常用电路抗干扰设计的措施

PLC控制系统的抗干扰措施

0 前言 PLC（可编程控制器）是一种用于工业生产自动化控制的设备，生产厂家在设计和制造过程中采用了多层次抗干扰和精选元件措施，所以具有较强的适应恶劣工业环境的能力、运行稳定性和较高的可靠性，因此一般不需要采取什么特殊措施就可以直接在工业环境使用。但是由于它直接和现场的I/O设备相连，外来干扰很容易通过电源线或I/O传输线侵入，从而引起控制系统的误动作。尤其是当生产环境过于恶劣，电磁干扰特别强烈，或者安装使用不当，都不能保证PLC的正常运行。所以要提高PLC控制系统的可靠性，就要从多方面提高系统的抗干扰能力。 1 干扰源及其分类

影响PLC控制系统的干扰源与一般影响工业控制设备的干扰源一样，大都产生在电流或电压剧烈变化的部位，这些电荷剧烈移动的部位就是噪声源，即干扰源。

干扰类型通常按噪声产生的原因、噪声干扰模式和噪声的波形性质的不同划分。

1、按噪声产生的原因不同，分为放电噪声、浪涌噪声、高频振荡噪声等。 2、按噪声的波形、性质不同，分为持续噪声、偶发噪声等。 3、按噪声干扰模式不同，分为共模干扰和差模干扰。

（1）共模干扰是信号对地的电位差，主要由电网串入、地电位差及空间电磁辐射在信号线上感应的共态（

PCB印制电路板设计原则和抗干扰

——徐武

印制电路板(PCB)是电子产品中电路元件和器件的支撑件．它提供电路元件和器件之间的电气连接。随着电于技术的飞速发展，PGB的密度越来越高。PCB设计的好坏对抗干扰能力影响很大．因此，在进行PCB设计时．必须遵守PCB设计的一般原则，并应符合抗干扰设计的要求。

PCB设计的一般原则

要使电子电路获得最佳性能，元器件的布且及导线的布设是很重要的。为了设计质量好、造价低的PCB应遵循以下一般原则： 1. 布局

首先，要考虑PCB尺寸大小。PCB尺寸过大时，印制线条长，阻抗增加，抗噪声能力下降，成本也增加；过小，则散热不好，且邻近线条易受干扰。在确定PCB尺寸后．再确定特殊元件的位置。最后，根据电路的功能单元，对电路的全部元器件进行布局。在确定特殊元件的位置时要遵守以下原则：

(1)尽可能缩短高频元器件之间的连线，设法减少它们的分布参数和相互间的电磁干扰。易受干扰的元器件不能相互挨得太近，输入和输出元件应尽量远离。 (2)某些元器件或导线之间可能有较高的电位差，应加大它们之间的距离，以免放电引出意外短路。带高电压的元器件应尽量布置在调试时手不易触及的地方。

(3)

PCB设计中的抗干扰措施与电磁兼容性研究

印制电路板设计中的抗干扰措施与电磁兼容性研究

印制电路板(PCB)是电子产品中电路元件和器件的支撑件，它提供电路元件和器件之间的电气连接，是目前电子器材用于各类电子设备和系统的主要装配方式。鉴于PCB设计的好坏对抗干扰能力影响很大，因此，PCB的设计除必须遵守一般原则之外，还应符合抗干扰设计与电磁兼容性的要求。

一． 电路板设计的一般原则

1．布局

首先应考虑PCB尺寸大小。PCB尺寸过大，印制线条长，阻抗增加，抗噪声能力下降，成本也增加；过小，则散热不好，且邻近线条易受干扰。在确定PCB尺寸后，再确定元件的位置，一般来说，应把模拟信号、高速数字电路、噪声源(如继电器、大电流开关等)这三部分合理分开，使相互间的信号耦合为最小。最后，根据电路的功能单元，对电路的全部元器件进行布局。在确定元件的位置时要遵守以下原则：

按照电路的流程安排各个功能电路单元的位置，便于信号流通，并使信号尽可能保持一致的方向。

以每个功能电路的核心元件为中心进行布局。元器件应均匀、整齐紧凑地排列，尽量减少和缩短各元器件之间的引线和连接。

在高频下工作的电路，要考虑元器件之间的分布参数。一般电路应尺可能使元器件平行排列，以利于装焊及批量生产且美观

ZJUP ERI《电力电子线路设计》ZheJiang University, China第四讲 PE电路抗干扰技术（部分） §4.1 PE线路共模抑制 §4.2 接地 §4.3 旁路与去耦

