微機(jī)測(cè)控技術(shù)ch72

1、7.2 硬件抗干擾技術(shù)1硬件抗干擾的常用措施 1、接地技術(shù) 2、屏蔽技術(shù) 3、長(zhǎng)線傳輸?shù)母蓴_及抑制 4、共模干擾的抑制 5、差模干擾的抑制 6、供電系統(tǒng)抗干擾 7、印刷電路板抗干擾2一、接地技術(shù) 1、接地的基本概念 2、接地環(huán)路與共模干擾 3、系統(tǒng)接地設(shè)計(jì) 3(一) 接地的基本概念地： 電路或系統(tǒng)中，為各信號(hào)提供參考電位的等電位點(diǎn)或等電位面。接地： 將某點(diǎn)與一個(gè)等電位點(diǎn)或等電位面之間用低電阻導(dǎo)體連接起來(lái)，構(gòu)成基準(zhǔn)電位。41、測(cè)控系統(tǒng)中的地線種類 1) 信號(hào)地 檢測(cè)系統(tǒng)中，原始信號(hào)是用傳感器從被測(cè)對(duì)象獲取的，信號(hào)地指?jìng)鞲衅鞅旧淼牧汶娢换鶞?zhǔn)線。2) 模擬地 模擬信號(hào)的參考點(diǎn)，所有電路的模擬地最終都

2、與供給模擬電路電流的直流電源的參考點(diǎn)連接。3) 數(shù)字地 數(shù)字信號(hào)的參考點(diǎn)，所有電路的數(shù)字地最終都與供給數(shù)字電路電流的直流電源的參考點(diǎn)相連。 54) 負(fù)載地 指大功率負(fù)載或感性負(fù)載的地線。 當(dāng)大功率負(fù)載被切換時(shí)，地電流中會(huì)出現(xiàn)很大的瞬態(tài)分量，對(duì)低電平的模擬電路乃至數(shù)字電路都會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重干擾，這類負(fù)載的地線稱為噪聲地。 65) 系統(tǒng)地 為避免地線公共阻抗的耦合干擾，模擬地、數(shù)字地、負(fù)載地應(yīng)嚴(yán)格分開(kāi)，最后匯合在一點(diǎn)，該點(diǎn)稱為系統(tǒng)地，為整個(gè)系統(tǒng)的統(tǒng)一參考電位。 系統(tǒng)或設(shè)備的機(jī)殼上的某一點(diǎn)通常與系統(tǒng)地相連接，供給系統(tǒng)各個(gè)環(huán)節(jié)的直流穩(wěn)壓或非穩(wěn)壓電源的參考點(diǎn)也都在系統(tǒng)地上。72、共地和浮地 浮地系統(tǒng)： 1）系

3、統(tǒng)地與大地絕緣的系統(tǒng)。 2）系統(tǒng)地不一定是零電位，僅為系統(tǒng)的等電位點(diǎn)。共地系統(tǒng) 1）系統(tǒng)地與大地相連的系統(tǒng)。 2）系統(tǒng)地與大地電位相同。8絕對(duì)零電位： 地球電位作為絕對(duì)基準(zhǔn)電位也即絕對(duì)零電位。絕對(duì)零電位常用連接方法： 地下埋設(shè)銅板或插入金屬棒等作為連接大地的地線。9常用系統(tǒng)的接地設(shè)計(jì)共地系統(tǒng)： 1）采用共地系統(tǒng)，有利于信號(hào)線的屏蔽處理(抑制干擾)； 2）機(jī)殼接地可免除操作人員的觸電危險(xiǎn)；浮地系統(tǒng)： 優(yōu)點(diǎn)：對(duì)地電阻較大，對(duì)地分布電容較小，外部共模干擾引起的干擾電流較小。10實(shí)現(xiàn)方式： 1）機(jī)殼與大地完全絕緣： 機(jī)殼較大時(shí)，機(jī)殼與大地間分布電容和有限的漏電阻使系統(tǒng)地與大地間的可靠絕緣非常困難。 2

