单片机应用系统的抗干扰技术设计

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1、第五章单片机应用系统的抗干扰技术设计§5．1干扰源我们要进行抗干扰措施，首先就得仔细研究干扰产生的原因、途径，掌握或了解其规律后，才能有针对性地提出各种抗干hmsbj.com/扰的理论和措施。5.1.1干扰与噪声的区别(1)噪声是绝对的，它的产生或存在不受接收者的影响，是独立的，与有用信号无关。干扰是相对有用信号而言的，只有噪声达到一定数值、它和有用信号一起进入应用系统并影响其正常工作时才形成干扰。(2)干扰在满足一定条件时，可以消除；噪声在一般情况下，难以消除，只能减弱。5.1.2分类根据产生干扰的物理原因，干扰可以分为如下几种类型：机械干扰、热干扰、光干扰、

2、湿度干扰、化学干扰、电和磁的干扰、射线辐射干扰。其中，电和磁的干扰是最为普遍和严重的干扰，下面对电磁干扰作重点论述。电磁干扰的分类：(1)从噪声产生的来源分类可以分为：固有噪声源固有噪声是指器件内部物理性的无规则波动所形成的噪声。人为噪声源人为噪声源主要是各种电气设备所产生的噪声，主要有以下几种：1.工频噪声，大功率输电线是典型的工频噪声源。低电平的信号线只要有一段长度与输电线平行，就会受到明显的干扰；即使一般室内的交流电源线，对输入阻抗低和灵敏度高的传感器来说也会是很大的干扰源。在传感器的内部，由于工频感应也会产生交流噪声，它所形成的干扰也不可忽视。2.射频噪

3、声，高频感应加热、高频焊接等工业电子设备以及广播、电视、雷达及通信设备等通过辐射或通过电源线会给附近的传感器系统带来干扰。3.电子开关，由于电子通断的速度极快，使电路中的电压和电流发生急剧的变化，形成冲击脉冲，从而成为噪声干扰源。自然噪声源和放电噪声自然噪声主要指天电形成的放电现象。放电现象的起因不仅是天电，还有各种电气设备所造成的，主要有：电晕放电、火花放电、放电管放电等。(2)从干扰的出现区域来分可分为内部干扰和外部干扰。(3)从干扰对电路作用的形成分类差模干扰也称为串联干扰，差模干扰进入电路后，使传感器系统btxwsj.com/的一个信号输入端子相对于另一

4、个信号输入端子的电位发生变化，即干扰信号与有用信号按电势源串联起来作用于输入端。因为这种干扰和有用信号叠加起来直接作用于输入端，所以它直接影响到测量结果。（a）串联电压源形式（b）并联电流源形式图5-1差模干扰等效电路共模干扰它是相对于公共的电位基准点，在传感器系统的两个输入端子同时出现同向干扰。它虽然不直接对测量结果造成影响，但当信号输入电路不对称时，它会转化为差模干扰，进而对测量产生影响。在实际工作中，由于共模干扰电压一般比较大，而且它的耦合机理和耦合电路不易搞清楚、排除困难，所以共模干扰对测量的影响更为严重。图5-2共模干扰等效电路(4)共模干扰抑制比为了

5、衡量传感器系统对共模干扰的抑制能力，引入共模干扰抑制比，其定义为：作用于传感器系统的共模干扰信号与这个共模干扰信号转换为差模干扰信号之比，通常以对数形式表示：(dB)(5-1)式中，——实际的共模干扰电压；——共模干扰电压转换成的差模干扰电压。共模干扰抑制比也可以定义为差模增益与共模增益之比，其表达式为(dB)(5-2)式中,——差模增益；——共模增益。从以上定义式，可以看出共模干扰抑制比是传感器系统对共模干扰抑制能力的量度，CMRR越大，说明抑制共模干扰的能力越强。(5)噪声形成干扰的三要素噪声形成干扰必需具备三个条件，即三要素。这三要素是有噪声源、有对噪声

6、敏感的接收电路和噪声源到接收电路之间的耦合通道。三者之间的联系如图5-3所示：噪声源耦合接收电路gsbjcs.com/图5-3耦合通道分析干扰问题时，要根据这三要素进行，搞清噪声源是什么，噪声的接收电路是什么以及噪声与接收电路之间是通过什么途径进行耦合的。5.1.3噪声的耦合方式噪声进入电路的方式，称为耦合方式,其有多种类型，归纳起来有以下几种：(1)电容性耦合它是由于两个电路之间存在寄生电容，使得一个电路的电荷变化影响到另一个电路。(2)互感耦合互感耦合又称电磁耦合。它是由于两个电路之间存在互感，使得当一个电路的电流变化时，通过磁交链影响到另一个电路。这种干扰

7、耦合方式，多发生在两根导线在较长一段平行架设中，其中动力线或强信号线成为干扰源；在传感器系统内部的线圈或变压器漏磁也成为邻近电路的干扰源。图5-4互感耦合等效电路(3)共阻抗耦合共阻抗耦合是由于几个电路之间有公共阻抗，当一个电路中有电流渡过时，在公共阻抗上产生一个压降，这一压降对其它与公共阻抗相连的电路形成干扰。这种干扰耦合形式主要产生在下述几种情况：电源内阻抗的共阻抗耦合公共地线的耦合信号输出电路的相互干扰(4)漏电耦合由于两部分电路之间绝缘不良，高电位电路通过绝缘电阻向低电平电路漏电，这种漏电电流对低电平电路形成干扰，其等效电路如图5-5所示：图5-5漏电耦

8、合等效电路(5)传导耦合