抗干扰技术及举例ppt课件

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1、第10章单片机系统的抗干扰技术10.1干扰源及其分类10.2干扰对单片机系统的影响10.3硬件抗干扰技术10.4软件抗干扰技术10.5数字滤波10.1干扰源及其分类一、干扰的含义所谓干扰,一般是指有用信号以外的噪声,在信号输入、传输和输出过程中出现的一些有害的电气变化现象。这些变化迫使信号的传输值、指示值或输出值出现误差,出现假像。干扰对电路的影响,轻则降低信号的质量,影响系统的稳定性;重则破坏电路的正常功能,造成逻辑关系混乱,控制失灵。二、干扰源的分类1.从干扰的来源划分1)内部干扰内部干扰是应用系统本身引起

2、的各种干扰,包括固定干扰和过渡干扰两种。固定干扰是指信号间的相互串扰、长线传输阻抗失配时反射噪声、负载突变噪声以及馈电系统的浪涌噪声等。过渡干扰是指电路在动态工作时引起的干扰。2)外部干扰外部干扰是由系统外部窜入到系统内部的各种干扰。包括某些自然现象（如闪电、雷击、地球或宇宙辐射等）引起的自然干扰和人为干扰（如电台、车辆、家用电器、电器设备等发出的电磁干扰,以及电源的工频干扰）。一般来说,自然干扰对系统影响不大,而人为干扰则是外部干扰的关键。图10.1内部和外部干扰示意图①装置开口或隙缝处进入的辐射干扰(辐射)②电网变化干

3、扰(传输)③周围环境用电干扰(辐射、传输、感应)④传输线上的反射干扰(传输)⑤系统接地不妥引入的干扰(传输、感应)⑥外部线间串扰(传输、感应)⑦逻辑线路不妥造成的过渡干扰(传输)⑧线间串扰(感应、传输)⑨电源干扰(传输)10强电器引入的接触电弧和反电动势干扰(辐射、传输、感应)11内部接地不妥引入的干扰(传输)12漏磁感应(感应)13传输线反射干扰(传输)14漏电干扰(传输)图10。2干扰窜入单片机系统主要途径示意图(1)空间感应；(2)过程通道窜入的干扰；(3)电源系统窜入的干扰；(4)地电位波动窜入的干扰；(5)反射波

4、干扰过程通道的干扰：过程通道的干扰一般分为串模干扰和共模干扰。(a)内部串扰(b)外部串扰串模干扰示意图(a)单端输入(b)双端输入共模干扰示意图图10.3串模干扰与共模干扰波形(a)直流信号；(b)串模干扰；(c)共模干扰；(d)串模干扰与共模干扰共同作用2.按干扰出现的规律划分固定干扰2)半固定干扰3)随机干扰表10.1常见干扰的种类三、干扰的耦合方式1.直接耦合方式2.公共阻抗耦合方式3.电容耦合方式4.电磁感应耦合方式5.辐射耦合方式6.漏电耦合方式四抗干扰原则所谓抗干扰，就是针对干扰的产生、性质、传播途径、侵入的

5、位置和侵入的形式，采取适当的方法消除干扰源，抑制耦合通道，减弱电路对噪声干扰的敏感性。1.消除干扰源2.抑制耦合通道3.减弱电路对噪声干扰的敏感性10.2干扰对单片机系统的影响图10.4干扰入侵单片机系统的途径10.3硬件抗干扰技术10.3.1串模干扰的抑制方法一、光电隔离图10.5二极管、三极管光电耦合器1.输入输出隔离1)脉冲电路的应用门电路将不同电位的信号,加到光电耦合器上,构成简单的逻辑电路,可方便地用于各种逻辑电路相连的输入端,能把信号送到输出端,而输入端的噪声不会送出。2)整形放大在测量微弱电流时,常常采

6、用由光电耦合器构成的整形放大器。若放大器中使用机械换流器(或场效应管)时,响应速度慢,有尖峰干扰,影响电路工作。采用光电耦合器就没有这样的问题,尖峰噪声可以去掉。光电耦合器的几个特点：(1)输入和输出在电气上是隔离的。(2)光电耦合器的光电耦合部分不会受到外界光的干扰。(3)光电耦合器的输入阻抗很低(一般为100Ω~1KΩ)，而干扰源内阻一般都很大(105~106Ω)。按分压原理，传送到光电耦合器输入端的干扰电压就变得很小了。(4)光电耦合器的发光二极管只有通过一定的电流才发光，因此，即使电压幅值很高的干扰，若没有足够的能量

7、，也不能使二极管发光，显然，干扰就被抑制掉了。(5)输入回路与输出回路之间分布电容极小，因此，在回路中，一端的干扰很难通过光电耦合器馈送到另一端去。长线传输光电耦合浮置处理图10.6可控硅感性负载开关电路继电器隔离脉冲变压器隔离法脉冲变压器隔离法传递脉冲输入/输出信号时，不能传递直流分量。对于一般的交流信号，可以用普通变压器实现隔离。交流信号的幅度检测二、硬件滤波电路图10.7四种滤波器的结构图三、过压保护电路在输入通道上采用一定的过压保护电路,以防引入高压,损坏系统电路。过压保护电路由限流电阻和稳压管组成,稳压值以略高于

8、最高传送信号电压为宜。对于微弱信号（0.2V以下）,采用两支反并联的二极管,也可起到过压保护作用。四、调制解调技术有时,有效信号的频谱与干扰的频谱相互交错,使用一般硬件滤波很难分离,可采用调制解调技术。先用已知频率的信号对有效信号进行调制,调制后的信号频谱应远离干扰信号的频谱区域。传输