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某小型测试系统干扰抑制措施 　　【摘要】 介绍了某小型测试系统的干扰现象，对干扰源的形成机理进行分析。针对系统的特点，在硬件设计中通过滤波电路、隔离与耦合技术、传输导线的选择与屏蔽来提高系统的可靠性，在软件方面采用跟踪监视定时器技术、软件滤波等措施，使整个系统的干扰得到良好抑制。 　　【关键词】 小型测试系统 干扰 抑制 　　某小型测试系统主要用于模拟载机系统来实现对产品的试验，测试系统采用小型化便携式设计。由于系统体积小，使用环境复杂，导致大量干扰信号存在，这对测试系统的稳定度和精确度有直接的影响，严重时可使系统不能正常工作。因此，系统的设计、制造、使用及工作环境都需要考虑干扰的因素。 　　一、干扰源及形成分析 　　测试系统采用PC104总线的自动测试系统，由于系统用在外场试验环境，使用小型加固机箱，内部嵌入模块板卡及电源系统等，机箱空间小，系统使用的测试距离远、电源供电、地线等环境苛刻，存在着大量的干扰。通过试验及数据分析，发现干扰源主要为： 　　1.1电源系统干扰 　　干扰主要是从电源和电源线引入系统。当系统与其它负载共用电源时，会产生电源噪声，如电源过/欠压、浪涌、下陷等干扰，这些噪声会耦合到系统电路，给系统造成危害。当电源引线较长时，所产生压降及感应电势等形成噪声。系统所需的直流电源，会因净化不佳，给高精度系统带来干扰。 　　1.2数字电路引起的干扰 　　数字电路引出的直流电流虽然只有mA级，但是当电路处在高速开关时，就会形成较大的干扰。如，TTL门电路在导通状态下从直流电源引出5mA左右的电流，截止状态下则为1mA ，在Tns时间内其电流变化为ImA ，如果在配电线上具有LμH的电感，当这个门电路改变状态时，配电线上产生的噪声电压为：U=L*di/dt=L*I/T （1） 　　虽然这种门电路的供电电压仅为5V， 但所引起的干扰噪声将是非常严重的。 　　1.3长线传输干扰 　　信号在传输过程中容易出现延时、变形并接收干扰信号，形成传导耦合干扰。测试系统使用30米的测试电缆，因此信号彼此间干扰电压很大。导致传输信号发生畸变，产生的干扰主要有：传输线周围空间电磁场对传输线的电磁感应干扰；当两条或两条以上信号强弱不同的线靠得很近时，通过线间分布电路和互感而形成的线间干扰。 　　1）容性（电场）耦合干扰 　　当干扰源产生的干扰是以电压形式出现时，干扰源与信号电路之间就存在容性（电场） 耦合，这时干扰电压线电容耦合到信号电路，形成干扰源。对于平行导线，由于分布电容大，容性耦合较严重。在图1a中，导线1和2是两条平行线， C1和C2分别是各线对地的分布电容，C12是两线间分布的耦合电容，V1是导线1对地电压，R是导线2对地电阻。由图1b等效电路可得，导线1电压通过耦合导线2上产生的电压V2为：V2=jωC12RV1/[1+jω（C12+C2）R] （2） 　　当R1+jω（C12+C2）时，式（2）可简化为：V2=C12V1/（C12+C2） （3） 　　当R1+jω（C12+C2）时，式（2）可简化为：V2=jωC12RV1 （4） 　　由式（2）、（3）、（4）可知，容性耦合干扰随着耦合电容的增大而增大。 　　2）感性（磁性）耦合干扰 　　当干扰源以电流形式出现时，此电流所产生的磁场通过互感耦合对邻近信号形成干扰。图2是互感耦合示意图，两邻近导线之间存在分布互感M，M=Ф/I1（其中，I1是流过导线1的电流，Ф是电流I2产生的与导线2交线的磁通），由互感耦合在导线2上形成的互感电压为V2=2ωMI1，此电压在导线上是串联的。从式中可知V2与干扰的频率和互感量成正比。 　　1.4地线干扰 　　该测试系统电路复杂，系统中有数字地、模拟地、机壳等，而模拟地又可分为直流地和交流地。当各部分电路的电流均流过公共地线时，会在其上产生压降，形成噪声干扰。这种情况在数字电路和模拟电路共地时非常明显。通常，数字系统的入地电流比模拟系统大得多，并且有较大波动噪音。即使系统接地电阻很小，数字电路也会在其两端形成较高电压，使模拟系统的接地电压不能为零。 　　二、硬件抗干扰措施 　　2.1电源滤波电路 　　电源滤波电路可以防止输入电压的高频脉冲干扰，为设备内的AC/DC变换提供干净的电源，使DC输出电压稳定。同时，该电路可以防止设备中的电磁干扰通过电源线传到电网上，防止电磁干扰进入电网的其他设备。电路如图3所示： 　　在电路的设计中，C1的选用原则： 　　1）耐压高于最大输出电压的50%以上； 　　2）C1=1/F，F为系统的频率。滤波电容的选用原则：C≥2.5T/R；T为系统频率，R为负载电阻，一般使用中选择C≥5T/R。 　　2.2隔离与耦合措施 　　1）光电隔离与耦合 　　测试