硬件抗干擾技術(shù)

1、 硬件抗干擾技術(shù)( (一一) ) 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中的干擾源及途徑計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中的干擾源及途徑( (二二) )抗干擾措施抗干擾措施v過程通道抗干擾技術(shù)過程通道抗干擾技術(shù)v系統(tǒng)供電系統(tǒng)供電vCPUCPU抗干擾技術(shù)抗干擾技術(shù)v接地技術(shù)接地技術(shù) 干擾源：干擾源：外部干擾源與內(nèi)部干擾源外部干擾源與內(nèi)部干擾源 外部：外部：與系統(tǒng)結(jié)構(gòu)無關(guān)，由外部環(huán)境因素決定。與系統(tǒng)結(jié)構(gòu)無關(guān)，由外部環(huán)境因素決定。主要是空主要是空間電或磁的影響，環(huán)境溫度、濕度等氣象條件，如各種電間電或磁的影響，環(huán)境溫度、濕度等氣象條件，如各種電氣裝置（電機(jī)、電焊機(jī)、家電和交通工具等）的起停以及氣裝置（電機(jī)、電焊機(jī)、家電和交通工具等）的起停以

2、及運(yùn)行中發(fā)出的電磁波，太陽以及其它天體發(fā)出的電磁波、運(yùn)行中發(fā)出的電磁波，太陽以及其它天體發(fā)出的電磁波、供電電源的波動(dòng)以及沿供電線路串入的干擾等。供電電源的波動(dòng)以及沿供電線路串入的干擾等。 內(nèi)部：內(nèi)部：由系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、制造工藝決定。由系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、制造工藝決定。如不同信號的感應(yīng)如不同信號的感應(yīng)（分布電容、分布電感引起的耦合感應(yīng)，電磁場輻射感（分布電容、分布電感引起的耦合感應(yīng)，電磁場輻射感應(yīng)），多點(diǎn)接地造成的電位差，長線傳輸?shù)牟ǚ瓷?，元器?yīng)），多點(diǎn)接地造成的電位差，長線傳輸?shù)牟ǚ瓷?，元器件產(chǎn)生的噪聲等。件產(chǎn)生的噪聲等。 1 1干擾源及其轉(zhuǎn)播路徑干擾源及其轉(zhuǎn)播路徑干擾信號微機(jī)系統(tǒng)空間感應(yīng)過程I/O通道供電系

3、統(tǒng)接地系統(tǒng)干擾的主要傳播路徑：干擾的主要傳播路徑：空間電磁感應(yīng)、過程空間電磁感應(yīng)、過程I/OI/O通道、供通道、供電系統(tǒng)、接地系統(tǒng)。如下圖所示：電系統(tǒng)、接地系統(tǒng)。如下圖所示： 對于由于對于由于空間感應(yīng)空間感應(yīng)引起的干擾，主要采用屏蔽技術(shù)來消除干擾。引起的干擾，主要采用屏蔽技術(shù)來消除干擾。 電場屏蔽：電場屏蔽：作用是抑制電路之間由于分布電容的耦合而產(chǎn)生的作用是抑制電路之間由于分布電容的耦合而產(chǎn)生的電場干擾，電場干擾，方法是利用低電阻金屬材料的屏蔽體方法是利用低電阻金屬材料的屏蔽體，屏蔽效果依賴，屏蔽效果依賴于該屏蔽體對地的連接質(zhì)量于該屏蔽體對地的連接質(zhì)量。 電磁場屏蔽：電磁場屏蔽：作用是防止高頻

4、電磁場對電路的影響。作用是防止高頻電磁場對電路的影響。方法是屏方法是屏蔽加濾波，屏蔽罩用非磁性材料做，不能有孔縫，并讓屏蔽罩接蔽加濾波，屏蔽罩用非磁性材料做，不能有孔縫，并讓屏蔽罩接地，在受干擾設(shè)備地輸入端加入地，在受干擾設(shè)備地輸入端加入LCLC組合的濾波器組合的濾波器。2 2 抗干擾措施抗干擾措施 磁場屏蔽：磁場屏蔽：作用是將低頻磁場干擾限制在屏蔽體內(nèi)，作用是將低頻磁場干擾限制在屏蔽體內(nèi)，方法是方法是利用高導(dǎo)磁率的金屬材料做屏蔽罩利用高導(dǎo)磁率的金屬材料做屏蔽罩。要求屏蔽罩不能有孔縫，。要求屏蔽罩不能有孔縫，屏蔽物的厚度影響屏蔽效果。屏蔽物的厚度影響屏蔽效果。 導(dǎo)線屏蔽：導(dǎo)線屏蔽：在信號線上加

5、一個(gè)金屬編織的網(wǎng)狀屏蔽套從而屏在信號線上加一個(gè)金屬編織的網(wǎng)狀屏蔽套從而屏蔽兩點(diǎn)之間由于單根導(dǎo)線連接而產(chǎn)生的干擾蔽兩點(diǎn)之間由于單根導(dǎo)線連接而產(chǎn)生的干擾。在使用屏蔽套時(shí)，。在使用屏蔽套時(shí)，屏蔽套必須接地。屏蔽套必須接地。 目前常用目前常用雙絞線傳輸信號雙絞線傳輸信號以抵消磁場干擾。因?yàn)殡p絞線的每以抵消磁場干擾。因?yàn)殡p絞線的每一分節(jié)形成一個(gè)相互靠近的環(huán)路，環(huán)路空間中電流方向相反，一分節(jié)形成一個(gè)相互靠近的環(huán)路，環(huán)路空間中電流方向相反，故產(chǎn)生的磁場相互抵消。故產(chǎn)生的磁場相互抵消。干擾沿過程通道進(jìn)入計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的干擾沿過程通道進(jìn)入計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的主要原因是過程通道與主機(jī)主要原因是過程通道與主機(jī)之間存在公共地線。

