數(shù)字化電壓測(cè)量

數(shù)字化電壓測(cè)量第1頁(yè)，共85頁(yè)，2023年，2月20日，星期五一、概述

電壓是電子電路中的一個(gè)主要參量，是其它許多電參量測(cè)量、非電測(cè)量的基礎(chǔ)。例如：功率測(cè)量，P=V2/R=IV=I2R，歸于電壓的測(cè)量。失真系數(shù)：VV0調(diào)幅系數(shù)：m=V/V0第五章電壓測(cè)量技術(shù)第2頁(yè)，共85頁(yè)，2023年，2月20日，星期五對(duì)電壓測(cè)量的要求：其實(shí)質(zhì)為對(duì)電壓測(cè)量設(shè)備的要求1、測(cè)量準(zhǔn)確度：要求測(cè)量誤差小。電壓測(cè)量?jī)x器的測(cè)量準(zhǔn)確度表示方式有以下三種：滿(mǎn)度值百分?jǐn)?shù)：%Vm讀數(shù)值百分?jǐn)?shù)：%Vx%Vm+%Vx一般用于線(xiàn)形刻度模擬電壓表用于具有對(duì)數(shù)刻度的電壓表用于數(shù)字電壓表第五章電壓測(cè)量技術(shù)第3頁(yè)，共85頁(yè)，2023年，2月20日，星期五2、頻帶寬：交流電壓幾Hz—幾百Hz幾十Hz—GHz3、量程廣：十分之幾μV、幾個(gè)mV——幾十kV4、輸入阻抗：應(yīng)足夠高，以避免對(duì)被測(cè)電路的影響。5、應(yīng)具有高抗干擾能力。第五章電壓測(cè)量技術(shù)電壓測(cè)量?jī)x器分為：模擬式及數(shù)字式電壓表。分類(lèi)第4頁(yè)，共85頁(yè)，2023年，2月20日，星期五二、交流電壓的模擬式測(cè)量交流電壓測(cè)量的核心是AC/DC變換，此部分是帶有共性的，即模擬式和數(shù)字式電壓表都必須完成這一變換過(guò)程。模擬式電壓表先檢波，后放大先放大，后檢波第五章電壓測(cè)量技術(shù)第5頁(yè)，共85頁(yè)，2023年，2月20日，星期五表征交流電壓的參數(shù)有：所以有三種檢波方式的電壓表，根據(jù)檢波方式的不同，有三種電壓表。均值—峰值—有效值—峰值電壓表均值電壓表有效值電壓表模擬式電壓表第五章電壓測(cè)量技術(shù)第6頁(yè)，共85頁(yè)，2023年，2月20日，星期五1、峰值檢波式電壓表電路形式步進(jìn)分壓器斬波式直流放大器峰值檢波器（探頭）先檢波、后放大第五章電壓測(cè)量技術(shù)高頻電壓測(cè)量時(shí)誤差較小第7頁(yè)，共85頁(yè)，2023年，2月20日，星期五檢波電路形式串聯(lián)型檢波+_Vo（t）Vx（t）第五章電壓測(cè)量技術(shù)第8頁(yè)，共85頁(yè)，2023年，2月20日，星期五刻度特性=I0Vp表頭的刻度：以正弦有效值刻度。=V（正弦波有效值）波峰因數(shù)：=V~（正弦有效值）=Vp/Kp~（正弦波峰因數(shù)）第五章電壓測(cè)量技術(shù)第9頁(yè)，共85頁(yè)，2023年，2月20日，星期五第五章電壓測(cè)量技術(shù)例：用一塊峰值電壓表測(cè)量一個(gè)方波電壓，讀數(shù)為10V，問(wèn)該方波電壓的有效值為多少？解：被測(cè)方波電壓的峰值為方波電壓的波峰因數(shù)故第10頁(yè)，共85頁(yè)，2023年，2月20日，星期五2、均值電壓表電路形式輸入寬帶放大器檢波μA先放大、后檢波第五章電壓測(cè)量技術(shù)大信號(hào)檢波時(shí)線(xiàn)性較好，波形誤差較小第11頁(yè)，共85頁(yè)，2023年，2月20日，星期五刻度特性=I0，與波形無(wú)關(guān)表頭的刻度：以正弦有效值刻度。=V（正弦波有效值）波形因數(shù)：=V~（正弦有效值）=KF~（正弦波形因數(shù)）第五章電壓測(cè)量技術(shù)第12頁(yè)，共85頁(yè)，2023年，2月20日，星期五第五章電壓測(cè)量技術(shù)例：用一塊平均值電壓表測(cè)量一個(gè)三角波電壓，讀數(shù)為1V，問(wèn)該三角波電壓的有效值為多少？解：三角波的均值為三角波的波形因數(shù)故第13頁(yè)，共85頁(yè)，2023年，2月20日，星期五3、有效值電壓表實(shí)現(xiàn)方法熱電效應(yīng)模擬計(jì)算電路熱電效應(yīng)原理：第五章電壓測(cè)量技術(shù)BE+ACDμA-M熱偶式原理：第14頁(yè)，共85頁(yè)，2023年，2月20日，星期五第五章電壓測(cè)量技術(shù)BE+ACDμA-MAB為加熱絲M為電熱偶C——熱端D、E——冷端AB溫度CD和CE為兩種不同材料制作CD溫差電動(dòng)勢(shì)形成電流第15頁(yè)，共85頁(yè)，2023年，2月20日，星期五第五章電壓測(cè)量技術(shù)寬放10MHz+--+ExEf4TC14TC1ViVo熱偶式有效值電壓表簡(jiǎn)化組成方框圖熱電偶——AC/DC4TC1（上）——測(cè)量熱偶4TC1（下）——平衡熱偶第16頁(yè)，共85頁(yè)，2023年，2月20日，星期五第五章電壓測(cè)量技術(shù)工作原理：當(dāng)反饋系統(tǒng)平衡時(shí)，0則故平衡熱偶的作用：使表頭刻度線(xiàn)形化，并提高熱穩(wěn)定性。測(cè)量熱偶的熱電勢(shì)平衡熱偶受反饋電壓影響，其熱電勢(shì)第17頁(yè)，共85頁(yè)，2023年，2月20日，星期五第五章電壓測(cè)量技術(shù)熱偶式電壓表缺點(diǎn)：具有熱慣性，過(guò)載能力差，易燒毀。模擬計(jì)算電路式：采用模擬計(jì)算電路直接完成有效值計(jì)算。模擬乘法器積分器開(kāi)方第18頁(yè)，共85頁(yè)，2023年，2月20日，星期五4、波形誤差

