计算机控制技术计算机控制技术第9章.ppt

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1、第9章干扰及抗干扰技术9.1干扰信号的来源和传播途径干扰是指有用信号以外的噪声造成设备或系统发生故障的情况。9.1.1干扰的来源干扰的来源主要有内部干扰和外部干扰。1.内部干扰内部干扰是由系统结构和制造工艺等因素决定的。内部干扰主要包括交流声、分布电容、分布电感引起的耦合感应或电磁场辐射感应，多点接地造成的电位差引起的干扰，长线传输的反射波，寄生振荡引起的干扰，元器件产生的热噪声干扰等。2.外部干扰外部干扰是由外界环境因素决定的。外部干扰主要包括太阳和其他天体辐射的电磁波以及广播电视发射的电磁波;供电电源和各种电器装置（包括工厂、家用电器乃至交通工具）发出的电磁波;气象条件包括

2、雷电、温度、湿度甚至地磁场的影响;火花放电、弧光放电、辉光放电等产生的电磁波等。9.1.2干扰的种类1.按干扰作用的方式分类（1）常态干扰常态干扰是叠加在被测信号上的干扰，如图9-1所示。常态干扰可能是信号源的一部分，也可能是由长线引入的。由于它和信号所处地位相同，因此又称为串模干扰，也叫正态干扰。（2）共模干扰共模干扰是测控系统模拟量输入通道的A/D转换器两个输入端上共有的干扰电压。2.按干扰的来源分类按干扰的来源分类，可以将干扰分为内部干扰和外部干扰。9.1.3干扰传播途径各种干扰必须经由某种途径才能进入到微机测控系统的某个敏感接收部位，其中主要的传播途径如图9-3所示。在

3、干扰的进入途径上采取有效措施，就可能使微机测控系统避免干扰的入侵。图9-3干扰传播途径9.2硬件抗干扰措施9.2.1电源系统的抗干扰措施1.交流电源系统的抗干扰措施（1）选用供电比较稳定的进线电源（2）利用干扰抑制器消除尖峰干扰（3）采用电子交流稳压器（4）利用UPS消除尖峰干扰（5）掉电保护2.直流电源系统的抗干扰措施（1）采用直流开关电源直流开关电源是一种脉宽调制型电源，由于脉冲频率高达20kHz，甩掉了传统的工频变压器，具有体积小、重量轻、效率高（>90%）、电网电压范围大［（-20%～10%）×220V］、电网电压变化时不会输出过电压或欠电压、输出电压保持时间长等优点。

4、（2）采用DC-DC变换器如果系统供电电网波动较大，或者对直流电源的精度要求较高，可以采用DC-DC变换器。（3）每块电路板的直流电源当一台微机测控系统有几块逻辑电路板时，可以采取以下措施:①用短线向印刷线路板并行供电，而且印刷线路板里的电源线采用格子形状或多层板，即做成网眼结构以降低线路的阻抗。②在每块板的电源和地线的引入处附近并接一个10～100μF的大电容和一个0.01～0.1F的瓷片电容。③每块板上装一个或几个稳压块，使每块板形成独立的供电环境，不会因为某个稳压块出现故障而使整个系统遭到破坏。（4）集成电路块的VCC加旁路电容9.2.2接地系统的抗干扰措施微机测控系统中

5、有许多地线，包括:①数字地———即逻辑地，是微机测控系统中数字电路的零电位。②模拟地———是微机测控系统中使用的传感器、变送器、放大器、A/D和D/A转换器中模拟信号的零电位。③信号地———是传感器的地。④交流地———是交流电源的地。交流地上任意两点之间，往往很容易有几伏甚至几十伏的电位差。而且，交流地也很容易带来各种干扰。因此，交流地绝对不可与其他地相连接。⑤直流地———是直流电源的地。⑥功率地———是大电流网络部件的零电位。⑦屏蔽地———即机壳地，也叫安全地，目的是使设备机壳和大地等电位，以便防止静电感应、电磁感应，保证人身安全。⑧系统地———是上述几种地的最终回流点，直接

6、和大地相连。1.低频电路单点接地，高频电路就近多点接地根据接地理论分析，低频电路应单点接地，高频电路应就近多点接地。一般来说，当频率低于1MHz时，可以采用单点接地方式;当频率高于10MHz时，可以采用多点接地方式。在1～10MHz之间，如果采用单点接地方式，其地线长度不得超过波长的1/20，否则应采用多点接地。单点接地的目的是避免形成地环路，因为地环路产生的电流会引入到信号回路内引起干扰。在工业过程测控系统中，信号频率大多小于1MHz，所以通常采用一点接地法，如图9-10所示。图9-10一点接地法2.各种地采用分别回流法单点接地微机测控系统中，各种地一般应采用分别回流法单点接

7、地。模拟地、数字地、安全地的分别回流法接地示例如图9-11所示。汇流条由多层铜导体构成，截面呈矩形，各层之间有绝缘层。采用多层汇流条可减少自感，减少干扰的窜入途径。在要求较高的系统中，分别使用横向汇流条及纵向汇流条，机柜内各层机架之间分别设置汇流条，以最大限度减小公共阻抗的影响。在空间将数字地汇流条与模拟地汇流条间隔开，以避免通过汇流条间电容产生耦合。安全地（机壳地）始终与模拟地和数字地隔离开。这些地之间只是在最后才汇聚一点，而且常常通过铜接地板交汇，然后用线径不小于30mm2的多股铜软线焊