6、之間存在公共地線。(1)(1)串模干擾及其抑制方法串模干擾及其抑制方法串模干擾：串模干擾：指疊加在被測信號上的干擾噪聲。指疊加在被測信號上的干擾噪聲。抑制方法：抑制方法：應(yīng)根據(jù)干擾信號的特性和來源采用不同的措施。應(yīng)根據(jù)干擾信號的特性和來源采用不同的措施。串模干擾的抑制方法如果串模干擾頻率比被測信號頻率高，則采用輸入低通濾波器來抑制高頻率串模干擾；如果串模干擾頻率比被測信號頻率低，則采用高通濾波器來抑制低頻串模干擾；如果串模干擾頻率落在被測信號頻譜的兩側(cè)，則應(yīng)用帶通濾波器。 一般情況下，串模干擾均比被測信號變化快，故常用二級阻容低通濾波網(wǎng)絡(luò)作為模/數(shù)轉(zhuǎn)換器的輸入濾波器。當(dāng)被測信號變化較快時(shí)，應(yīng)相

7、應(yīng)改變網(wǎng)絡(luò)參數(shù)，以適當(dāng)減小時(shí)間常數(shù)。當(dāng)尖峰型串模干擾成為主要干擾源時(shí)，用雙積分式A/D轉(zhuǎn)換器可以削弱串模干擾的影響。因?yàn)榇祟愞D(zhuǎn)換器是對輸入信號的積分值進(jìn)行測量，而不是測量信號的瞬時(shí)值。若干擾信號是周期性的而積分時(shí)間又為信號周期或信號周期的整數(shù)倍，則積分后干擾值為零，對測量結(jié)果不產(chǎn)生誤差。對于串模干擾主要來自電磁感應(yīng)的情況下，對被測信號應(yīng)盡可能早地進(jìn)行前置放大，從而達(dá)到提高回路中的信號噪聲比的目的；或者盡可能早地完成模/數(shù)轉(zhuǎn)換或采取隔離和屏蔽等措施。 從選擇邏輯器件入手，利用邏輯器件的特性來抑制串模干擾。 采用雙絞線作信號引線的目的是減少電磁感應(yīng)，并且使各個(gè)小環(huán)路的感應(yīng)電勢互相呈反向抵消。選用帶

8、有屏蔽的雙絞線或同軸電纜做信號線，且有良好接地，并對測量儀表進(jìn)行電磁屏蔽。 (2)共模干擾及其抑制方法 共模干擾共模干擾：模：模/ /數(shù)轉(zhuǎn)換器兩個(gè)輸入端上公有的干擾電壓。共數(shù)轉(zhuǎn)換器兩個(gè)輸入端上公有的干擾電壓。共模干擾也稱為共態(tài)干擾。模干擾也稱為共態(tài)干擾。 被測信號被測信號UsUs的參考接地點(diǎn)和計(jì)算機(jī)輸入信號的參考接的參考接地點(diǎn)和計(jì)算機(jī)輸入信號的參考接地點(diǎn)之間往往存在著一定的電位差地點(diǎn)之間往往存在著一定的電位差Ucm Ucm 共模干擾示意圖共模干擾示意圖單端對地輸入和雙端不對地輸入 對于存在共模干擾的場合，不能采用單端對地輸入方式，因?yàn)榇藢τ诖嬖诠材８蓴_的場合，不能采用單端對地輸入方式，因?yàn)榇藭r(shí)

9、的共模干擾電壓將全部成為串模干擾電壓，如左圖所示。所以必須時(shí)的共模干擾電壓將全部成為串模干擾電壓，如左圖所示。所以必須采用雙端輸入不對地方式，如右圖所示。采用雙端輸入不對地方式，如右圖所示。 Z ZS S、Z ZS1S1、Z ZS2S2為信號源為信號源USUS的內(nèi)阻抗，的內(nèi)阻抗，Z ZC C、Z ZC1C1、Z ZC2C2為輸入電路的輸入為輸入電路的輸入阻抗。共模干擾電壓阻抗。共模干擾電壓U Ucmcm對兩個(gè)輸入端形成兩個(gè)電流回路，每個(gè)輸入端對兩個(gè)輸入端形成兩個(gè)電流回路，每個(gè)輸入端A A和和B B的共模電壓和兩個(gè)輸入端之間的共模電壓分別為：的共模電壓和兩個(gè)輸入端之間的共模電壓分別為：111cm