峰值電壓表對(duì)被測(cè)信號(hào)波形的諧波失真所引起的波形誤差非常敏感，故不能測(cè)量失真波形的電壓。

均值電壓表測(cè)量含有諧波成分的失真正弦電壓的有效值時(shí)有如下結(jié)論：1、誤差與諧波幅度及初相角有關(guān)，當(dāng)初相角為00或1800時(shí)誤差最大。2、二次諧波誤差比三次諧波要小，推廣到一般，奇次諧波比偶次諧波影響大。第五章電壓測(cè)量技術(shù)3、均值表波形誤差與峰值檢波相比較小。第19頁(yè)，共85頁(yè)，2023年，2月20日，星期五有效值電壓表測(cè)量非正弦波時(shí)理論上不會(huì)產(chǎn)生波形誤差，實(shí)際上由于以下兩個(gè)原因使產(chǎn)生讀數(shù)偏低的誤差。1、電壓表線(xiàn)形工作范圍的限制。2、電壓表帶寬的限制。第五章電壓測(cè)量技術(shù)第20頁(yè)，共85頁(yè)，2023年，2月20日，星期五數(shù)字式電壓表模擬量Vx（t）數(shù)字量接口根據(jù)變換方法的不同，有非積分式DVM積分式DVM響應(yīng)于被測(cè)電壓的瞬時(shí)值優(yōu)點(diǎn)：測(cè)量速率快缺點(diǎn)：準(zhǔn)確度低響應(yīng)于被測(cè)電壓的平均值優(yōu)點(diǎn)：準(zhǔn)確度高缺點(diǎn)：測(cè)量速率低第五章電壓測(cè)量技術(shù)三、電壓測(cè)量的數(shù)字化方法第21頁(yè)，共85頁(yè)，2023年，2月20日，星期五第五章電壓測(cè)量技術(shù)非積分式逐次逼近式比較式斜坡電壓式代表:代表:線(xiàn)性斜坡式階梯斜坡式積分式代表:雙斜式多斜式第22頁(yè)，共85頁(yè)，2023年，2月20日，星期五第五章電壓測(cè)量技術(shù)1、非積分式DVM逐次逼近式原理：與天平稱(chēng)重相似砝碼待測(cè)W/2W/4W/8W/16原則：大者棄，小者留第23頁(yè)，共85頁(yè)，2023年，2月20日，星期五逐次逼近比較式A/D變換過(guò)程第五章電壓測(cè)量技術(shù)鐘脈沖起始脈沖逐次逼近寄存器SAR顯示器譯碼器比較器D/A變換器VrefVfMSB2-12-2例:三位二進(jìn)制,Vr=5V,Vx=4VSAR輸出順序D/A送出比較比較器輸出結(jié)果1100Vr/2=2.52.5<4VVo>0保留2110Vr/2+Vr/22=3.753.75<4Vo>0保留3111Vr/2+Vr/22+Vr/23=4.3754.375>4Vo<0舍棄000000<4VVo>0110經(jīng)過(guò)譯碼顯示3.75V第24頁(yè)，共85頁(yè)，2023年，2月20日，星期五第25頁(yè)，共85頁(yè)，2023年，2月20日，星期五第五章電壓測(cè)量技術(shù)逐次逼近比較式存在量化誤差.結(jié)論:其準(zhǔn)確度由基準(zhǔn)電壓、D/A變換器、比較器的漂移所決定。變換時(shí)間與輸入電壓大小無(wú)關(guān)，僅由它的數(shù)碼的位數(shù)（比特?cái)?shù)）和鐘頻決定。逐次逼近比較式的A/D變換能兼顧速度和精度和成本三個(gè)方面的要求。第26頁(yè)，共85頁(yè)，2023年，2月20日，星期五第五章電壓測(cè)量技術(shù)斜坡電壓式DVM 原理框圖步驟相應(yīng)波形結(jié)論分為兩步：

1、模擬直流電壓變換成時(shí)間間隔。

2、用計(jì)數(shù)法對(duì)時(shí)間間隔進(jìn)行數(shù)字編碼。第27頁(yè)，共85頁(yè)，2023年，2月20日，星期五第五章電壓測(cè)量技術(shù)輸入比較器斜坡電壓發(fā)生器接地比較器邏輯控制電路時(shí)鐘脈沖計(jì)數(shù)器+12-12Vx復(fù)位0第28頁(yè)，共85頁(yè)，2023年，2月20日，星期五第五章電壓測(cè)量技術(shù)返回第一次符合被測(cè)電壓VxtV測(cè)量開(kāi)始VrVx+12-12門(mén)控信號(hào)門(mén)內(nèi)時(shí)鐘脈沖第二次符合第29頁(yè)，共85頁(yè)，2023年，2月20日，星期五第五章電壓測(cè)量技術(shù)結(jié)論:實(shí)質(zhì):V-T變換測(cè)量準(zhǔn)確度,由斜坡電壓的線(xiàn)性、斜率穩(wěn)定與否，及時(shí)間測(cè)量是否準(zhǔn)確決定。線(xiàn)路簡(jiǎn)單，準(zhǔn)確度較低。第30頁(yè)，共85頁(yè)，2023年，2月20日，星期五第五章電壓測(cè)量技術(shù)例：若斜坡電壓的斜率為10V/50ms，要求4位數(shù)字讀出，則時(shí)鐘脈沖頻率應(yīng)為多少？若被測(cè)電壓為9.163V,則累計(jì)脈沖數(shù)為多少?解:時(shí)鐘脈沖頻率應(yīng)為:門(mén)控時(shí)間應(yīng)為:累積脈沖數(shù):通過(guò)小數(shù)點(diǎn)位置的調(diào)整,可顯示出9.163V第31頁(yè)，共85頁(yè)，2023年，2月20日，星期五.直接比較式A/D00000000000000001001000001101000001110110001111100001111110101111111101111111111若Vx=4V，VR=8V，則B2B1B0=100將VR分成8段，列出真值表

GFEDCBAB2B1B0第32頁(yè)，共85頁(yè)，2023年，2月20日，星期五第五章電壓測(cè)量技術(shù)2、積分式DVM抗干擾能力概述：DVM的靈敏度極高，測(cè)量準(zhǔn)確度高于模擬電壓表存在串模干擾和共模干擾，

