《抗干扰技术》课件

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1、第3章抗干扰技术引言1、干扰的来源与传播途径2、串模干扰、共模干扰和长线传输干扰3、供电技术与接地技术4、输入输出通道信号隔离技术5、控制计算机的可靠性技术6、数字滤波技术本章主要内容计算机控制系统的被控变量分布在生产现场的各个角落，因而计算机是处于干扰频繁的恶劣环境中，干扰是有用信号以外的噪声，这些干扰会影响系统的测控精度，降低系统的可靠性，甚至导致系统的运行混乱，造成生产事故。但干扰是客观存在的，所以，人们必须研究干扰，以采取相应的抗干扰措施。引言3.1干扰的来源与传播途径3.1.1干扰的来源3.1.2干扰的传播途径干扰的来源是多方面的，有时甚至是错综复杂的。干扰有的

2、来自外部，有的来自内部。外部干扰由使用条件和外部环境因素决定。外部干扰环境如图3-1所示，有天电干扰，如雷电或大气电离作用以及其他气象引起的干扰电波；天体干扰，如太阳或其他星球辐射的电磁波；电气设备的干扰，如广播电台或通讯发射台发出的电磁波，动力机械、高频炉、电焊机等都会产生干扰；此外，荧光灯、开关、电流断路器、过载继电器、指示灯等具有瞬变过程的设备也会产生较大的干扰；来自电源的工频干扰也可视为外部干扰。3.1.1干扰的来源动画链接内部干扰则是由系统的结构布局、制造工艺所引入的。内部干扰环境如图3-2所示，有分布电容、分布电感引起的耦合感应，电磁场辐射感应，长线传输造成的

3、波反射；多点接地造成的电位差引入的干扰；装置及设备中各种寄生振荡引入的干扰以及热噪声、闪变噪声、尖峰噪声等引入的干扰；甚至元器件产生的噪声等。动画链接干扰传播的途径主要有三种：静电耦合，磁场耦合，公共阻抗耦合。1．静电耦合3.1.2干扰的传播途径动画链接静电耦合是电场通过电容耦合途径窜入其它线路的。两根并排的导线之间会构成分布电容，如印制线路板上印制线路之间、变压器绕线之间都会构成分布电容。图3-3给出两根平行导线之间静电耦合的示意电路，Cl2是两个导线之间的分布电容，C1g、C2g是导线对地的电容，R是导线2对地电阻。如果导线1上有信号U1存在，那么它就会成为导线2的干

4、扰源，在导线2上产生干扰电压Un。显然，干扰电压Un与干扰源U1、分布电容Cl2、C2g的大小有关。空间的磁场耦合是通过导体间的互感耦合进来的。在任何载流导体周围空间中都会产生磁场，而交变磁场则对其周围闭合电路产生感应电势。如设备内部的线圈或变压器的漏磁会引起干扰，还有普通的两根导线平行架设时，也会产生磁场干扰，如图3-4所示。如果导线1为承载着10kVA、220V的交流输电线，导线2为与之相距1米并平行走线10米的信号线，两线之间的互感M会使信号线上感应到的干扰电压Un高达几十毫伏。如果导线2是连接热电偶的信号线，那么这几十毫伏的干扰噪声足以淹没热电偶传感器的有用信号。

5、2．磁场耦合动画链接公共阻抗耦合发生在两个电路的电流流经一个公共阻抗时，一个电路在该阻抗上的电压降会影响到另一个电路，从而产生干扰噪声的影响。图3-5给出一个公共电源线的阻抗耦合示意图。3．公共阻抗耦合在一块印制电路板上，运算放大器A1和A2是两个独立的回路，但都接入一个公共电源，电源回流线的等效电阻R1、R2是两个回路的公共阻抗。当回路电流i1变化时，在R1和R2上产生的电压降变化就会影响到另一个回路电流i2。反之，也如此。动画链接3.2串模干扰、共模干扰和长线传输干扰引言3.2.1串模干扰及其抑制3.2.2共模干扰及其抑制3.2.3长线传输干扰及其抑制引言了解了干扰的

6、来源与传播途径，我们就可以采取相应的抗干扰措施。在抗干扰处理时，一般按照干扰的三种主要作用方式——串模、共模及长线传输干扰来分别采取有针对性的措施。串模干扰是指迭加在被测信号上的干扰噪声，即干扰源串联在信号源回路中。其表现形式与产生原因如图3-6所示。图中Us为信号源，Un为串模干扰电压，邻近导线(干扰线)有交变电流Ia流过，由Ia产生的电磁干扰信号就会通过分布电容C1和C2的耦合，引至计算机控制系统的输入端。3.2.1串模干扰及其抑制对串模干扰的抑制较为困难，因为干扰Un直接与信号Us串联。目前常采用切断传播途径与滤波两种措施。动画链接1．切断传播途径双绞线是由两根互相

7、绝缘的导线扭绞缠绕组成，为了增强抗干扰能力，可在双绞线的外面加金属编织物或护套形成屏蔽双绞线，图3-7给出了带有屏蔽护套的多股双绞线实物图。采用双绞线作信号线的目的，就是因为外界电磁场会在双绞线相邻的小环路上形成相反方向的感应电势，从而互相抵消减弱干扰作用。双绞线相邻的扭绞处之间为双绞线的节距，双绞线不同节距会对串模干扰起到不同的的抑制效果，表3-1。双绞线可用来传输模拟信号和数字信号，用于点对点连接和多点连接应用场合，传输距离为几公里，数据传输速率可达2Mbps。表3-1双绞线节距对串模干扰的抑制效果节距(mm)干扰衰减比屏