10、AcscUUZZZ222cmBcscUUZZZ121122()ccABABcmscscZZUUUUZZZZ在計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中，被測信號有在計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中，被測信號有單端對地單端對地輸入和輸入和雙端不對地雙端不對地輸入兩種輸入形式輸入兩種輸入形式一般情況下，共模干擾電壓一般情況下，共模干擾電壓U Ucmcm總是轉(zhuǎn)換成一定的串模干擾總是轉(zhuǎn)換成一定的串模干擾U Un n出現(xiàn)在兩個(gè)輸入端之間。出現(xiàn)在兩個(gè)輸入端之間。 為了衡量一個(gè)輸入電路抑制共模干擾的能力，常用共模抑制為了衡量一個(gè)輸入電路抑制共模干擾的能力，常用共模抑制比比CMRR(Common Mode Rejection Ratio)來表示，即來

11、表示，即Ucm是共模干擾電壓，是共模干擾電壓，Un是是Ucm轉(zhuǎn)化成的串模干擾電壓。顯然，轉(zhuǎn)化成的串模干擾電壓。顯然，對于單端對地輸入方式，由于對于單端對地輸入方式，由于Un=Ucm，所以，所以CMRR=0，說明，說明無共模抑制能力。對于雙端不對地輸入方式來說，由無共模抑制能力。對于雙端不對地輸入方式來說，由Ucm引入引入的串模干擾的串模干擾Un越小，越小，CMRR就越大，所以抗共模干擾能力越就越大，所以抗共模干擾能力越強(qiáng)。強(qiáng)。 20lg()cmnUCMRRdBU共模干擾的抑制方法利用變壓器把模擬信號電路與數(shù)字信號電路隔離開來，也就是把模擬地與數(shù)字地?cái)嚅_，以使共模干擾電壓cm不成回路，從而抑制了

12、共模干擾。另外，隔離前和隔離后應(yīng)分別采用兩組互相獨(dú)立的電源，切斷兩部分的地線聯(lián)系。 變壓器隔離變壓器隔離光電耦合器是由發(fā)光二極管和光敏三極管封裝在一個(gè)管殼內(nèi)組成的，發(fā)光二極管兩端為信號輸入端，光敏三極管的集電極和發(fā)射極分別作為光電耦合器的輸出端，它們之間的信號是靠發(fā)光二極管在信號電壓的控制下發(fā)光，傳給光敏三極管來完成的。光電隔離光電隔離n 密封在一個(gè)管殼里或模壓塑料封裝，密封在一個(gè)管殼里或模壓塑料封裝，不受外界光的干擾不受外界光的干擾；n 靠光傳遞信號，靠光傳遞信號，切斷了各部件電路之間的地線聯(lián)系切斷了各部件電路之間的地線聯(lián)系；n 發(fā)光二極管的動(dòng)態(tài)電阻小，而干擾源的內(nèi)阻一般比較大，能發(fā)光二極管

13、的動(dòng)態(tài)電阻小，而干擾源的內(nèi)阻一般比較大，能夠夠傳送到光電耦合器輸入端的干擾信號很小傳送到光電耦合器輸入端的干擾信號很小；n 光電耦合器的傳輸比和晶體管的放大倍數(shù)相比一般很小，遠(yuǎn)光電耦合器的傳輸比和晶體管的放大倍數(shù)相比一般很小，遠(yuǎn)不如晶體管對干擾信號靈敏不如晶體管對干擾信號靈敏，而光電耦合器的發(fā)光二極管只，而光電耦合器的發(fā)光二極管只在通過一定電流時(shí)才發(fā)光，因此即使在干擾電壓幅值比較高在通過一定電流時(shí)才發(fā)光，因此即使在干擾電壓幅值比較高的情況下，由于沒有足夠的能量，仍不能使發(fā)光二極管發(fā)光，的情況下，由于沒有足夠的能量，仍不能使發(fā)光二極管發(fā)光，從而可以有效抑制干擾信號。從而可以有效抑制干擾信號。光電

14、耦合器的特點(diǎn)光電耦合器的特點(diǎn) 采用浮地輸入雙層屏蔽放大器來抑制共模干擾，如圖采用浮地輸入雙層屏蔽放大器來抑制共模干擾，如圖所示。這是利用屏蔽方法使輸入信號的所示。這是利用屏蔽方法使輸入信號的“模擬地模擬地”浮空，從浮空，從而達(dá)到抑制共模干擾的目的。而達(dá)到抑制共模干擾的目的。 浮地屏蔽浮地屏蔽儀表放大器具有共模抑制能力強(qiáng)、輸入阻抗高、漂移低、儀表放大器具有共模抑制能力強(qiáng)、輸入阻抗高、漂移低、增益可調(diào)等優(yōu)點(diǎn)，是一種專門用來分離共模干擾與有用信號增益可調(diào)等優(yōu)點(diǎn)，是一種專門用來分離共模干擾與有用信號的器件。的器件。 儀表放大器將兩個(gè)信號的差值放大。儀表放大器將兩個(gè)信號的差值放大。抑制共模分量是使用抑制

15、共模分量是使用儀表放大器的唯一原因儀表放大器的唯一原因 。 AD620AD620（低功耗，低成本，集成儀表放大器），還有（低功耗，低成本，集成儀表放大器），還有AD623AD623等等等等. .采用儀表放大器提高共模抑制比采用儀表放大器提高共模抑制比(1)(1)長線傳輸干擾長線傳輸干擾 長線的長線的“長長”是相對的；是相對的； 信號在長線中傳輸遇到三個(gè)問題：信號在長線中傳輸遇到三個(gè)問題： 一是長線傳輸易受到外界干擾，一是長線傳輸易受到外界干擾， 二是具有信號延時(shí)，二是具有信號延時(shí)， 三是高速度變化的信號在長線中傳輸時(shí)，還會出現(xiàn)三是高速度變化的信號在長線中傳輸時(shí)，還會出現(xiàn)波反射波反射現(xiàn)象。（現(xiàn)象