相應(yīng)地，有串模干擾抑制比和共模干擾抑制比。第33頁(yè)，共85頁(yè)，2023年，2月20日，星期五第五章電壓測(cè)量技術(shù)A、定義：1、串模干擾定義：指干擾源以串聯(lián)形式與被測(cè)電壓一起疊加到DVM輸入端。見(jiàn)圖1。2、共模干擾定義：通過(guò)環(huán)路地電流對(duì)兩根測(cè)試線(xiàn)都產(chǎn)生影響的干擾。見(jiàn)圖2。第34頁(yè)，共85頁(yè)，2023年，2月20日，星期五第五章電壓測(cè)量技術(shù)VsmVxRl1Rl2Zi高端低端DVM圖一串模干擾抑制比：Vsm——串模干擾電壓峰值——由Vsm所造成的最大顯示誤差第35頁(yè)，共85頁(yè)，2023年，2月20日，星期五第五章電壓測(cè)量技術(shù)Rl1Rl2Vcm圖二ZiZ2Z1共模干擾抑制比：Vsm是共模干擾轉(zhuǎn)化成的串模干擾電壓。I1I2第36頁(yè)，共85頁(yè)，2023年，2月20日，星期五第五章電壓測(cè)量技術(shù)B、克服方法：1、串模干擾：采用積分電路DVM選擇積分時(shí)間為干擾信號(hào)周期Tsm的整數(shù)倍T=nTsm滿(mǎn)足以上條件，則SMR=。2、共模干擾：克服方法為，設(shè)法減少共模干擾轉(zhuǎn)化為串模干擾的途徑，增大

Z2?？朔椒椋瑢?duì)DVM測(cè)量系統(tǒng)A/D變換部分進(jìn)行浮置或多層屏蔽。第37頁(yè)，共85頁(yè)，2023年，2月20日，星期五第五章電壓測(cè)量技術(shù)特點(diǎn)：

對(duì)于非積分式DVM，因?yàn)樗菍?duì)被測(cè)電壓的瞬時(shí)值產(chǎn)生響應(yīng)，故對(duì)串模干擾沒(méi)有抑制能力。

對(duì)于積分式DVM，由于是對(duì)被測(cè)電壓在采樣（積分）時(shí)間內(nèi)的平均值產(chǎn)生響應(yīng)，故可平均掉疊加在被測(cè)電壓上的串模干擾電壓，從而具有高的SMR。在積分式DVM中，A/D變換分為V—F和V—T變換式。第38頁(yè)，共85頁(yè)，2023年，2月20日，星期五

積分式DVM特點(diǎn)：非積分方式DVM的一個(gè)共同缺點(diǎn)是對(duì)串模干擾沒(méi)有抑制能力，因?yàn)樗菍?duì)被測(cè)電壓的瞬時(shí)值產(chǎn)生影響，產(chǎn)生顯示誤差。我們這一節(jié)所講的積分式A/D變換器，是對(duì)被測(cè)電壓在采樣（積分）時(shí)間內(nèi)的平均值產(chǎn)生影響，而不是瞬時(shí)值?？梢詫M干擾濾掉，故而具有高的SMR。積分式A/D的分類(lèi)基本上有兩種，它們是V-F變換和V-T變換。第39頁(yè)，共85頁(yè)，2023年，2月20日，星期五脈沖補(bǔ)償式V/F變換第40頁(yè)，共85頁(yè)，2023年，2月20日，星期五波形分析VX越大，V0輸出斜率越大。VX=V1時(shí)，比較器翻轉(zhuǎn)，D觸發(fā)，Q=1。

