智能儀器常見(jiàn)故障、調(diào)試

1、第第7 7章智能儀器常見(jiàn)故障、調(diào)試及抗干擾章智能儀器常見(jiàn)故障、調(diào)試及抗干擾 7.1 智能儀器常見(jiàn)故障診斷與處理智能儀器常見(jiàn)故障診斷與處理7.2 7.2 智能儀器的調(diào)試方法智能儀器的調(diào)試方法 7.3 7.3 智能儀器抗干擾技術(shù)及使用注意事項(xiàng)智能儀器抗干擾技術(shù)及使用注意事項(xiàng)7.1 智能儀器常見(jiàn)故障診斷與處理智能儀器常見(jiàn)故障診斷與處理 7.1.1 7.1.1 常見(jiàn)故障類型常見(jiàn)故障類型1)1)常見(jiàn)的硬件故障常見(jiàn)的硬件故障(1)(1) 邏輯錯(cuò)誤邏輯錯(cuò)誤儀器硬件的邏輯錯(cuò)誤通常是由于設(shè)計(jì)錯(cuò)誤、加工過(guò)程中工藝性錯(cuò)誤或使用中其他因素所造成的。這類錯(cuò)誤主要包括錯(cuò)線、 開(kāi)路、短路、相位出錯(cuò)等幾種情況，其中短路是最常

2、見(jiàn)的故障。智能儀器在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上往往要求體積小，從而使印刷電路板的布線密度高，使用中異物等常常造成引線之間的短路而引起故障。開(kāi)路故障則常常是由于印刷電路板的金屬化孔質(zhì)量不好， 或接插件接觸不良所造成的。 （2 2） 元器件失效元器件失效元器件失效的原因主要有兩個(gè)方面：一是元器件本身已損壞或性能差，諸如電阻電容的型號(hào)、參數(shù)不正確，集成電路已損壞，器件的速度、功耗等技術(shù)參數(shù)不符合要求等； 二是由于組裝原因造成的元器件失效，如電容、二極管、三極管的極性錯(cuò)誤，集成塊的方向安裝錯(cuò)誤等。 （3 3） 可靠性差可靠性差系統(tǒng)不可靠的因素很多，例如，金屬化孔、接插件接觸不良會(huì)造成系統(tǒng)時(shí)好時(shí)壞，經(jīng)不起振動(dòng)； 內(nèi)部和

3、外部的干擾、 電源的紋波系數(shù)過(guò)大、器件負(fù)載過(guò)大等都會(huì)造成邏輯電平不穩(wěn)定；另外，走線和布局的不合理等情況也會(huì)引起系統(tǒng)可靠性差。 （4 4） 電源故障電源故障若智能儀器存在電源故障，則加電后將有可能造成器件損壞。電源的故障包括：電壓值不符合設(shè)計(jì)要求；電源引出線和插座不對(duì)應(yīng)；各檔電源之間短路；變壓器功率不足，內(nèi)阻大，負(fù)載能力差等。 2 2） 常見(jiàn)的軟件故障常見(jiàn)的軟件故障（1 1） 程序失控程序失控這種故障現(xiàn)象是以斷點(diǎn)連續(xù)方式運(yùn)行時(shí)，目標(biāo)系統(tǒng)沒(méi)有按規(guī)定的功能進(jìn)行操作或什么結(jié)果也沒(méi)有。這是由于程序轉(zhuǎn)移到?jīng)]有預(yù)料到的地方或在某處循環(huán)所造成的。這類錯(cuò)誤產(chǎn)生的原因有：程序中轉(zhuǎn)移地址計(jì)算有誤、堆棧溢出、工作寄存

4、器沖突等。在采用實(shí)時(shí)多任務(wù)操作系統(tǒng)時(shí)，錯(cuò)誤可能在操作系統(tǒng)中， 沒(méi)有完成正確的任務(wù)調(diào)度操作；也可能在高優(yōu)先級(jí)任務(wù)程序中， 該任務(wù)不釋放處理機(jī)， 使CPU在該任務(wù)中死循環(huán)。 （2 2） 中斷錯(cuò)誤中斷錯(cuò)誤（a） 不響應(yīng)中斷CPU不響應(yīng)任何中斷或不響應(yīng)某一個(gè)中斷。這種錯(cuò)誤的現(xiàn)象是連續(xù)運(yùn)行時(shí)不執(zhí)行中斷服務(wù)程序的規(guī)定操作。當(dāng)斷點(diǎn)設(shè)在中斷入口或中斷服務(wù)程序中時(shí)反而碰不到斷點(diǎn)。造成錯(cuò)誤的原因有：中斷控制寄存器（IE、IP）初值設(shè)置不正確，使CPU沒(méi)有開(kāi)放中斷或不允許某個(gè)中斷源請(qǐng)求；對(duì)片內(nèi)的定時(shí)器、串行口等特殊功能寄存器的擴(kuò)展I/O口編程有錯(cuò)誤，造成中斷沒(méi)有被激活；某一中斷服務(wù)程序不是以RETI指令作為返回主程