4、）系統(tǒng)地不接機(jī)殼： 后果：貼地布線的原則(系統(tǒng)內(nèi)部的信號(hào)傳輸線、電源線和地線應(yīng)貼近接地的機(jī)柜排列，機(jī)柜可起到屏蔽作用)難以實(shí)施。11共地系統(tǒng)中有接地注意點(diǎn)-可靠接地 1）系統(tǒng)地不能連接到交流電源的零線上； 2）系統(tǒng)地不能連到大功率設(shè)備安全地線上； 交流電源及大功率設(shè)備地與大地間存在著隨機(jī)變化的電位差，幅值變化范圍從幾十mV至幾十V。 3）共地系統(tǒng)必須另設(shè)接地線； 4）為防止大功率交流電源地電流對(duì)系統(tǒng)地的干擾，系統(tǒng)地的接地點(diǎn)和交流電源接地點(diǎn)間的最小距離不應(yīng)少于800 m，所用的接地棒按常規(guī)的接地工藝深埋，且與電力線垂直。 123、接地方式 1) 串聯(lián)單點(diǎn)接地 2) 并聯(lián)單點(diǎn)接地 3) 多點(diǎn)接地1

5、3串聯(lián)單點(diǎn)接地 方式：兩個(gè)或兩個(gè)以上的電路共用一段地線 1） R1、R2和R3是各地線等效電阻； 2）I1、I2和I3是電路1、2和3的入地電流。 3）地電流在地線等效電阻上產(chǎn)生壓降，三個(gè)電路與地線的連接點(diǎn)的對(duì)地電位具有不同的數(shù)值： VA = ( I1 + I2 + I3 )R1 VB = VA + ( I2 + I3 )R2 VC = VB + I3R3 14串聯(lián)單點(diǎn)接地的特點(diǎn) 1）電路的地電位受其他電路地電流變化的調(diào)制，電路的輸出信號(hào)受到干擾； 2）干擾由地線公共阻抗耦合作用產(chǎn)生的； 3）離接地點(diǎn)越遠(yuǎn)，電路中出現(xiàn)噪聲干擾越大； 4）串聯(lián)接地方式布線最簡(jiǎn)單，費(fèi)用最省。15串聯(lián)單點(diǎn)接地方式的適

6、用電路： 地電流較小且相差不太大的電路?？垢蓴_措施： 為使干擾最小，把電平最低的電路安置在離接地點(diǎn)(系統(tǒng)地)最近的地方與地線相接。16并聯(lián)單點(diǎn)接地 各電路的地線只在一點(diǎn)(系統(tǒng)地)匯合，如圖： 17并聯(lián)單點(diǎn)接地的特點(diǎn) 1）電路的對(duì)地電位只與本電路的地電流和地線阻抗有關(guān)，因而沒(méi)有公共阻抗耦合噪聲； 2）地線太多，復(fù)雜的系統(tǒng)這一矛盾更突出；18 3）不能用于高頻信號(hào)系統(tǒng)。 a、地線一般較長(zhǎng)，高頻情況下，地線的等效電感和各地線之間雜散電容耦合的影響不容忽視； b、地線的長(zhǎng)度等于信號(hào)波長(zhǎng)的奇數(shù)倍時(shí)，地線呈極高阻抗，變成一個(gè)發(fā)射天線，對(duì)鄰近電路產(chǎn)生嚴(yán)重的輻射干擾； c、應(yīng)把地線長(zhǎng)度控制在1/20信號(hào)波長(zhǎng)之

7、內(nèi)。19多點(diǎn)接地方式 1）各電路或元件的地線以最短的距離就近連到地線匯流排(通常是金屬底板)上； 2）地線很短(小于25 mm)，底板表面鍍銀，所以阻抗都很?。?3）不能用在低頻系統(tǒng)中。 各電路的地電流流過(guò)地線匯流排的電阻會(huì)產(chǎn)生公共阻抗耦合噪聲。20接地方式的選用 1）信號(hào)頻率低于1MHz時(shí)，采用單點(diǎn)接地方式； 2）信號(hào)頻率高于10MHz時(shí)，采用多點(diǎn)接地； 3）頻率處于1-10MHz之間的系統(tǒng)； a、采用單點(diǎn)接地方式：地線長(zhǎng)度應(yīng)小于信號(hào)波長(zhǎng)的120。 b、如不滿足這一要求，應(yīng)采用多點(diǎn)接地。21低頻系統(tǒng)接地方式要求： 1）串聯(lián)和并聯(lián)相結(jié)合的單點(diǎn)接地方式； 2）兼顧抑制公共阻抗耦合噪聲； 3）系統(tǒng)