Vr反向積分VF持續(xù)T2時(shí)間高電平。再次積分，經(jīng)T1時(shí)間到V1

第41頁(yè)，共85頁(yè)，2023年，2月20日，星期五定量分析：C上電荷，在T1階段：可求出FV在T2階段：在平衡狀態(tài)Qr=Qx因此其中

斜率越大，輸出T1越小線(xiàn)性度取決于Rr、Ri、Vr、T2注：Rr、Ri應(yīng)選擇同一型號(hào)，同一批量，同工藝生產(chǎn)的具有相同的溫度系數(shù)。第42頁(yè)，共85頁(yè)，2023年，2月20日，星期五第五章電壓測(cè)量技術(shù)雙斜式積分(雙積分式)DVM一、簡(jiǎn)化組成方框圖二、工作過(guò)程三、基本關(guān)系式及優(yōu)點(diǎn)四、測(cè)量誤差V-T變換特點(diǎn):在一次測(cè)量過(guò)程中，用同一積分器先后進(jìn)行兩次積分，首先對(duì)被測(cè)電壓Vx定時(shí)積分，然后對(duì)基準(zhǔn)電壓Vr定值積分。通過(guò)兩次積分的比較，將Vx轉(zhuǎn)換成成正比的時(shí)間間隔（V→T）。由于共用一個(gè)積分器，克服了V-F型受器件制約的缺點(diǎn)。第43頁(yè)，共85頁(yè)，2023年，2月20日，星期五第五章電壓測(cè)量技術(shù)邏輯控制電路十進(jìn)計(jì)數(shù)器主門(mén)A1A2--+--+c積分器比較器時(shí)鐘Vo-VxVrefs1s212第44頁(yè)，共85頁(yè)，2023年，2月20日，星期五t1Vx’VxVoVomVom’T1T2T2’二、工作（二次積分）過(guò)程：1、對(duì)被測(cè)電壓定時(shí)積分2、對(duì)基準(zhǔn)電壓定值反向積分第五章電壓測(cè)量技術(shù)第45頁(yè)，共85頁(yè)，2023年，2月20日，星期五第五章電壓測(cè)量技術(shù)1、無(wú)干擾時(shí)2、有串模干擾Vsm時(shí)則：定時(shí)積分結(jié)論：平均值減少了影響在T1內(nèi)：—（1）三、基本關(guān)系式第46頁(yè)，共85頁(yè)，2023年，2月20日，星期五第五章電壓測(cè)量技術(shù)定值反向積分在T2內(nèi)：將（1）式代入（2）式，有—（2）第47頁(yè)，共85頁(yè)，2023年，2月20日，星期五第五章電壓測(cè)量技術(shù)結(jié)論：1、VxT2，Vx=N2Vr/N1，如果Vr/T1=10n或Vr/N1=10n，則T2或N2確定小數(shù)點(diǎn)后，可直接在顯示器上顯示。2、與RC無(wú)關(guān)，因?yàn)閮纱畏e分都用同一個(gè)積分器，積分器的不穩(wěn)定性可得到補(bǔ)償。所以DVM可在對(duì)積分元件準(zhǔn)確度要求不高的條件下，得到高的測(cè)量準(zhǔn)確度。當(dāng)則Vx=2V。例如：當(dāng)?shù)?8頁(yè)，共85頁(yè)，2023年，2月20日，星期五第五章電壓測(cè)量技術(shù)3、只與T1，T2比值有關(guān)，而不決定于T，T絕對(duì)值。