數字電路設計中的抗干擾技術措施研究

文｜何宏玉

隨著我國經濟水平和科技實力的不斷發展，數字電路已經在諸多場景中得到了廣泛應用。其中數字通信技術作為一類重要應用場景，對抗干擾能力具有較高要求，亟需在數字電路設計中不斷提高抗干擾能力，提升數字通信技術效能。本文針對數字電路設計中所涉及的抗干擾技術進行了分析，可為相關研究人員提供有效參考。

一、數字電路設計中常見的干擾因素分析

（一）干擾源

只要能夠對數字電路信號的正常傳輸造成影響的信號源，都屬于干擾源。數字電路設計中，常要加以防護措施的干擾源主要包括雷電、磁場、繼電器等。其中，雷電對于數字電路的主要干擾方式為損壞數字電路和電氣設備。在雷電與數字電路發生接觸的瞬間，由于雷電中蘊含巨大的電流。而巨大電流所導致的熱效應和機械力作用，會對數字電路有關設備造成巨大沖擊，進而導致數字電路受損失效。由于干擾源對數字電路的危害和影響非常大，因此針對該類干擾源需要制定專門的預防和保護措施。除雷電外，一些設備所產生的磁場都會對數字電路造成一定程度干擾——只要能夠產生電荷、形成電信號的物質都有可能成為數字電路設計的干擾源。因此在數字電路設計中，需要針對可能的各類干擾源，通過專門的防護措施，對數字電路及其附屬設備進行保護。

（二）信號傳播途徑

數字電路的信號傳播途徑也會對數字電路自身造成干擾。在實際應用中，數字電路的信號在實際傳輸過程中經常出現信號受損、丟失等現象，造成信號失真，而引發此類失真現象的主要原因都是由于數字信號的傳播途徑對數字電路造成一定的干擾，當信號在傳播途徑中傳輸時就會受到干擾導致質量受損。通常數字電路的傳播途徑越長，受到干擾現象的概率也會越高。數字電路在實際傳輸信號時將傳播路徑暴露在空氣中，而空氣中存在的大量物質都有可能成為干擾因素，從而對信號傳播造成干擾，因此信號傳播途徑對于數字信號造成的干擾現象非常嚴重，需要技術人員針對信號傳播途徑加以防護。

（三）敏感元件

敏感元件是數字電路設計中的必需品，很多元件對于數字電路設計和使用起到非常重要的影響。而數字電路中的敏感元件在實際使用中具有比較強的敏感性，例如常見的數字轉換器、微控制器設備等都屬于敏感元件。而當敏感元件受到影響時就會出現自身性能不穩定的情況，進而對數字電路的整體穩定性造成巨大影響，導致數字電路受到干擾。因此針對敏感元件需要技術人員加以把控。目前我國市場環境中針對數字電路的敏感元件，通常技術人員都會使用特殊涂層來隔離敏感元件，以此來確保敏感元件在實際使用過程中的穩定性。

二、數字電路干擾的危害

隨著全球科技水平的不斷提升，越來越多的先進技術和設備被運用到人類的日常生活中，而大量的儀器設備使用的都是數字電路作為運行基礎，如果數字電路受到干擾就會對使用者自身造成一定的損害。例如在數字電路受到干擾時會產生一定的電磁波，而電磁波干擾對于人體會造成一定的損傷，如果沒有及時處理、始終處于被損傷狀態下就會影響人體的自身身體健康，導致人體自身原有的電磁場受到破壞，進而對人體各個器官的機能造成影響。除此之外數字電路受到干擾時產生的電磁干擾對于電氣設備也會造成一定的損壞，容易導致電氣設備質量受損、無法正常使用。因此數字電路的干擾問題需要加以重視和研究，對所有可能造成干擾的因素進行全面處理和排查。

三、數字電路設計中的硬件抗干擾技術

（一）避雷接地技術

避雷接地技術是主要針對數字電路在實際使用中存在的雷電干擾源進行預防和處理，是防雷接地施工中非常重要的一個環節。避雷接地裝置的質量、安裝效果都和整體防雷接地施工的效果息息相關。通常在數字電路設計中避雷接地技術的接地方法都是共同接地，但如果在實際操作中出現突發情況則要及時更改為人工接地的方法。將數字電路中的設備外殼與大地相連，以此來將可能產生的雷電通過大地進行傳播，減少數字電路中電荷的實際積累量，以此來減少電荷對數字電路造成的干擾現象。目前我國很多電氣設備在實際安裝中都使用避雷針作為防雷措施，接閃器設備就是傳統意義上的避雷設備，人們口中常說的“避雷針”就屬于接閃器的一種。接閃器設備通常安裝在屋頂的保護層之中，將避雷網與防雷引下線連接好，接閃器能夠將產生的大量電荷直接通過轉移的方式進行輸送，以此來減少電荷對電氣設備造成的損害，能夠有效減少實際干擾概率的產生。

