計算機抗干擾技術(shù)

計算機抗干擾技術(shù)2023/5/71第9章計算機抗干擾技術(shù)第1頁，共53頁，2023年，2月20日，星期四本章主要內(nèi)容干擾的傳播途徑與作用方式硬件抗干擾技術(shù)軟件抗干擾技術(shù)

2023/5/72第9章計算機抗干擾技術(shù)第2頁，共53頁，2023年，2月20日，星期四9.1

干擾的傳播途徑與作用方式2023/5/73第9章計算機抗干擾技術(shù)第3頁，共53頁，2023年，2月20日，星期四

是指有用信號以外的噪聲或造成計算機設(shè)備不能正常工作的破壞因素。

抗干擾技術(shù)就是通過對這三要素中的一個或多個采取必要措施來實現(xiàn)的。干擾：與干擾相關(guān)的幾個概念：干擾源：產(chǎn)生干擾信號的原因干擾對象：干擾源通過傳播途徑影響的器件或系統(tǒng)干擾系統(tǒng)的三個要素：干擾源、傳播途徑及干擾對象。2023/5/74第9章計算機抗干擾技術(shù)第4頁，共53頁，2023年，2月20日，星期四9.1.1干擾的來源

計算機控制系統(tǒng)中干擾的來源是多方面的:干擾外部干擾內(nèi)部干擾外部干擾與系統(tǒng)結(jié)構(gòu)無關(guān)，是由使用條件和外部環(huán)境因素決定的。主要有：天電干擾，如雷電或大氣電離作用引起的干擾電波；天體干擾，如太陽輻射的電磁波；周圍電氣設(shè)備發(fā)出的電磁波的干擾；電源的工頻干擾；氣象條件引起的干擾；地磁場干擾；火化放電、弧光放電、輝光放電等產(chǎn)生的電磁波等。

內(nèi)部干擾是由系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)布局、線路設(shè)計、元器件性質(zhì)變化和漂移等原因造成的主要有：分布電容、分布電感引起的耦合感應(yīng)，電磁場輻射感應(yīng)，長線傳輸?shù)牟ǚ瓷洌帱c接地造成的電位差引入的干擾，寄生振蕩引起的干擾以及熱噪聲、閃變噪聲、尖峰噪聲等。2023/5/75第9章計算機抗干擾技術(shù)第5頁，共53頁，2023年，2月20日，星期四9.1.2干擾的傳播途徑在計算機控制系統(tǒng)的現(xiàn)場，往往有許多強電設(shè)備，它們的啟動和工作過程中將產(chǎn)生干擾電磁場，另外還有來自空間傳播的電磁波和雷電的干擾，以及高壓輸電線周圍交變磁場的影響等。

2023/5/76第9章計算機抗干擾技術(shù)第6頁，共53頁，2023年，2月20日，星期四電場耦合又稱靜電耦合，是通過電容耦合竄入其他線路的。干擾傳播途徑主要有：電場耦合磁場耦合公共阻抗耦合電場耦合電場干擾可以通過兩根導(dǎo)線之間構(gòu)成的分布電容竄入系統(tǒng)2023/5/77第9章計算機抗干擾技術(shù)第7頁，共53頁，2023年，2月20日，星期四當(dāng)導(dǎo)體2對地電阻R很小時，使jωR(C12+C2g)<<1時，式(9.1)可以近似表示為這表明干擾電壓Un與干擾頻率ω和幅度U1、輸入電阻R、耦合電容C12成正比關(guān)系。當(dāng)導(dǎo)體2對地電阻R很大，使jωR(C12+C2g)>>1時，式(9.1)可以近似表示為在這種情況下，干擾電壓Un由電容C12和C2g的分壓關(guān)系及U1所確定，其幅值比前兩種情況大得多。2023/5/78第9章計算機抗干擾技術(shù)第8頁，共53頁，2023年，2月20日，星期四在任何載流導(dǎo)體周圍都會產(chǎn)生磁場，當(dāng)電流變化時會引起交變磁場，該磁場必然在其周圍的閉合回路中產(chǎn)生感應(yīng)電勢引起干擾。其中：