由于由同一個(gè)時(shí)鐘源計(jì)數(shù)，故對(duì)時(shí)鐘源頻率準(zhǔn)確度要求不高。4、抗干擾能力強(qiáng)，但速率較低，逐次逼近比較式要快得多。第49頁(yè)，共85頁(yè)，2023年，2月20日，星期五第五章電壓測(cè)量技術(shù)四、測(cè)量誤差DVM的測(cè)量誤差有固有誤差、附加誤差等。固有誤差：Vm—滿(mǎn)度量程—相對(duì)項(xiàng)系數(shù)—誤差的固定項(xiàng)系數(shù)第一項(xiàng)為讀數(shù)誤差，第二項(xiàng)為滿(mǎn)度誤差。第50頁(yè)，共85頁(yè)，2023年，2月20日，星期五第五章電壓測(cè)量技術(shù)3、DVM主要工作特性（一）測(cè)量范圍1、量程2、顯示位數(shù)及超量程能力nV--kV只能夠顯示0和1兩個(gè)數(shù)碼的那些位----1/2位.能夠顯示0到9十個(gè)數(shù)碼的那些位----完整顯示位;第51頁(yè)，共85頁(yè)，2023年，2月20日，星期五第五章電壓測(cè)量技術(shù)*基本量程為1或10V時(shí)，表示具有超量程能力。例10V，4位DVM，最大為9.999V，無(wú)超量程能力；而最大為19.999V，則具有超量程能力，為位。*基本量程為2V或20V等,最大顯示為1.9999V或19.999V時(shí),我們說(shuō)它為位，但無(wú)超量程能力。超量程能力用超過(guò)量程的百分?jǐn)?shù)表示。例如999919999，稱(chēng)為超100%。第52頁(yè)，共85頁(yè)，2023年，2月20日，星期五第五章電壓測(cè)量技術(shù)（二）分辨力——DVM能夠顯示Vx的最小變化值。在最小量程上，具有最高的分辨力。例如，最小量程為0.100000V，則末位變一個(gè)字為1V，則分辨力為1V。（三）測(cè)量速率——主要取決于變換器的變換速率，一般達(dá)不到每秒百次的速度，較逐次逼近式慢得多。第53頁(yè)，共85頁(yè)，2023年，2月20日，星期五第五章電壓測(cè)量技術(shù)（四）抗干擾能力積分式DVM是響應(yīng)于被測(cè)信號(hào)電壓在一個(gè)測(cè)量周期的平均值，SMR很高。設(shè)Vx，串模干擾為Vsmsint，則其中，第54頁(yè)，共85頁(yè)，2023年，2月20日，星期五第五章電壓測(cè)量技術(shù)產(chǎn)生示值誤差：則最大可能的示值誤差為：第55頁(yè)，共85頁(yè)，2023年，2月20日，星期五第五章電壓測(cè)量技術(shù)則串模干擾抑制比為：將上式用曲線(xiàn)表示，T=10ms，T=100ms的兩組曲線(xiàn)。第56頁(yè)，共85頁(yè)，2023年，2月20日，星期五第五章電壓測(cè)量技術(shù)可從上圖得到結(jié)論：1、對(duì)給定的時(shí)間，干擾頻率越高，SMR越大，干擾主要在低頻。 2、TSMR,所以導(dǎo)致測(cè)量速率下降。3、采樣周期T=nTsm