8、布線不過(guò)于復(fù)雜。 方式： 1）系統(tǒng)所有地線根據(jù)電流變化性質(zhì)分若干組； 2）性質(zhì)相近的電路共用一根地線(串聯(lián)接地)； 3）將各組地線匯集于系統(tǒng)地上(并聯(lián)接地)。 22(二)、系統(tǒng)接地設(shè)計(jì)基本要求： 1）消除電流經(jīng)公共地線阻抗產(chǎn)生的噪聲電壓； 2）避免形成接地環(huán)路，引進(jìn)共模干擾；電路中地線特點(diǎn)： 1）系統(tǒng)中具有多種地線； 2）各環(huán)節(jié)與系統(tǒng)中一種或幾種地線發(fā)生聯(lián)系。23地線處理的基本原則 1）盡量避免或減少由接地所引起的各種干擾， 2）便于布線； 3）節(jié)省成本。24系統(tǒng)接地設(shè)計(jì)的主內(nèi)容 1）輸入信號(hào)傳輸線屏蔽接地點(diǎn)的選擇 2）電源變壓器靜電屏蔽層的接地 3）直流電源接地點(diǎn)的選擇 4）印刷電路板的地線

9、布局 5）機(jī)柜地線的布局 251、直流電源接地點(diǎn)的選擇系統(tǒng)電源的特點(diǎn)： 1）具有多種直流電源，有供給模擬電路工作用的和供給數(shù)字電路工作用的電源，都是穩(wěn)壓電源； 2）可能存在非穩(wěn)壓直流電源，供顯示、控制等用； 3）不同性質(zhì)的電源地線不能任意互連，應(yīng)分別匯集于一點(diǎn)，再與系統(tǒng)地相接。 262、印刷電路板的地線布局 常用印刷電路板的特點(diǎn)： 1）包含模擬電源和數(shù)字電源，即包含模擬地、數(shù)字地； 2）一般的，一個(gè)系統(tǒng)中不可能為單一地信號(hào)。 27地線處理原則1）模擬地和數(shù)字地分別設(shè)置； 通過(guò)不同的引腳各元器件的模擬地和數(shù)字地分別連到電路板上的模擬地線和數(shù)字地線。2）減小地線電阻； 選用較寬的地線（支線寬度通常

10、不小于2-3mm，干線寬度不小于8-10 mm)； 不能隨意增大地線面積，避免增大電路和地線之間的寄生電容。283）采用地線隔離信號(hào)之間的耦合； a、模擬地線可隔離輸入模擬信號(hào)間及輸出和輸入信號(hào)間的耦合； b、在需要隔離的兩信號(hào)線之間增設(shè)模擬地線； c、數(shù)字信號(hào)可用數(shù)字地線進(jìn)行隔離。29二、屏蔽技術(shù)屏蔽前提： 1）儀表或系統(tǒng)的工作現(xiàn)場(chǎng)存在強(qiáng)電設(shè)備； 2）強(qiáng)電設(shè)備的磁力線或電力線干擾儀表或系統(tǒng)的正常工作。屏蔽措施： 采用低電阻的導(dǎo)電材料或高導(dǎo)磁率的鐵磁材料制成容器，對(duì)易受干擾的部分實(shí)行屏蔽，阻斷或抑制各種場(chǎng)干擾。 30(一)、屏蔽的類型和原理屏蔽的類型： 1）靜電屏蔽 2）電磁屏蔽 3）磁屏蔽3

11、11、靜電屏蔽靜電屏蔽的原理： 1）靜電場(chǎng)作用下，如果空心導(dǎo)體腔內(nèi)沒(méi)有凈電荷，導(dǎo)體內(nèi)和空腔內(nèi)任何一點(diǎn)處的場(chǎng)強(qiáng)都等于零，剩余電荷只能分布在外表面。 2）把某一物體放入空心導(dǎo)體的空腔內(nèi)，該物體就不受任何外電場(chǎng)的影響。32靜電屏蔽作用 1）在空心導(dǎo)體(金屬盒)B的空腔內(nèi)放有一個(gè)帶電體A： 2）由于靜電感應(yīng)，金屬盒B的內(nèi)外表面分別出現(xiàn)等量異號(hào)的感應(yīng)電荷； 3）B外表面電荷產(chǎn)生的電場(chǎng)對(duì)外界產(chǎn)生影響：33 4）將金屬盒B接地，則外表面的感應(yīng)電荷將因接地而消失，相應(yīng)的電場(chǎng)也隨之消失； 5）可消除金屬盒內(nèi)帶電體對(duì)盒外的影響。34靜電屏蔽的效果及措施靜電屏蔽的效果： 1）用金屬屏蔽盒罩住被干擾的電路，且將金屬盒