ZJUP ERI§4.1 线路抗干扰技术 差模 共模传导模式分类：差模噪声

ZJUP ERI PE的差模噪声，由脉动电流引起,可滤波、控制方法等； 由于回路不大、注意滤波，对信号的干扰一般较小。 电源差模干扰，由相邻负载引起，去耦和旁路。

ZJUP ERIPE线路共模噪声产生 机制 高d v／dt与分布参数间相互作用、继发振荡等。 共模电压和电流 共模电流含连线到接地面位移电流。

ZJUP ERI§4.1.1 PE共模干扰的路径 对地：输入/出连线; 电位跳跃点（D）；负载； 隔离部件原－副边; 器件两端高频电容效应

ZJUP ERI1)功率器件的散热封装与散热器之间电容

ZJUP ERI散热器分布电容电路模型

ZJUP ERI2）隔离变压器的原副边分布电容

ZJUP ERI电路模型

ZJUP ERI3）负载对机壳的分布电容

ZJUP ERI举例：

ZJUP ERI§4.1.

卫星通信抗干扰系统

一般可理解为，通信装备及系统为对抗干扰方利用电磁能和定向能控制、攻击通信电磁频谱，以提高其在通信对抗中的生存能力所采取的通信反对抗技术体系、方法和措施。

一般说，通信抗干扰的基本体系、方法、措施可分为三类： 1、信号处理。如直接序列扩频技术(DS-SS)，其关键参量是作为时间函数的相位；跳频技术(FH-SS)其关键参量是作为时间函数的载频；等等。

2、空间处理。如采用自适应天线调零技术，当接收端受到干扰时，使其天线方向图零点自动指向干扰方向，以提高通信接收机的信干比。

3、时间处理。如猝发传输技术，由于通信信号在传输过程中暴露的时间很短暂，从而大大降低了被干扰方侦察、截获的概率。 通信抗干扰技术研究的就是在已知或预测敌方的干扰手段情况下，在上述技术基础上(当然不排除以后有新的技术类别)选取适当的技术手段来消除或减轻敌方干扰，而使我方需要进行的通信能够延续的一项技术。对敌方的干扰性质，强度、种类、手段、采用的体系，了解得越清楚，采取的措施越有针对性，取得的效果也越好。由于敌方的对抗手段往往是综合的、多变的，有的可能是完全新颖的，所以抗干扰的手段也必须采取多种方式的结合才能取得较好的效果。 通信抗干

参考

实验常用电路元器件

一、电阻器的识别与型号命名法

1. 电阻器型号命名法

表1.1 电阻器型号命名法

第一部分 用字母表示主称符号 R W

意义

符号

第二部分 用字母表示材料

意义

符号

第三部分 用数字或字母表示分类

意义 普通 高阻 高温 精密 特殊

第四部分 用数字表示序号

电阻器碳膜普通

电位器硼碳膜硅碳膜超高频 合成膜玻璃釉膜金属膜(箔氧化膜无机实芯有机实芯*高压或特殊函数线绕高功率 热敏可调 光敏小型 压敏测量用 微调 多圈

*第三部分数字“8”，对于电阻器表示“高压”，对于电位器表示“特殊函数”。 2. 电阻器的主要指标参数 （1）额定功率

共分10个等级，其中常用的有：1/20W，1/16W，1/8W ，1/4W，1/2W，1W …… （2）容许误差等级和标称阻值 ① 容许误差等级

表1.2 电阻器的容许误差等级

容许误差

±0.5%

±1% ±5% Ⅰ

±10% Ⅱ

±20% Ⅲ

等 级②标称阻值系列

表1.3 电阻器标称阻值系列

参考

容许误差 ±20% ±10% ±5%

系列代号 E6 E12 E24

系 列 值

10 15 22 33 47 68

发电厂输煤程控系统抗干扰措施研究

1 前言

随着自动化水平的不断提高和深入，作为控制技术领域的先进控制方式PLC可编程控制系统在生产的应用日益广泛，PLC控制系统区别于DCS控制系统，在中、小型控制系统中的应用更加灵活、性价比更高。作为一种应用于工业控制的自动装置，PLC本身具有一定抗干扰能力，比较适应工业现场环境。尽管如此，由于电厂输煤系统运行条件恶劣、工作环境较差，各类干扰信号较多，使得抗干扰问题成为输煤程控设计、调试及运行中的一大难题。许多电厂输煤程控系统不能长期稳定运行，抗干扰能力差是其最主要的原因。

一般来说，PLC系统故障可分为内部故障和外部故障两大类，内部故障指PLC本身的故障，外部故障指系统与实际过程相连的传感器、检测开关、执行机构等部分的故障。

从一般的统计数字和日常设备故障的原因综合分析，程控系统中只有5%的故障发生在PLC内部，说明PLC的可靠性远远高于外部设备，提高系统可靠性的重点应放在外部设备方面。因此笔者从硬件和软件两方面考虑，对外部设备综合运用以下几种抗干扰措施，在实际运行中收到了良好效果。

