计算机控制系统的抗干扰技术课件.ppt

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1、第六章计算机控制系统的抗干扰技术6.1干扰信号的类型及其传输形式6.2抗干扰技术6.3电源干扰的抑制6.4CPU软件抗干扰技术6.5数字信号的软件抗干扰措施习题6.1干扰信号的类型及其传输形式6.1.1按干扰耦合的形式分类(1)静电干扰：静电耦合是干扰电场通过电容耦合方式窜入其他回路中。在控制系统中，互容现象是很普遍的。两根导线之间构成电容；印刷电路板的印刷导线之间存在电容；变压器的线匝之间和绕组之间也都会构成电容。电容为信号的传输提供了一条通路，但也容易造成电场干扰信号。(2)电磁干扰：在任何通电导体周围空间都会产生磁场，而且电流的变化必然引起磁场的变化，变化的磁场就要

2、在其周围闭合回路中产生感应电动势。在设备内部，线圈或变压器的漏磁会引起干扰：在设备外部，当两根导线在很长的一段区间架设时，也会产生干扰。(3)漏电耦合干扰：漏电耦合又称为电阻性耦合。当相邻的元件或导线间绝缘电阻降低时，有些信号便通过这个降低了的绝缘电阻耦合到信号传送的输入端而形成干扰。(4)共阻抗感应干扰：在控制系统的回路之间不可避免地存在公共耦合阻抗。例如电源引线、汇流排等都具有一定的阻抗，对于多回路来说就是一个公共阻抗，尽管数值很小，但当流过较大电流时，其作用就像一根天线，将干扰信号引入各回路。6.1.2按干扰与信号的关系分类(1)串模干扰信号：串模干扰信号是指串联

3、于有用信号源回路之中的干扰，也称横向干扰或正态干扰。其表现形式如图6－1所示。当串模干扰的幅值与有用信号相接近时，系统就无法正常工作，即这时提供给计算机系统的数据会严重失真，甚至是错误的。产生串模干扰的原因主要是当两个电路之间存在分布电容或磁环链现象时，一个回路中的信号就可能在另一个回路中产生感应电动势，形成串模干扰信号。另外信号回路中元件参数的变化也是一种串模干扰信号。图6-1串模干扰示意图图6-2共模干扰示意图(2)共模干扰信号：共模干扰信号是指由于对地电位的变化所形成的干扰信号，也称为对地干扰、横向干扰或不平衡干扰。共模干扰示意图见图6-2。由于计算机的地、信号源放

4、大器的地以及现场信号源的地，通常要相隔一段距离，当两个接地点之间流过电流，尽管接地点之间的电阻极小，也会使对地电位发生变化，形成一个电位差Uc，这个Uc对放大器就会产生共模干扰。共模干扰与串模干扰相比，容易被忽略而难以处理。在某些情况下，共模信号可能达到几伏甚至更高，完全将有用信号湮没。共模干扰的影响大都通过串模干扰的方式表现出来。共模干扰产生的原因很多，主要有：通过对地分布电容和漏电导的耦合；同一系统的多点接地点之间形成的电位差。6.1.3按干扰信号的性质分类(1)随机干扰信号：随机干扰信号是无规律的随机性干扰信号，如突发性脉冲干扰信号，连续性脉冲干扰信号。(2)周

5、期干扰信号：属于周期干扰信号的有交流声、啸叫、汽船声等自激振荡。6.1.4按干扰源的类型分类(1)外部干扰信号：外部干扰信号是指来源于系统外部、与系统结构无关的干扰源。在工业生产现场的外部干扰源种类繁多，干扰性强，随机性大，主要有电源、用电设备、自然界的雷电、带电的物体等。(2)内部干扰信号：内部干扰信号是由于系统的结构布局、线路设计、元器件性能变化和漂移等原因所形成的存在于系统内部的干扰信号。6.2抗干扰技术6.2.1接地技术将电路、单元与作为信号电位公共参考点的一个等位点或等位面实现低阻抗连接，称为接地。接地的目的通常有两个：一是为了安全，即安全接地；二是为了给系统提

6、供一个基准电位，并给高频干扰提供低阻通路，即工作接地。前一系统的基准电位必须是大地电位，后一系统的基准电位可以是大地电位，也可以不是。通常把接地面视作电位处处为零的等位体，并以此为基准测量信号电压。但是，无论何种接地方式，公共接地面(或公共地线)都有一定的阻抗(包括电阻和感抗)，当有电流流过时，地线上要产生电压降，加之地线还可能与其它引线构成环路，从而成为干扰的因素。1.接地方式“安全接地”均采用一点接地方式。“工作接地”依工作电流频率不同而有一点接地和多点接地两种。低频时，因地线上的分布电感并不严重，故往往采用一点接地；高频情况下，由于电感分量大，为减少引线电感，故采

7、用多点接地。频带很宽时，常采用一点接地和多点接地相结合的混合接地方式。2.浮地系统和接地系统浮地系统是指设备的整个地线系统和大地之间无导体连接，它是以悬浮的地作为系统的参考电平。浮地系统的优点是不受大地电流的影响，系统的参考电平随着高电压的感应而相应提高。机内器件不会因高压感应而击穿。其应用实例较多，如飞机、军舰和宇宙飞船上的电子设备都是浮地的。浮地系统的缺点是对设备与地的绝缘电阻要求较高，一般要求大于50MΩ，否则会导致击穿。另外，当附近有高压设备时，通过寄生电容耦合，外壳带电，不安全。而且外壳会将外界干扰传