（二）布線技術

布線技術是有效針對數字電路中敏感元件的抗干擾技術之一。由于數字電路設計中使用的敏感元件數量比較多，因此針對敏感元件的布線需要技術人員加以把控，通過合理布線的方式來減少不同敏感元件之間互相造成的干擾和影響，以此來實現抗干擾效果。針對數字電路設計圖需要技術人員加以審查和分析，對其中使用的所有敏感元件進行標注，并根據不同敏感元件的具體位置制定科學、合理的布線方案，在確保布線能夠滿足數字電路設計正常使用的前提下，盡可能減少不同敏感元件之間產生電磁干擾的可能性，以此來實現對數字電路設計的抗干擾處理。同時針對敏感元件自身存在的電磁干擾問題，技術人員可以在滿足布線需求的前提下，將敏感元件的布線范圍盡可能縮小，使敏感元件自身造成的電磁干擾處于能夠把控的范圍內，針對數字電路設計中使用的電線材料，盡可能選擇直徑較寬、長度較短的電線和接地線，以此來減少敏感元件造成的電磁干擾現象。

（三）屏蔽干擾技術

屏蔽干擾技術是指通過對數字電路進行處理，將大量干擾源進行屏蔽，以此來實現抗干擾效果。目前市場環境中常見的屏蔽干擾技術主要包括磁場屏蔽技術和電磁場屏蔽技術。磁場屏蔽技術是指使用電磁性非常強的材料作為干擾材料，通過自身的電磁性和高導磁率來對干擾磁場進行屏蔽，以此來實現數字電路設計的抗干擾處理。而針對一些高頻磁場，需要技術人員使用低電阻率的導體材料作為干擾材料，通過內部形成渦流的方式來減少外界磁場帶來的干擾效果，同時渦流還能夠將內部的磁場進行隔絕，防止內部磁場出現外泄現象造成干擾。

四、數字電路設計中的軟件抗干擾技術

（一）數字濾波技術

數字濾波技術是新時代非常先進的軟件抗干擾技術之一，主要是指通過數字濾波對數字電路的硬件設備進行仿真，從而實現在實際應用中全程模擬的效果。數字濾波技術能夠對輸出的模擬信號進行多次采樣，通過采樣的方式將模擬信號的數據信息加以保存和利用，以此來實現使用過程中全程模擬的效果，以此來減少硬件設備造成的干擾問題。目前數字濾波技術在數字電路抗干擾處理中的應用非常廣泛，能夠起到非常好的抗干擾效果，因此數字濾波技術也被各行業的技術人員加以研發和運用。不同種類數字濾波技術的特點和應用方法存在比較大的差異，在實際使用中需要技術人員結合實際情況和數字電路自身需求選擇適合的數字濾波技術加以運用。針對數字電路設計的抗干擾處理，主要途徑是通過對干擾源造成的干擾影響加以控制，將干擾無限降低，以此來實現抗干擾效果。

（二）抗干擾軟件

隨著我國科技水平的不斷提升，新時代下各類型的先進技術和設備也層出不窮，而越來越多的先進抗干擾軟件也得到高度普及和應用。例如目前較為常用的“看門狗”軟件，就是減少干擾影響、確保數字電路運行質量的有效抗干擾軟件之一。由于數字電路常常會受到來自外界電磁場的干擾，造成程序的跑飛和故障，導致數字電路陷入死循環、軟件程序的正常運行被破壞，而“看門狗”軟件能夠對數字電路進行有效監測，當數字電路出現干擾現象時，“看門狗”軟件能夠對發生軟件問題和程序跑飛問題進行及時處理，使系統重新啟動。除“看門狗”軟件以外，目前市場上還有很多先進的抗干擾軟件能夠實現對干擾現象的有效處理，因此針對抗干擾軟件的應用，需要技術人員加以重視和研究。

（三）輸入信號重復檢測技術

輸入信號重復檢測技術在數字電路的實際應用中頻率不高，輸入信號重復檢測技術的原理是指對造成干擾的輸入信號進行有效處理，以此來減少輸入信號產生的干擾效果。當數字電路正常運行時，輸入信號會對數字電路造成一定的電磁干擾，而由于輸入信號的傳輸速度非?？?，因此電磁干擾信號對數字電路造成的干擾時間也比較短，而通過輸入信號重復檢測技術能夠對輸入信號進行處理，通過輸入信號重復檢測技術對輸入信號進行有效采集，而只有連續兩次以上采集信號完全相同的輸入信號才能夠被認定有效，而其他采集結果不同的輸入信號則會被判定為干擾信號加以處理。通過輸入信號重復檢測技術能夠有效對所有數字電路的輸入信號加以控制，以此來實現降低干擾的效果。

五、結束語

綜上所述，數字通信技術是目前各行業進行通信常使用的先進技術，由于數字通信技術具有穩定性高、傳輸能力強和信號質量高等優點而成為目前的主流通信技術之一。針對數字電路在實際設計過程中容易產生的干擾現象，需要技術人員加以把控，通過硬件抗干擾技術和軟件抗干擾技術等多種方式加以處理，以此來確保數字電路的穩定運行。