16、。（阻抗不連續(xù)，阻抗不連續(xù)，信號在傳輸線末端突然遇到電纜阻抗很信號在傳輸線末端突然遇到電纜阻抗很小甚至沒有，信號在這個(gè)地方就會引起反射。這種信號反射的小甚至沒有，信號在這個(gè)地方就會引起反射。這種信號反射的原理，與光從一種媒質(zhì)進(jìn)入另一種媒質(zhì)要引起反射是相似的。原理，與光從一種媒質(zhì)進(jìn)入另一種媒質(zhì)要引起反射是相似的。消除這種反射的方法，就必須在電纜的末端跨接一個(gè)與電纜的消除這種反射的方法，就必須在電纜的末端跨接一個(gè)與電纜的特性阻抗同樣大小的終端電阻，使電纜的阻抗連續(xù)。）特性阻抗同樣大小的終端電阻，使電纜的阻抗連續(xù)。） 為了進(jìn)行阻抗匹配，必須事先知道信號傳輸線的波阻抗為了進(jìn)行阻抗匹配，必須事先知道信號

17、傳輸線的波阻抗RP。信號傳輸線為雙絞線，在傳輸線始端通過與非門信號傳輸線為雙絞線，在傳輸線始端通過與非門加入標(biāo)準(zhǔn)加入標(biāo)準(zhǔn)信號信號，用示波器觀察門，用示波器觀察門A的輸出波形，的輸出波形，調(diào)節(jié)傳輸線終端的調(diào)節(jié)傳輸線終端的可變電阻可變電阻R，當(dāng)門，當(dāng)門A輸出的波形不畸變時(shí)，即是傳輸線的波輸出的波形不畸變時(shí)，即是傳輸線的波阻抗與終端阻抗完全匹配，阻抗與終端阻抗完全匹配，反射波完全消失反射波完全消失，這時(shí)的，這時(shí)的R值值就是該傳輸線的波阻抗，即就是該傳輸線的波阻抗，即RPR。波阻抗的測量雙絞線示波器信號ARRP圖 8-14 傳輸線波阻抗的測量 為了避免外界干擾的影響，在計(jì)算機(jī)中常常采用雙絞為了避免外界

18、干擾的影響，在計(jì)算機(jī)中常常采用雙絞線和同軸電纜作信號線。雙絞線的波阻抗一般在線和同軸電纜作信號線。雙絞線的波阻抗一般在100200之間，絞花愈密，波阻抗愈低。同軸電纜之間，絞花愈密，波阻抗愈低。同軸電纜的波阻抗約的波阻抗約50100范圍。根據(jù)傳輸線的基本理論，范圍。根據(jù)傳輸線的基本理論，無損耗導(dǎo)線的波阻抗為：無損耗導(dǎo)線的波阻抗為：00pLRC 0L0C單位長度的電感（單位長度的電感（H H）單位長度的電容（單位長度的電容（F F） 最簡單的終端阻抗匹配方法如圖所示。如果傳輸線的波最簡單的終端阻抗匹配方法如圖所示。如果傳輸線的波阻抗是阻抗是RPRP，那么當(dāng)，那么當(dāng)R RRPRP時(shí)，便實(shí)現(xiàn)了終端匹

19、配，消除了時(shí)，便實(shí)現(xiàn)了終端匹配，消除了波反射。此時(shí)終端波形和始端波形的形狀一致，只是時(shí)波反射。此時(shí)終端波形和始端波形的形狀一致，只是時(shí)間上遲后。由于終端電阻變低，則加大負(fù)載，使波形的間上遲后。由于終端電阻變低，則加大負(fù)載，使波形的高電平下降，從而高電平下降，從而降低了高電平的抗干擾能力，但對波降低了高電平的抗干擾能力，但對波形的低電平?jīng)]有影響。形的低電平?jīng)]有影響。(2)(2)長線傳輸干擾的抑制方法長線傳輸干擾的抑制方法 采用終端阻抗匹配或始端阻抗匹配，可以消除長線傳輸中采用終端阻抗匹配或始端阻抗匹配，可以消除長線傳輸中的波反射或者把它抑制到最低限度。的波反射或者把它抑制到最低限度。A.A.終端

20、阻抗匹配終端阻抗匹配雙絞線ARPBR(a)雙絞線ARPBR2R1EC(b)n為了克服上述匹配方法的缺點(diǎn)，可采用下圖所示的終為了克服上述匹配方法的缺點(diǎn)，可采用下圖所示的終端匹配方法。端匹配方法。 適當(dāng)調(diào)整適當(dāng)調(diào)整R1R1和和R2R2的阻值，可使的阻值，可使R=RPR=RP。這種匹配方法也能消。這種匹配方法也能消除波反射，除波反射，優(yōu)點(diǎn)是波形的高電平下降較少，缺點(diǎn)是低電平抬優(yōu)點(diǎn)是波形的高電平下降較少，缺點(diǎn)是低電平抬高，高，從而降低了低電平的抗干擾能力為了同時(shí)兼顧高電平和從而降低了低電平的抗干擾能力為了同時(shí)兼顧高電平和低電平兩種情況，可選取低電平兩種情況，可選取R1=R2=2RPR1=R2=2RP，