12、接地，可消除外部的靜電干擾； 2）用金屬盒罩住干擾源，且將金屬盒接地，則可抑制干擾源對(duì)外部的干擾。35靜電屏蔽的措施： 1）為達(dá)到較好的靜電屏蔽效果，選用低電阻材料作屏蔽盒，以銅或鋁為佳； 2）屏蔽盒應(yīng)有良好的接地； 3）伸出屏蔽盒以外的導(dǎo)線越短越好。 362、電磁屏蔽 電磁屏蔽的目的：抑制高頻電磁場(chǎng)的干擾。 電磁干擾的產(chǎn)生： 導(dǎo)體上通過(guò)高頻變化電流時(shí)，周圍空間產(chǎn)生相應(yīng)變化的電磁場(chǎng)，變化的電磁場(chǎng)可在鄰近的電路引起電磁感應(yīng)，又向外輻射，干擾周圍電路。 電磁干擾的特點(diǎn)： 1）電磁場(chǎng)變化的頻率越高，輻射越強(qiáng)； 2）電磁場(chǎng)屏蔽中，包括電磁感應(yīng)的屏蔽，及輻射干擾的屏蔽。 37電磁干擾的消除措施： 1）環(huán)

13、繞導(dǎo)體加一個(gè)與導(dǎo)體中電流方向相反的變化電流，該電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)與導(dǎo)體中電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向相反，產(chǎn)生抵消作用，減弱對(duì)外界的干擾； 2）反方向的電流由導(dǎo)體的接地屏蔽罩來(lái)產(chǎn)生； 3）高頻電磁場(chǎng)在導(dǎo)電性能良好的金屬導(dǎo)體內(nèi)產(chǎn)生渦流，渦流的磁場(chǎng)與原磁場(chǎng)方向相反，抵消高頻干擾磁場(chǎng)，達(dá)到電磁屏蔽的目的。 4）因?yàn)槠帘握纸拥?，所以也可?shí)現(xiàn)電場(chǎng)屏蔽。38電磁屏蔽的效果 1）屏蔽罩的厚度對(duì)屏蔽效果影響不大； 2）屏蔽罩是否連續(xù)及網(wǎng)孔大小，直接影響到渦流的大小，影響屏蔽的效果； 3）屏蔽越嚴(yán)密，屏蔽效果越好； 4）電磁屏蔽的材料應(yīng)選用低內(nèi)阻的金屬材料，例如銅、鋁或鍍銀銅板等。393、磁屏蔽磁屏蔽的適用范圍： 防止低頻磁

14、場(chǎng)干擾。(電磁屏蔽不適用在低頻磁場(chǎng)干擾場(chǎng)合) 屏蔽的方式： 利用高導(dǎo)磁材料制成屏蔽罩，使低頻磁場(chǎng)干擾的磁力線大部分在屏蔽罩內(nèi)構(gòu)成回路，泄漏到屏蔽罩外干擾磁通很少，達(dá)到抑制低頻磁場(chǎng)干擾目的。 40三、長(zhǎng)線傳輸?shù)母蓴_及抑制長(zhǎng)線傳輸干擾的產(chǎn)生： 測(cè)控系統(tǒng)中，當(dāng)被測(cè)對(duì)象與測(cè)控系統(tǒng)相距較遠(yuǎn)時(shí)（幾十米或更長(zhǎng)），產(chǎn)生較大的干擾。長(zhǎng)線干擾的主要類型： 1）長(zhǎng)線感應(yīng)干擾 2）反射干擾 41(一) 長(zhǎng)線感應(yīng)干擾及抑制長(zhǎng)線感應(yīng)干擾的產(chǎn)生： 干擾源通過(guò)電磁或靜電耦合在傳感器信號(hào)線上產(chǎn)生干擾信號(hào)。42長(zhǎng)線感應(yīng)干擾的特點(diǎn) 1）傳感器信號(hào)線過(guò)長(zhǎng)，干擾源在信號(hào)線上產(chǎn)生的感應(yīng)電壓較大； 2）輸電線與信號(hào)線平行敷設(shè)時(shí)，信號(hào)線上的

