解决干扰问题，减少传感器故障

传感器正在成为 IoT、无人驾驶等新技术功能扩展中不可或缺的一部分。由此也承担着预防严重事故的重大责任，而如果传感器不能正确传输数据，就可能导致这些事故。因此，抑制干扰是各种传感器的关键组成部分

MEMS 技术的发展使单芯片传感器得到广泛应用

数字单芯片传感器使用的典型接口为 I2C 和 SPI。信号截止频率接近 10Mhz (I2C) 和 50MHz (SPI)。Murata BLM15HB/HD 系列芯片铁氧体磁珠适用于这类应用，如下所示。

单芯片传感器主要由信号线、电源线和接地线构成。此外还可通过时钟和数据在内的各种信号线路实现通信，而当出现干扰时，所有这些都会受到影响。

数字信号线上的干扰可产生错误的结果，从而影响传感器的参数，导致通信失真或失联，最终可能导致应用故障。

事实上，我们在特定加速计的数字信号线上引入干扰，然后进行评估，最后验证故障为通信中止。

模拟前端包含放大器和模数转换器电路。如果电源出现波动，可能会影响这些电路的性能。

也可向加速计电源线引入干扰，以用于评估，确认在输出受到干扰的位置出现的故障。

单芯片传感器分为多种规格、类型和功能。为避免传感器故障而提出的干扰对策要求是一致的：

• 确保传感器运行所需的正确信号高效、成功地通过

• 防止可能导致传感器失效的噪声

• 确保滤波器安装在传感器附近，以确保有效性

电源线干扰对策

滤波器插入损耗高，能够处理从低频至高频的宽带，适合消除电源线中的噪声。

完全用电容器处理噪声需要非常大的电容值，足以涵盖低频和低 ESL 电容器，以确保高频插入损耗

电容器与电感器的结合可产生有利的插入损耗。

通过从电感器在传感器一侧布置足够的电容，即可实现更有效的多级配置降噪滤波器。

信号线干扰对策

消除数据/时钟线路噪声需要滤波器在信号频率具有较低的插入损耗，这些损耗应得以通过。

如果噪声水平较低，或者当信号和噪声频率可以区分时，对策中可以仅使用电容器。而如果信号频率和噪声频率比较接近，则必须通过结合使用电容器和电感器，将滤波器的插入损耗配置在非常高的水平。

总结：使用电感器时

如果电感器仅插入特定线路，则该线路可变得不平衡，并且转变为正常模式（潜在区别）。因此当噪声变得更加严重时，将有可能出现故障。当插入电感器时，必须确保在所有线路中使用相同的部件号。

铁氧体磁珠属于电感滤波器，它不仅能通过高阻抗阻隔噪声，而且铁氧体还能吸收噪声的能量损失，从而达到更好的噪声对策效果。

下面介绍的是代表 BCI 测试的噪声对策示例，该测试是针对车载设备的传导抗扰度标准测试。

我们测试了由电源线和信号线噪声导致的传感器故障的对策和效应。

电源线噪声对策示例

当传感器电源线有噪声时，将导致传感器输出值错误（输出错误）。保持注入电源线的噪声水平恒定，并检查实施对策之前和之后的输出错误。

由于传感器输出值出错是由电源线的正常模式噪声所导致，因此在传感器附近插入了四个低 ESL 的 0.1μF 电容器。

这样，传感器的输出错误被抑制在 1% 以下。

如果需要进一步的噪声对策，可将电感器和电容器配置为之前提到的 π 型滤波器。

信号线噪声对策示例

传感器通信可能因传感器信号线上的噪声效应而停止。提高注入的噪声水平，并测试合适的操作限值水平（无缺陷区域）。

通过实施对策 3（推荐电路），确认抗噪声能力在整个频率带宽内得以提升。

本文提供传感器噪声对策的必要参数和推荐电路，以及可预见的问题，即因噪声引起的传感器故障机制，此外还有对策示例。

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