计算机控制系统中的硬件抗干扰技术.pptVIP

第七章 测控系统的抗干扰技术 7.1 干扰的来源和传播途径 7.1.1干扰的种类 一、按干扰的来源分类 二、按干扰作用的方式分类 1、常态干扰 2、共态干扰 三、按干扰的波形及性质分类 7.1.2 干扰的传播途径和耦合方式 一、干扰的传播途径 二、干扰的耦合方式 7.1.3 抑制干扰的基本原则 7.2 计算机控制系统的可靠性设计 7.2.1 可靠性设计任务 2、系统结构设计 3、安装与调试 7.2.2 可靠性设计任务 一、元器件级 3、降额使用 4、选用集成度高的元器件 二、部件和系统级 1、硬件冗余技术 3、信息冗余技术 4、故障自动检测和诊断技术 6、电磁兼容性（EMC）设计 含 义 （2）频率管理法 （3）电气隔离法 （4）传输通道抑制法 （5）时间分隔法 7.3 抗干扰的硬件措施 干扰对测控系统的作用部位 7.3.1 抗串模干扰的措施 一、硬件滤波电路 二、光电隔离 2、利用线性光电耦合器隔离模拟信号 三、变压器隔离 四、继电器隔离 五、布线隔离 六、微小信号前置放大 七、消除干扰源 7.3.2 抗共模干扰的措施 一、采用共模抑制比高的双端差动输入放器 二、采用仪表放大器 三、采用光电耦合器 7.3.3 电源的抗干扰措施 一、电源干扰的类型 二、电源抗干扰的基本措施 7.3.4 接地系统的抗干扰措施 一、测控系统中地线的分类 二、接地的方法 1、低频信号单点接地，高频信号多点接地 2．各种地采用分别回流法单点接地 3、信号线屏蔽层的接地方法 4、印刷线路板的地线分布 7.4 软件抗干扰措施 7.4.1 输入输出通道的软件抗干扰措施 7.4.2 CPU的抗干扰措施 MAX1232 引脚简介 应用示例 7.4.3 测控系统的软件容错设计 一、硬件故障自诊断技术 二、软件容错技术 1、 数据冗余 2、软件冗余 3、软件陷阱 4、中断中的资源冲突和预防 四、采用隔离放大器 五、采用浮地技术 通常把数字地和模拟地（工作基准）浮空，而设备外壳或者机箱采用屏蔽接地。 理想的交流电应该是50HZ的正弦波。但是事实上，由于负载的变动，或大型电器设备如交直流电动机、电焊机、鼓风机、电加工设备的启停，甚至日光灯的开关都可能造成电源电压的波动，或者在正弦波上出现尖峰脉冲，这种尖峰脉冲，幅值可达几十甚至几千伏，持续时间也可达几毫秒之久，容易造成“死机”或“程序跑飞”，甚至会损坏硬件，对系统威胁极大。 1、电源线中的高频干扰：供电线相当于接收天线 2、感性负载产生的瞬变噪声：电流电压变化率 3、晶闸管通断时所产生的干扰：电流瞬间变化 4、电网电压的短时下降干扰：启动大功率负载 5、拉闸过程形成的高频干扰 电源类型 1、线形电源：变压器、稳压模块、滤波器 2、开关电源：用调节脉冲宽度的办法调整直流电压，输入电压的范围较宽 1、采用比较稳定的电源相 2、采用交流稳压器：抑制波形畸变 3、采用电源EMI滤波器：消除尖峰干扰 4、采用逆变电源（UPS）供电 5、电源变压器采用屏蔽措施 6、分立供电方式 7、采用开关电源 8、采用DC－DC变换 ①数字地（逻辑地），是微机测控系统中数字电路的零电位。 ②模拟地 是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 是交流电源的地线。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,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 是直流电源的地线。 ⑥屏蔽地 （机壳地或安全地）目的是使设备机壳和大地等电位，以便防止静电感应、电磁感应和保证人身安全 ⑦系统地 是上述几种地的最终回流点，直接和大地相连。 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，可减少干扰的窜入途径。 安全地始终与模拟地和数字地隔开。这些地之间只是在最后才汇聚在铜接地板一点，然后用线径不小300mm的多股软铜线焊接在接地板上深埋地下。 单点接地原则 尽量缩短传输导线长度； 数字信号和模拟信号线尽量远离； 每个IC芯片的电源和地之间加0.1uF地旁路电容，旁路电容的地线不能大长，应尽量缩短； TTL,CMOS器件的地线要呈辐射状，不能形成环形； 印刷线路板上的地线要根据通过的电流大小决定其宽度，不要小于3mm，在可能的情况下，地线越宽越好（2A/mm）； 功率地应尽量宽，而且必须和小信号地分开； 可以采用铺地方式； 设计印刷线路板应遵守下列原则，以免系统内部地线产生干扰。 1、数字信号的输入 干扰信号多呈毛刺，作用时间短。可以多次重复采样，直到连续2次或2次以上的采集结果完全相同。 2、数字信号输出：重复输出同一个数据，空闲状态 3、模拟信号输入： 采用数字滤