15、電磁感應(yīng)電壓和靜電感應(yīng)電壓分別可達(dá)mV級(jí)(傳感器的有效信號(hào)電壓一般為幾十mV甚至小于干擾電壓)； 3）信號(hào)地與系統(tǒng)地間的電位差(地電壓Um)可達(dá)幾V至十幾V甚至更大。43 單線傳輸特點(diǎn) 1）感應(yīng)干擾電壓Un和地電壓Um與被測(cè)信號(hào)Us串聯(lián)，形成差模干擾電壓： rs、rm、r、R為信號(hào)源內(nèi)阻、兩地間地電阻、傳輸線電阻和系統(tǒng)輸入電阻，rm r rs R： UNnUn，UNmUm 2）地電壓和感應(yīng)干擾電壓無(wú)抑制成為對(duì)干擾電壓，使信號(hào)電壓被干擾電壓淹沒(méi)。44 雙線傳輸抑制方式增設(shè)一條同樣長(zhǎng)度的傳輸線。 1）兩傳輸線上的感應(yīng)干擾電壓相等即Un1Un2Un； 2）rm r rs R ，感應(yīng)干擾電壓Un和地電

16、壓Um形成的差模干擾電壓分別為：45平衡傳輸?shù)奶攸c(diǎn) 1）雙線傳輸； 2）兩傳輸線處于完全相同的條件； 3）產(chǎn)生的感應(yīng)干擾電壓完全相同； 4）兩傳輸線內(nèi)阻、對(duì)地分布電容、漏電阻相同 5）差模干擾變成純共模電壓。46平衡傳輸?shù)膶?shí)現(xiàn)特點(diǎn)： 1）采用雙絞線； 2）雙絞線的雙線絞合較緊，各方面處于基本相同的條件，平衡特性好； 3）雙絞線對(duì)電感耦合噪聲有很好的抑制作用。 47雙線傳輸?shù)倪m用特點(diǎn) 傳輸信號(hào)的形式不同，抗干擾效果不一樣。 1）數(shù)字信號(hào)抗干擾能力優(yōu)于模擬信號(hào)，數(shù)字信號(hào)傳輸優(yōu)于模擬信號(hào)傳輸； 2）頻率信號(hào)是準(zhǔn)數(shù)字信號(hào)，適于應(yīng)用雙絞線遠(yuǎn)距離傳輸； 3）電流傳輸代替電壓傳輸，可獲得較好的抗干擾能力。4

17、8電流傳輸?shù)奶攸c(diǎn)： 1)不受傳輸線壓降、接觸電阻、寄生熱電偶和接觸電勢(shì)的影響； 2)不受各種電壓性噪聲的干擾。 例：過(guò)程控制中，采用電壓/電流轉(zhuǎn)換器產(chǎn)生4-20mA的電流信號(hào)，在接收端用一個(gè)精密電阻或電流/電壓轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)。49四、共模干擾的抑制 途徑： 1）減少共模電壓Ucm； 2）減少共模增益KC或提高共模抑制比CMRR。主要方法： 1、接地及屏蔽(減少共模電壓) 2、隔離技術(shù) 3、浮地技術(shù) 4、浮動(dòng)電容切換50(一) 隔離技術(shù)隔離目的： 1）把干擾源和易被干擾的部分隔離開(kāi)來(lái)，使測(cè)控裝置與現(xiàn)場(chǎng)間僅保持信號(hào)聯(lián)系，無(wú)電氣聯(lián)系； 2）實(shí)質(zhì)是把引進(jìn)的干擾通道切斷，達(dá)到隔離現(xiàn)場(chǎng)干擾的目的；

18、3）工業(yè)測(cè)控系統(tǒng)中，既包括弱電控制，又包括強(qiáng)電控制。為使兩者間既保持控制信號(hào)聯(lián)系，又要隔絕電氣方面的聯(lián)系，既實(shí)行弱電和強(qiáng)電隔離。51常用的隔離方法 1）變壓器隔離 2）縱向扼流圈隔離 3）光電隔離 4）繼電器隔離521、變壓器隔離 電路如圖： 隔離特點(diǎn)： 1）變壓器次級(jí)輸出電壓只與初級(jí)繞組兩輸入端電位差成正比，對(duì)差模信號(hào)暢通，隔斷共模信號(hào)； 2）變壓器隔離適用50Hz以上的信號(hào)，低頻特別是超低頻時(shí)非常不合適。 53 3）傳輸?shù)皖l信號(hào)時(shí)，要有很大電感和體積，初次級(jí)間圈數(shù)很多，產(chǎn)生較大的寄生電容，共模信號(hào)通過(guò)變壓器初次間的寄生電容在負(fù)載上形成干擾； 4）初次級(jí)繞組間要設(shè)置靜電屏蔽層且接地，可減少初

