计算机控制系统的抗干扰技术课件.ppt

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1、第八章计算机控制系统的抗干扰技术1、干扰源及其对系统的影响2、计算机控制系统硬件抗干扰技术3、计算机控制系统软件抗干扰技术本章主要内容8/24/20211噪声：电路或系统中出现的非期望的电信号。干扰：由噪声引起的系统不良输出。结果：测量误差、控制失灵、误动作。结论：计算机控制系统必须抑制干扰。如果计算机控制系统不解决抗干扰的问题，不提高其可靠性，就无法工作。解决计算机控制系统的抗干扰问题的两种途径：1）找到干扰源，寻找相应的办法抑制或消除干扰，尽可能避免干扰串入系统，从外因解决问题；2）提高计算机控制系统自身抵抗干扰的能力，从

2、内因解决问题。8．1干扰源及其对系统的影响8/24/20212一、干扰的来源与种类外部干扰是指那些与系统结构无关，由使用条件和外界环境因素所决定的干扰。它主要来自自然界以及周围的电气设备。1.外部干扰2.内部干扰内部干扰是指计算机控制系统内部的各种元器件引起的各种干扰。8/24/20213二、干扰的作用途径1.静电耦合：两个电路之间存在的寄生电容，产生静电效应而引起的干扰。2.电磁耦合：两个电路之间存在的互感，产生电磁耦合。8/24/202143.传导耦合干扰由导线进入电路中称为传导耦合。4.公共阻抗耦合公共阻抗耦合是指多个

3、电路的电流流经同一公共阻抗时所产生的相互影响。8/24/20215三、干扰的表现形式1.串模干扰：串联叠加在工作信号上的干扰噪声，又称为常态干扰。8/24/202162.共模干扰：在电路输入端相对公共接地点同时出现的干扰，又称为共态干扰。8/24/20217一、电源系统抗干扰方法1.采用低通滤波器双π型滤波器采用低通滤波器抑制电网侵入的外部高频干扰是常用的一种方案。低通滤波器可让50HZ的工频几乎无衰减地通过，而滤去高于50Hz的高次谐波。8.2硬件抗干扰技术8/24/202182.采用隔离变压器三相隔离变压器抑制电源干扰变压

4、器的一次侧按三角形接法联结。二次侧按星型接法连接。有利于抑制工频3次以上谐波对控制系统的干扰。8/24/202193.采用能抑制交流电源干扰的计算机系统电源计算机系统电源抑制交流电源线上引入的高频干扰抑制进入交流电源线上的瞬时干扰原、副边之间加有静电屏蔽层8/24/2021104.电源分组供电电源分组供电将输入通道电源和其他设备电源分开，以防止设备间的干扰。8/24/2021115.直流电源的抗干扰措施直流电源一般带有各种频率的信号。为消除这种干扰，每块集成芯片的电源与地线引入端应接一片的无感瓷片电容。若一个装置中有多块逻辑印

5、刷线路板时，一般应在每块板的电源和地线的引入处并接一个10～100的电解电容和一个的无感瓷片电容，以防止板间的相互干扰。最好是每块印刷电路板都装一片或几片“稳压块”（如7815、LM317、7805）形成独立的供电系统，这样能较好防止板间的相互干扰。逻辑电路板上的直流电源线与地线的布线也要注意合理布线，不要使电源形成环路。8/24/202112二、过程通道抗干扰方法1.串模干扰及其抑制方法被测信号指有用的直流信号或缓慢变化的交变信号干扰噪声指无用的变化较快的杂乱交变信号串模干扰是指叠加在被测信号上的干扰噪声。串模干扰示意图8/

6、24/202113串模干扰的抑制（1）采用滤波器：如果串模干扰频率比被测信号频率高，采用输入低通滤波器；如果串模干扰频率比被测信号频率低，则采用高通滤波器；如果串模干扰频率落在被测信号频谱的两侧，则采用带通滤波器。二级阻容滤波网络采用二级阻容滤波网络可使50Hz的串模干扰信号衰减600倍左右。8/24/202114（2）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。（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，或者尽可能早的完成模/数转换或采取隔离和屏蔽等措施

7、。（4）对于主要由元器件内部的热扰动产生的随机噪声所形成的串模干扰，或在数字信号的传送过程中夹带的低噪声或窄脉冲干扰时，可采用高抗扰度逻辑器件。（5）采用双绞线作信号引线减少电磁感应，并且使各个小环路的感应电势互相呈反向抵消。8/24/2021152.共模干扰及其抑制方法共模干扰是指模／数转换器两个输入端上公有的干扰电压。。共模干扰示意图这种干扰可能是直流电压，也可能是交流电压，其幅值可达几伏甚至更高，取决于现场产生干扰的环境条件和计算机等设备的接地情况。8/24/202116共模干扰的抑制（1）变压器隔离利用变压器把模拟信号

8、电路与数字信号电路隔离开来，以使共模干扰电压不成回路，从而抑制共模干扰。变压器隔离8/24/202117（2）光电隔离发光二极管和光敏三极管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。光电隔离容易实现，成本低，体积小。广泛的应用。8/24/2021