第三章抗干扰技术ppt课件.ppt

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1、第三章计算机控制系统的抗干扰技术8/3/20211干扰含义：有用信号以外的噪声或造成计算机设备不能正常工作的破坏因素。干扰是在信号输入、传输和输出过程中出现的一些有害的电气变化现象。这些变化迫使信号的传输值、指示值或输出值出现误差,出现假像。干扰的危害：干扰对电路的影响,轻则降低信号的质量,影响系统的稳定性;重则破坏电路的正常功能,造成逻辑关系混乱,控制失灵。8/3/20212研究的内容：干扰源、干扰类型、干扰传播途径、抗干扰措施。系统抗干扰策略：软硬结合抗干扰。硬件措施应当将大部分干扰消除，软件措施消除余下的部分。可靠性（Reliability）：系统的可靠程度。与

2、系统的内在质量、系统的设计水平、使用环境、运行维护水平有关。是衡量系统的主要性能指标。包括：硬件的可靠性、软件的可靠性。影响系统硬件可靠性的主要因素就是干扰。8/3/202133.1干扰源及干扰分类3.1.1干扰源干扰源：干扰的来源或造成干扰的原因。分类：按干扰源来分，有内部干扰和外部干扰。1.内部干扰由系统结构、制造工艺、安装等内在原因引起的干扰。主要原因：(1).元器件噪声；(2).分布电容、电感引起的电磁感应；(3).长线传输中波的反射；(4).多点接地引起的电位差；(5).电源系统引入的干扰。8/3/202143.1.12.外部干扰由外界环境因素引起的干扰。主

3、要原因：(1)大功率设备、输电线路发生的电磁场；(2)广播和通信设备发射的无线电波；(3)自然界干扰，包括：天体辐射、雷电、气温、湿度等。*内外干扰本质相同,相互关联,相互作用。通常采取消除干扰源、避开干扰源、切断干扰传播途径的方法，有效消除干扰。干扰作用方式分类：串模干扰、共模干扰、长线传输干扰8/3/202153.1.2串模干扰串模干扰：串联于有用信号回路之中的干扰，即叠加在有用信号之上。原因(1)内部干扰（信号源内部叠加的干扰）(2)电磁耦合引起的干扰（长线传输、空间电磁场、工频干扰）串模干扰示意图电磁耦合引入串模干扰UsUn信号接收端8/3/20216图3-1

4、串模干扰示意图8/3/20217串模抑制比：衡量系统抑制串模干扰的能力。定义：NMRR=20lg(Un/△Ui)(dB)Un:串模干扰信号的幅值；△Ui：Un引起输出的改变折合到输入端的偏移量。效果：△Ui越小，抗串模干扰的能力越强，即NMRR越大。3.1.2串模干扰也称为差模干扰、横向干扰、常模干扰或常态干扰。8/3/202183.1.3共模干扰共模干扰：共模干扰是系统2个输入端上共有的干扰电压。也称对地干扰、共态干扰。原因：被测信号的接地点和计算机输入信号的参考接地点，存在一定的电位差。共模干扰示意图UA=Us+UcmUB=UcmUs信号接收端UcmAB8/3/2

5、0219图9.3串模干扰与共模干扰波形(a)直流信号；(b)串模干扰；(c)共模干扰；(d)串模干扰与共模干扰共同作用8/3/2021103.1.3由于现场与计算机之间相差几米甚至几千米，取决于现场情况和计算机的接地情况，Ucm可以是直流，也可以是交流；幅值可以是几伏甚至几十伏。共模干扰的影响：共模干扰对放大器的影响，是因转换成串模干扰而加到输入端的。共模抑制比：衡量系统抑制共模干扰转化为串模干扰的能力。定义：CMRR=20lg(Ucm/Un)(dB)Un:是共模干扰信号Ucm转换成串模干扰的电压幅值；效果：Un越小，抗共模干扰的能力越强，即CMRR越大。CMRR与

6、信号的输入方式有关，分单端输入和差动输入2种形式。8/3/2021111.单端输入：一个输入信号，地端为参考电压；2.差动输入：2个输入信号，1个是高电平，一个是低电平，以2个信号的差值来决定信号的幅值。3.1.3Us信号接收器UcmZiA单端对地输入ZsIcZs1Us信号接收器UcmZc1A差动输入Ic1Zs2Ic2Zc2A8/3/2021123.1.4干扰传播的途径1．电路传播的干扰：任何电路在传递与处理有效信号的同时，也会对进入电路中的干扰信号进行传递。(1)漏电阻:理论上与干扰源断开的电路，由于漏电阻会形成回路，导致干扰的引入。(2)公共阻抗公共电源线的阻抗耦

7、合有效信号高压线漏电阻汇流条………Rp1Rp2RpnRn1Rn2Rnni1i2ini1i1+i2回流条8/3/202113模拟信号和数字信号分开接地:（a）未分开接地（b）未分开接地（c）分开接地（3）信号输入/输出回路（4）电源回路3.1.4模拟系统数字系统模拟系统数字系统模拟系统数字系统8/3/2021143.1.42、电磁场传播的干扰静电耦合：静电场干扰通过分布电容耦合进入系统两根平行导线之间的、印刷线路之间、变压器线匝之间、绕组之间都可能构成分布电容。(2)电磁耦合：电磁耦合干扰通过电感引入感应电势两条平行导线间会产生磁场耦合(3)辐射电磁场