21、此時(shí)等效電阻，此時(shí)等效電阻R=RPR=RP。實(shí)踐中寧可使高電平降低得稍多一些，而讓低電平抬高得少實(shí)踐中寧可使高電平降低得稍多一些，而讓低電平抬高得少一些，一些，可通過適當(dāng)選取電阻可通過適當(dāng)選取電阻R1R1和和R2R2，并使，并使R1R1R2R2來達(dá)到此目來達(dá)到此目的，當(dāng)然還要保證等效電阻的，當(dāng)然還要保證等效電阻R=RPR=RP。 在傳輸線始端串入電阻R，如圖所示，也能基本上消除反射，達(dá)到改善波形的目的。一般選擇始端匹配電阻R為B.B.始端阻抗匹配始端阻抗匹配pscRRRscR門門A A輸出低電平時(shí)的輸出阻抗輸出低電平時(shí)的輸出阻抗。雙 絞 線ARPBR圖 8-16 始 端 阻 抗 匹 配 這種匹

22、配方法的優(yōu)點(diǎn)是波形的高電平不變，缺點(diǎn)是這種匹配方法的優(yōu)點(diǎn)是波形的高電平不變，缺點(diǎn)是波形低電平會抬高。其原因是終端門波形低電平會抬高。其原因是終端門B B的輸入電流在的輸入電流在始端匹配電阻始端匹配電阻R R上的壓降所造成的。顯然，終端所帶上的壓降所造成的。顯然，終端所帶負(fù)載門個(gè)數(shù)越多，則低電平抬高得越顯著。負(fù)載門個(gè)數(shù)越多，則低電平抬高得越顯著。 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的CPUCPU抗干擾措施：抗干擾措施： Watchdog(Watchdog(俗稱看門狗俗稱看門狗) ) 電源監(jiān)控電源監(jiān)控( (掉電檢測及保護(hù)掉電檢測及保護(hù)) ) 復(fù)位復(fù)位 MAX1232MAX1232微處理器監(jiān)控電路微處理

23、器監(jiān)控電路給微處理器提供給微處理器提供輔助功能輔助功能以及以及電源供電監(jiān)控電源供電監(jiān)控功能。功能。MAX1232MAX1232通過監(jiān)控微處理器系統(tǒng)通過監(jiān)控微處理器系統(tǒng)電源供電及監(jiān)控軟件的執(zhí)行，來增強(qiáng)電路的可靠性，它電源供電及監(jiān)控軟件的執(zhí)行，來增強(qiáng)電路的可靠性，它提供一個(gè)反彈的提供一個(gè)反彈的( (無鎖的無鎖的) )手動(dòng)復(fù)位輸入。手動(dòng)復(fù)位輸入。 另外常用的集成電路還有另外常用的集成電路還有X5045X5045、IMP813IMP813等。等。MAX1232引腳圖MAX1232內(nèi)部原理圖PBRSTPBRST 按鍵復(fù)位輸入按鍵復(fù)位輸入，反彈式低電平有效，忽略內(nèi)部，反彈式低電平有效，忽略內(nèi)部1ms1ms

24、寬度的脈寬度的脈沖，確保識別沖，確保識別20ms20ms或更寬的脈沖。或更寬的脈沖。TDTD為為時(shí)間延遲時(shí)間延遲，WatchdogWatchdog時(shí)基選擇輸入，時(shí)基選擇輸入，TDTD0V0V，t tTDTD150ms150ms，TDTD懸空，懸空，t tTDTD600ms600ms，TDTDV Vcccc時(shí)，時(shí)，t tTDTD1.2s1.2sMAX1232引腳圖MAX1232內(nèi)部原理圖TOLTOL為為容差輸入容差輸入，TOLTOL接地時(shí)選取接地時(shí)選取5 5的容差，的容差，TOLTOL接接VccVcc時(shí)選取時(shí)選取1010的容差。的容差。RSTRST為為復(fù)位輸入復(fù)位輸入，RSTRST產(chǎn)生的條件有產(chǎn)

25、生的條件有VccVcc下降低于所選擇的復(fù)位電下降低于所選擇的復(fù)位電壓閾值壓閾值PBRSTPBRST變低變低在最小暫停周期內(nèi)在最小暫停周期內(nèi)STST未選通未選通加電源期間加電源期間MAX1232引腳圖MAX1232內(nèi)部原理圖RSTRST為為復(fù)位輸入復(fù)位輸入，低電平有效，產(chǎn)生條件同，低電平有效，產(chǎn)生條件同RSTRSTGNDGND為地為地 VccVcc為為5V5V電源電源STST為選通輸入為選通輸入WatchdogWatchdog定時(shí)輸入定時(shí)輸入電源監(jiān)控電壓檢測器監(jiān)控Vcc。每當(dāng)Vcc低于所選擇的容限時(shí)(5%容限時(shí)的電壓典型時(shí)為462V，10%容限時(shí)的電壓典型時(shí)為437V)就輸出并保持復(fù)位信號。 選

