第九章 单片机应用系统中的软件抗干扰设计ppt课件.ppt

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1、第九章单片机应用系统中的软件抗干扰设计9.1干扰的分类及来源工业现场的干扰按作用方式不同，可将其分为差模干扰和共模干扰两类。9.1.1差模干扰（串模干扰、常模干扰）这是一种直接作用在有用信号输入端，与它呈串联形式的一种干扰。这种干扰可能是信号源的内阻造成的，也可能是由输入端引线感应进来的，其频率和波形视现场情况而异，但一般说来，其主要成分是50Hz的工频和它的高次谐波，通过电磁偶合或由于漏电等原因迭加在有用信号上形成干扰。通常以常模干扰抑制比（NMRR）来表征信号系统对这种干扰的抑制能力：NMRR=20lg1式中：NMRR——常

2、模抑制比；VI1——系统输入端干扰电压；VI0——系统输入端由VI1引起的最大电压。显然，NMRR越大，信号系统对串模干扰的抑制能力越强。9.1.2共模干扰（共式干扰、共态干扰）这种干扰表现为同时出现在输入信号的两端，对有用信号的两端都造成干扰的一种共式干扰。共模干扰主要是由于地（不论信号地还是大地）电位的不一致造成的。系统中任意的两个接地都可能引起共模干扰。而电磁感应等原因所产生的干扰有时也呈共模形式。共模干扰通过电容耦合或电路耦合等途径转换成串模干扰形式进行干扰。通常用共模干扰抑制比（CMRR）来表征信号系统对这种干扰的抑制

3、能力：CMRR=20lg2在现代工业生产过程中，被测试和控制的参量可能很多，并且是分散在生产现场的各个地方，要把计算机发出的控制信号传送到现场中的某个控制对象，或者把传感器所产生的被测信号送到A/D转换器中，必须通过很长导线，因此被测信号Vx的参考接地点和计算机端输入信号的参考接地点之间往往存在一定的电位差Vcm。对于A/D转换器的两个输入端而言，就存在着Vcm的信号差，形成输入端上共有的干扰电压即共模干扰。39.2常用的抗干扰器件抗干扰措施比较多，此处先介绍一些常用的抗干扰器件及其抗干扰功能。9.2.1隔离变压器一般变压器的绕

4、组之间存在干扰信号的电容性耦合，而隔离变压器能有效地抑制这种耦合。因此，隔离变压器常用于电源及两个或多个设备之间的电路性去耦。1、一般隔离变压器隔离变压器是一种变比为1：1，在原边与副边绕组之间加有屏蔽层的变压器。如图12-1所示，在原、副边绕组之间加一层不闭口的紫铜皮屏蔽层，并将屏蔽层与大地良好地接地。一部分高频干扰电流将由变压器原边通过屏蔽层形成闭合回路，从而大大减少了干扰的侵入。但这种办法并不能使高频干扰电流完全旁路，仍有部分干扰信号通过寄生电容C1、C2、C3串入。452.超级隔离变压器为了进一步减少高频噪声，可采用有三

5、层屏蔽的超级隔离变压器，如图12-2所示。这种超级隔离变压器的漏电阻保持在一个高水平（约1000MΩ）上，而且绕组之间的电容维持在0.001pF、0.005pF、0.0005pF三个等级。超级隔离变压器的屏蔽连接方法是把初级屏蔽连至电源地、把次级屏蔽连至设备地（如计算机地）、中间静电屏蔽连接大地或系统地。这样连接的效果是，共模抑制比大于140分贝，寄生耦合抑制比大于150分贝。隔离变压器的输出线也应采用屏蔽线。隔离变压器的次级一般应接计算机系统或其他电子设备的电源变压器。电源变压器的初、次级绕组之间也要一层不封口的紫铜皮屏蔽层与

6、前面的隔离变压器的屏蔽层起到双重屏蔽的作用，使绝大部分的高频干扰电流流入大地，效果会更好。6模拟电路中也经常使用隔离变压器作为电信号的电位隔离，使隔离变压器两侧的回路相对隔离，又能实现相关信号的传递，而高频干扰电流却被旁路掉。数字系统中可采用脉冲变压器进行隔离，但效果不如光电耦合器。9.2.2光电耦合器光电耦合器是利用光传递信息的，它是由输入端的发光元件和输出端的受光元件组成的，如图9-3所示。它的发光元件可以是：场致发光器件、发光二极管（红色光或红外光）、氖灯或钨丝灯。受光元件可以有：光敏二极管、光敏三极管、光敏可控硅、光敏集

7、成电路。近年来，许多厂家已生产出多种类型的光电耦合器。由于它的输入与输出在电气上是完全隔离的，具有很高的抗干扰性能，因而近年来在微型计算机控制系统中获得广泛应用。781、光电耦合器的特点光电耦合器与常规隔离器件（如脉冲变压器、继电器）相比，具有以下优点：（1）传送方向是单方向的，寄生反馈很小，具有极宽的传送频带。（2）抗干扰能力强，对周围电磁场的干扰不敏感。（3）应用范围广，可适用于电位不同的电路间耦合。（4）体积小，重量轻，耐振，耐冲击。（5）共模抑制比大。（6）特别适用于信号源与放大器均需接地的情况，因为在这种情况下，噪声与

8、地环路对磁场的灵敏度有关，利用光电耦合器可拆除地环路，大大抑制了噪声。光电耦合器的缺点是过载能力有限，以及存在非线性和稳定性与时间和温度有关的限制，使用时应注意这些问题。92、光电耦合器应用举例光电耦合器用于消除干扰噪声是从两方面体现的：一方面是使输入端的噪声不