ω為感應(yīng)磁場交變角頻率

M為兩根導(dǎo)線之間的互感

I1為導(dǎo)線1中的電流磁場耦合在設(shè)備內(nèi)部，線圈或變壓器的漏磁也會引起干擾；在設(shè)備外部，平行架設(shè)的兩根導(dǎo)線也會產(chǎn)生干擾，由于感應(yīng)電磁場引起的耦合，可以計算感應(yīng)電壓2023/5/79第9章計算機抗干擾技術(shù)第9頁，共53頁，2023年，2月20日，星期四公共阻抗耦合干擾是由于電流流過回路間公共阻抗，使得一個回路的電流所產(chǎn)生的電壓降影響到另一回路。公共阻抗耦合在計算機控制系統(tǒng)中，普遍存在公共耦合阻抗，例如，電源引線、印刷電路板上的地和公共電源線、匯流排等。這些匯流條都具有一定的阻抗，對于多回路來講，就是公共耦合阻抗。2023/5/710第9章計算機抗干擾技術(shù)第10頁，共53頁，2023年，2月20日，星期四公共電源線的阻抗耦合

公共地線的阻抗耦合

2023/5/711第9章計算機抗干擾技術(shù)第11頁，共53頁，2023年，2月20日，星期四9.1.3干擾的作用方式按干擾作用方式的不同，可分為差模干擾、共模干擾和長線傳輸干擾。又稱串模干擾，是指疊加在被測信號上的干擾噪聲，它串聯(lián)在信號源回路中，與被測信號相加輸入系統(tǒng)。差模干擾與被測信號在回路中處于同樣的地位，也稱為常態(tài)干擾或橫向干擾。

差模干擾：2023/5/712第9章計算機抗干擾技術(shù)第12頁，共53頁，2023年，2月20日，星期四差模干擾示意圖主要有分布電容的電場耦合，空間的磁場耦合，長線傳輸?shù)幕ジ校?0Hz工頻干擾，以及信號回路中元件參數(shù)變化等。產(chǎn)生差模干擾的原因2023/5/713第9章計算機抗干擾技術(shù)第13頁，共53頁，2023年，2月20日，星期四是指系統(tǒng)的兩個信號輸入端上所共有的干擾電壓,共模干擾也稱為共態(tài)干擾或縱向干擾。計算機的地、信號放大器的地與現(xiàn)場信號源的地一般相隔一段距離，在兩個接地點之間往往存在一個電位差Vc，該電位差是系統(tǒng)信號輸入端上共有的干擾電壓，會對系統(tǒng)產(chǎn)生共模干擾。

共模干擾示意圖

共模干擾：2023/5/714第9章計算機抗干擾技術(shù)第14頁，共53頁，2023年，2月20日，星期四對于系統(tǒng)的干擾來說，共模干擾大都通過差模干擾的方式表現(xiàn)出來。兩種輸入方式時共模電壓的引入2023/5/715第9章計算機抗干擾技術(shù)第15頁，共53頁，2023年，2月20日，星期四圖(a)所示為信號單端輸入情況，Zs是信號源內(nèi)阻，Zr是系統(tǒng)輸入阻抗。共模干擾電壓Ucm和信號源電壓Us相加共同作用于回路，此時，共模干擾全部以差模干擾形式作用于電路。由Ucm引起系統(tǒng)輸入的差模電壓Un1為因為Zr>>Zs，則其中，Zs是信號源內(nèi)阻(含信號引線電阻)，Zr是放大器輸入阻抗。顯然，Zr越大，或Zs越小，Un1越小，越有利于抑制共模干擾。2023/5/716第9章計算機抗干擾技術(shù)第16頁，共53頁，2023年，2月20日，星期四圖9.8(b)所示為放大器雙端輸入情況，Zs1、Zs2為信號源內(nèi)阻，Zc1、Zc2為系統(tǒng)輸入阻抗。共模電壓Ucm引起系統(tǒng)輸入端的差模干擾電壓Un2為若Zs1=Zs2，Zc1=Zc2，則Un2=0，系統(tǒng)沒有引入共模干擾。實際上，兩個輸入端不可能作到完全對稱，因此，Un2≠0，也就是說實際上總是存在一定的共模干擾電壓。當(dāng)Zs1和Zs2越小，Zc1和Zc2越大，并且Zc1和Zc2越接近時，共模干擾電壓就越小

