在生活中，噪聲永遠是我們最難以忍受的一種干擾。對于需要不斷接受信息幫助工業決策的傳感器來說，那些無用的信號正如同噪聲一般，對其數據的傳輸產生嚴重干擾。一旦傳感器無法正確傳輸數據，就可能導致事故發生。

因此，如何抑制噪聲干擾的產生，是減少傳感器故障、保障工業生產的關鍵。本期歐時課堂，就為大家帶來抑制傳感器噪聲干擾的兩種對策及其實例，幫助大家正確應對噪聲干擾問題。

01

噪聲干擾對策的要求

MEMS技術的發展使得單芯片傳感器得到了廣泛應用。單芯片傳感器主要由信號線、電源線和接地線構成，此外還可通過時鐘和數據在內的各種信號線路實現通信，而當干擾出現時，以上所有部件都會受到影響。

單芯片傳感器分為多種規格、類型和功能，但為避免傳感器故障而提出的干擾對策要求是一致的：

1

確保傳感器運行所需的正確信號高效、成功地通過；

2

防止可能導致傳感器失效的噪聲通過；

3

濾波器需要安裝在傳感器附近，以確保其有效性。

02

噪聲干擾對策及其實例

A

電源線干擾對策

濾波器插入損耗高，能夠處理從低頻至高頻的寬帶，適合消除電源線中的噪聲。而完全用電容器處理噪聲需要非常大的電容值，足以涵蓋低頻和低ESL電容器，以確保高頻插入損耗。

因此電容器與電感器的結合可產生有利的插入損耗，并通過從電感器在傳感器一側布置足夠的電容，實現更有效的多級配置降噪濾波器。

當傳感器電源線有噪聲時，將導致傳感器輸出值錯誤。排查錯誤可知，這是由電源線的正常模式噪聲所導致的，因此在傳感器附近插入四個低ESL的0.1μF電容器，就能夠將傳感器的輸出錯誤抑制在1%以下。

B

信號線干擾對策

消除數據/時鐘線路噪聲，需要濾波器在信號頻率具有較低的插入損耗。如果噪聲水平較低，或者當信號和噪聲頻率可以區分時，可以僅使用電容器；如果信號頻率和噪聲頻率比較接近，則必須通過結合使用電容器和電感器，將濾波器的插入損耗配置在非常高的水平。

傳感器通信可能因傳感器信號線上的噪聲效應而停止，我們可以通過提高注入的噪聲水平，測試合適的操作限值水平（無缺陷區域）。

▲初始：抗故障能力隨頻率大幅變化。

▲對策1：增加電容器可改善頻率為100MHz和250Mhz時的抗故障能力。

▲對策2：配置鐵氧體磁珠和電容器，可改善頻率為200MHz和250Mhz時的抗故障能力。

▲對策3：為了獲得平衡，在電源線上配置π型濾波器，并在接地線上添加鐵氧體磁珠，這樣可改善所有頻率范圍的抗故障能力。

如今，隨著各式各樣層出不窮的傳感器，逐漸成為IoT、無人駕駛等新技術中不可或缺的一部分，因此了解以上兩種抑制噪聲干擾的對策，對于減少傳感器故障、讓工業系統得以順利運行十分重要。

審核編輯：何安