26、擇5%的容許極限時(shí)，TOL端接地； 選擇10%的容許極限時(shí)，TOL端接Vcc。當(dāng)Vcc恢復(fù)到容許極限內(nèi)，復(fù)位輸出信號至少保持250ms的寬度，才允許電源供電并使微處理器穩(wěn)定工作。MAX1232MAX1232的的PBRSTPBRST端靠手動(dòng)強(qiáng)制復(fù)位輸出，該端保持端靠手動(dòng)強(qiáng)制復(fù)位輸出，該端保持t tPBDPBD按鈕復(fù)位延遲時(shí)間，按鈕復(fù)位延遲時(shí)間，當(dāng)當(dāng)PBRSTPBRST升高到大于一定的電壓值后，升高到大于一定的電壓值后，復(fù)位輸出保持至少復(fù)位輸出保持至少250ms250ms的寬度的寬度。 一個(gè)機(jī)械按鈕或一個(gè)有效的邏輯信號都能驅(qū)動(dòng)一個(gè)機(jī)械按鈕或一個(gè)有效的邏輯信號都能驅(qū)動(dòng)PBRST PBRST ，無鎖按

27、鈕輸入至少忽略了無鎖按鈕輸入至少忽略了1ms1ms的輸入抖動(dòng)，并且被保證能識的輸入抖動(dòng)，并且被保證能識別出別出20ms20ms或更大的脈沖寬度。該或更大的脈沖寬度。該P(yáng)BRSTPBRST在芯片內(nèi)部被上拉到在芯片內(nèi)部被上拉到大約大約100A100A的的VccVcc上，因而不需要附加的上拉電阻。上，因而不需要附加的上拉電阻。 按鈕復(fù)位輸入 盡管系統(tǒng)采用了各種抗干擾措施，但難保萬無一失，盡管系統(tǒng)采用了各種抗干擾措施，但難保萬無一失，WatchWatch有看守大門的作用，彌補(bǔ)了這一缺憾。有看守大門的作用，彌補(bǔ)了這一缺憾。WatchWatch有多種用法，有多種用法，但最主要的應(yīng)用是用于因干擾引起的但最主

28、要的應(yīng)用是用于因干擾引起的“飛程序飛程序”等錯(cuò)誤的檢測等錯(cuò)誤的檢測與自動(dòng)恢復(fù)。與自動(dòng)恢復(fù)。 微處理器用一根微處理器用一根I/OI/O線來驅(qū)動(dòng)線來驅(qū)動(dòng)STST輸入，輸入，微處理器必須在一微處理器必須在一定時(shí)間內(nèi)觸發(fā)定時(shí)間內(nèi)觸發(fā)STST端（時(shí)間取決于端（時(shí)間取決于TDTD），），以便檢測正常的軟件執(zhí)以便檢測正常的軟件執(zhí)行，如果一個(gè)硬件或軟件的失誤導(dǎo)致行，如果一個(gè)硬件或軟件的失誤導(dǎo)致STST沒被觸發(fā)，在一個(gè)最小沒被觸發(fā)，在一個(gè)最小超時(shí)間隔里，超時(shí)間隔里，STST的觸發(fā)只僅僅被脈沖的下降沿作用，這時(shí)的觸發(fā)只僅僅被脈沖的下降沿作用，這時(shí)MAX1232MAX1232的復(fù)位輸出至少保持的復(fù)位輸出至少保持25

29、0250寬度。寬度。監(jiān)控定時(shí)監(jiān)控電路監(jiān)控電路MAX1232MAX1232的典型應(yīng)用的典型應(yīng)用工業(yè)生產(chǎn)中由于負(fù)荷的變化往往造成電網(wǎng)沖擊，如大電機(jī)工業(yè)生產(chǎn)中由于負(fù)荷的變化往往造成電網(wǎng)沖擊，如大電機(jī)的起停、強(qiáng)電繼電器的通斷等，電網(wǎng)沖擊造成控制系統(tǒng)穩(wěn)壓電的起停、強(qiáng)電繼電器的通斷等，電網(wǎng)沖擊造成控制系統(tǒng)穩(wěn)壓電源波動(dòng)，從而對系統(tǒng)產(chǎn)生干擾。源波動(dòng)，從而對系統(tǒng)產(chǎn)生干擾。計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的供電一般采用下圖結(jié)構(gòu)。計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的供電一般采用下圖結(jié)構(gòu)。交流穩(wěn)壓器交流穩(wěn)壓器低通濾波器低通濾波器直流穩(wěn)壓器直流穩(wěn)壓器220V220V交流交流直流直流IPCIPC選用電壓比較穩(wěn)定的進(jìn)線電源，如對選用電壓比較穩(wěn)定的進(jìn)線電源，如對

