Сигнал помехи может попасть в электронный прибор по входам линий питания или по линиям ввода и вывода сигнала. Помехи могут попасть в схему и через емкостную связь с проводами (электростатическая связь — наиболее серьезный эффект для точек схемы с большим полным сопротивлением), или через магнитную связь с замкнутыми контурами внутри схемы (независимо от уровня полного сопротивления), или электромагнитную связь с проводами, работающими как небольшие антенны для электромагнитных волн. Любой из этих механизмов может передавать сигнал из одной части схемы в другую.

Токи сигнала в одной части могут влиять на другую часть схемы при падении напряжения на путях заземления и линиях питания.

4.8.1. Методы исключения помех

Для решения этих часто встречающихся вопросов борьбы с помехами придумано много эффективных приемов, но в большинстве они направлены на уменьшение сигнала (или сигналов) помехи, редко когда помеха уничтожается совсем. Поэтому имеет смысл повысить уровень сигнала просто для увеличения отношения сигнал/шум. Большое значение также имеют и внешние условия: устройство, безукоризненно работающее в лаборатории, может на практике работать с огромными помехами в ином месте.

Перечислю некоторые внешние условия, которых не следует избегать:

□ соседство радио- и телестанций (РЧ-помехи);

□ соседство линий метро (импульсные помехи и «мусор» в линии питания);

□ близость высоковольтных линий (радиопомехи, шипение);

□ близость лифтов и электромоторов (всплески в линии питания), а также близко расположенные здания с регуляторами освещения и отопления (всплески в линии питания);

□ близость оборудования с большими трансформаторами (магнитные наводки);

□ близость электросварочных аппаратов (наводки всех видов неимоверной силы).

4.8.2. Эффективные приемы при борьбе с помехами

В борьбе с шумами, идущими по линии питания, лучше всего комбинировать линейные РЧ-фильтры и подавители переходных процессов в линии переменного тока. Этим способом можно добиться ослабления помех на 60 дБ при частотах до нескольких сот килогерц, а также эффективного подавления повреждающих всплесков.

С входами и выходами дело сложнее из-за уровней полного сопротивления и из-за того, что надо обеспечить прохождение полезных сигналов, которые могут иметь тот же частотный диапазон, что и помехи. В устройствах типа усилителей звуковых частот можно использовать фильтры нижних частот на входе и на выходе (многие помехи от близлежащих радиостанций попадают в схему через провода громкоговорителя, выполняющего роль антенн). В других ситуациях необходимы, как правило, экранированные провода. Провода с сигналами низкого уровня, в частности при высоком уровне полного сопротивления, всегда нужно экранировать. То же относится к внешнему корпусу прибора.

Емкостная связь

Внутри прибора сигналы могут проходить всюду путем электростатической связи: в какой-нибудь точке в приборе происходит скачок сигнала напряжением 10 В и на расположенном рядом входе с большим полным сопротивлением произойдет тот же скачок. Что можно сделать?

Лучше всего уменьшить емкость между этими точками (разнеся их), добавить экран (цельнометаллический футляр или даже металлическую экранирующую оплетку, исключающую этот вид связи), придвинуть провода вплотную к плате заземления (которая «глотает» электростатические пограничные поля, очень сильно ослабляя связь) и, если возможно, снизить полное сопротивление насколько удастся.

Магнитная связь

Низкочастотные магнитные поля не ослабляются металлической экранировкой. Лучший способ борьбы с этим явлением — следить, чтобы каждый замкнутый контур внутри схемы имел минимальную площадь, и стараться, чтобы схема не имела проводов в виде петли. Эффективны в борьбе с магнитной наводкой витые пары, т. к. площадь каждого витка мала, а сигналы, наведенные в следующих друг за другом витках, компенсируются.

При работе с сигналами очень низкого уровня, или устройствами, очень чувствительными к магнитным наводкам (катушки индуктивности, проволочные сопротивления), может оказаться желательным магнитное экранирование. Если внешнее магнитное поле велико, то лучше применять экран из материала с высокой магнитной проницаемостью (например, из железа или фольги) для того, чтобы предотвратить магнитное насыщение внутреннего экрана. Наиболее простым решением является удаление мешающего источника магнитного поля.

Радиочастотные помехи