降低高壓噪聲設(shè)計(jì)實(shí)例

大多數(shù)實(shí)驗(yàn)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(lái)自于重型機(jī)器、儀表、電源和電視臺(tái)。工程師要用很多設(shè)備和技術(shù)來(lái)對(duì)付這種噪聲。這些技術(shù)包括采用正確的接地方式、屏蔽和雙絞線、信號(hào)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(shù)測(cè)量中的噪聲，但有些技術(shù)只是防止噪聲進(jìn)入系統(tǒng)，而另外一些技術(shù)只是從信號(hào)中去除外來(lái)噪聲。這些方法通常只用于低壓系統(tǒng)，而無(wú)法應(yīng)對(duì)高壓產(chǎn)生的噪聲。

本設(shè)計(jì)實(shí)例是一種降低高壓所致噪聲的可行方法。一臺(tái)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(hào)的天線的作用。顯微鏡的傳動(dòng)裝置需要高壓信號(hào)，以驅(qū)動(dòng)自己的壓電式滑動(dòng)粘附塔形電機(jī)。運(yùn)動(dòng)機(jī)械裝置需要一個(gè)最高達(dá)到800Vp-p的斜波。該裝置需要多個(gè)通道，因?yàn)榧舛说倪\(yùn)動(dòng)有三個(gè)角度。有些顯微鏡帶有光學(xué)路徑調(diào)整微動(dòng)滑塊，用于原子顯微鏡；這些顯微鏡需要更多的通道。

過(guò)去，每個(gè)通道需要一個(gè)高壓放大器。所以，兩種角度的尖端運(yùn)動(dòng)就需要兩個(gè)高壓放大器，三種角度需要三個(gè)放大器，等等。而高壓放大器價(jià)格高，需要占用相當(dāng)大的PCB（印制電路板）空間。因此，如果只用一個(gè)能在多通道之間切換的高壓放大器來(lái)控制多個(gè)尖端運(yùn)動(dòng)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(hào)。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(biāo)準(zhǔn)的9腳/25腳連接器（圖1）。多數(shù)商用RS-232連接器的管腳都靠得太近，容易拾取到感應(yīng)的高壓信號(hào)。解決這個(gè)問題的辦法是使RS-232連接器的懸浮端接一個(gè)低阻抗。

在本電路中，三個(gè)壓電電機(jī)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(gè)繼電器，用于切換送給壓電電機(jī)的高電壓輸入。繼電器的常開點(diǎn)連接到高壓放大器的輸出。繼電器的常閉點(diǎn)連接到三只1kΩ電阻器，將高壓產(chǎn)生的噪聲旁路入地。