19、次級(jí)寄生電容，達(dá)到抑制高頻干擾的目的；54 變壓器隔離的適用場(chǎng)合 1）信號(hào)頻率很低； 2）共模電壓很高； 3）共模漏電流要求很小。552、光電耦合隔離 1）光電耦合器內(nèi)電-光-電轉(zhuǎn)換在完全密封條件下進(jìn)行，不受外界光的影響； 2）信號(hào)傳遞由光傳遞，兩個(gè)電路間沒(méi)有電氣連接，故兩電路間地電位差就再不會(huì)形成干擾。 3）輸入阻抗很低(100-1000歐)，而干擾源的內(nèi)阻很高，通常為105-106歐。由分壓原理，能饋送到光電耦合器輸入端的噪聲很?。?6 4）干擾電壓較大時(shí)，由于能量很小，只形成微弱電流。發(fā)光二極管只有通過(guò)一定強(qiáng)度電流才能發(fā)光，光電晶體管也只在一定光強(qiáng)下才能工作，電壓幅值很高的干擾，沒(méi)有足夠

20、能量而不能使二極管發(fā)光，從而被抑制； 5）輸入端與輸出端間的寄生電容極小，絕緣電阻很大，光耦合器一邊的各種干擾噪聲很難通過(guò)光耦合器饋送到另一邊； 6）線性范圍較小，主要用于傳送數(shù)字信號(hào)。57 光耦電路的接線 1）Ri為限流電阻，D為反向保護(hù)二極管； 2）Vi值與TTL邏輯電平并不要求一致，經(jīng)Ri限流后符合發(fā)光二極管要求即可。RL是光敏三極管負(fù)載電阻； 3）光敏三極管導(dǎo)通，V0為低電平，反之高電平 4）電路中參數(shù)的選擇； 5）光耦輸入和輸出部分必須分別采用獨(dú)立的電源，如果兩端共用一個(gè)電源，則沒(méi)有隔離作用。 583、繼電器隔離繼電器隔離的特點(diǎn)： 1）繼電器的線圈和觸點(diǎn)之間沒(méi)有電氣上的聯(lián)系； 2）利

21、用繼電器的線圈接收電氣信號(hào)，利用觸點(diǎn)發(fā)送和輸出信號(hào)，從而避免強(qiáng)電和弱電信號(hào)之間的直接接觸，實(shí)現(xiàn)抗干擾隔離。59五、差模干擾的抑制差模噪聲的干擾形式： 與被測(cè)信號(hào)疊加在一起，表現(xiàn)為：電壓的串聯(lián)或電流的并聯(lián)。差模噪聲的來(lái)源： 1）信號(hào)源產(chǎn)生； 2）引線感應(yīng)耦合。60差模干擾的抑制： 1）從噪聲源采取措施：切斷噪聲耦合途徑(將引線屏蔽等)； 2）利用干擾與信號(hào)的差別來(lái)把干擾消除掉或減到最小。61差模干擾常用抑制方法 1、頻率濾波法 2、積分法 3、電平鑒別法 4、脈寬鑒別法62(一) 頻率濾波法 原理： 利用差模干擾與信號(hào)頻率差異進(jìn)行頻率濾波。 具體實(shí)現(xiàn)： 1、高通濾波器濾除比信號(hào)頻率低的差模干擾；

22、 2、低通濾波器濾除比信號(hào)頻率高的差模干擾； 3、50 Hz陷波器濾除工頻干擾。63(二) 積分法適用范圍： 雙積分式A/D可有效削弱周期性差模干擾。雙積分式A/D的特點(diǎn)： 1）對(duì)被測(cè)電壓定時(shí)積分； 2）對(duì)基準(zhǔn)電壓定壓積分，至輸出為0?？垢蓴_特點(diǎn)： 1）選定時(shí)積分時(shí)間為干擾噪聲周期的整數(shù)倍； 2）抑制工頻干擾時(shí)，雙積分A/D定時(shí)積分時(shí)間 Tk 20 ms 64(三) 電平鑒別法電平鑒別的前提： 1）信號(hào)和噪聲在幅值上有較大的差別； 2）信號(hào)幅值較大，噪聲幅值較小。65采用脈沖隔離門(mén)抑制干擾原理： 1）利用硅二極管的正向壓降對(duì)幅值小的干擾脈沖加以阻擋； 2）讓幅值大的信號(hào)脈沖順利通過(guò)。 如圖：

