测控系统原理与设计7_抗干扰技术.ppt

第七章 抗干扰技术 从干扰出现的区域分类 1)内部干扰 2)外部干扰 从干扰对电路作用的形式分类 1)差模干扰 2)共模干扰 3)共模干扰抑制比 四、噪声源 1、内部噪声源 1）电路元器件产生的固有噪声 2）感性负载切换时产生的噪声干扰 感性负载――交、直流继电器、接触器、电磁铁和电机等。 感性负载切换时线圈两端会出现很高的瞬态电压，产生强烈的噪声干扰。 3）接触噪声 2、外部噪声源 1）天体和天电干扰 2）放电干扰 3）射频干扰 4）工频干扰 结论： 1、当干扰源的电压U1和角频率ω一定时，要降低静电电容性耦合效应就必须减小电路的等效输入阻抗R和寄生电容C12。 2、小电流、高电压噪声源对测试系统的干扰主要是通过电容性耦合。 电磁耦合是由于两个电路间存在互感。 结论：1、干扰电压正比于干扰源角频率ω、互感系数M和干扰源电流。 2、大电流低电压干扰源，干扰耦合方式主要为电感性耦合。 抑制电磁干扰的基本方法 消除或抑制噪声源 　破坏干扰的耦合通道 　消除接收电路对干扰的敏感性 　采用软件抑制干扰 7.2.1接地技术 一、接地的基本概念 “地”――电路或系统中为各个信号提供参考电位的一个等电位点或等电位面 “接地”――将某点与一个等电位点或等电位面之间用低电阻导体连接起来，构成一个基准电位。 1、测控系统中的地线种类 信号(源)地——指传感器本身的零电位基准线。 模拟地——模拟信号的参考点，即模拟电路的直流电源的参考点。 数字地——数字信号的参考点，即数字电路的直流电源的参考点。 负载地——指大功率负载或感性负载的地线。通常也称为噪声地。 系统地——整个系统的统一参考电位。系统或设备的机壳上的某一点通常与系统地相连接，供给系统各个环节的直流稳压或非稳压电源的参考点也都接在系统地上。 2、共地和浮地 3、接地方式 二、接地环路与共模干扰 1、信号源和系统地都接大地――会形成接地环路 两个接地点之间的电位差（地电压）将产生共模干扰： 2、信号源和系统地不都接大地（例如只系统地接大地） 由于信号源与大地绝缘，即漏电电阻很大，故形成的干扰很小： 三、系统接地设计 1、接地设计的两个基本要求： 1)消除各电路电流流径一个公共地线阻抗时所产生的噪声电压； 2)避免形成接地环路，引进共模干扰。 2、输入信号传输线屏蔽接地点的选择 3、电源变压器静电屏蔽层的接地 4、直流电源接地点的选择 不同性质的电源地线不能任意互连，而应分别汇集于一点，再与系统地相接。 5、印刷电路板的地线布局 模拟地和数字地分设，通过不同的引脚与系统地相连，各个组件的模拟地和数字地引脚分别连到电路板上的模拟地线和数字地线上。 尽可能减少地线电阻，因此地线越宽越好。 模拟地线可用来隔离各个输入模拟信号之间以及输出和输入信号之间的有害耦合。数字信号亦可用数字地线进行隔离。 6、机柜地线的布局 在中、低频系统中，地线布局须采用单点接地方案，其原则是： 各个单元电路的各种地线不得混接。 单元电路板不多时，可把各单元的不同地线直接与有关电源参考端分别相接。 单元电路板很多时，各印刷板一般被分装在多层框架上，在各个框架上安装几个横向汇流排，分别用以分配各种直流电源、沟通各个印刷板的各种地线。而各个框架之间安装若干纵向汇流排连接所有的横向汇流排。 7.2.2屏蔽技术 静止的电荷会产生静电场； 静止的磁偶极子会产生静磁场。 运动的电荷形成电流，会产生电场和磁场。 电场和磁场统称为电磁场。 电磁场对电荷产生力，以此干扰仪器和系统的正常工作 主要用于防止低频磁场的干扰 7.2.3长线传输的干扰及抑制 一、长线感应干扰的抑制方法 1、采用双绞线传输 2、采用电流信号传输 3、采用数字信号传输或频率信号传输 二、反射干扰及抑制 1、反射干扰： 数字信号的长线传输，因为传输线两端阻抗不匹配而出现信号在传输线上反射的现象。 2、抑制方法： 解决阻抗匹配、长线驱动问题 长线驱动 7.2.4共模干扰的抑制 共模干扰：一般指在两根信号线上产生的幅度相等，相位相同的噪声。 （1）采用屏蔽双绞线并有效接地（2）强电场的地方还要考虑采用镀锌管屏蔽（3）布线时远离高压线，更不能将高压电源线和信号线捆在一起走线（4）不要和容易产生干扰的设备共用同一个电源（5）采用线性稳压电源或高品质的开关电源(纹波干扰小于50mV ） 7.2.5差模干扰的抑制 两路输入的干扰信号，如果是大小不相等，或方向不相同，即为差模干扰信号。 通常，线路