時(shí)，SMR=。一般串模干擾為工頻50Hz，即Tsm=20ms，故T一般取20ms的整數(shù)倍。第57頁(yè)，共85頁(yè)，2023年，2月20日，星期五根據(jù)噪聲源進(jìn)入測(cè)量信號(hào)的方式以及與有用信號(hào)的關(guān)系可將干擾分為串模干擾和共模干擾。一.串模干擾1.定義所謂串模干擾，就是干擾信號(hào)與有用信號(hào)按電壓院形式串聯(lián)起來(lái)作用于輸入端。又叫差模干擾，它將直接影響輸出結(jié)果。2.來(lái)源⑴引線(xiàn)處于一定的電磁場(chǎng)下產(chǎn)生串模干擾（E2）。⑵被測(cè)設(shè)備本身的電源或強(qiáng)電設(shè)備產(chǎn)生（E2）。四、干擾與抗干擾技術(shù)第58頁(yè)，共85頁(yè)，2023年，2月20日，星期五3.串模抑制比如何定量地表達(dá)系統(tǒng)的抗串模干擾的能力？串模干擾抑制比：Vsm——串模干擾電壓峰值——由Vsm所造成的最大顯示誤差SMR越大越好。第59頁(yè)，共85頁(yè)，2023年，2月20日，星期五二、共模干擾

1.概念共模干擾又叫對(duì)地干擾。它是相對(duì)于公共的電位基準(zhǔn)點(diǎn)（通常為接地點(diǎn)）。在檢測(cè)儀表的兩個(gè)輸入端子上同時(shí)出現(xiàn)的干擾。雖然它不直接影響測(cè)量結(jié)果，但是當(dāng)信號(hào)輸入電路參數(shù)不對(duì)稱(chēng)時(shí)，能轉(zhuǎn)化為差模干擾。