2023/5/717第9章計算機抗干擾技術(shù)第17頁，共53頁，2023年，2月20日，星期四由上述分析可知，對于存在共模干擾的場合，不能采用單端輸入，應(yīng)采用雙端輸入方式，原因是其抗共模干擾能力強。為了衡量一個放大器抑制共模干擾的能力，常用共模抑制比CMRR表示，即其中，Ucm是共模干擾電壓，Un是由Ucm轉(zhuǎn)化成的差模干擾電壓。顯然，單端輸入方式的CMRR較小，說明它的抗共模抑制能力較差；而雙端輸入方式，由Ucm引入的差模干擾電壓Un較小，CMRR較大，所以抗共模干擾能力很強。2023/5/718第9章計算機抗干擾技術(shù)第18頁，共53頁，2023年，2月20日，星期四在計算機控制系統(tǒng)中，現(xiàn)場信號到控制計算機以及控制計算機到現(xiàn)場執(zhí)行機構(gòu)，都經(jīng)過一段較長的線路進行信號傳輸，即長線傳輸。

一是高速變化的信號在長線中傳輸時，會出現(xiàn)波反射現(xiàn)象。長線傳輸干擾:信號在長線中傳輸會遇到三個問題：二是具有信號延時三是長線傳輸會受到外界干擾2023/5/719第9章計算機抗干擾技術(shù)第19頁，共53頁，2023年，2月20日，星期四9.2Unit2硬件抗干擾技術(shù)2023/5/720第9章計算機抗干擾技術(shù)第20頁，共53頁，2023年，2月20日，星期四9.2.1電源系統(tǒng)的抗干擾技術(shù)電源引入的干擾是計算機控制系統(tǒng)的主要干擾之一；對計算機控制系統(tǒng)的干擾大部分是由電源耦合產(chǎn)生的。供電方式

尖峰脈沖干擾的抑制

掉電保護

直流側(cè)的抗干擾措施

2023/5/721第9章計算機抗干擾技術(shù)第21頁，共53頁，2023年，2月20日，星期四計算機控制系統(tǒng)的供電方式

供電方式2023/5/722第9章計算機抗干擾技術(shù)第22頁，共53頁，2023年，2月20日，星期四交流濾波器可采用電容濾波器，電感電容濾波器或有原濾波器。濾波器要有良好的接地，布線接近地面，輸入輸出引線應(yīng)相互隔離，不可平行或纏繞在一起。

在電源變壓器中設(shè)置合理的屏蔽（靜電屏蔽和電磁屏蔽）是一種有效的抗干擾措施，它是在電源變壓器的初級和次級之間加屏蔽層。還可采用開關(guān)電源、DC-DC變換器以及UPS供電等，來提高電源的穩(wěn)定性電源變壓器的靜電屏蔽隔離變壓器及其屏蔽2023/5/723第9章計算機抗干擾技術(shù)第23頁，共53頁，2023年，2月20日，星期四尖峰干擾是一種頻繁出現(xiàn)的疊加于電網(wǎng)正弦波上的高能脈沖，幅度可達幾千伏，寬度只有幾個毫微秒或幾個微妙，因此采用常規(guī)的抑制辦法是無效的，必須采取綜合治理辦法。另外，使系統(tǒng)遠離干擾源，對大功率用電設(shè)備采取專門措施抑制尖峰干擾的產(chǎn)生等都是可行的方法。尖峰脈沖干擾的抑制抑制尖峰干擾最常用的方法主要有三種：在交流電源的輸入端并聯(lián)壓敏電阻；采用鐵磁共振原理(如采用超級隔離變壓器)；在交流電源輸入端串入均衡器，即干擾抑制器。2023/5/724第9章計算機抗干擾技術(shù)第24頁，共53頁，2023年，2月20日，星期四過程控制計算機供電不允許中斷，一旦中斷電源，將影響生產(chǎn)。為此，計算機系統(tǒng)應(yīng)加裝UPS（不間斷電源），或增加電源電壓監(jiān)視電路，及早監(jiān)測到掉電狀態(tài)，從而進行應(yīng)急處理。掉電保護電路

