硬件抗干扰技术ppt课件.ppt

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1、硬件抗干扰技术硬件抗干扰技术(一)计算机控制系统中的干扰源及途径(二)抗干扰措施过程通道抗干扰技术系统供电CPU抗干扰技术接地技术干扰源：外部干扰源与内部干扰源外部：与系统结构无关，由外部环境因素决定。主要是空间电或磁的影响，环境温度、湿度等气象条件，如各种电气装置（电机、电焊机、家电和交通工具等）的起停以及运行中发出的电磁波，太阳以及其它天体发出的电磁波、供电电源的波动以及沿供电线路串入的干扰等。内部：由系统结构、制造工艺决定。如不同信号的感应（分布电容、分布电感引起的耦合感应，电磁场辐射感应），多点接地造成的电位差，长线传输的波反射，元器件产生的噪声等。1干扰源及其转播路径干扰信号微机系

2、统空间感应过程I/O通道供电系统接地系统干扰的主要传播路径：空间电磁感应、过程I/O通道、供电系统、接地系统。如下图所示：对于由于空间感应引起的干扰，主要采用屏蔽技术来消除干扰。电场屏蔽：作用是抑制电路之间由于分布电容的耦合而产生的电场干扰，方法是利用低电阻金属材料的屏蔽体，屏蔽效果依赖于该屏蔽体对地的连接质量。电磁场屏蔽：作用是防止高频电磁场对电路的影响。方法是屏蔽加滤波，屏蔽罩用非磁性材料做，不能有孔缝，并让屏蔽罩接地，在受干扰设备地输入端加入LC组合的滤波器。2抗干扰措施1、屏蔽技术磁场屏蔽：作用是将低频磁场干扰限制在屏蔽体内，方法是利用高导磁率的金属材料做屏蔽罩。要求屏蔽罩不能有孔缝

3、，屏蔽物的厚度影响屏蔽效果。导线屏蔽：在信号线上加一个金属编织的网状屏蔽套从而屏蔽两点之间由于单根导线连接而产生的干扰。在使用屏蔽套时，屏蔽套必须接地。目前常用双绞线传输信号以抵消磁场干扰。因为双绞线的每一分节形成一个相互靠近的环路，环路空间中电流方向相反，故产生的磁场相互抵消。干扰沿过程通道进入计算机系统的主要原因是过程通道与主机之间存在公共地线。(1)串模干扰及其抑制方法串模干扰：指叠加在被测信号上的干扰噪声。抑制方法：应根据干扰信号的特性和来源采用不同的措施。2.过程通道抗干扰技术串模干扰的抑制方法①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

4、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频谱的两侧，则应用带通滤波器。一般情况下，串模干扰均比被测信号变化快，故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。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。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

5、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。④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。(2)共模干扰及其抑制方法共模干扰：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共模干扰示意图单端对地输入和双端不对地输入对于存在共模干扰的场合，不能采用单端对地输入方式，因

6、为此时的共模干扰电压将全部成为串模干扰电压，如左图所示。所以必须采用双端输入不对地方式，如右图所示。ZS、ZS1、ZS2为信号源US的内阻抗，ZC、ZC1、ZC2为输入电路的输入阻抗。共模干扰电压Ucm对两个输入端形成两个电流回路，每个输入端A和B的共模电压和两个输入端之间的共模电压分别为：在计算机控制系统中，被测信号有单端对地输入和双端不对地输入两种输入形式一般情况下，共模干扰电压Ucm总是转换成一定的串模干扰Un出现在两个输入端之间。为了衡量一个输入电路抑制共模干扰的能力，常用共模抑制比CMRR(CommonModeRejectionRatio)来表示，即Ucm是共模干扰电压，Un是

7、Ucm转化成的串模干扰电压。显然，对于单端对地输入方式，由于Un=Ucm，所以CMRR=0，说明无共模抑制能力。对于双端不对地输入方式来说，由Ucm引入的串模干扰Un越小，CMRR就越大，所以抗共模干扰能力越强。共模干扰的抑制方法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