6.系统抗干扰设计_CP分解.pptVIP

六.系统抗干扰设计;1) 干扰的来源与传播途径 2) 过程通道抗干扰技术 3) CPU抗干扰技术 4) 系统供电与接地技术 5) 隔离技术;1) 干扰的来源与传播途径;六.系统抗干扰设计(干扰的来源与传播途径);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，元器件内产生噪声。;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。;◆ 磁场耦合：;◆ 公共阻抗耦合：;2）过程通道抗干扰技术;一个串模干扰的例子;串模干扰的抑制方法; 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。(5Hz);无源二级阻容低通滤波器 缺点：是阻力系数较大，对有用信号高频部分也会有较大的衰减。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，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 屏蔽能抑制电场耦合干扰 ; 共模干扰及其抑制方法 ;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。因此，共模干扰电压的抑制方法： 有效的隔离两个地之间的电联系； 采用被测信号的双端差动输入方式。 具体方法：变压器、光电隔离、浮地屏蔽与使用仪表放大器等措施。;单端对地输入 和 双端不对地输入;如果 Zs1＝Zs2，Zc1=Zc2，则UAB=0; 对单端输入，Un=Ucm，则CMRR=0，无共模抑制能力。 当Ucm 一定时，Un越小，CMRR越大，抗共模干扰能力越强。;共模干扰的抑制方法; ② 光电隔离 光电隔离与变压器隔离相比，实现起来比较容易，成本低，体积也小。在计算机控制系统中光电隔离得到了广泛应用。（利用光耦隔离器的线性放大区，也可传送模拟信号而隔离电磁干扰，即在模拟信号通道中进行隔离。例如在现场传感器与A/D转换器或D/A转换器与现场执行器之间的模拟信号的线性传送模拟量应选用线性光耦）;数字电路中的光电隔离器; ③ 浮地屏蔽 采用 浮地输入双层屏蔽放大器 来抑制共模干扰。这是利用屏蔽方法使输入信号的“模拟地”浮空，从而达到抑制共模干扰的目的。;下图 给出了一种浮地输入双层屏蔽放大电路。; 计算机部分采用内外两层屏蔽，且内屏蔽层对外屏蔽层(机壳地)是浮地的，而内层与信号源及信号线屏蔽层是在信号端单点接地的，被测信号到控制系统中的放大器是采用双端差动输入方式。图中，Zs1、Zs2为信号源内阻及信号引线电阻，Zs3为信号线的屏蔽电阻，它们至多只有十几欧姆左右，Zc1、Zc2为放大器输入端对内屏蔽层的漏阻抗，Zc3为内屏蔽层与外屏蔽层之间的漏阻抗。工程设计中Zc1、Zc2、Zc3应达到数十兆欧姆以上，这样模拟地与数字地之间的共模电压Ucm在进入到放大器以前将会被衰减到很小很小。这是因为首先在Ucm、 Zs3、Zc3构成的回路中，Zc3＞＞Zs3，因此干扰电流I3在Zs3上的分压US3就小得多；同理，US3分别在Zs2与Zs1上的分压US2与US1又被衰减很多，而且是同时加到运算放大器的差动输入; ④ 采用仪表放大器提高共模抑制比 仪表放大器将两个信号的差值放大。抑制共模分量是使用仪表放大器的主要原因。 AD620（低功耗，低成本，集成仪表放大器），还有AD623等等。 (仪表放大器实际上是高精度差分输入的运算放大器); 长线传输干扰 及 其抑制方法;波反射产生的原理;传输介质;波阻抗的测量 为了进行阻抗匹配，必须事先知道信号传输线的波阻抗RP，波阻抗RP的测量如图所示。图中的信号传输线为双绞线，在传输线始端通过与非门加入标准信号，用示波