掉電保護對于沒有使用UPS的計算機控制系統(tǒng)，為了防止掉電后RAM中的信息丟失，經(jīng)常采用鎳電池對RAM進行數(shù)據(jù)保護。

2023/5/725第9章計算機抗干擾技術(shù)第25頁，共53頁，2023年，2月20日，星期四對直流電源電壓監(jiān)視可采用集成電路μP監(jiān)控電路實現(xiàn)掉電保護。現(xiàn)在已經(jīng)有許多集成電路μP監(jiān)控電路可供選擇，它們具有很多種類和規(guī)格，同時也具有多種功能，如有的μP監(jiān)控電路除電源監(jiān)視外，還具有看門狗、上電復(fù)位、備用電源切換開關(guān)等功能。

利用MAX915組成的電源監(jiān)視電路

2023/5/726第9章計算機抗干擾技術(shù)第26頁，共53頁，2023年，2月20日，星期四電網(wǎng)的高頻干擾，由于頻帶較寬，僅在交流側(cè)采取抗干擾措施，很難保證干擾絕對不進入直流系統(tǒng)，因此須在直流側(cè)采取必要的抗干擾措施。直流側(cè)的抗干擾措施 在每塊邏輯電路板的電源和地線的引入處并接一個（10～100）μF的大電容和一個（0.01～0.1）μF的小電容；在各主要的集成電路芯片的電源輸入端與地之間，或電路板電源布線的一些關(guān)鍵點與地之間，接入一個（1～10）μF的電解電容，同時為濾除高頻干擾，可再并聯(lián)一個0.01μF的小電容。去耦法 在每塊電路板上裝上一個或幾塊穩(wěn)壓塊，以穩(wěn)定電路板上的電源電壓，提高抗干擾能力。增設(shè)穩(wěn)壓塊法2023/5/727第9章計算機抗干擾技術(shù)第27頁，共53頁，2023年，2月20日，星期四9.2.2接地系統(tǒng)的抗干擾技術(shù)二是為了保證控制系統(tǒng)穩(wěn)定可靠工作，提供一個基準電位的接地，即工作接地。

接地技術(shù)對計算機控制系統(tǒng)是極為重要的，不恰當(dāng)?shù)慕拥貢ο到y(tǒng)產(chǎn)生嚴重的干擾，而正確的接地卻是抑制干擾的有效措施之一。計算機控制系統(tǒng)中接地的目的通常有兩個：一是為了安全，即安全接地；2023/5/728第9章計算機抗干擾技術(shù)第28頁，共53頁，2023年，2月20日，星期四地線系統(tǒng)分析在過程計算機控制系統(tǒng)中，一般有以下幾種地線：模擬地、數(shù)字地、安全地、系統(tǒng)地和交流地。安全地的目的是使設(shè)備機殼與大地等電位，以避免機殼帶電影響人身和設(shè)備的安全。通常安全地又稱為保護地或機殼地，機殼包括機架、外殼、屏蔽罩等。模擬地作為傳感器、變送器、放大器、A/D和D/A轉(zhuǎn)換中模擬電路的零電位。模擬信號有精度要求，有時信號比較小，而且與生產(chǎn)現(xiàn)場相連。數(shù)字地作為控制系統(tǒng)中各種數(shù)字電路的零電位，應(yīng)該與模擬地分開，避免模擬信號受數(shù)字脈沖的干擾。系統(tǒng)地是以上幾種地的最終回流點，直接與大地相連。交流地是計算機交流供電電源地，即為動力線地，它的地電位很不穩(wěn)定。

