《硬件抗干扰技术》PPT课件

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1、干扰的来源与传播途径2.6.1过程通道抗干扰技术2.6.2CPU抗干扰技术2.6.3系统供电与接地技术2.6硬件抗干扰技术干扰的来源与传播途径1、什么是干扰：就是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。2、干扰的来源干扰的来源是多方面的，有时甚至是错综复杂的。干扰有的来自外部，有的来自内部。即外部干扰和内部干扰。外部干扰：指那些与系统结构无关，而是由外界环境因素决定的。外部干扰主要是空间电或磁的影响，环境温度、湿度等气象条件。外部干扰环境如下图所示，有天电干扰，如雷电或大气电离作用以及其他气象引起的干扰电波；天体干扰，如太阳或其他

2、星球辐射的电磁波；电气设备的干扰，如广播电台或通讯发射台发出的电磁波，动力机械、高频炉、电焊机等都会产生干扰；此外，荧光灯、开关、电流断路器、过载继电器、指示灯等具有瞬变过程的设备也会产生较大的干扰；来自电源的工频干扰也可视为外部干扰。内部干扰：是由系统结构、制造工艺等决定的。内部干扰主要是分布电容、分布电感引起的耦合感应，电磁场辐射感应，长线传输的波反射，多点接地造成的电位差引起的干扰，寄生振荡引起的干扰，甚至元器件产生的噪声。3、干扰的传播途径干扰传播的途径主要有三种：静电耦合，磁场耦合，公共阻抗耦合。静电耦合：静电耦合是电场通过电容耦合途径窜

3、入其它线路的。两根并排的导线之间会构成分布电容，如印制线路板上印制线路之间、变压器绕线之间都会构成分布电容。（解释见注释）磁场耦合空间的磁场耦合是通过导体间的互感耦合进来的。在任何载流导体周围空间中都会产生磁场，而交变磁场则对其周围闭合电路产生感应电势。如设备内部的线圈或变压器的漏磁会引起干扰，还有普通的两根导线平行架设时，也会产生磁场干扰，如下图所示。（解释见注释）公共阻抗耦合公共阻抗耦合发生在两个电路的电流流经一个公共阻抗时，一个电路在该阻抗上的电压降会影响到另一个电路，从而产生干扰噪声的影响。下图给出一个公共电源线的阻抗耦合示意图。（解释见注

4、释）2.6.1过程通道抗干扰技术1.串模干扰及其抑制方法(1)串模干扰所谓串模干扰是指叠加在被测信号上的干扰噪声，即干扰源串联在信号源回路中。也称为常态干扰。一个串模干扰的例子图中Us为信号源，Un为串模干扰电压，邻近导线(干扰线)有交变电流Ia流过，由Ia产生的电磁干扰信号就会通过分布电容C1和C2的耦合，引至计算机控制系统的输入端。（2）串模干扰的抑制方法①采用滤波器（低通、高通、带通滤波器）：根据串模干扰频率与被测信号频率的分布特性，可以选用具有低通、高通、带通等滤波器。其中，如果干扰频率比被测信号频率高，则选用低通滤波器；如果干扰频率比被测

5、信号频率低，则选用高通滤波器；如果干扰频率落在被测信号频率的两侧时，则需用带通滤波器。一般情况下，串模干扰均比被测信号变化快，常用下图结构的二级阻容低通滤波网络作为模/数转换器的输入滤波器。网络中参数与被测信号的快慢相关。该滤波电路可使50Hz的串模干扰信号衰减600倍左右，滤波器的时间常数小于200ms。无源二级阻容低通滤波器缺点是对有用信号也会有较大的衰减。为了把增益与频率特性结合起来，对于小信号可以采取以反馈放大器为基础的有源滤波器，它不仅可以达到滤波效果，而且能够提高信号的增益，如下图所示。②当尖峰型串模干扰成为主要干扰源时，可采用限幅电路

6、，采用双积分式A/D转换器削弱串模干扰的影响。③尽可能早地进行前置放大，提高信噪比；或尽可能早地完成模/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。如提高阈值电平，或采用低速逻辑器件等。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。选用带屏蔽的双绞线或同轴电缆做信号线，以具有良好接地。双绞线能抑制磁场耦合干扰屏蔽能抑制电厂耦合干扰2．共模干扰及其抑制方法(1)共模干扰所谓共模干扰是指模/数转换器两个输入端上公有的干扰电压。共模干扰也称为共态干扰。被测信号Us的参考接

7、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。对于模/数转换器的两个输入端来说，分别有Us+Ucm和Ucm两个输入信号。显然，Ucm是共模干扰电压。共模干扰示意图在计算机控制系统中一般都用较长的导线把现场中的传感器或执行器引入至计算机系统的输入通道或输出通道中，这类信号传输线通常长达几十米以至上百米，这样，现场信号的参考接地点与计算机系统输入或输出通道的参考接地点之间存在一个电位差Ucm。这个Ucm是加在放大器输入端上共有的干扰电压，故称共模干扰电压。既然共模干扰产生的原因是不同“地”之间存在的电压，以及模拟信号系统对地的漏阻抗

8、。因此，共模干扰电压的抑制就应当是有效的隔离两个地之间的电联系，以及采用被测信号的双端差动输入方式。具体的有变压器隔离、光