第10章 抗干扰ppt课件.ppt

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1、第10章抗干扰技术10.1产生干扰的因素10.2抗干扰的措施10.3提高系统抗干扰能力的措施单片机的诸多特点使它的应用领域越来越广泛，由于应用环境的复杂，使其面临的各种干扰日益严重，从而使得对它的可靠性要求越来越高。但是，测控系统的工作环境往往复杂、比较恶劣，尤其是系统周围的电磁环境，这对系统的可靠性与安全性构成了极大的威胁。日光灯开启瞬间，收音机会传出“喀，喀喀”声音。这是由于电灯开关和荧光灯起辉闪烁瞬间有电磁干扰辐射场产生，被收音机接收而发出声响。手机也是一个很强的干扰源。干扰无处不在。10.1产生干扰的因素10.1.1干扰的定义干扰是指对系

2、统的正常工作产生不良影响的内部或外部因素。10.1.2形成干扰的三个要素1.干扰源产生干扰信号的设备被称为干扰源，如变压器、继电器、微波设备、电机、无绳电话和高压电线等。2.传播途径传播途径是指干扰信号的传播路径。3.接收载体接收载体是指受影响的设备的某个环节，该环节吸收了干扰信号，并转化为对系统造成影响的电器参数。手机电磁干扰1.干扰源——手机2.传播途径——电磁波在空中传播3.接收载体——电路板中的导体10.1.3干扰存在的形式在电路中，干扰信号通常以串模干扰和共模干扰形式与有用信号一同传输。1.串模信号串模干扰是叠加在被测信号上的干扰信

3、号。产生串模干扰的原因有分布电容的静电耦合、长线传输的互感、空间电磁场引起的磁场耦合以及50Hz的工频干扰等。图10-2串模干扰示意图2.共模干扰共模干扰往往是指同时加载在各个输入信号接口端的共有的信号干扰。图10-3所示的电路中，检测信号输入A/D转换器，A/D转换器的两个输入端上即存在公共的电压干扰。由于输入信号源与主机有较长的距离，输入信号Us的参考接地点和计算机控制系统输入端参考接地点之间存在电位差Ucm。这个电位差就在转换器的两个输入端上形成共模干扰。以计算机接地点为参考点，加到输入点A上的信号为Us+Ucm，加到输入点B上的信号为Ucm。

4、图10-3共模干扰示意图10.2抗干扰的措施10.2.1屏蔽屏蔽是指利用导电或导磁材料制成的盒状或壳状屏蔽体，将干扰源或干扰对象包围起来，从而割断或削弱干扰场的空间耦合通道，阻止其电磁能量的传输。手机休息袋如图10-4所示的变压器，在变压器绕组线包的外面包一层铜皮作为漏磁短路环。当漏磁通穿过短路环时，在铜环中感生涡流，因此会产生反磁通以抵消部分漏磁通，使变压器外的磁通减弱。屏蔽的效果与屏蔽层数量和每层厚度有关。变压器漏磁短路环图10-4变压器的屏蔽电缆线屏蔽层在如图10-5所示的同轴电缆中，为防止信号在传输过程中受到电磁干扰，在电缆线中设置了屏蔽

5、层。图10-5同轴电缆示意图10.2.2隔离1.光电隔离光电隔离是以光作为媒介在隔离的两端之间进行信号传输的，所用的器件是光电耦合器。由于光电耦合器在传输信息时，不是将其输入和输出的电信号进行直接耦合，而是借助于光作为媒介物进行耦合的，因而具有较强的隔离和抗干扰能力。两侧没有实体连接图10-6光电隔离和变压器隔离原理(a）光电隔离；2.变压器隔离对于交流信号的传输,一般使用变压器隔离干扰信号的办法。隔离变压器也是常用的隔离部件，用来阻断交流信号中的直流干扰和抑制低频干扰信号的强度,如图10-6(b)所示的变压器耦合隔离电路。隔离变压器把各种模拟负

6、载和数字信号源隔离开来，也就是把模拟地和数字地断开。传输信号通过变压器获得通路，而共模干扰由于不形成回路而被抑制。图10-6光电隔离和变压器隔离原理(b）变压器隔离图10-7所示为一种带多层屏蔽的隔离变压器。当含有直流或低频干扰的交流信号从一次侧端输入时，根据变压器原理，二次侧输出的信号滤掉了直流干扰，且低频干扰信号幅值也被大大衰减，从而达到了抑制干扰的目的。图10-7多层隔离变压器另外，在变压器的一次侧和二次侧线圈外设有静电隔离层S1和S2，其目的是防止一次和二次绕组之间的相互耦合干扰。变压器外的三层屏蔽密封体的内、外两层用铁，起磁屏蔽的作用；中间

7、层用铜，与铁心相连并直接接地，起静电屏蔽作用。这三层屏蔽层是为了防止外界电磁场通过变压器对电路形成干扰而设置的，这种隔离变压器具有很强的抗干扰能力。3.继电器隔离继电器线圈和触点仅有机械上的联系，而没有直接的电的联系，因此可利用继电器线圈接收电信号，而利用其触点控制和传输电信号，从而可实现强电和弱电的隔离（如图10-8所示）。同时，继电器触点较多，且其触点能承受较大的负载电流，因此应用非常广泛。图10-8继电器隔离10.2.3滤波滤波是抑制干扰传导的一种重要方法。由于干扰源发出的电磁干扰的频谱往往比要接收的信号的频谱宽得多，因而当接收器接收有用信号

8、时，也会接收到那些不希望有的干扰。图10-9低通滤波器无源滤波：由电容器、电抗器和电阻器适当组