管慶軍

【摘 要】過渡干擾一般和外部電磁環(huán)境沒有關(guān)系，經(jīng)常與數(shù)字電路的設(shè)計、有關(guān)器件的選擇以及整個電路的裝配等方面有關(guān)。本文對過渡干擾產(chǎn)生的原因以及抑制措施作一簡要介紹。讓我們進(jìn)一步的了解及學(xué)習(xí)在數(shù)字電路中怎么找到過渡干擾并且進(jìn)行很好的抑制作用。

【關(guān)鍵詞】數(shù)字電路；過渡干擾；抑制方法

0.引言

對于過渡干擾的產(chǎn)生，特別是在數(shù)字邏輯電路中，這種現(xiàn)象是無法避免的，如果想要達(dá)到避免這種干擾對于信號傳輸?shù)挠绊懞蛯?dǎo)致的嚴(yán)重的后果，我們就要考慮一些抑制的方法。首先是要想方設(shè)法來抑制這種干擾的產(chǎn)生，其次是要選擇最恰當(dāng)?shù)碾娐穪肀苊膺^渡干擾對數(shù)據(jù)讀取的影響和數(shù)據(jù)正確的傳輸。關(guān)鍵的是不能只是考慮抑制過渡干擾進(jìn)而忽略了電路中出現(xiàn)的其他干擾的預(yù)防。我們同時也要考慮時鐘脈沖在比較遠(yuǎn)的傳輸距離下在電路中產(chǎn)生的延遲、以及時鐘脈沖在傳輸?shù)臅r候受電磁感應(yīng)干擾或者靜電干擾、以及時鐘脈沖中混雜噪聲脈沖等等帶來的其他問題或者電路的誤動作，也就是說，我們應(yīng)該充分的考慮電路的各種常規(guī)的抗干擾辦法。進(jìn)而找到可以很好地對數(shù)字電路中產(chǎn)生的干擾進(jìn)行抑制作用，達(dá)到電路的最佳狀態(tài)。

1.數(shù)字電路為什么會產(chǎn)生過渡干擾產(chǎn)生

過渡干擾就是指邏輯電路進(jìn)行動態(tài)工作的時侯出現(xiàn)的內(nèi)部干擾。當(dāng)我們對自動測量系統(tǒng)進(jìn)行動態(tài)調(diào)試的時候，出現(xiàn)的這種過渡干擾會較大程度的影響控制電路，進(jìn)而出現(xiàn)錯亂的邏輯關(guān)系，控制失靈，導(dǎo)致電路無法進(jìn)行正常的工作。而實(shí)驗(yàn)對于自動控制系統(tǒng)的可靠性要求會不斷增加，首先要解決的就是抗干擾能力的問題。當(dāng)數(shù)字電路中的信號進(jìn)行傳輸時，由于時間變化等因素使電路在傳輸過程中 出現(xiàn)一些邏輯混亂的尖峰脈沖，這樣就會使電路中信號傳輸?shù)馁|(zhì)量下降。出現(xiàn)的這類問題即所謂的過渡干擾現(xiàn)象。

經(jīng)過大量的調(diào)查研究發(fā)現(xiàn)，數(shù)字電路傳輸過程中的過渡干擾一般可分為兩類，一類是因?yàn)樾盘杺鬏斞舆t造成的，另一類是因?yàn)樾盘栞斎霑r間前后不同而造成的。

1.1信號傳輸延遲而造成的過渡干擾

每一個器件都有各自的響應(yīng)時間。同一組信號經(jīng)由不同的通道進(jìn)行傳輸時會因?yàn)閭鬏敃r間的不相同而造成過渡干擾的產(chǎn)生，在數(shù)字電路中這是比較常見的一種現(xiàn)象。引發(fā)這種現(xiàn)象的原因一般有兩方面：一方面是由于元器件時間的參數(shù)具有一定離散性引起的，同一組信號分兩路進(jìn)行傳輸，所通過的器件的個數(shù)以及電路型式是一樣的，但是因?yàn)檫@兩種電路的傳輸特性存在一定差異，便會造成信號從一級電路進(jìn)入下一級的時候因?yàn)橄鄬ρ舆t的存在而引發(fā)干擾脈沖；另外一各方面是因?yàn)殡娐方Y(jié)構(gòu)的原因引發(fā)的傳輸延遲進(jìn)而造成了過渡干擾，對于同一組信號，如果一路通過比較多的電路，而另外一路則是通過較少的電路，那么便會引發(fā)兩個信號出現(xiàn)相對延遲的現(xiàn)象。

然而，過渡脈沖的脈寬一般都比較窄，若是下一級電路中存在移位寄存器或者觸發(fā)器等，那么很有可能會引發(fā)電路誤工作的現(xiàn)象。

1.2信號輸入時間前后不同造成的過渡干擾

對于同一級電路，若是存在好幾個輸入信號，那么這些信號輸入時間前后不同的話同樣會造成過渡干擾；同時，如果時序邏輯電路中存在異步計數(shù)器，那么輸入信號以及時鐘信號同時發(fā)生改變，但卻是經(jīng)由不同的傳輸路徑到達(dá)相同的觸發(fā)器，同樣可能會引發(fā)過渡干擾，進(jìn)而造成誤動作。這種類型的干擾一般會在計數(shù)譯碼電路或者與或非電路中出現(xiàn)。此類因?yàn)樾盘栞斎霑r間的前后不同而引發(fā)的觸發(fā)器翻轉(zhuǎn)時間不相同所產(chǎn)生的過渡干擾，經(jīng)常對整個控制系統(tǒng)都有著比較嚴(yán)重的不良影響，值得我們注意。

