通过激励板外传感器和负载实现噪声抑制

　　在分布式系统中，模拟信号在传感器或负载间来回远程传输。 由于信号要传输很长的距离，因此，噪声抑制能力成为一个重要考虑因素： 噪声会耦合进信号中，结果使数据遭到破坏，由此产生不良影响。 为了有效保护此类系统，我们必须了解预期噪声的量级和性质。 这样有助于明确需要采取的保护措施，以便抵消或者至少减少环境干扰水平。

　　噪声源或干扰源一般有两种，取决于其耦合进主信号的方式： 共模噪声和差模噪声(图1)。

　　二者中危害较小的共模噪声会同时耦合到系统GND信号和激励信号中，这主要是由电缆与真实GND间的偶极天线效应造成的。 这种情况不会使信号减弱，因为噪声同时耦合进两个通道，而且幅度相似。

　　然而，共模噪声会产生信号失调，使真实GND升高，结果导致两种不良效应： 如果间接折合到真实GND(比如，通过金属箱保护传感器时)，则可能使负载饱和;并且/或者可能产生电弧，结果会损坏传感器。 在激励惠斯登电桥时，共模噪声的问题尤其明显。 此时，输出信号需要由控制器处理，其中一般要用到一个具有有限共模抑制比(CMRR)的仪表放大器。 最终结果是噪声可能被放大。

　　为了减少共模噪声，我们可以用低通滤波器，如RC滤波器，或者使用共模扼流圈来过滤输入信号。 需要记住的是，不对称衰减的共模噪声会产生差模噪声。 在实际应用中，不对称衰减的一个例子是低通滤波器;一个电阻和电容实现截止频率，但受元件容差影响，两条线路中的截止频率不一样。

　　第二种也是最麻烦的噪声是差模噪声，这种噪声是在激励与系统GND之间耦合的。 该噪声之所以会耦合到信号中，是因为系统GND与类似于天线的信号电缆之间存在电流环路。 在部分应用中(如化学分析)，出于安全考虑，传感器可能置于独立于控制器的腔室中。 这种设置会导致数十或数百米的电流环路，结果，任何磁通量都可能在信号中产生电流噪声，从而使数据遭到破坏。 为了减少差模噪声的影响，最好使用铁氧体材料来过滤高频辐射信号，在控制器与传感器之间采用星型连接，同时还要使用屏蔽电缆。

　　在这两种情况下，如果噪声足够大，设备可能因电气过应力而受损，尤其是当负载为电机或荧光灯时。 受物理电磁元件和所产生信号性质的影响，这样的负载构成一种强大的电磁兼容性/干扰(EMC/EMI)源。 一种较好的做法是使用EMC/EMI抑制器，如静电放电(ESD)保护装置，以确保系统能维持特定的稳定水平。

　　在实现部分上述方法时，主要影响因素是与元件相关的电容。甚至电缆也会含有寄生电容，因此不能忽略。寄生电容与电缆的长度、类型和等级成比例见表1。