硬件抗干擾技術03156

1、硬件抗干擾技術基本概念 干擾 有用信號以外的噪聲或造成計算機設備不能正常工作的破壞因素 干擾信號形式 周期性干擾 隨機干擾 干擾途徑 場：電場、磁場、電磁場 （耦合） 路：信號回路、電源回路、接地 （傳導） 干擾作用形式 串模干擾 共模干擾過程通道抗干擾技術 串模干擾（常態(tài)干擾） 疊加在有用信號上的干擾 有用信號通常是直流信號或變化緩慢的交流信號 干擾信號通常是脈沖或變化較快的交流信號 （如：50Hz工頻交流）UsUnAD轉換器Us 信號源Un 干擾源串模干擾的抑制方法 低通濾波圖中參數(shù)可使50Hz串模干擾衰減600倍AD轉換器輸入信號75757575500uF500uFL() dB1/ T-

2、40dB/dec雙積分式AD轉換器控制邏輯計數(shù)器-Vref 2Vx 1sRCtUc0T1t1T2 t2t2雙積分式AD轉換器 抗干擾能力強 取積分時間為交流干擾信號周期的整數(shù)倍可消除周期性干擾 對脈沖信號取平均值可削弱隨機干擾提高信號噪聲比 對主要來自電磁感應的串模干擾，可采用以下措施提高信號噪聲比 在信號源處將有用信號放大 對傳感器和傳輸線進行屏蔽 僅可能將AD轉換提到前端邏輯信號抗干擾 采用閾值電平高的高抗干擾邏輯器件 采用施密特觸發(fā)器作輸入門 采用低速邏輯器件 用附加電容降低邏輯器件工作速度雙絞線傳輸共模干擾（共態(tài)干擾） 同時加在差動輸入的放大器或AD轉換器兩個輸入端的干擾信號。 共模干

3、擾通常是由信號源和控制計算機之間的接地電位差造成的。 共模干擾可以是交流或直流電壓，其幅值可達幾伏甚至更高。UsUcmAD轉換器共模干擾轉換為串模干擾 單端輸入 全部共模干擾轉換為串模干擾 差動輸入 由于電路不完全對稱部分共模干擾轉換為串模干擾UsUcmZsZcUsUcmZs1Zc1Zs2Zc2AB共模擬制比（CRRM)20lg()UcmCMMRdBUnUcm 為共模干擾電壓Un 為轉化成的串模干擾電壓CRRM 表示了一個電路抑制共模干擾的能力共模干擾的抑制方法 隔離（切斷共?；芈罚?變壓器隔離 因為要隔離的是直流信號或變化很緩慢的信號，所以需要先將其調(diào)制成交流信號，經(jīng)變壓器隔離后，再解調(diào)成直

4、流信號。 光電隔離 要用線性光耦，但線性光耦的非線性也較大，需要進行非線性校正。浮地屏蔽技術外屏蔽 設備的機殼作為一屏蔽層。內(nèi)屏蔽 在設備內(nèi)再用一個屏蔽盒將輸入和轉換部分屏蔽起來，該屏蔽盒稱為內(nèi)屏蔽盒，并和設備機殼絕緣。 內(nèi)屏蔽盒和盒內(nèi)電路的地也絕緣，內(nèi)屏蔽盒的外殼連一根線接至信號線的屏蔽層。電源變壓器的原邊和副邊分別屏蔽，原邊屏蔽接到機殼，副邊屏蔽接到浮地屏蔽盒，采用這種措施可使共態(tài)抑制比達到 120dB 以上。采用儀表放大器121RRAfRfRfR13123121233121212A CMRRCMRRCMRRA CMRRCMRRCMRRCMRRCMRRA CMRRCMRRCMRRCMRRC

5、MRRCMRR若則長線傳輸干擾 長線： 傳輸線的長度與信號波長相當則為長線傳輸 信號在長線中傳輸會有延遲及波反射。長線傳輸干擾抑制方法 用阻抗匹配消除波反射 傳輸線波阻抗（Rp) 雙絞線波阻抗 100200 同軸電纜波阻抗 50100 終端匹配 取 R = Rp 始端匹配 取 R = Rp - Rsc主機抗干擾技術 看門狗（Watchdog） 掉電檢測及保護MAX1232 功能 看門狗 看門狗定時時間： 150ms 600ms 1.2s TD = 0V 懸空 Vcc 復位看門狗 ST=0 電源監(jiān)測 電源容差 5% 10% TOL = GND Vcc 手動復位 PBRST=0MAX1232掉電保

6、護與恢復運行 掉電保護 及時監(jiān)測到掉電 保護運行中的數(shù)據(jù)及專用寄存器狀態(tài) 做好掉電標志 恢復運行（復位） 檢查掉電標志 恢復運行中的數(shù)據(jù)及專用寄存器狀態(tài)系統(tǒng)供電與接地技術 供電技術 一般供電結構 電源異常保護 UPS供電交流穩(wěn)壓器低通濾波器直流穩(wěn)壓器控制計算機220V AC接地技術 地線系統(tǒng)分析 模擬地 模入/模出通道的直流零電位 數(shù)字地 數(shù)字電路邏輯信號參考點 安全地（保護地） 設備機殼接地 系統(tǒng)地 以上幾種地線的回流點 交流地 計算機交流供電零線 低頻： 一點接地 高頻： 多點接地低頻接地技術 一點接地方式 串聯(lián)一點接地 并聯(lián)一點接地 將信號地、噪聲地、保護地分別連接后在一點接地電路1電路2電路3電路1電路2電路3r1r2r3r1r2r3i