第二章2-6 硬件抗干扰技术

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

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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

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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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