2023/5/729第9章計算機抗干擾技術(shù)第29頁，共53頁，2023年，2月20日，星期四在過程控制計算機中，對上述各種地的處理一般是采用分別回流法單點接地。

單點接地與多點接地

分別回流法接地示意圖2023/5/730第9章計算機抗干擾技術(shù)第30頁，共53頁，2023年，2月20日，星期四輸入系統(tǒng)的接地在輸入通道中，為防止干擾，傳感器、變送器、和信號放大器通常采用屏蔽罩進行屏蔽，而信號線往往采用屏蔽信號線。屏蔽層的接地也應(yīng)采取單點接地方式，關(guān)鍵是確定接地位置。輸入信號源有接地和浮地兩種情況。信號源端接地，而接收端浮地，則屏蔽層應(yīng)在信號源端接地

信號源浮地，接收端接地，則屏蔽層應(yīng)在接收端接地2023/5/731第9章計算機抗干擾技術(shù)第31頁，共53頁，2023年，2月20日，星期四主機系統(tǒng)的接地為了提高計算機的抗干擾能力，將主機外殼作為屏蔽。而把機內(nèi)器件架與外殼絕緣，絕緣電阻大于50MΩ，即機內(nèi)信號地浮地。主機與外部設(shè)備地連接后，采用一點接地。如圖所示。為避免多點接地，各機柜用絕緣板墊起來。這種接地方式安全可靠，有一定的抗干擾能力。在計算機網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中，對于近距離的幾臺計算機，可采用多機的一點接地方式；對于遠距離的多臺計算機之間的數(shù)據(jù)通信，通過隔離的辦法分開，如采用變壓器隔離技術(shù)、光電隔離技術(shù)和無線電通信技術(shù)等。2023/5/732第9章計算機抗干擾技術(shù)第32頁，共53頁，2023年，2月20日，星期四9.2.3過程通道的抗干擾技術(shù)過程通道是計算機控制系統(tǒng)的現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集輸入和輸出通道，它包括了現(xiàn)場信號源、信號線、轉(zhuǎn)換設(shè)備、I/O接口電路，主機和執(zhí)行機構(gòu)等。過程通道涉及內(nèi)容多，分布廣，受干擾的可能性大，其抗干擾問題非常重要。過程通道干擾的來源是多方面的，主要有共模干擾、差模干擾和長線干擾。1、共模干擾的抑制

