数字电路设计中的抗干扰技术措施研究

文｜何宏玉

随着我国经济水平和科技实力的不断发展，数字电路已经在诸多场景中得到了广泛应用。其中数字通信技术作为一类重要应用场景，对抗干扰能力具有较高要求，亟需在数字电路设计中不断提高抗干扰能力，提升数字通信技术效能。本文针对数字电路设计中所涉及的抗干扰技术进行了分析，可为相关研究人员提供有效参考。

一、数字电路设计中常见的干扰因素分析

（一）干扰源

只要能够对数字电路信号的正常传输造成影响的信号源，都属于干扰源。数字电路设计中，常要加以防护措施的干扰源主要包括雷电、磁场、继电器等。其中，雷电对于数字电路的主要干扰方式为损坏数字电路和电气设备。在雷电与数字电路发生接触的瞬间，由于雷电中蕴含巨大的电流。而巨大电流所导致的热效应和机械力作用，会对数字电路有关设备造成巨大冲击，进而导致数字电路受损失效。由于干扰源对数字电路的危害和影响非常大，因此针对该类干扰源需要制定专门的预防和保护措施。除雷电外，一些设备所产生的磁场都会对数字电路造成一定程度干扰——只要能够产生电荷、形成电信号的物质都有可能成为数字电路设计的干扰源。因此在数字电路设计中，需要针对可能的各类干扰源，通过专门的防护措施，对数字电路及其附属设备进行保护。

（二）信号传播途径

数字电路的信号传播途径也会对数字电路自身造成干扰。在实际应用中，数字电路的信号在实际传输过程中经常出现信号受损、丢失等现象，造成信号失真，而引发此类失真现象的主要原因都是由于数字信号的传播途径对数字电路造成一定的干扰，当信号在传播途径中传输时就会受到干扰导致质量受损。通常数字电路的传播途径越长，受到干扰现象的概率也会越高。数字电路在实际传输信号时将传播路径暴露在空气中，而空气中存在的大量物质都有可能成为干扰因素，从而对信号传播造成干扰，因此信号传播途径对于数字信号造成的干扰现象非常严重，需要技术人员针对信号传播途径加以防护。

（三）敏感元件

敏感元件是数字电路设计中的必需品，很多元件对于数字电路设计和使用起到非常重要的影响。而数字电路中的敏感元件在实际使用中具有比较强的敏感性，例如常见的数字转换器、微控制器设备等都属于敏感元件。而当敏感元件受到影响时就会出现自身性能不稳定的情况，进而对数字电路的整体稳定性造成巨大影响，导致数字电路受到干扰。因此针对敏感元件需要技术人员加以把控。目前我国市场环境中针对数字电路的敏感元件，通常技术人员都会使用特殊涂层来隔离敏感元件，以此来确保敏感元件在实际使用过程中的稳定性。

二、数字电路干扰的危害

随着全球科技水平的不断提升，越来越多的先进技术和设备被运用到人类的日常生活中，而大量的仪器设备使用的都是数字电路作为运行基础，如果数字电路受到干扰就会对使用者自身造成一定的损害。例如在数字电路受到干扰时会产生一定的电磁波，而电磁波干扰对于人体会造成一定的损伤，如果没有及时处理、始终处于被损伤状态下就会影响人体的自身身体健康，导致人体自身原有的电磁场受到破坏，进而对人体各个器官的机能造成影响。除此之外数字电路受到干扰时产生的电磁干扰对于电气设备也会造成一定的损坏，容易导致电气设备质量受损、无法正常使用。因此数字电路的干扰问题需要加以重视和研究，对所有可能造成干扰的因素进行全面处理和排查。

三、数字电路设计中的硬件抗干扰技术

（一）避雷接地技术

避雷接地技术是主要针对数字电路在实际使用中存在的雷电干扰源进行预防和处理，是防雷接地施工中非常重要的一个环节。避雷接地装置的质量、安装效果都和整体防雷接地施工的效果息息相关。通常在数字电路设计中避雷接地技术的接地方法都是共同接地，但如果在实际操作中出现突发情况则要及时更改为人工接地的方法。将数字电路中的设备外壳与大地相连，以此来将可能产生的雷电通过大地进行传播，减少数字电路中电荷的实际积累量，以此来减少电荷对数字电路造成的干扰现象。目前我国很多电气设备在实际安装中都使用避雷针作为防雷措施，接闪器设备就是传统意义上的避雷设备，人们口中常说的“避雷针”就属于接闪器的一种。接闪器设备通常安装在屋顶的保护层之中，将避雷网与防雷引下线连接好，接闪器能够将产生的大量电荷直接通过转移的方式进行输送，以此来减少电荷对电气设备造成的损害，能够有效减少实际干扰概率的产生。

