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3.4 输入输出通道信号隔离技术 隔离的核心都是要切断不同“地”之间的电信号联系，主要起到抗共模干扰的目的。 除信号线为了避免“共地”需隔离外，供电电源也是可能引起“共地”现象的原因之一，因此隔离器的输入输出端应当采用相互隔离的电源。 学习文档 3.4.1 数字信号输入输出通道的隔离 原理：利用光电耦合器的开关特性（即光敏三极管工作在截止区和饱和区）来传输数字信号。 光电耦合隔离器分类：三极管型、单向晶闸管型、双向晶闸管型。 光电耦合隔离器的几种类别 （a）晶体管型；（b）单向晶闸管型；（c）双向晶闸管型 学习文档 3.4.1 数字信号输入输出通道的隔离（续） 数字量同相传输 数字量反相传输 学习文档 3.4.2 模拟量输出通道的隔离 1. 数字隔离 学习文档 2. 模拟隔离 学习文档 3. 两种隔离方式的对比 （1）模拟信号隔离方法的优点是使用器件少，为保证D/A转换的精度和线性度需较高的成本； （2）数字信号隔离方法的优点是调试简单，不影响系统的精度和线性度，缺点是使用光耦器件较多。 （3）因光耦越来越价廉，数字信号隔离方法的优势突现出来，因而在工程中模拟量输出通道多使用数字隔离方式。 学习文档 3.4.3 模拟量输入通道的隔离 1. 路间隔离的概念 一般地，在过程计算机控制中都有多个输入通道，而且常常来自于生产现场的不同位置，这些信号之间的“地”也不同，这样输入系统的隔离除了需将控制计算机与现场侧隔离外，还需要对多路输入信号之间进行隔离，以达到抗共模干扰的目的，这也称为路间隔离。 学习文档 2. 模拟量输入通道的数字隔离 （1）共用A/D转换器形式： 不能有效抑制共模干扰，更多是起到保护控制计算机的目的，也称为“伪”隔离方式 学习文档 2. 模拟量输入通道的数字隔离 （2）不共用A/D转换器的形式 学习文档 3. 模拟量输入通道的模拟隔离 学习文档 3.4.4 常用隔离放大器 1. AD202/AD204隔离放大器 （1）原理： （2）主要指标： ①高精度：最大非线性度 ±0.025％； ②高共模抑制比(CMRR)：130dB； ③低功耗：75mW(AD202)，35mW(AD204)； ④宽频带：可达5kHz(AD204)； ⑤高绝缘级别：CMV为连续±2000 学习文档 3.4.4 常用隔离放大器 1. AD202/AD204隔离放大器 （3）功能框图： 学习文档 3.4.4 常用隔离放大器 1. AD202/AD204隔离放大器 （4）典型应用电路： 学习文档 2. ISO100隔离放大器 （1）原理框图： （2）特点： 只需外接少量元件，非常方便，加之其成本低，体积小，隔离效果好，频带宽，偏移电压低，漂移小及漏电流极小等特点，因而特别适用于各种模拟输入通道的隔离和放大。 学习文档 3.5 控制计算机的可靠性技术 3.5.1 故障自诊断技术 故障自诊断技术是用软件的办法迅速准确地确定系统内部是否发生故障，以及故障发生的部位，指导运行维护人员及时发现故障、及时维修。 1. 意义 2. 常用方法 （1）检查CPU的运算功能 （2）RAM检查 （3）输入输出通道的检查 （4）控制软件及寄存器检查 （5）控制器设置一个监视定时器 （6）数据的有效性检查 （7）设定软件模块出入口标志 （8）程序存储区的写保护 学习文档 3.5.2 冗余技术 1. 概念 2. 工作冗余 指系统满足一定功能要求下配置的设备超过系统实际需要的最低数量，使系统即便出观故障，仍然能维护正常的运行，主要包括工作冗余和后备冗余两种形式。 工作冗余是对关键设备实行双重或三重的原则来重复配置，这些设备同时处于运行状态，工作过程中即使某一台出现故障，它便会自动脱离系统，并不影响系统的正常工作。 3. 后备冗余 使—台设备投入运行，另一台冗余设备处于热备用状态，但不投入，在线运行的设备一旦出现故障，后备的设备立即投入。故障设备的切除与后备设备的投入，其换接过程应当完全自动完成的。 （热备用、冷备用） 学习文档 3.5.3 CPU抗干扰技术 1.指令冗余技术 （1）问题：当计算机系统受到外界干扰，破坏了CPU正常的工作时序，可能造成程序计数器PC的值发生改变，跳转到随机的程序存储区。 2.软件陷阱技术 （2）解决办法：采用在程序中人为地插入一些空操作指令NOP或将有效的单字节指令重复书写，此即指令冗余技术。失控的程序在遇到该指令后，能够调整其PC值至正确的轨道，使后续的指令得以正确地执行。 （1）问题：当跑飞的程序落到非程序区(如EPROM中未使用的空间、程序中的数据表格区)时 ，无法使程序恢复。