共模干擾產(chǎn)生的原因主要是不同的地之間存在共模電壓，以及模擬信號系統(tǒng)對地的漏阻抗。共模干擾的抑制措施主要有三種：變壓器隔離、光電隔離、浮地屏蔽。2023/5/733第9章計算機抗干擾技術(shù)第33頁，共53頁，2023年，2月20日，星期四變壓器隔離變壓器隔離是利用隔離變壓器將模擬信號電路與數(shù)字信號電路隔離開，也就是把模擬地與數(shù)字地斷開，以使共模干擾電壓不能構(gòu)成回路，從而達到抑制共模干擾的目的。另外，隔離后的兩電路應(yīng)分別采用兩組互相獨立的電源供電，切斷兩部分的地線聯(lián)系。這種隔離適用于無直流分量信號的通路。對于直流信號，也可通過調(diào)制器變換成交流信號，經(jīng)隔離變壓器后，用解調(diào)器再變換成直流信號。2023/5/734第9章計算機抗干擾技術(shù)第34頁，共53頁，2023年，2月20日，星期四光電隔離光電耦合器是由發(fā)光二極管和光敏三極管（或達林頓管、或晶閘管等）封裝在一個管殼內(nèi)組成,實現(xiàn)以光為媒介的電信號傳輸。發(fā)光二極管動態(tài)電阻非常小，而干擾源的內(nèi)阻一般很大，能夠傳送到光電耦合器輸入端的干擾信號很小。由于光電耦合器是用光傳送信號，兩端電路無直接電氣聯(lián)系，因此，切斷了兩端電路之間地線的聯(lián)系，抑制了共模干擾。光電耦合器的發(fā)光二極管只有在通過一定電流時才能發(fā)光，由于許多干擾信號雖幅值較高，但能量較小，不足以使發(fā)光二極管發(fā)光，從而可以有效地抑制干擾信號。特點2023/5/735第9章計算機抗干擾技術(shù)第35頁，共53頁，2023年，2月20日，星期四浮地屏蔽浮地屏蔽是指信號放大器采用雙層屏蔽，輸入為浮地雙端輸入，如圖示。這種屏蔽方法使輸入信號浮空，達到了抑制共模干擾的目的。2023/5/736第9章計算機抗干擾技術(shù)第36頁，共53頁，2023年，2月20日，星期四2、差模干擾的抑制（2）根據(jù)差模干擾頻率與被測信號頻率的分布特性，采用相應(yīng)的濾波器，如低通濾波器、高通濾波器、帶通濾波器等。濾波器是一個選頻電路，其功能是讓指定頻段的信號通過，將其余頻段的信號衰減，濾除。在工業(yè)控制中，串模信號往往比被測儀器變化快。差模干擾信號和有效信號相串聯(lián)，疊加在一起作為輸入信號，因此，對差模干擾的抑制較為困難。對差模干擾應(yīng)根據(jù)干擾信號的特性和來源，分別采用不同的措施來抑制。（1）對于來自空間電磁耦合所產(chǎn)生的差模干擾，可采用雙絞線作為信號線，其目的是減少電磁感應(yīng)，并使各個小環(huán)路的感應(yīng)電勢互相呈反向抵消。也可采用金屬屏蔽線或屏蔽雙絞線。2023/5/737第9章計算機抗干擾技術(shù)第37頁，共53頁，2023年，2月20日，星期四（4）當(dāng)被測信號與干擾信號的頻譜相互交錯時，通常的濾波電路很難將其分開，可采用調(diào)制解調(diào)器技術(shù)。（3）當(dāng)對稱性交變的差模干擾電壓或尖峰型差模干擾成為主要干擾時，選用積分式或雙積分式A/D轉(zhuǎn)換器可以消弱差模干擾的影響。2023/5/738第9章計算機抗干擾技術(shù)第38頁，共53頁，2023年，2月20日，星期四3、長線傳輸干擾的抑制同軸電纜對于電場干擾有較強的抑制作用，工作頻率較高。雙絞線對于磁場干擾有較好的抑制作用，絞距越短，效果越好。在電場干擾較強時須采用屏蔽雙絞線。采用同軸電纜或雙絞線作為傳輸線在使用雙絞線時，盡可能采用平衡式傳輸線路。所謂平衡式傳輸線路，是雙絞線的兩根線不接地傳輸信號。因為這種傳輸方式具有較好的抗差模干擾能力，外部干擾在雙絞線中的兩條線中產(chǎn)生對稱的感應(yīng)電動勢，相互抵消。同時，對于來自地線的干擾信號也受到抑制。

2023/5/739第9章計算機抗干擾技術(shù)第39頁，共53頁，2023年，2月20日，星期四終端阻抗匹配為了消除長線的反射現(xiàn)象，可采用終端或始端阻抗匹配的方法。同軸電纜的波阻抗一般在50～100Ω之間，雙絞線的波阻抗約為100～200Ω。進行阻抗匹配，首先，需要通過測試或由已知的技術(shù)數(shù)據(jù)掌握傳輸線的波阻抗Rp的大小。終端阻抗匹配

2023/5/740第9章計算機抗干擾技術(shù)第40頁，共53頁，2023年，2月20日，星期四始端阻抗匹配始端阻抗匹配是在長線的始端串入電阻R，通過適當(dāng)?shù)倪x擇R，以消除波反射

