《抗干擾技術》課件

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1、第3章抗干擾技術引言1、干擾的來源與傳播途徑2、串模干擾、共模干擾和長線傳輸干擾3、供電技術與接地技術4、輸入輸出通道信號隔離技術5、控制計算機的可靠性技術6、數字濾波技術本章主要內容計算機控制系統(tǒng)的被控變量分布在生產現(xiàn)場的各個角落，因而計算機是處于干擾頻繁的惡劣環(huán)境中，干擾是有用信號以外的噪聲，這些干擾會影響系統(tǒng)的測控精度，降低系統(tǒng)的可靠性，甚至導致系統(tǒng)的運行混亂，造成生產事故。但干擾是客觀存在的，所以，人們必須研究干擾，以采取相應的抗干擾措施。引言3.1干擾的來源與傳播途徑3.1.1干擾的來源3.1.2干擾的傳播途徑干擾的來源是多方面的，有時甚至是錯綜復雜的。干擾有的

2、來自外部，有的來自內部。外部干擾由使用條件和外部環(huán)境因素決定。外部干擾環(huán)境如圖3-1所示，有天電干擾，如雷電或大氣電離作用以及其他氣象引起的干擾電波；天體干擾，如太陽或其他星球輻射的電磁波；電氣設備的干擾，如廣播電臺或通訊發(fā)射臺發(fā)出的電磁波，動力機械、高頻爐、電焊機等都會產生干擾；此外，熒光燈、開關、電流斷路器、過載繼電器、指示燈等具有瞬變過程的設備也會產生較大的干擾；來自電源的工頻干擾也可視為外部干擾。3.1.1干擾的來源動畫鏈接內部干擾則是由系統(tǒng)的結構布局、制造工藝所引入的。內部干擾環(huán)境如圖3-2所示，有分布電容、分布電感引起的耦合感應，電磁場輻射感應，長線傳輸造成的

3、波反射；多點接地造成的電位差引入的干擾；裝置及設備中各種寄生振蕩引入的干擾以及熱噪聲、閃變噪聲、尖峰噪聲等引入的干擾；甚至元器件產生的噪聲等。動畫鏈接干擾傳播的途徑主要有三種：靜電耦合，磁場耦合，公共阻抗耦合。1．靜電耦合3.1.2干擾的傳播途徑動畫鏈接靜電耦合是電場通過電容耦合途徑竄入其它線路的。兩根并排的導線之間會構成分布電容，如印制線路板上印制線路之間、變壓器繞線之間都會構成分布電容。圖3-3給出兩根平行導線之間靜電耦合的示意電路，Cl2是兩個導線之間的分布電容，C1g、C2g是導線對地的電容，R是導線2對地電阻。如果導線1上有信號U1存在，那么它就會成為導線2的干

4、擾源，在導線2上產生干擾電壓Un。顯然，干擾電壓Un與干擾源U1、分布電容Cl2、C2g的大小有關。空間的磁場耦合是通過導體間的互感耦合進來的。在任何載流導體周圍空間中都會產生磁場，而交變磁場則對其周圍閉合電路產生感應電勢。如設備內部的線圈或變壓器的漏磁會引起干擾，還有普通的兩根導線平行架設時，也會產生磁場干擾，如圖3-4所示。如果導線1為承載著10kVA、220V的交流輸電線，導線2為與之相距1米并平行走線10米的信號線，兩線之間的互感M會使信號線上感應到的干擾電壓Un高達幾十毫伏。如果導線2是連接熱電偶的信號線，那么這幾十毫伏的干擾噪聲足以淹沒熱電偶傳感器的有用信號。

5、2．磁場耦合動畫鏈接公共阻抗耦合發(fā)生在兩個電路的電流流經一個公共阻抗時，一個電路在該阻抗上的電壓降會影響到另一個電路，從而產生干擾噪聲的影響。圖3-5給出一個公共電源線的阻抗耦合示意圖。3．公共阻抗耦合在一塊印制電路板上，運算放大器A1和A2是兩個獨立的回路，但都接入一個公共電源，電源回流線的等效電阻R1、R2是兩個回路的公共阻抗。當回路電流i1變化時，在R1和R2上產生的電壓降變化就會影響到另一個回路電流i2。反之，也如此。動畫鏈接3.2串模干擾、共模干擾和長線傳輸干擾引言3.2.1串模干擾及其抑制3.2.2共模干擾及其抑制3.2.3長線傳輸干擾及其抑制引言了解了干擾的

6、來源與傳播途徑，我們就可以采取相應的抗干擾措施。在抗干擾處理時，一般按照干擾的三種主要作用方式——串模、共模及長線傳輸干擾來分別采取有針對性的措施。串模干擾是指迭加在被測信號上的干擾噪聲，即干擾源串聯(lián)在信號源回路中。其表現(xiàn)形式與產生原因如圖3-6所示。圖中Us為信號源，Un為串模干擾電壓，鄰近導線(干擾線)有交變電流Ia流過，由Ia產生的電磁干擾信號就會通過分布電容C1和C2的耦合，引至計算機控制系統(tǒng)的輸入端。3.2.1串模干擾及其抑制對串模干擾的抑制較為困難，因為干擾Un直接與信號Us串聯(lián)。目前常采用切斷傳播途徑與濾波兩種措施。動畫鏈接1．切斷傳播途徑雙絞線是由兩根互相

7、絕緣的導線扭絞纏繞組成，為了增強抗干擾能力，可在雙絞線的外面加金屬編織物或護套形成屏蔽雙絞線，圖3-7給出了帶有屏蔽護套的多股雙絞線實物圖。采用雙絞線作信號線的目的，就是因為外界電磁場會在雙絞線相鄰的小環(huán)路上形成相反方向的感應電勢，從而互相抵消減弱干擾作用。雙絞線相鄰的扭絞處之間為雙絞線的節(jié)距，雙絞線不同節(jié)距會對串模干擾起到不同的的抑制效果，表3-1。雙絞線可用來傳輸模擬信號和數字信號，用于點對點連接和多點連接應用場合，傳輸距離為幾公里，數據傳輸速率可達2Mbps。表3-1雙絞線節(jié)距對串模干擾的抑制效果節(jié)距(mm)干擾衰減比屏