30、微機(jī)采用專用電源微機(jī)采用專用電源或者或者盡量與大的用電設(shè)備分開供電盡量與大的用電設(shè)備分開供電。對整個(gè)電源部分加屏蔽及濾波器對整個(gè)電源部分加屏蔽及濾波器對干擾不太嚴(yán)重的場合，采用常規(guī)供電方式，在干擾嚴(yán)對干擾不太嚴(yán)重的場合，采用常規(guī)供電方式，在干擾嚴(yán)重時(shí)，應(yīng)在交流穩(wěn)壓器之前加隔離變壓器，變壓器的初級次重時(shí)，應(yīng)在交流穩(wěn)壓器之前加隔離變壓器，變壓器的初級次級之外均有屏蔽層。級之外均有屏蔽層。正確選用直流穩(wěn)壓電源。分線性穩(wěn)壓和開關(guān)穩(wěn)壓兩種，正確選用直流穩(wěn)壓電源。分線性穩(wěn)壓和開關(guān)穩(wěn)壓兩種，一般對計(jì)算機(jī)系統(tǒng)采用一般對計(jì)算機(jī)系統(tǒng)采用開關(guān)電源供電開關(guān)電源供電。微機(jī)用不間斷電源微機(jī)用不間斷電源UPSUPS抑制措施

31、抑制措施接地技術(shù)對計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)極為重要，不恰當(dāng)?shù)慕拥貢拥丶夹g(shù)對計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)極為重要，不恰當(dāng)?shù)慕拥貢斐杉捌鋰?yán)重的干擾，造成及其嚴(yán)重的干擾，正確的接地是有效抑制干擾的措施之正確的接地是有效抑制干擾的措施之一。一。接地目的有二：一方面為了保證控制系統(tǒng)穩(wěn)定可靠的運(yùn)接地目的有二：一方面為了保證控制系統(tǒng)穩(wěn)定可靠的運(yùn)行，稱之為行，稱之為工作接地工作接地；另一方面是為了避免操作人員因設(shè)備；另一方面是為了避免操作人員因設(shè)備的絕緣損壞或下降遭受觸電危險(xiǎn)和保證設(shè)備的安全，稱之為的絕緣損壞或下降遭受觸電危險(xiǎn)和保證設(shè)備的安全，稱之為安全接地安全接地。在計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中，在計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中，常見以下幾種地線：模擬

32、地，數(shù)常見以下幾種地線：模擬地，數(shù)字地，安全地，系統(tǒng)地和交流地。字地，安全地，系統(tǒng)地和交流地。接地系統(tǒng)分析接地系統(tǒng)分析模擬地：模擬地：作為傳感器、變送器、作為傳感器、變送器、A/DA/D和和D/AD/A轉(zhuǎn)換器的模擬電轉(zhuǎn)換器的模擬電路的零電位。路的零電位。數(shù)字地：數(shù)字地：作為計(jì)算機(jī)中各種數(shù)字電路的零電位。應(yīng)與模擬作為計(jì)算機(jī)中各種數(shù)字電路的零電位。應(yīng)與模擬地分開，避免模擬信號受數(shù)字脈沖的干擾。地分開，避免模擬信號受數(shù)字脈沖的干擾。安全地：安全地：設(shè)備機(jī)殼與大地等電位，避免機(jī)殼帶電而影響人設(shè)備機(jī)殼與大地等電位，避免機(jī)殼帶電而影響人身安全，通常稱之為保護(hù)地或者機(jī)殼地。身安全，通常稱之為保護(hù)地或者機(jī)殼地

33、。系統(tǒng)地：系統(tǒng)地：上述幾種地的最終回流點(diǎn)，直接與大地相連。上述幾種地的最終回流點(diǎn)，直接與大地相連。交流地：交流地：計(jì)算機(jī)交流供電電源地，即為動(dòng)力線地。在交流計(jì)算機(jī)交流供電電源地，即為動(dòng)力線地。在交流地上任意兩點(diǎn)之間往往有幾伏至幾十伏地電位差存在，因此交地上任意兩點(diǎn)之間往往有幾伏至幾十伏地電位差存在，因此交流地絕對不能與以上幾種地相連，而且要求交流變壓器絕緣非流地絕對不能與以上幾種地相連，而且要求交流變壓器絕緣非常好。常好。 根據(jù)接地理論分析，根據(jù)接地理論分析，低頻電路應(yīng)單點(diǎn)接地，這主要是避低頻電路應(yīng)單點(diǎn)接地，這主要是避免形成產(chǎn)生干擾的地環(huán)路；免形成產(chǎn)生干擾的地環(huán)路；高頻電路應(yīng)該就近多點(diǎn)接地，這

34、高頻電路應(yīng)該就近多點(diǎn)接地，這主要是避免主要是避免“長線傳輸長線傳輸”引入的干擾引入的干擾。一般來說，當(dāng)頻率低于一般來說，當(dāng)頻率低于1MHZ1MHZ時(shí)，采用單點(diǎn)接地方式為好；時(shí)，采用單點(diǎn)接地方式為好；當(dāng)頻率高于當(dāng)頻率高于10MHZ10MHZ時(shí)，采用多點(diǎn)接地方式為好；而在時(shí)，采用多點(diǎn)接地方式為好；而在110MHZ110MHZ之間，之間，如果采用單點(diǎn)接地，其地線長度不得超過波長的如果采用單點(diǎn)接地，其地線長度不得超過波長的1/201/20，否則應(yīng)采用多點(diǎn)接地方式否則應(yīng)采用多點(diǎn)接地方式。在工業(yè)控制系統(tǒng)中，信號頻率大。在工業(yè)控制系統(tǒng)中，信號頻率大多小于多小于1MHZ1MHZ，所以通常采用單點(diǎn)接地方式。，所