這種匹配方法的優(yōu)點是波形的高電平不變，缺點是波形的低電平會抬高。其原因是終端門B的輸入電流Isr在始端匹配電阻R上的壓降所造成的

2023/5/741第9章計算機抗干擾技術(shù)第41頁，共53頁，2023年，2月20日，星期四9.3Unit3軟件抗干擾技術(shù)2023/5/742第9章計算機抗干擾技術(shù)第42頁，共53頁，2023年，2月20日，星期四9.3.1數(shù)字信號的軟件抗干擾措施1、數(shù)字濾波數(shù)字濾波是一種軟件算法，它實現(xiàn)從采樣信號中提取出有效信號數(shù)值，濾除干擾信號的功能。數(shù)字濾波與模擬濾波相比，具有很多優(yōu)點。數(shù)字濾波可以實現(xiàn)對頻率很低（如0.01Hz）信號的濾波，克服了模擬濾波器的不足；首先，由于采用了程序?qū)崿F(xiàn)濾波，無需硬件器件，不受外界的影響，也無參數(shù)變化等問題，所以可靠性高，穩(wěn)定性好；當(dāng)然，數(shù)字濾波不足之處在于濾波速度比硬件濾波要慢，但鑒于數(shù)字濾波器具有的上述優(yōu)點，在計算機控制系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用。數(shù)字濾波還可以根據(jù)信號和干擾的不同，采用不同的濾波方法和濾波參數(shù)，具有靈活、方便、功能強等優(yōu)點。2023/5/743第9章計算機抗干擾技術(shù)第43頁，共53頁，2023年，2月20日，星期四2、輸入數(shù)字信號的抗干擾數(shù)字信號是用高低電平表示的兩態(tài)信號，即“0”、“1”。在數(shù)字信號的輸入中，由于操作或外界等的干擾，會引起狀態(tài)變化，造成誤判。