（二）布线技术

布线技术是有效针对数字电路中敏感元件的抗干扰技术之一。由于数字电路设计中使用的敏感元件数量比较多，因此针对敏感元件的布线需要技术人员加以把控，通过合理布线的方式来减少不同敏感元件之间互相造成的干扰和影响，以此来实现抗干扰效果。针对数字电路设计图需要技术人员加以审查和分析，对其中使用的所有敏感元件进行标注，并根据不同敏感元件的具体位置制定科学、合理的布线方案，在确保布线能够满足数字电路设计正常使用的前提下，尽可能减少不同敏感元件之间产生电磁干扰的可能性，以此来实现对数字电路设计的抗干扰处理。同时针对敏感元件自身存在的电磁干扰问题，技术人员可以在满足布线需求的前提下，将敏感元件的布线范围尽可能缩小，使敏感元件自身造成的电磁干扰处于能够把控的范围内，针对数字电路设计中使用的电线材料，尽可能选择直径较宽、长度较短的电线和接地线，以此来减少敏感元件造成的电磁干扰现象。

（三）屏蔽干扰技术

屏蔽干扰技术是指通过对数字电路进行处理，将大量干扰源进行屏蔽，以此来实现抗干扰效果。目前市场环境中常见的屏蔽干扰技术主要包括磁场屏蔽技术和电磁场屏蔽技术。磁场屏蔽技术是指使用电磁性非常强的材料作为干扰材料，通过自身的电磁性和高导磁率来对干扰磁场进行屏蔽，以此来实现数字电路设计的抗干扰处理。而针对一些高频磁场，需要技术人员使用低电阻率的导体材料作为干扰材料，通过内部形成涡流的方式来减少外界磁场带来的干扰效果，同时涡流还能够将内部的磁场进行隔绝，防止内部磁场出现外泄现象造成干扰。

四、数字电路设计中的软件抗干扰技术

（一）数字滤波技术

数字滤波技术是新时代非常先进的软件抗干扰技术之一，主要是指通过数字滤波对数字电路的硬件设备进行仿真，从而实现在实际应用中全程模拟的效果。数字滤波技术能够对输出的模拟信号进行多次采样，通过采样的方式将模拟信号的数据信息加以保存和利用，以此来实现使用过程中全程模拟的效果，以此来减少硬件设备造成的干扰问题。目前数字滤波技术在数字电路抗干扰处理中的应用非常广泛，能够起到非常好的抗干扰效果，因此数字滤波技术也被各行业的技术人员加以研发和运用。不同种类数字滤波技术的特点和应用方法存在比较大的差异，在实际使用中需要技术人员结合实际情况和数字电路自身需求选择适合的数字滤波技术加以运用。针对数字电路设计的抗干扰处理，主要途径是通过对干扰源造成的干扰影响加以控制，将干扰无限降低，以此来实现抗干扰效果。

（二）抗干扰软件

随着我国科技水平的不断提升，新时代下各类型的先进技术和设备也层出不穷，而越来越多的先进抗干扰软件也得到高度普及和应用。例如目前较为常用的“看门狗”软件，就是减少干扰影响、确保数字电路运行质量的有效抗干扰软件之一。由于数字电路常常会受到来自外界电磁场的干扰，造成程序的跑飞和故障，导致数字电路陷入死循环、软件程序的正常运行被破坏，而“看门狗”软件能够对数字电路进行有效监测，当数字电路出现干扰现象时，“看门狗”软件能够对发生软件问题和程序跑飞问题进行及时处理，使系统重新启动。除“看门狗”软件以外，目前市场上还有很多先进的抗干扰软件能够实现对干扰现象的有效处理，因此针对抗干扰软件的应用，需要技术人员加以重视和研究。

（三）输入信号重复检测技术

输入信号重复检测技术在数字电路的实际应用中频率不高，输入信号重复检测技术的原理是指对造成干扰的输入信号进行有效处理，以此来减少输入信号产生的干扰效果。当数字电路正常运行时，输入信号会对数字电路造成一定的电磁干扰，而由于输入信号的传输速度非常快，因此电磁干扰信号对数字电路造成的干扰时间也比较短，而通过输入信号重复检测技术能够对输入信号进行处理，通过输入信号重复检测技术对输入信号进行有效采集，而只有连续两次以上采集信号完全相同的输入信号才能够被认定有效，而其他采集结果不同的输入信号则会被判定为干扰信号加以处理。通过输入信号重复检测技术能够有效对所有数字电路的输入信号加以控制，以此来实现降低干扰的效果。

五、结束语

综上所述，数字通信技术是目前各行业进行通信常使用的先进技术，由于数字通信技术具有稳定性高、传输能力强和信号质量高等优点而成为目前的主流通信技术之一。针对数字电路在实际设计过程中容易产生的干扰现象，需要技术人员加以把控，通过硬件抗干扰技术和软件抗干扰技术等多种方式加以处理，以此来确保数字电路的稳定运行。