计算机控制系统的抗干扰技术

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1、第六章计算机控制系统的抗干扰技术一、授课时间：年月日第23次二、教学目的：1、掌握干扰信号的类型2、掌握抗干扰技术三、教学的重点及难点：重点：抗干扰技术。难点：抗干扰技术四、教学内容及过程：6.1干扰信号的类型及其传输形式6.1.1按干扰耦合的形式分类(1)静电干扰：静电耦合是干扰电场通过电容耦合方式窜入其他回路中。在控制系统中，互容现象是很普遍的。两根导线之间构成电容；印刷电路板的印刷导线之间存在电容；变压器的线匝之间和绕组之间也都会构成电容。电容为信号的传输提供了一条通路，但也容易造成电场干扰信号。(2)电磁干扰：在任何

2、通电导体周围空间都会产生磁场，而且电流的变化必然引起磁场的变化，变化的磁场就要在其周围闭合回路中产生感应电动势。在设备内部，线圈或变压器的漏磁会引起干扰：在设备外部，当两根导线在很长的一段区间架设时，也会产生干扰。(3)漏电耦合干扰：漏电耦合又称为电阻性耦合。当相邻的元件或导线间绝缘电阻降低时，有些信号便通过这个降低了的绝缘电阻耦合到信号传送的输入端而形成干扰。(4)共阻抗感应干扰：在控制系统的回路之间不可避免地存在公共耦合阻抗。6.1.2按干扰与信号的关系分类(1)串模干扰信号：串模干扰信号是指串联于有用信号源回路之中的

3、干扰，也称横向干扰或正态干扰。其表现形式如图6－1所示。当串模干扰的幅值与有用信号相接近时，系统就无法正常工作，即这时提供给计算机系统的数据会严重失真，甚至是错误的。(2)共模干扰信号：共模干扰信号是指由于对地电位的变化所形成的干扰信号，也称为对地干扰、横向干扰或不平衡干扰。共模干扰示意图见图6-2。由于计算机的地、信号源放大器的地以及现场信号源的地，通常要相隔一段距离，当两个接地点之间流过电流，尽管接地点之间的电阻极小，也会使对地电位发生变化，形成一个电位差Uc，这个Uc对放大器就会产生共模干扰。6.1.3按干扰信号的性质

4、分类(1)随机干扰信号：随机干扰信号是无规律的随机性干扰信号，如突发性脉冲干扰信号，连续性脉冲干扰信号。　　(2)周期干扰信号：属于周期干扰信号的有交流声、啸叫、汽船声等自激振荡。6.1.4按干扰源的类型分类(1)外部干扰信号：外部干扰信号是指来源于系统外部、与系统结构无关的干扰源。在工业生产现场的外部干扰源种类繁多，干扰性强，随机性大，主要有电源、用电设备、自然界的雷电、带电的物体等。　　(2)内部干扰信号：内部干扰信号是由于系统的结构布局、线路设计、元器件性能变化和漂移等原因所形成的存在于系统内部的干扰信号。6.2抗

5、干扰技术6.2.1接地技术将电路、单元与作为信号电位公共参考点的一个等位点或等位面实现低阻抗连接，称为接地。接地的目的通常有两个：一是为了安全，即安全接地；二是为了给系统提供一个基准电位，并给高频干扰提供低阻通路，即工作接地。1.接地方式2.浮地系统和接地系统　浮地系统是指设备的整个地线系统和大地之间无导体连接，它是以悬浮的地作为系统的参考电平。浮地系统的优点是不受大地电流的影响，系统的参考电平随着高电压的感应而相应提高。机内器件不会因高压感应而击穿。其应用实例较多，如飞机、军舰和宇宙飞船上的电子设备都是浮地的。浮地系统

6、的缺点是对设备与地的绝缘电阻要求较高，一般要求大于50MΩ，否则会导致击穿。另外，当附近有高压设备时，通过寄生电容耦合，外壳带电，不安全。而且外壳会将外界干扰传输到设备内部，降低系统抗干扰性能。接地系统是指设备的整个地线系统和大地通过导体直接连接。由于机壳接地，为感应的高频干扰电压提供了泄放的通道，对人员比较安全，也有利于抗干扰。但由于机内器件参考电压不会随感应电压升高而升高，可能会导致器件被击穿。3.交流地与直流地分开交流地与直流地分开后，可以避免由于地电阻把交流电力线引进的干扰传输到装置的内部，保证装置内的器件安全和电路

7、工作的稳定性。值得注意的是，有的系统中各个设备并不是都能做到交直流分开，补救的办法是加隔离变压器等措施。4.模拟地与数字地分开　　模拟地作为传感器、变送器、放大器、A／D和D／A转换器中模拟电路的零电位，模拟信号有精度要求，有时信号比较小，而且与生产现场连接，必须认真地对待模拟地。数字地作为计算机中各种数字电路的零电位，应该与模拟地分开，避免模拟信号受数字脉冲的干扰。由于数字地悬浮于机柜，增加了对有模拟量放大器的干扰感应，同时为避免脉冲逻辑电路工作时的突变电流通过地线对模拟量的共模干扰，应将模拟电路的地和数字电路的地分开，接

8、在各自的地线汇流排上，然后再将模拟地的汇流排通过2～4μF的电容在一点接到安全地的接地点。对模拟量来说，实际是一个直流浮地交流共地的系统。5.印刷电路板的地线安排在安排印刷板地线时，首先要尽可能加宽地线，以降低地线阻抗。其次，要充分利用地线的屏蔽作用。在印刷板边缘用较粗的印刷