對于數(shù)字信號來說，干擾信號多呈毛刺狀，作用時間短。利用這一特點，在采集某一數(shù)字信號時，可多次重復(fù)采集，直到連續(xù)兩次或兩次以上采集結(jié)果完全一致方為有效。若多次采集后，信號總是變化不定，可停止采集，給出報警信號。對數(shù)字信號的采集不能采用多次平均方法，而是比較兩次或兩次采集結(jié)果是否相同。2023/5/744第9章計算機抗干擾技術(shù)第44頁，共53頁，2023年，2月20日，星期四3、輸出數(shù)字信號的抗干擾由于干擾，可能使計算機輸出的正確數(shù)字信號，在輸出設(shè)備中得到的卻是錯誤信號。輸出設(shè)備有電位控制型和同步鎖相型兩種，前者有良好的抗“毛刺”干擾能力，后者不耐干擾，當(dāng)鎖存線上出現(xiàn)干擾時，會盲目鎖存當(dāng)前的數(shù)據(jù)。輸出設(shè)備的慣性（響應(yīng)速度）與干擾的耐受能力也有很大關(guān)系。慣性大的輸出設(shè)備（各類電磁機構(gòu)）對“毛刺”干擾有一定耐受能力；慣性小的輸出設(shè)備（如通信口、顯示設(shè)備等）耐受能力就小一些。2023/5/745第9章計算機抗干擾技術(shù)第45頁，共53頁，2023年，2月20日，星期四在軟件上可以采取以下一些方法提高抗干擾能力：（1）重復(fù)輸出同一數(shù)據(jù)。在滿足實時控制的要求前提下，重復(fù)周期盡可能短些。外部設(shè)備接受到一個被干擾的錯誤信號后，還來不及作出有效的反應(yīng)，一個正確的輸出信息又來到，就可及時防止錯誤動作的產(chǎn)生。（2）對于不能重復(fù)輸出同一信號的輸出裝置，例如帶自環(huán)型分配器和功率驅(qū)動器的步進電機，可在軟硬件上采取一些措施。（3）計算機進行數(shù)字信號輸出時，應(yīng)將有關(guān)可編程輸出芯片的狀態(tài)也一并重復(fù)設(shè)置。（4）采用抗干擾編碼。按一定規(guī)約，將需傳輸?shù)臄?shù)據(jù)進行編碼，在智能接收端，再按規(guī)約進行解碼，并完成檢錯或糾錯功能。2023/5/746第9章計算機抗干擾技術(shù)第46頁，共53頁，2023年，2月20日，星期四9.3.2CPU及程序的抗干擾技術(shù)CPU是計算機的核心。當(dāng)CPU受到干擾不能按正常狀態(tài)執(zhí)行程序時，就會引起計算機控制的混亂，所以需要采取措施，使CPU在受到干擾的情況下，盡可能無擾地恢復(fù)系統(tǒng)正常工作。尤其是在單片機系統(tǒng)中，應(yīng)當(dāng)充分考慮系統(tǒng)的抗干擾性能。復(fù)位掉電保護指令冗余軟件陷阱Watchdog技術(shù)下面是幾種常見的針對CPU的抗干擾措施：2023/5/747第9章計算機抗干擾技術(shù)第47頁，共53頁，2023年，2月20日，星期四復(fù)位對于失控的CPU，最簡單的方法是使其復(fù)位，程序自動從頭開始執(zhí)行。為完成復(fù)位功能，在硬件電路上應(yīng)設(shè)置復(fù)位電路。上電復(fù)位是指計算機在開機上電時自動復(fù)位，此時所有硬件都從其初時狀態(tài)開始，程序從第一條指令開始執(zhí)行；人工復(fù)位是指操作員按下復(fù)位按鈕時的復(fù)位；自動復(fù)位是指系統(tǒng)在需要復(fù)位的狀態(tài)時，由特定的電路自動將CPU復(fù)位的一種方式。復(fù)位方式有上電復(fù)位、人工復(fù)位和自動復(fù)位三種:2023/5/748第9章計算機抗干擾技術(shù)第48頁，共53頁，2023年，2月20日，星期四掉電保護在軟件中，應(yīng)設(shè)置掉電保護中斷服務(wù)程序，該中斷為最高優(yōu)先級的非屏蔽中斷，使系統(tǒng)能對掉電作出及時的反應(yīng)。首先進行現(xiàn)場保護，把當(dāng)時的重要狀態(tài)參數(shù)、中間結(jié)果，甚至某些片內(nèi)寄存器的內(nèi)容一一存入具有后備電池的RAM中。其次是對有關(guān)外設(shè)作出妥善處理，如關(guān)閉各輸入輸出口，使外設(shè)處于某一非工作狀態(tài)等。最后必須在片內(nèi)RAM的某一個或兩個單元存入特定標記的數(shù)字，作為掉電標記，然后，進入掉電保護工作狀態(tài)。當(dāng)電源恢復(fù)正常時，CPU重新復(fù)位，復(fù)位后應(yīng)首先檢查是否有掉電標記，如果有，則說明本次復(fù)位為掉電保護之后的復(fù)位，應(yīng)按掉電中斷服務(wù)程序相反的方式恢復(fù)現(xiàn)場，以一種合理的安全方式使系統(tǒng)繼續(xù)未完成的工作。在掉電中斷服務(wù)程序中的注意事項：2023/5/749第9章計算機抗干擾技術(shù)第49頁，共53頁，2023年，2月20日，星期四指令冗余當(dāng)CPU受到干擾，程序“跑飛”后，往往將一些操作數(shù)當(dāng)作指令代碼來執(zhí)行，從而引起整個程序的混亂。采用指令冗余技術(shù)是使程序從“跑飛”狀態(tài)，恢復(fù)正常的一種有效措施。所謂的軟件冗余，就是在程序的關(guān)鍵地方人為的加入一些單字節(jié)指令NOP，或?qū)⒂行巫止?jié)指令重寫，當(dāng)程序“跑飛”到某條單字節(jié)指令時，就不會發(fā)生將