35、以通常采用單點(diǎn)接地方式。單點(diǎn)接地與多點(diǎn)接地單點(diǎn)接地與多點(diǎn)接地輸 入 放 大 器圖 8-24 單 點(diǎn) 接 地 方 式輸 入信 號_+輸 出采 樣 /保 持 放 大V+V保 持電 容V+V數(shù) 字 地模 擬 輸 出狀 態(tài)模 擬 地?cái)?shù) 字 地VC C數(shù) 字輸 出V+VA /D 轉(zhuǎn) 換 器模 擬 輸 入地 噪 聲模 擬 地在計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中，各種地一般應(yīng)采用在計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中，各種地一般應(yīng)采用分別回流法單點(diǎn)分別回流法單點(diǎn)接地。接地。各種地之間的接法原則是各種地之間的接法原則是：交流地與直流地分開，模擬地：交流地與直流地分開，模擬地與數(shù)字地分開，低頻電路采用單點(diǎn)接地，高頻電路采用就近多與數(shù)字地分開，低頻電

36、路采用單點(diǎn)接地，高頻電路采用就近多點(diǎn)接地。點(diǎn)接地。4 4種地線接法如下圖：種地線接法如下圖：分別回流法單點(diǎn)接地分別回流法單點(diǎn)接地模擬地回流條模擬地回流條數(shù)字地回流條數(shù)字地回流條接地板接地板 安全地安全地（機(jī)殼地）（機(jī)殼地）大地大地系統(tǒng)地系統(tǒng)地分別回流法單點(diǎn)接地分別回流法單點(diǎn)接地匯流條由多層銅導(dǎo)體構(gòu)成匯流條由多層銅導(dǎo)體構(gòu)成，截面呈矩形，各層之間有絕，截面呈矩形，各層之間有絕緣層。采用多層匯流條以減少自感，可減少干擾的竄入途徑。緣層。采用多層匯流條以減少自感，可減少干擾的竄入途徑。在稍考究的系統(tǒng)中，分別使用橫向匯流條及縱向匯流條，機(jī)在稍考究的系統(tǒng)中，分別使用橫向匯流條及縱向匯流條，機(jī)柜內(nèi)各層機(jī)架之

37、間分別設(shè)置匯流條，以最大限度減小公共阻柜內(nèi)各層機(jī)架之間分別設(shè)置匯流條，以最大限度減小公共阻抗的影響?？沟挠绊憽Ｔ诳臻g在空間上將數(shù)字地匯流條與模擬地匯流條間隔開，以避上將數(shù)字地匯流條與模擬地匯流條間隔開，以避免通過匯流條間電容產(chǎn)生耦合免通過匯流條間電容產(chǎn)生耦合。安全地（機(jī)殼地）始終與模。安全地（機(jī)殼地）始終與模擬地和數(shù)字地隔離開。這些地之間只是在最后才匯聚一點(diǎn)，擬地和數(shù)字地隔離開。這些地之間只是在最后才匯聚一點(diǎn)，而且常常通過銅接地板交匯，然后而且常常通過銅接地板交匯，然后用線徑不小于用線徑不小于30mm230mm2的多股的多股軟銅線焊接在接地板上深埋地下。軟銅線焊接在接地板上深埋地下。接地方法接

38、地方法低頻接地技術(shù)低頻接地技術(shù) 一點(diǎn)接地方式一點(diǎn)接地方式兩種接法：即串聯(lián)接地兩種接法：即串聯(lián)接地( (或稱共同接地或稱共同接地) )和并聯(lián)接地和并聯(lián)接地( (或稱或稱分別接地分別接地) ) 。各自的優(yōu)缺點(diǎn)：各自的優(yōu)缺點(diǎn)： 從防止噪聲角度看，如圖所示的串聯(lián)接地方式是最不適用從防止噪聲角度看，如圖所示的串聯(lián)接地方式是最不適用的，由于地電阻的，由于地電阻r1r1、r2r2和和r3r3是串聯(lián)的，所以各電路間相互發(fā)生是串聯(lián)的，所以各電路間相互發(fā)生干擾干擾 。 并聯(lián)接地方式在低頻時(shí)是最適用的，因?yàn)楦麟娐返牡夭⒙?lián)接地方式在低頻時(shí)是最適用的，因?yàn)楦麟娐返牡仉娢恢慌c本電路的地電流和地線阻抗有關(guān)，不會因地電流而引電位只與本電路的地電流和地線阻抗有關(guān)，不會因地電流而引起各電路間的耦合。這種方式的缺點(diǎn)是需要連很多根地線，用起各電路間的耦合。這種方式的缺點(diǎn)是需要連很多根地線，用起來比較麻煩。起來比較麻煩。 實(shí)用的低頻接地實(shí)用的低頻接地 一般在低頻時(shí)用一般在低頻時(shí)用串聯(lián)一點(diǎn)接地的綜合接法串聯(lián)一點(diǎn)接地的綜合接法，即在符合，即在符合噪聲標(biāo)準(zhǔn)和簡單易行的條件下統(tǒng)籌兼顧。也就是說可用噪聲標(biāo)準(zhǔn)和簡單易行的條件下統(tǒng)籌兼顧。也就是說可用分組分組接法接法，即低電平電路經(jīng)一組共同地線接地，高電平電路經(jīng)另，即低電平電路經(jīng)