李晔 张煜
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摘要：数字信号一旦受到干扰，逻辑电平可能发生翻转造成较为严重的逻辑错误。因此本文详细分析了数字电路信号传输过程中的干扰因素，提出抗干扰技术，并在此基础上提出了一种基于自适应滤波的数字电路信号传输抗干扰方法，设计了一种自适应滤波电路，有效的降低数字信号波形变化趋势，降低波形抖动的幅度。提升数字信号传输抗干扰能力。
关键词：数字电路；信号传输；抗干扰
数字电路是集成电路中最重要的逻辑电路，因为数字电路信号的稳定性远高于模拟信号，在传输的过程中可以有效的抵抗各类因素的干扰。并且数字电路的参数要求较低，具有较高的逻辑可靠性。数字电路信号可以利用硬件设备进行长期的存储，大大降低了存储硬件的需求量，便于数据在计算机中处理。这些优势都让数字电路信号得到广泛的运用。然而，大量的电子设备聚集产生的电磁场变化以及电子设备电路自身的设计缺陷都会对数字电路信号产生影响，因此加强数字电路信号传输的抗干扰能力是确保数据通信前提。本文主要对数字电路信号传输抗干扰技术进行了研究，具体如下所示。
1、数字电路信号传输中的干扰因素
数字电路信号传输的过程中主要的干扰因素有：干扰源、传播途径以及信号敏感器件。
其中干扰源的种类越来越多，特别是随着电子信息化技术的快速发展以及智能终端的快速普及，日常生活中越来越多电子设备都可能成为其他数字电路信号传输的干扰源，严重时甚至会直接影响数字电路信号的逻辑电平，使得数字电路信号传输过程中发生逻辑错误。
数字电路信号传输的途径和传播的媒介同样可能对数字电路的信号产生干扰。通常来说，数字电路信号的传播途径越长受到干扰的可能性越大，这些干扰会使得数字电路信号的传播途径被阻断，也可能使数字信号发生逻辑混乱，造成数字电路的效率和稳定性下降。
敏感器件也是干扰的重要来源。电子设备中还有大量的敏感器件，这些敏感器件可以大大提升数字信号的精准度，提高电子设备的性能；但同时自身的敏感性也降低了电子设备抗干扰能力，使得整个设备的稳定性下降。
2、数字电路信号传输中的抗干扰技术
在数字电路信号传输中首先要防止信号被干扰源干扰。通常的方法是屏蔽干扰源或者是加强数字电路的滤波能力。屏蔽干扰源的方法主要有：使用在干扰源回路中添加屏蔽器件，比如在干扰源回路中增加二极管，对电流进行分流来降低电流对干扰源的影响，从而达到抑制干扰的目的；或是将干扰源安放在屏蔽架罩内，利用接地的金属屏蔽架罩屏蔽干扰。在数字电路中加强滤波设计也是一种可行的数字信号抗干扰的方法。
数字电路信号传播过程中受到干扰时，通常会受到传导干扰或者辐射干扰，对于传导干扰和辐射干扰的抑制方法有所不同。传导干扰可以使用良好的电源、对数字信号进行合理的分区、增加滤波电路、使用带屏蔽作用的线缆降低传导干扰；而对于辐射干扰通常，也是利用屏蔽架罩，将敏感电路放在屏蔽架罩内进行保护，从而降低辐射干扰对数字电路信号的影响。
在电路设计时，要缩小敏感元器件之间的布线距离，尽量加粗走线，缩短走线距离。对模拟信号和数字信号进行合理分区，将敏感元器件布局在远离干扰源的位置。
3、一种自适应滤波数字电路信号传输抗干扰电路设计
3.1电路设计基础
一般的数字带通滤波器可以有效的消除200到600赫兹的干扰信号，但是难以完全消除数字信号数字电路信号传输频带中的干扰信号。为了不降低输入信号频谱对滤波性能的影响，本文设计了一种自适应滤波数字电路信号的传输抗干扰电路。自适应滤波器的参数和结构可以进行修正，当检测到外界的干扰发生变化时，滤波器可以通过自适应算法调整滤波参数，重新调整抗干扰电路的滤波能力。自适应滤波数字电路信号传输抗干扰电路不需要准确的求取信号处理系统的结构和参数，既可以高效的发挥电路的抗干扰能力。自适应滤波数字电路信号抗干扰电路的主要器件是自适应滤波器，其去除数字电路信号传输干扰的逻辑如图1所示。
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其中a(i)和b(i)分别表示输入信号和利用数字滤波器对输入信号进行滤波，c(i)表示期望信号，该信号与实际的输出信号d(i)之间存在一定的误差，使用e(i)表示。自适应滤波器的自适应算法是利用修正误差参数以达到自动获取误差参数，误差参数的计算方法如下公式1所示。
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3.2电路设计
自适应滤波技术的重要作用是消除噪声和干扰信号，从最复杂的数字信号中获取用户需要的数字信号，在滤除干扰信号的同时还可以有效地保证原始信号不受到任何影响。结合自适应滤波器的抗干扰原理，本文设计了一种自适应滤波数字电路信号的传输抗干扰电路结构，如图2所示，移相器、同相加法器和FIR自适应滤波器是自适应滤波电路的主要组成部分。
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基于同相加法器对同相信号进行有效的加法运算，输出阻抗和输入阻抗分别为低阻抗和高阻抗。使用NE5532加法器，可以提高单位增益和输出幅度，同时减少信号失真，确保电路短路保护功能可以正常的工作。同时，0°~180°正向移相器件调整数字信号的波形。
该电路采用FIR滤波器对信号进行滤波。该滤波器集成了信号预处理模块、电源管理模块和逻辑触发模块，完成信号滤波和干扰的抑制。电源模块采用三路电源结构，为整个滤波电路提供可靠的用电需求，通过稳定的电源减少滤波器波动。预处理模块首先去除部分周围噪声，这样可以降低信号滤波的难度。数字电路信号将干扰信号和原始信号分为三路进行处理，a1(i)、a2(i)、a3(i)分别表示原始数字信号、干扰数字信号和两个中信号的混合信号。FIR自适应滤波器正确地分析了干扰信号a2(i)信号的特性，得出了抗特定频率范围信号干扰的算法，有效地去除了混合信号a3(i)中的中的干扰信号a2(i)，最终输出了原始信号波形。
4、结语
随着智能电子设备的不断普及，日常生活与生产中充满了各类电子设备，避免数字电路信号传输中的干扰已经成为了保证电子设备正常工作的基本需求。数字电路信号干扰种类以及抑制干扰的方法很多。本文首先分析了数字电路信号传输中的干扰因素，提出了一些抑制干扰的技术方案，最后详细介绍了一种自适应滤波数字电路信号传输抗干扰电路的设计。
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