输入输出接口与过程通道抗干扰

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1、2.6硬件抗干扰技术2.6.1过程通道抗干扰技术2.6.2CPU抗干扰技术2.6.3系统供电与接地技术1干扰：就是有用信号以外的噪声或造成计算机设备不能正常工作的破坏因素。抗干扰措施：硬件措施，软件措施，软硬结合的措施。2干扰的来源：外部干扰和内部干扰外部干扰：指那些与系统结构无关，而是由外界环境因素决定的。外部干扰主要是空间电或磁的影响，环境温度、湿度等气象条件。内部干扰：是由系统结构、制造工艺等决定的。内部干扰主要是分布电容、分布电感引起的耦合感应，电磁场辐射感应，长线传输的波反射，多点接地造成的电位差引起的干扰，寄生振

2、荡引起的干扰，甚至元器产生的噪声。32.6.1过程通道抗干扰技术1.串模干扰及其抑制方法(1)串模干扰所谓串模干扰是指叠加在被测信号上的干扰噪声。也称为常态干扰。4（2）串模干扰的抑制方法①采用滤波器一般情况下，串模干扰均比被测信号变化快常用二级阻容低通滤波网络作为模/数转换器的输入滤波器。当被测信号变化较快时，应相应改变网络参数，以适当减小时间常数。如果串模干扰频率比被测信号频率高，则采用输入低通滤波器来抑制高频率串模干扰；如果串模干扰频率比被测信号频率低，则采用高通滤波器来抑制低频串模干扰；如果串模干扰频率落在被测信号

3、频谱的两侧，则应用带通滤波器。5②当尖峰型串模干扰成为主要干扰源时，用双积分式A/D转换器可以削弱串模干扰的影响。因为此类转换器是对输入信号的积分值进行测量，而不是测量信号的瞬时值。若干扰信号是周期性的而积分时间又为信号周期或信号周期的整数倍，则积分后干扰值为零，对测量结果不产生误差。③对于串模干扰主要来自电磁感应的情况下，对被测信号应尽可能早地进行前置放大，从而达到提高回路中的信号噪声比的目的；或者尽可能早地完成模/数转换或采取隔离和屏蔽等措施。6④从选择逻辑器件入手，利用逻辑器件的特性来抑制串模干扰。⑤采用双绞线作信号引

4、线的目的是减少电磁感应，并且使各个小环路的感应电势互相呈反向抵消。选用带有屏蔽的双绞线或同轴电缆做信号线，且有良好接地，并对测量仪表进行电磁屏蔽。72.共模干扰及其抑制方法(1)共模干扰所谓共模干扰是指模/数转换器两个输入端上公有的干扰电压。共模干扰也称为共态干扰。被测信号Us的参考接地点和计算机输入信号的参考接地点之间往往存在着一定的电位差Ucm共模干扰示意图8单端对地输入和双端不对地输入所以必须采用双端输入不对地方式，如下图所示：对于存在共模干扰的场合，不能采用单端对地输入方式，因为此时的共模干扰电压将全部成为串模干扰电

5、压：9(2)共模干扰的抑制方法①变压器隔离利用变压器把模拟信号电路与数字信号电路隔离开来，也就是把模拟地与数字地断开，以使共模干扰电压Ｕcm不成回路，从而抑制了共模干扰。另外，隔离前和隔离后应分别采用两组互相独立的电源，切断两部分的地线联系。10②光电隔离光电耦合器是由发光二极管和光敏三极管封装在一个管壳内组成的，发光二极管两端为信号输入端，光敏三极管的集电极和发射极分别作为光电耦合器的输出端，它们之间的信号是靠发光二极管在信号电压的控制下发光，传给光敏三极管来完成的。11③浮地屏蔽利用屏蔽方法使输入信号的“模拟地”浮空

6、，从而达到抑制共模干扰的目的。12④采用仪表放大器提高共模抑制比仪表放大器具有共模抑制能力强、输入阻抗高、漂移低、增益可调等优点，是一种专门用来分离共模干扰与有用信号的器件。仪表放大器将两个信号的差值放大。抑制共模分量是使用仪表放大器的唯一原因。AD620（低功耗，低成本，集成仪表放大器），还有AD623等等。133.长线传输干扰及其抑制方法(1)长线传输干扰①长线的“长”是相对的；②信号在长线中传输遇到三个问题：一、是长线传输易受到外界干扰；二、是具有信号延时；三、是高速度变化的信号在长线中传输时，还会出现波反射现象。1

7、4(2)长线传输干扰的抑制方法采用终端阻抗匹配或始端阻抗匹配，可以消除长线传输中的波反射或者把它抑制到最低限度。①终端匹配：终端并联电阻②始端匹配：始端串联电阻为了避免外界干扰的影响，在计算机中常常采用双绞线（双绞线是由两条导线按一定扭距相互绞合在一起的类似于电话线的传输媒体，每根线加绝缘层并有颜色来标记）和同轴电缆（同轴电缆可分为两类：粗缆和细缆，这种电缆在实际应用中很广，比如有线电视网，就是使用同轴电缆。不论是粗缆还是细缆，其中央都是一根铜线，外面包有绝缘层）作信号线。双绞线的波阻抗一般在100至200Ω之间，绞花越密，

8、波阻抗越低。152.6.2CPU抗干扰技术计算机控制系统的CPU抗干扰措施常常采用①Watchdog(俗称看门狗)②电源监控(掉电检测及保护)③复位162．MAX1232的主要功能MAX1232是微处理器监控电路，另外常用的集成电路还有X5045、IMP813等。其主要功能：(1)电源监控