抑制传感器噪声干扰的两种对策及其实例

在生活中，噪声永远是我们最难以忍受的一种干扰。对于需要不断接受信息帮助工业决策的传感器来说，那些无用的信号正如同噪声一般，对其数据的传输产生严重干扰。一旦传感器无法正确传输数据，就可能导致事故发生。

因此，如何抑制噪声干扰的产生，是减少传感器故障、保障工业生产的关键。本期欧时课堂，就为大家带来抑制传感器噪声干扰的两种对策及其实例，帮助大家正确应对噪声干扰问题。

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噪声干扰对策的要求

MEMS技术的发展使得单芯片传感器得到了广泛应用。单芯片传感器主要由信号线、电源线和接地线构成，此外还可通过时钟和数据在内的各种信号线路实现通信，而当干扰出现时，以上所有部件都会受到影响。

单芯片传感器分为多种规格、类型和功能，但为避免传感器故障而提出的干扰对策要求是一致的：

1

确保传感器运行所需的正确信号高效、成功地通过；

2

防止可能导致传感器失效的噪声通过；

3

滤波器需要安装在传感器附近，以确保其有效性。

02

噪声干扰对策及其实例

A

电源线干扰对策

滤波器插入损耗高，能够处理从低频至高频的宽带，适合消除电源线中的噪声。而完全用电容器处理噪声需要非常大的电容值，足以涵盖低频和低ESL电容器，以确保高频插入损耗。

因此电容器与电感器的结合可产生有利的插入损耗，并通过从电感器在传感器一侧布置足够的电容，实现更有效的多级配置降噪滤波器。

当传感器电源线有噪声时，将导致传感器输出值错误。排查错误可知，这是由电源线的正常模式噪声所导致的，因此在传感器附近插入四个低ESL的0.1μF电容器，就能够将传感器的输出错误抑制在1%以下。

B

信号线干扰对策

消除数据/时钟线路噪声，需要滤波器在信号频率具有较低的插入损耗。如果噪声水平较低，或者当信号和噪声频率可以区分时，可以仅使用电容器；如果信号频率和噪声频率比较接近，则必须通过结合使用电容器和电感器，将滤波器的插入损耗配置在非常高的水平。

传感器通信可能因传感器信号线上的噪声效应而停止，我们可以通过提高注入的噪声水平，测试合适的操作限值水平（无缺陷区域）。

▲初始：抗故障能力随频率大幅变化。

▲对策1：增加电容器可改善频率为100MHz和250Mhz时的抗故障能力。

▲对策2：配置铁氧体磁珠和电容器，可改善频率为200MHz和250Mhz时的抗故障能力。

▲对策3：为了获得平衡，在电源线上配置π型滤波器，并在接地线上添加铁氧体磁珠，这样可改善所有频率范围的抗故障能力。

如今，随着各式各样层出不穷的传感器，逐渐成为IoT、无人驾驶等新技术中不可或缺的一部分，因此了解以上两种抑制噪声干扰的对策，对于减少传感器故障、让工业系统得以顺利运行十分重要。

审核编辑：何安