2 抗干扰措施分析

（一）硬件措施 1.信号隔离

目前在电厂输煤程控系统中，现场设备与I/O模块之间的开关量信号是否需经

双绞线是一种为大家都很熟悉的，在很多方面(模拟和数字)都得到广泛应用的一种传输线的形式。它是由两条互相绝缘的铜导线按—定密度的螺旋结构绞合成的绞线对。线对绞合的结果，首先，降低了外界电磁场对双绞线的干扰以及双绞线线对之间的串音干扰，其次，降低非平衡型传输线之间的互电容。最后，使传输线的特性阻抗能保持恒定。

双绞线在传输频率低于100kHz，且距离较短时使用，抗干扰效果非常有效，高频使用时，因特性阻抗不均匀而造成波的反射，屏蔽效果会受到限制。

与其他具有屏蔽作用的传输线结构(如屏蔽线和传输电缆)相比，双绞线在传输距离、信道宽度和数据传输速度等方面均受到一定限制，但价格较为低廉，所以它是目前在低频领域得到了最广泛的应用。

双绞线分为非屏蔽双绞线和屏蔽双绞线两类。

由电磁感应知识可知，在抑制电磁感应的方法中，缩小感应回路圈围面积是一种有效的方法。传输信号的往复两根导线间有若干距离，所以出现圈围面积，如图1所示。用图1(b)的方式取代图1(a)的两根导线平行的方式，把两根导线互相扭绞，这时感应最小。通过扭绞，不仅缩小了圈围的面积，而且就局部来说，感应电压的极性相反，在每根导线上的感应电流是相互抵消的。

在正确使用的前提下，双绞线对外来磁场感应干扰有一定的抑制能

外军通信抗干扰发展趋势

1、跳频通信装备抗跟踪干扰能力日益提高，抗跟踪干扰已由定频通信抗自动瞄准式干扰发展到跳频抗跟踪干扰

外军提高跳频通信抗跟踪干扰能力的技术动态主要有两个方面，一是适当提高跳速，二是采用变速跳频。外军大部分20世纪80年代的跳频通信装备为中低跳速跳频，较新的跳频通信装备采用了中高跳速跳频，如美国的HF-2000，CHESS，HAVE-QUICKIIA，JTIDS及MILSTAR，瑞典的TRC-350，法国的ALCALTEL111等。值得注意的一点是外军有些跳频通信装备大幅度提高跳速并不是以提高抗跟踪干扰能力为出发点的，其主要目的是利用相应的技术体制，由高跳速提高数据传输速率，如：CHESS系统和JTIDS等。另外，提高跳速后，还将给交织和纠错带来方便。当然，提高跳速也会引起其他问题，需要综合考虑。变速跳频是抵抗跟踪干扰的有效措施之一，外军现役跳频电台中也有所采用，但还多是半自动变速或有限种跳速随机变速，有些是通过信令实现跳速牵引，还没有实现真正意义上的变速跳频，这里将其称为准变速跳频，如法国的ERM-9000，TRC-9600，南非的TRC-1600，TRC-600以及瑞典的SFH-41等。

2、跳频通信装备抗阻塞干扰技术

《抗干扰技术》课程教学大纲

课程编号：0803701050 课程名称：抗干扰技术

英文名称：Interference Resistance Technology 课程类型：专业任选课

总 学 时：24 讲课学时：24 实验学时：0 学 分：1.5

适用对象：四年制机械电子工程专业

先修课程：计算机基础、数字电子技术、单片机原理及应用

一、课程性质、目的和任务

抗干扰技术是机械设计制造及其自动化专业（机械电子工程方向）的一门专业选修课程。本课程的开设，其目的是培养学生掌握抗干扰技术应用系统的能力、实际动手能力、分析问题和解决问题的能力。通过该课程的学习，使学生掌握抗干扰技术的基本原理、常用方法、以及在工程中的实际应用，为今后从事微机应用系统设计、开发和维修提供必要的基础知识。

二、教学基本要求

学完本课程应达到以下基本要求： 1．了解常用硬件、软件抗干扰原理及方法。 2．掌握D/A、A/D单元配置与抗干扰技术。 3．掌握键盘/显示单元配置与抗干扰技术 4．掌握软件抗干扰原理与方法 5．掌握印刷电路板抗干扰措施

三、教学内容及要求

第一章 可靠性与抗干扰技术概述 1．1 研究抗干扰技术的重要性 1．2 可靠性概念

1．3 微机测控系统可靠性设计任