣有效。電場(chǎng)屏蔽和磁場(chǎng)屏蔽的方法是不同的。
    電場(chǎng)屏蔽：電場(chǎng)屏蔽中用導(dǎo)體將噪聲源包圍，然后接地，就能達(dá)到屏蔽的目的。并且，由于導(dǎo)體表面的反射損耗大，因此輕薄的(鋁箔、銅箔)材料也有良好的屏蔽效果。
    磁場(chǎng)屏蔽：常規(guī)屏蔽對(duì)低頻磁場(chǎng)是無效的，因?yàn)榈皖l場(chǎng)的屏蔽取決于反射而不是吸收。由于磁場(chǎng)的波阻抗低，因此反射損耗小。只有垂直于回路的磁通量分量才感應(yīng)電壓，所以改變?cè)春突芈返南鄬?duì)方向具有一定效果。只有能提供高吸收損耗的材料才可能對(duì)磁場(chǎng)屏蔽，例如鋼、金屬或玻莫合金。隨著頻率升高，
    這些材料的導(dǎo)磁率降低，從而使屏蔽效果降低。而非磁性材料，例如銅或鋁變得更加有效。在100 kHz附近，它們的屏蔽效能大致相等。高導(dǎo)磁率材料在高場(chǎng)強(qiáng)中還會(huì)飽和，經(jīng)過加工還會(huì)損失磁導(dǎo)率。磁場(chǎng)屏蔽中，直流磁場(chǎng)／低頻磁場(chǎng)和高頻磁場(chǎng)的屏蔽方法是不同的。直流磁場(chǎng)／低頻磁場(chǎng)的屏蔽需要用厚的高導(dǎo)磁率材料包圍起來，高頻磁場(chǎng)的屏蔽要使用導(dǎo)電率高的材料完全封閉起來。
3．5 提高敏感器件抗干擾措施
    提高敏感器件的抗干擾性能是指從敏感器件考慮盡量減少對(duì)干擾噪聲的拾取，以及從不正常狀態(tài)盡快恢復(fù)的方法。提高敏感器件抗干擾性能的常用措施如下：
    (1)布線時(shí)盡量減少回路環(huán)的面積，以降低感應(yīng)噪聲；
    (2)布線時(shí)，電源線和地線要盡量粗，除減小壓降外，更重要的是降低耦合噪聲；
    (3)對(duì)于單片機(jī)閑置的I／O口，不要懸空，要接地或接電源，其他IC的閑置端在不改變系統(tǒng)邏輯的情況下接地或接電源；
    (4)在速度能滿足要求的前提下，盡量降低單片機(jī)的晶振和選用低速數(shù)字電路；
    (5)IC器件盡量直接焊在電路板上，少用IC座。
3．6 降低電磁干擾的一些實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)
    (1)合理選用；(2)可用串聯(lián)一個(gè)電阻的辦法，降低控制電路上下沿跳變速率；(3)盡量為繼電器等提供某種形式的阻尼；(4)使用滿足系統(tǒng)要求的最低頻率時(shí)鐘；(5)時(shí)鐘產(chǎn)生器盡量靠近器件，石英晶體振蕩器外殼要接地；(6)用地線將時(shí)鐘區(qū)包圍，時(shí)鐘線應(yīng)盡可能短；(7)I／O驅(qū)動(dòng)電路盡量靠近印刷板邊，使其盡快離開印刷板，對(duì)進(jìn)入印制板的信號(hào)和從高噪聲區(qū)來的信號(hào)都要濾波，同時(shí)用串聯(lián)終端電阻的辦法，減小信號(hào)反射；(8)集成電路中應(yīng)盡量接地；(9)印制板應(yīng)使用45°折線布線以減小高頻信號(hào)對(duì)外的發(fā)射與耦合；(10)印制板按頻率和應(yīng)保持一定電流開關(guān)特性分區(qū)，噪聲元件與非噪聲元件距離；(11)單面板和雙面板用單點(diǎn)接電源和單點(diǎn)接地，電源線和地線應(yīng)盡量粗，采用多層板以減小電源、地的容生電感；(12)模擬電壓輸入線、參考電壓端應(yīng)遠(yuǎn)離數(shù)字電路信號(hào)線；(13)對(duì)A／D類器件，數(shù)字部分與模擬部分不應(yīng)交叉；(14)元件引腳盡量短；(15)關(guān)鍵導(dǎo)線要盡量粗，并在兩邊加上保護(hù)地，高速線應(yīng)短且直；(16)對(duì)噪聲敏感的線不要與大電流、高速開關(guān)線平行；(17)石英晶體以及對(duì)噪聲敏感的器件下方不要布線；(18)弱信號(hào)電路和低頻電路周圍不要形成電流回路；(19)任何信號(hào)都不要形成環(huán)路，如不可避免，應(yīng)保持環(huán)路區(qū)盡量??；(20)每個(gè)集成電路都應(yīng)加一個(gè)去耦電容。每個(gè)電解電容邊上都加一個(gè)小容量高頻旁路電容。