降低高壓噪聲設計實例

大多數實驗室和工業(yè)環(huán)境中都存在著多種全頻帶電氣噪聲源，它們來自于重型機器、儀表、電源和電視臺。工程師要用很多設備和技術來對付這種噪聲。這些技術包括采用正確的接地方式、屏蔽和雙絞線、信號均化、差分輸入電壓放大器和濾波器。

雖然這些方法可以控制并降低多數測量中的噪聲，但有些技術只是防止噪聲進入系統(tǒng)，而另外一些技術只是從信號中去除外來噪聲。這些方法通常只用于低壓系統(tǒng)，而無法應對高壓產生的噪聲。

本設計實例是一種降低高壓所致噪聲的可行方法。一臺掃描電子顯微鏡的懸浮輸入端為高阻抗，起到能拾取噪聲信號的天線的作用。顯微鏡的傳動裝置需要高壓信號，以驅動自己的壓電式滑動粘附塔形電機。運動機械裝置需要一個最高達到800Vp-p的斜波。該裝置需要多個通道，因為尖端的運動有三個角度。有些顯微鏡帶有光學路徑調整微動滑塊，用于原子顯微鏡；這些顯微鏡需要更多的通道。

過去，每個通道需要一個高壓放大器。所以，兩種角度的尖端運動就需要兩個高壓放大器，三種角度需要三個放大器，等等。而高壓放大器價格高，需要占用相當大的PCB（印制電路板）空間。因此，如果只用一個能在多通道之間切換的高壓放大器來控制多個尖端運動角度，就可以節(jié)省成本和空間。高壓連接器的管腳之間有足夠的距離，以避免干擾鄰近的信號。但高壓連接器很昂貴，體積龐大，不容易布放。于是，最佳選擇是采用商用RS-232標準的9腳/25腳連接器（圖1）。多數商用RS-232連接器的管腳都靠得太近，容易拾取到感應的高壓信號。解決這個問題的辦法是使RS-232連接器的懸浮端接一個低阻抗。

在本電路中，三個壓電電機PZ1、PZ2和PZ3分別連接到RS-232-9T連接器的T1、T5和T9管腳。電路有三個繼電器，用于切換送給壓電電機的高電壓輸入。繼電器的常開點連接到高壓放大器的輸出。繼電器的常閉點連接到三只1kΩ電阻器，將高壓產生的噪聲旁路入地。