2.來(lái)源⑴地電位差⑵動(dòng)力電源通過(guò)漏電阻形成⑶電源變壓器初次級(jí)間的分布電容耦合第60頁(yè)，共85頁(yè)，2023年，2月20日，星期五3.共模抑制比類(lèi)似于差分放大器只對(duì)串模電壓進(jìn)行放大，對(duì)共模電壓不會(huì)放大。由于H、L、端對(duì)地的阻抗不一樣，共模干擾便轉(zhuǎn)化成串模干擾，產(chǎn)生誤差。⑴轉(zhuǎn)化基理數(shù)字儀表的輸入阻抗都較大。為了不對(duì)被測(cè)電路造成影響，通常Z1遠(yuǎn)大于Z2（輸入極如圖）。所以共模電壓VCM產(chǎn)生的干擾電流I2遠(yuǎn)大于I1。較大電流I2在RL2上產(chǎn)生的串模電壓大于較小電流I1在RL1上產(chǎn)生的串模電壓。RL1RL2VcmZiZ2Z1VSM=I2×RL2

－I1×RL1第61頁(yè)，共85頁(yè)，2023年，2月20日，星期五⑵共模抑制比所以，輸入端參數(shù)盡可能一致，即與對(duì)稱(chēng)性密切相關(guān)。為防止共模干擾轉(zhuǎn)化為差模干擾，一般常用多層屏蔽，多層隔開(kāi)。此時(shí)Z1≈Z2＝Z。若RL1≠RL2情況會(huì)怎樣？第62頁(yè)，共85頁(yè)，2023年，2月20日，星期五三、干擾源及傳導(dǎo)途徑我們最大的敵人：干擾。噪聲形成干擾有三要素：噪聲源、敏感電路、耦合通道第63頁(yè)，共85頁(yè)，2023年，2月20日，星期五⑴開(kāi)關(guān)接觸器開(kāi)關(guān)電源繼電器

switchcontactordc-dcsupplyrelay⑵電機(jī)逆變器

motorconvertor⑶氣體放電電暈放電弧光放電⑷正弦干擾：大功率諧波寄生振蕩可控硅削波⑸非正弦干擾⑹核磁脈沖如太陽(yáng)黑子等⑺雷電1.干擾源第64頁(yè)，共85頁(yè)，2023年，2月20日，星期五第65頁(yè)，共85頁(yè)，2023年，2月20日，星期五2.傳導(dǎo)途徑：靜電耦合、電磁耦合、共阻抗耦合⑴公共引線(xiàn)、地線(xiàn)→分電源、獨(dú)立電源、縮短引線(xiàn)，電源濾波⑵靜電耦合：兩條平行線(xiàn)間存在靜電耦合電容C12。R、C1、C2分別為1、2對(duì)地電阻、電容，U為噪聲源電壓。可得U≈jRC12U1,正比于干擾源的

,C12和接收電路輸入阻抗。⑶電磁耦合：一個(gè)電路電流的變化通過(guò)磁交鏈影響到另一個(gè)如線(xiàn)圈或變壓器的偏磁對(duì)鄰近電路是一種干擾。第66頁(yè)，共85頁(yè)，2023年，2月20日，星期五3.實(shí)例分析北變電泳涂漆設(shè)備為例，對(duì)三相全控橋交流進(jìn)線(xiàn)通過(guò)離合器控制。分流能力過(guò)大，離合器容量較大，用220V單相電動(dòng)機(jī)控制。在現(xiàn)場(chǎng)，一般把控制電源和主電路線(xiàn)分開(kāi)。所以，控制電源220V同時(shí)接到電動(dòng)機(jī)和PI板上。PI板上，引入75mv/1500A的If，0~5V的Vf及命令給定，引出六相脈沖。由于同用一組電源（220V），每次在分合閘時(shí)都發(fā)生誤保護(hù)動(dòng)作，系統(tǒng)不能正常工作。用示波器測(cè)PI板上兩地之間，分合閘時(shí)有很大的尖峰、干擾。為便于分析，畫(huà)出其等效電路圖。第67頁(yè)，共85頁(yè)，2023年，2月20日，星期五⑴首先，電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)對(duì)所有電源有一個(gè)沖擊干擾，因此要把A、B、C三相分開(kāi)，電動(dòng)機(jī)電源用一相，電路電源用另一相。⑵對(duì)于控制電路，如公用一組電源，則功放部分由于高壓、大電流，對(duì)A、B產(chǎn)生干擾。采取措施：

a.退耦

b.分電源在實(shí)際系統(tǒng)中，如程控交換機(jī)上，每塊板有各自獨(dú)立的電源。第68頁(yè)，共85頁(yè)，2023年，2月20日，星期五四.抗干擾措施（從三要素出發(fā)）