23、注： 電路中的二極管最好選用開(kāi)關(guān)管。66六、供電系統(tǒng)抗干擾 1、供電系統(tǒng)中竄入的干擾來(lái)源 2、供電系統(tǒng)抗干擾措施67(一)、供電系統(tǒng)竄入的干擾供電系統(tǒng)竄入的干擾類型： 1、大功率感性負(fù)載切換時(shí)，電網(wǎng)中產(chǎn)生強(qiáng)大的反電動(dòng)勢(shì)，該瞬態(tài)高壓(幅值達(dá)2kV，頻率從幾百Hz到2MHz)可引起電源波形的嚴(yán)重畸變； 電網(wǎng)中瞬態(tài)高壓對(duì)系統(tǒng)產(chǎn)生干擾的主要途徑： 由電源進(jìn)線，經(jīng)由電源變壓器的初次級(jí)繞組間的雜散電容進(jìn)入系統(tǒng)電路，再?gòu)南到y(tǒng)接地點(diǎn)入地返回干擾源。68 2、整流方式供電時(shí)，濾波不良會(huì)產(chǎn)生低頻紋波干擾噪聲； 3、直流/直流變換器或開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源供電時(shí)時(shí)，出現(xiàn)高頻開(kāi)關(guān)噪聲干擾； 4、電源進(jìn)線和輸出線易受工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)及天

24、電的各種干擾噪聲。這些干擾噪聲經(jīng)電源線傳導(dǎo)耦合到電路中去，對(duì)系統(tǒng)產(chǎn)生干擾。 69(二)、供電系統(tǒng)抗干擾措施 1）電源濾波和退耦； 2）不間斷電源和開(kāi)關(guān)式直流穩(wěn)壓電源供電； 3）系統(tǒng)分別供電和采用電源模塊單獨(dú)供電； 4）供電系統(tǒng)饋線要合理布置。701、電源濾波和退耦電路71電路特點(diǎn)： 1）交流進(jìn)線端接對(duì)稱LC低通濾波器，濾除交流進(jìn)線上大于50Hz的高次諧波干擾，改善電源波形； 2）變阻二極管(或壓敏電阻)抑制進(jìn)入交流電源線上的瞬時(shí)干擾(或者大幅值的尖脈沖干擾)； 3）電源變壓器采用雙重屏蔽措施，將初次級(jí)隔離起來(lái)，使混入初級(jí)的噪聲干擾不致進(jìn)入次級(jí)； 4）整流濾波電路采用電解電容和無(wú)感高頻電容的并聯(lián)

25、組合，進(jìn)一步減小高頻噪聲進(jìn)入電源系統(tǒng)。72 5）整流濾波后的直流電壓再經(jīng)穩(wěn)壓，可使干擾被抑制到最?。?6）部分電源系統(tǒng)在交流進(jìn)線端設(shè)交流穩(wěn)壓器，保證交流供電的穩(wěn)定性，抑制電網(wǎng)電壓的波動(dòng)； 7）為避免通過(guò)電源內(nèi)阻造成幾個(gè)電路間互相干擾，在每個(gè)電路的直流電源進(jìn)線與地之間接入了RC或LC的退耦濾波電路。732、采用不間斷電源和開(kāi)關(guān)式直流穩(wěn)壓電源UPS的特點(diǎn)： 1）有很強(qiáng)的抗電網(wǎng)干擾的能力； 2）電網(wǎng)斷電后，UPS以極短的時(shí)間(3 ms)切換到后備電源； 3）后備電源能維持10 min以上(滿載)或30 min以上(半載)的供電時(shí)間，以便及時(shí)處理電源故障或采取應(yīng)急措施。74開(kāi)關(guān)式穩(wěn)壓電源的特點(diǎn)： 1）

26、開(kāi)關(guān)頻率可達(dá)10-20 kHz或更高，因而變壓器等都可小型化； 2）高頻開(kāi)關(guān)晶體管工作在飽和截止?fàn)顟B(tài)，效率可達(dá)60-70； 3）抗干擾能力強(qiáng)。753、系統(tǒng)分別供電和采用電源模塊單獨(dú)供電 1）系統(tǒng)使用繼電器等電感設(shè)備時(shí)，向采集電路供電的線路應(yīng)與向繼電器等供電的線路分開(kāi)，避免在供電線路之間出現(xiàn)相互干擾； 2）設(shè)計(jì)供電線路時(shí)，注意對(duì)變壓器和低通濾波器進(jìn)行屏蔽，以抑制靜電干擾。76電源模塊單獨(dú)供電供電方式： 1）采用DC-DC電源電路模塊(DC-DC電源電路由電源模塊及相關(guān)濾波元件組成)；DC-DC電源電路由電源模塊及相關(guān)濾波元件組成。 2）采用三端穩(wěn)壓集成塊如7805、7905、7812、7912等