2.如何抑制數(shù)字電路中的過渡干擾

2.1如何抑制由于信號傳輸延遲造成的過渡干擾

由于信號傳輸延遲而造成的過渡干擾，通常能夠采用這兩種方法對其進(jìn)行抑制：一種就是想辦法阻止此類干擾的產(chǎn)生， 另外一種就是一旦發(fā)現(xiàn)電路中有了這種干擾便馬上對其進(jìn)行抑制，不能夠?qū)⑵鋫鬏數(shù)较乱患夒娐贰?/p>

可以使用以下一些方法來阻止干擾的產(chǎn)生：

在最初的電路設(shè)計中，不要混合使用那些傳輸時間差比較明顯的器件，就算是對于同一種型號的器件，如果不是同一家廠商生產(chǎn)的，那么就要注意它們之間的性能差別是否很大。

同時，也可以通過人為地在數(shù)字電路中加設(shè)一些延遲元件，從而讓兩路之間的延遲時間比較小而能夠?qū)崿F(xiàn)平衡，也就能夠降低過渡干擾。

如果數(shù)字電路中已經(jīng)出現(xiàn)了過渡干擾，那么我們可以采用在輸出端對地接旁路電容的方法，便可以達(dá)到比較好的抑制脈沖較窄的干擾脈沖的效果。不能選擇容量過大的旁路電容，不然會對正常信號造成影響。有些時候電路只需要通過緩沖器或者反相器就便能夠消除干擾，特別對于CMOS電路，它的緩沖器或者反相器的輸入門電容一般在5～10PF之間，能夠很好的吸收電路中的干擾脈沖。

2.2如何抑制因?yàn)樾盘栞斎霑r間前后不同造成的過渡干擾

我們一般可以采用增設(shè)選通脈沖以及改變電路中計數(shù)器的計數(shù)方式等方法來抑制因?yàn)樾盘栞斎霑r間前后不同而造成的過渡干擾。尤其在數(shù)字電路中加入了選通脈沖之后，便能夠在電路比較穩(wěn)定的狀態(tài)下，經(jīng)由選通脈沖來開通譯碼器的輸入信號，便可以較好的抑制輸入時間前后不同造成的過渡干擾。對于計數(shù)器方式的改進(jìn)，比較常用的方法如下：

（1）可以選擇環(huán)形計數(shù)器。對于環(huán)形計數(shù)器，一般就只會有一個觸發(fā)器在翻轉(zhuǎn)，這樣就能夠較好的避免過渡干擾的產(chǎn)生。

（2）在電路中使用同步計數(shù)器。對于同步計數(shù)器，它在輸入計數(shù)脈沖的時候能夠讓所有的應(yīng)該進(jìn)行翻轉(zhuǎn)的觸發(fā)器同時進(jìn)行翻轉(zhuǎn)，進(jìn)而譯碼器的輸入也能夠做到同時到達(dá)，于是便可以達(dá)到我們想要的效果。

圖1 寄存器電路的時鐘連接

然而，即便對于同步邏輯電路，同樣應(yīng)該重視時鐘延遲的現(xiàn)象。因?yàn)橥粋€時鐘源無法同時去驅(qū)動多個觸發(fā)器，需要通過加緩沖器來分別進(jìn)行驅(qū)動，但是對于緩沖器，特別是對于多級緩沖器會逐步把時鐘脈沖延遲，這樣以來時鐘脈沖之間的連接順序就應(yīng)該確保信號傳輸?shù)恼_性。如圖1顯示的電路，時鐘脈沖需要把寄存器1里面的數(shù)據(jù)傳輸?shù)郊拇嫫?里面，寄存器2里面的數(shù)據(jù)再被傳輸?shù)剿腿爰拇嫫?里面。因?yàn)橥粋€時鐘源無法同時驅(qū)動這么多的觸發(fā)器，因此就需要加緩沖器以分別進(jìn)行驅(qū)動。因?yàn)槿壘彌_器級聯(lián)會造成脈沖有所延遲，也就達(dá)到了寄存器2的時鐘比1會早一點(diǎn)到達(dá)，寄存器3的時鐘又會比寄存器2的提前一些到達(dá)的效果，也就確保了整個數(shù)據(jù)傳輸?shù)恼_。如果沒有按照這樣對時鐘電路進(jìn)行連接，那么便會引起數(shù)據(jù)傳輸?shù)奈蓙y。同步時序電路不但能夠降低由于電路延遲而造成的干擾，同時其自身還具有比較好的抗干擾能力。

3.結(jié)束語

數(shù)字電路在傳輸信號的過程中一般都會有一些過渡干擾的產(chǎn)生，如果要降低這些干擾對信號傳輸?shù)牟涣加绊?，首先需要我們想辦法去抑制這些過渡干擾的出現(xiàn)，其次就是需要我們選擇一個合理的數(shù)字電路來抑制過渡干擾對信號傳輸?shù)挠绊?。還需值得注意的是，我們不能忽視數(shù)字電路中其它干擾因素的影響，僅僅是因?yàn)榭紤]了過渡干擾，也就是還需考慮到電路中的其它一些常規(guī)抗干擾因素的影響，并采取相應(yīng)的抑制措施，從而確保整個電路能夠良好的進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。

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