1.消除或抑制噪聲源比如用滅弧電容、RC吸收等。

2.削弱接收電路對(duì)噪聲干擾的敏感性⑴布局要緊湊、合理⑵邏輯高電平升高

a.TTL→CMOSb.SCR控制電壓升高⑶負(fù)反饋，用以削弱電子裝置內(nèi)部噪聲。第69頁(yè)，共85頁(yè)，2023年，2月20日，星期五3.破壞干擾途徑⑴提高絕緣性能，抑制泄漏電流的干擾。⑵隔離變壓器的光電耦合，切斷地環(huán)路。⑶引用濾波、選頻、屏蔽等將干擾信號(hào)引開(kāi)。⑷對(duì)數(shù)字信號(hào)可采用整形、限幅等數(shù)字信號(hào)處理方法切斷干擾途徑，在軟件上實(shí)現(xiàn)“容錯(cuò)”。⑸改變接地方式以消除共阻抗耦合干擾途徑。第70頁(yè)，共85頁(yè)，2023年，2月20日，星期五3.1接地接地的目的：A：建立基準(zhǔn)電位B：安全如電機(jī)外殼未接地，或接地不好（R1較大），則由于電網(wǎng)與電機(jī)殼漏電或絕緣擊穿時(shí)，有較大電流通過(guò)人體。第71頁(yè)，共85頁(yè)，2023年，2月20日，星期五屏蔽室接地電阻第72頁(yè)，共85頁(yè)，2023年，2月20日，星期五高壓大廳接地電阻第73頁(yè)，共85頁(yè)，2023年，2月20日，星期五C.抗干擾措施：⑴防止串行接地。大功率干擾源勿放在遠(yuǎn)端，離電源越近越好。⑵分層次接地，分套路接地。這種接地方式在通信行業(yè)大受重視。首先按各部分電路的性質(zhì)進(jìn)行區(qū)分若干條接地線(xiàn)，然后再綜合接地。⑶一點(diǎn)接地，小到一個(gè)單元電路，大到一個(gè)層次，都用一點(diǎn)接地，不能多點(diǎn)接地。這樣可以消除因公共阻抗耦合形成的干擾，避免了干擾電流在信號(hào)電路中的流動(dòng)。⑷一端接地（針對(duì)屏蔽線(xiàn)講）。⑸接地線(xiàn)體，接地線(xiàn)最好用較粗的線(xiàn)編織而成，可靠接地，否則時(shí)間長(zhǎng)生銹導(dǎo)致接地不好。第74頁(yè)，共85頁(yè)，2023年，2月20日，星期五3.2傳輸線(xiàn)

a.雙絞線(xiàn)（最簡(jiǎn)單的方法）空間磁場(chǎng)變化，形成電流方向所感應(yīng)的磁場(chǎng)應(yīng)阻止減小。互絞后兩線(xiàn)間距很小，兩線(xiàn)對(duì)干擾的距離基本相等，對(duì)屏蔽網(wǎng)的分布電容和電阻也近一致，對(duì)共模抑制比大有好處。b.屏蔽線(xiàn)要用一端接地，原因CM→SM。第75頁(yè)，共85頁(yè)，2023年，2月20日，星期五如果要求精度更高，變壓器多層屏蔽，（減小耦合電容）多層接地，并且在外面包上銅皮。c.多層變壓器隔離可以消除直流干擾。但交流干擾還可以通過(guò)變壓器傳過(guò)來(lái)。如要濾除交流干擾（一般是高頻），加屏蔽線(xiàn)，在變壓器上加屏蔽繞組。第76頁(yè)，共85頁(yè)，2023年，2月20日，星期五d.中和變壓器高頻時(shí)抗干擾較好。干擾產(chǎn)生的E1=E2互相抵消。即將串模干擾轉(zhuǎn)化成共模干擾。在實(shí)際上，在磁環(huán)上繞上幾股并聯(lián)的導(dǎo)線(xiàn)稱(chēng)為中和變壓器。e.光耦合器，電流環(huán)傳送在計(jì)算機(jī)電路中常用。第77頁(yè)，共85頁(yè)，2023年，2月20日，星期五f.光纖傳輸由于光的傳送不受電磁場(chǎng)的影響，所以在傳輸過(guò)程中不會(huì)