计算机控制技术及工程应用第8章.ppt

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1、第八章抗干扰技术本章要点：1、干扰的来源与传播途径。2、硬件抗干扰措施。3、程序运行监视系统。返回总目录本章主要内容引言8.1干扰的来源与传播途径8.2硬件抗干扰措施8.3软件抗干扰措施8.4程序运行监视系统思考题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。本章主要讨论干扰的来源、传播途经及抗干扰的措。引言8.1干扰的来源与传播途径8.1.1干扰的来源8

2、.1.2干扰的传播途径8.1.1干扰的来源1、外部干扰链接动画2、内部干扰--由系统的结构布局、制造工艺所引入的。链接动画8.1.2干扰的传播途径链接动画1．静电耦合－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。链接动画2．磁场耦合－3．公共阻抗耦合链接动画8.2硬件抗干扰措施引言8.2.1串模干扰的抑制8.2.2共模干扰的抑制8.2.3长线传输干扰的抑制8.2.4信号线的选择与敷设8.2.5电源系统的抗干扰8.2.6接地系统的抗干扰引言了解了干扰的来源与传播途径，我们就可以采取相应的抗干扰措施。在硬件抗干扰措施中，除了按照干扰的三种主要作用方式——串模、共

3、模及长线传输干扰来分别考虑外，还要从布线、电源、接地等方面考虑。链接动画8.2.1串模干扰的抑制图8-6串模干扰1．双绞线做信号引线双绞线抗干扰原因－－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。应用场合－－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抑制效果（不同节距而言）：节距(mm)干扰衰减比屏蔽效果1001412375711375011214125141143平行线1102．引入滤波电路硬件滤波器分类－－低通、高通、带通等滤波器。低通滤波器

4、－适用干扰频率比被测信号频率高；高通滤波器－干扰频率比被测信号频率低；带通滤波器－干扰频率落在被测信号频率的两侧；实现电路－－采用电阻R、电容C、电感L等构成滤波器；链接动画链接动画8.2.2共模干扰的抑制抑制方法：有变压器隔离、光电隔离与浮地屏蔽等三种措施。图8-9共模干扰1．变压器隔离链接动画图8-10变压器隔离2．光电隔离链接动画链接动画图光电耦合隔离器的数字信号隔离链接动画链接动画链接动画3．浮地屏蔽图浮地输入双层屏蔽放大电路主要内容：1．波阻抗的测量2．终端阻抗匹配3．始端阻抗匹配8.2.3长线传输干扰的抑制1．波阻抗的测量2．终端阻抗匹配。图终端阻抗匹配3．始端

5、阻抗匹配图始端阻抗匹配8.2.4信号线的选择与敷设屏蔽结构干扰衰减比屏蔽效果（dB）备注铜网（密度85%）103：140.3电缆的可挠性好，适合近距离使用铜带迭卷（密度90%）376：151.5带有焊药，易接地，通用性好铝聚酯树脂带迭卷6610：176.4应使用电缆沟，抗干扰效果最好1．信号线的选择2．信号线的敷设信号线的敷设要注意以下事项：（1）模拟信号线与数字信号线不能合用同一根电缆，要绝对避免信号线与电源线合用同一根电缆。（2）屏蔽信号线的屏蔽层要一端接地，同时要避免多点接地。（3）信号线的敷设要尽量远离干扰源，如避免敷设在大容量变压器、电动机等电器设备的附近。电力线

6、容量信号线和电力线之间的最少间距（cm）电压（V）电流（A）1251012250501844020024500080048（4）信号电缆与电源电缆必须分开，并尽量避免平行敷设。8.2.5电源系统的抗干扰计算机控制系统一般是由交流电网供电，电网电压与频率的波动将直接影响到控制系统的可靠性与稳定性。电源的干扰是计算机控制系统的一个主要干扰，抑制这种干扰的主要从以下2个方面考虑：1．交流电源系统2．直流电源系统1．交流电源系统措施：掉电保护电路2．直流电源系统（1）交流电源变压器的屏蔽（2）采用直流开关电源（3）采用DC-DC变换器（4）为每块电路板设立独立的直流电源（5）集成电

7、路块的VCC加旁路电容计算机控制系统中的地线：数字地系统地交流地模拟地保护地8.2.6接地系统的抗干扰接地处理1．单点接地与多点接地图单点接地方式2．分别回流法单点接地图单点回流法接地方式3．输入系统的接地图输入系统接地方式图放大器公共端接屏蔽罩设计印制线路板应遵守下列原则，以免系统内部地线产生干扰。（1）TTL，CMOS器件的地线要呈辐射状，不能形成环形。（2）印制线路板上的地线要根据通过的电流大小决定其宽度，不要小于3mm，在可能的情况下，地线越宽越好。（3）旁路电容的地线不能长，应尽量缩短。（4）大电流的零电