第二章2-6 硬件抗干扰技术
更新时间:2023-05-20 08:52:01 阅读量: 实用文档 文档下载
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微型计算机控制技术
第二章 2.6硬件抗干
扰技术
可靠性(Reliability):系统的可靠程度。与系统的内在质量、系统的设计水平、使用环境、运行维护水平有关。是衡量系统的主要性能指标。
包括:硬件的可靠性、软件的可靠性。影响系统硬件可靠性的主要因素就是干扰。 干扰:有用信号以外的噪声或造成计算机设备不能正常工作的破坏因素。
系统抗干扰策略:软硬结合抗干扰。硬件措施得当,将大部分干扰消除,但仍然有少部分干扰串入系统中,
抗干扰技术:从系统硬件运行环境着手,解决运行中可能出现的影响系统可靠运行的问题,消除干扰因素,改善运行条件。 内容:干扰源、干扰类型、干扰传播途径、抗干扰措施。
2.6.1 干扰源及干扰分类
微型计算机控制技术
干扰源:干扰的来源或造成干扰的原因。 分类:按干扰源来分,有内部干扰和外部干扰。
1. 内部干扰
由系统结构、制造工艺、安装等内在原因引起的干扰。 主要原因: (1) 元器件噪声; (2) 分布电容、电感引起的电磁感应; (3) 长线传输中波的反射; (4) 多点接地引起的电位差; (5) 电源系统引入的干扰。
2. 外部干扰
由外界环境因素引起的干扰。 主要原因: (1) 大功率设备、输电线路发生的电磁
场; (2) 广播和通信设备发射的无线电波; (3) 自然界干扰,包括:天体辐射、雷
电、气温、湿度等。
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内外干扰本质相同,相互作用。通常采取消除干扰源、避开干扰源、切断干扰传播途径的方法,有效消除干扰。
干扰的作用方式分类:串模干扰、共模干扰。 1. 串模干扰及其抑制方法
串模干扰:串联于有用信号回路之中的干扰,即叠加在有用信号之上。 原因:(1) 内部干扰(信号源内部叠加的干扰)
(2) 电磁耦合引起的干扰(长线传输、空间电磁场、工频干扰)
干
C2
Us
微型计算机控制技术
串模干扰示意图 电磁耦合引入串模干扰
串模抑制比:衡量系统抑制串模干扰的能力。
定义: NMRR = 20lg(Un/△Ui) (db)
Un:串模干扰信号的幅
值;
△Ui:Un引起输出的改
变折合到输入端的偏移量。
效果:△Ui越小,抗串模干扰的能力越强,即NMRR越大。
串模干扰的抑制方法:
采用滤波器:低通、高通或带通滤波器。
采用双积分式A/D转换器,消除尖峰干扰。
采用前置放大器,提高信噪比;采用隔离和屏蔽措施。
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采用高抗扰度逻辑器件;
采用双绞线作信号引线,减少电磁感应。
2. 共模干扰及其抑制方法
共模干扰:共模干扰是系统2个输入端上共有的干扰电压。
也称对地干扰、共模干扰。
原因:被测信号的接地点和计算机输入信号
的参考接地点,存在一定的电位差。
共模干扰示意图
UA=Us+Ucm UB=Ucm
由于现场与计算机之间相差几米甚至几千米,取决于现场情况和计算机的接地情况,Ucm可以是直流,也可以是交流;幅值可以
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共模干扰的影响:共模干扰对放大器的影响,是因转换成串模干扰而加到输入端的。 共模抑制比:衡量系统抑制共模干扰转化为串模干扰的能力。
定义: CMRR = 20lg(Ucm/Un) (db)
Un:是共模干扰信号Ucm
转换成串模干扰的电压幅值;
△Ui:Un引起输出的改
变折合到输入端的偏移量。
效果:Un越小,抗共模干扰的能力越强,即CMRR越大。
共模干扰向串模干扰的转换 CMRR与信号的输入方式有关,分单端输入和差动输入2种形式。
1.单端输入:一个输入信号,地端为参考电压; 信号 接收 器
单端对地输入
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2. 差动输入:2个输入信号,1个是高电平,
一个是低电平,以2个信号的差值来决定信号的幅值。
信号
接收
器
差动输入
共模干扰的抑制方法:
采用隔离技术,阻止共模干扰向串模干扰转换;
采用差动输入方式; 采用浮地屏蔽
采用仪表放大器,提高共模抑制比。 5.1.4干扰传播的途径
1.电路传播的干扰:共模干扰是系统2个输入端上共有的干扰电压。 (1) 漏电阻
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(2) 公共阻抗
汇流条
Rpn
ij
j 1
公共电源线的阻抗耦合
模拟信号和数字信号分开接地
(a)未分开接地 (b)未分开接地 (c)分开接地
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3)信号输入/输出回路
(4)电源回路 2.
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