降低高压噪声设计实例

大多数实验室和工业环境中都存在着多种全频带电气噪声源，它们来自于重型机器、仪表、电源和电视台。工程师要用很多设备和技术来对付这种噪声。这些技术包括采用正确的接地方式、屏蔽和双绞线、信号均化、差分输入电压放大器和滤波器。

虽然这些方法可以控制并降低多数测量中的噪声，但有些技术只是防止噪声进入系统，而另外一些技术只是从信号中去除外来噪声。这些方法通常只用于低压系统，而无法应对高压产生的噪声。

本设计实例是一种降低高压所致噪声的可行方法。一台扫描电子显微镜的悬浮输入端为高阻抗，起到能拾取噪声信号的天线的作用。显微镜的传动装置需要高压信号，以驱动自己的压电式滑动粘附塔形电机。运动机械装置需要一个最高达到800Vp-p的斜波。该装置需要多个通道，因为尖端的运动有三个角度。有些显微镜带有光学路径调整微动滑块，用于原子显微镜；这些显微镜需要更多的通道。

过去，每个通道需要一个高压放大器。所以，两种角度的尖端运动就需要两个高压放大器，三种角度需要三个放大器，等等。而高压放大器价格高，需要占用相当大的PCB（印制电路板）空间。因此，如果只用一个能在多通道之间切换的高压放大器来控制多个尖端运动角度，就可以节省成本和空间。高压连接器的管脚之间有足够的距离，以避免干扰邻近的信号。但高压连接器很昂贵，体积庞大，不容易布放。于是，最佳选择是采用商用RS-232标准的9脚/25脚连接器（图1）。多数商用RS-232连接器的管脚都靠得太近，容易拾取到感应的高压信号。解决这个问题的办法是使RS-232连接器的悬浮端接一个低阻抗。

在本电路中，三个压电电机PZ1、PZ2和PZ3分别连接到RS-232-9T连接器的T1、T5和T9管脚。电路有三个继电器，用于切换送给压电电机的高电压输入。继电器的常开点连接到高压放大器的输出。继电器的常闭点连接到三只1kΩ电阻器，将高压产生的噪声旁路入地。