27、組成的穩(wěn)壓電源單獨(dú)供電。77單獨(dú)供電的優(yōu)點(diǎn) 1）各電源模塊單獨(dú)對(duì)相應(yīng)電路進(jìn)行電壓過(guò)載保護(hù)，不會(huì)因某個(gè)穩(wěn)壓器的故障而使全系統(tǒng)癱瘓； 2）有利于減小公共阻抗的相互耦合及公共電源的相互耦合，提高供電系統(tǒng)的可靠性，有利于電源的散熱； 3）總線上電壓的變化，不會(huì)影響板卡上電壓，有利于提高板卡上的工作可靠性。 784、供電系統(tǒng)要合理布線 布線時(shí)，電源的引入線、輸出線及公共線采取的抗干擾措施： 1） 電源前面的一段布線 從電源引入口，經(jīng)開(kāi)關(guān)器件至濾波器的布線盡量用粗導(dǎo)線。79 2）電源后面的一段布線 采用雙絞線，雙絞線的絞距要小。如導(dǎo)線較粗，無(wú)法扭絞時(shí)，應(yīng)把線間的距離縮到最短； 交流線、直流穩(wěn)壓電源線、邏輯

28、信號(hào)線和模擬信號(hào)線、繼電器等感性負(fù)載驅(qū)動(dòng)線、非穩(wěn)壓的直流線均應(yīng)分開(kāi)布線。80 3） 電路的公共線 電路中盡量避免公共線，在公共線上，某一負(fù)載的變化引起的壓降，都會(huì)影響其它負(fù)載； 公共線不能避免時(shí)，必須把公共線加粗，以降低阻抗。 81七、印刷電路板抗干擾印刷電路板的特點(diǎn)： 1）器件、信號(hào)線、電源線的高度集合體； 2）印刷電路板設(shè)計(jì)的好壞，對(duì)抗干擾能力影響很大； 3）必須符合抗干擾的設(shè)計(jì)原則。82印刷電路板常用抗干擾措施 1、合理布置印制電路板上的器件 2、合理分配印刷電路板插腳 3、印刷電路板合理布線 4、電源線的布置 5、印刷電路板的接地線設(shè)計(jì) 6、印刷電路板的屏蔽 7、去耦電容器的配置 83

29、1、合理布置印制電路板上的器件 基本原則： 1）器件間電氣干擾小 2）易于散熱84減小電氣干擾的方法 1）將器件按功率大小及抗干擾能力的強(qiáng)弱分類集中布置； 2）大功率強(qiáng)電器件作為一類集中布置(電源變壓器和輸出驅(qū)動(dòng)器件等)； 3）數(shù)字邏輯器件作為一類集中布置；85 4）易受干擾的模擬器件作為一類集中布置； 5）各類器件之間應(yīng)盡量遠(yuǎn)離，防止相互干擾； 6）每一類器件又可按照減小電氣干擾原則再進(jìn)一步分類布置。86散熱的措施 原因：使電路穩(wěn)定可靠地工作； 方法： 1）發(fā)熱元器件要考慮通風(fēng)散熱，必要時(shí)要安裝散熱器； 2）發(fā)熱元器件要分散布置，不能集中； 3）對(duì)熱敏感元器件要遠(yuǎn)離發(fā)熱元器件或進(jìn)行熱屏蔽；872、合理分配印刷電路板插腳 1）在印刷電路板插入總線擴(kuò)展槽中使用時(shí)，為抑制線間干擾，對(duì)印制電路板的插腳須合理分配； 2）為減小強(qiáng)信號(hào)輸出線對(duì)弱信號(hào)輸入線干擾，將輸入、輸出線分置于印刷板兩側(cè)，相互分離。 3）地線設(shè)置在輸入、輸出信號(hào)線的兩側(cè)，減小信號(hào)線寄生電容的影響，起到一定的屏蔽作用。 883、印刷電路板合理布線印刷電路板的布線原則： 1) 線間距離要盡量加大