5、序的指令，CPU雖已返回到主程序，但內(nèi)部中斷狀態(tài)寄存器沒(méi)有被清除，從而不響應(yīng)中斷；由于外部中斷的硬件故障使外部中斷請(qǐng)求失效。 （b） 循環(huán)響應(yīng)中斷 這種故障是CPU循環(huán)地響應(yīng)某一個(gè)中斷，使CPU不能正常地執(zhí)行主程序或其他的中斷服務(wù)程序。 這種錯(cuò)誤大多發(fā)生在外部中斷中。若外部中斷以電平觸發(fā)方式請(qǐng)求中斷，那么當(dāng)中斷服務(wù)程序沒(méi)有有效清除外部中斷源（例如，8251的發(fā)送中斷和接收中斷在8251受到干擾時(shí)，不能被清除）時(shí)，或由于硬件故障使得中斷一直有效，此時(shí)CPU將連續(xù)響應(yīng)該中斷。 （3 3） 輸入輸出錯(cuò)誤輸入輸出錯(cuò)誤這類錯(cuò)誤包括輸入操作雜亂無(wú)章或根本不動(dòng)作。錯(cuò)誤的原因有：輸出程序沒(méi)有和I/O硬件協(xié)調(diào)好

6、（如地址錯(cuò)誤、寫入的控制字和規(guī)定的I/O操作不一致等）；時(shí)間上沒(méi)有同步； 硬件中還存在故障等?？傊?，軟件故障相對(duì)比較隱蔽，容易被忽視，查找起來(lái)軟件故障相對(duì)比較隱蔽，容易被忽視，查找起來(lái)一般很困難一般很困難，通常需要測(cè)試者具有豐富的實(shí)際經(jīng)驗(yàn)。 7.1.2故障診斷的基本方法故障診斷的基本方法 1 1） 敲擊與手壓法敲擊與手壓法我們經(jīng)常會(huì)遇到儀器運(yùn)行時(shí)好時(shí)壞的現(xiàn)象，這種現(xiàn)象大多數(shù)是由于接觸不良或虛焊造成的，對(duì)于這種情況可以采用敲擊與手壓法。所謂敲擊，就是對(duì)可能產(chǎn)生故障的部位，通過(guò)橡皮榔頭或其他敲擊物輕輕敲打插件板或部件，看看是否會(huì)引起出錯(cuò)或停機(jī)故障。所謂手壓，就是在故障出現(xiàn)時(shí)，關(guān)上電源后，對(duì)插接的部

7、件和插頭插座重新用手壓牢，再開(kāi)機(jī)試試是否會(huì)消除故障。 如果發(fā)現(xiàn)敲打一下機(jī)殼正常，最好先將所有接插頭重新插牢再試； 如果手壓后儀器正常，則將所壓部件或插頭的接觸故障消除后再試；若上述方法仍不成功，則選用其他辦法。 2 2） 感覺(jué)法感覺(jué)法這種方法是利用視覺(jué)、嗅覺(jué)和觸覺(jué)發(fā)現(xiàn)故障并確定故障的部位。某些時(shí)候，損壞了的元器件會(huì)變色、起泡或出現(xiàn)燒焦的斑點(diǎn)；燒壞的器件會(huì)產(chǎn)生一些特殊的氣味；出故障的芯片會(huì)變得很燙；另外，有時(shí)用肉眼也可以觀察到虛焊或脫焊處。 3 3） 拔插法拔插法所謂“拔插法”，是通過(guò)拔插智能儀器機(jī)內(nèi)一些插件板、 器件來(lái)判斷故障原因的方法。如果拔除某一插件或器件后儀器恢復(fù)正常， 則就說(shuō)明故障發(fā)生

8、在那里。 4 4） 元器件交換試探法元器件交換試探法這種方法要求有兩臺(tái)同型號(hào)的儀器或有足夠的備件。將一個(gè)好的備品與故障機(jī)上的同一元器件進(jìn)行替換，查看故障是否消除， 以找出故障器件或故障插件板。 5 5）信號(hào)對(duì)比法）信號(hào)對(duì)比法這種方法也要求有兩臺(tái)同型號(hào)的儀器，其中有一臺(tái)必須是正常運(yùn)行的。使用這種方法還要具備必要的設(shè)備，例如，萬(wàn)用表、示波器等。 按比較的性質(zhì)可將其分為電壓比較、波形比較、靜態(tài)電阻比較、輸出結(jié)果比較、電流比較等。 具體的做法是：讓有故障的儀器和正常的儀器在相同情況下運(yùn)行，而后檢測(cè)一些點(diǎn)的信號(hào)，再比較所測(cè)的兩組信號(hào)。 若有不同，則可以斷定故障出在這里。這種方法要求維修人員具有相當(dāng)?shù)闹R(shí)

9、和技能。 6 6） 升降溫法升降溫法有時(shí)，儀表工作時(shí)間較長(zhǎng)或在夏季工作環(huán)境溫度較高時(shí)就會(huì)出現(xiàn)故障。關(guān)機(jī)檢查時(shí)正常，停一段時(shí)間再開(kāi)機(jī)也正常， 但是過(guò)一會(huì)兒又出現(xiàn)故障，這種故障是由于個(gè)別IC或元器件性能差，高溫特性參數(shù)達(dá)不到指標(biāo)要求所致。為了找出故障原因，可以采用升降溫方法。 所謂降溫，就是在故障出現(xiàn)時(shí)，用棉纖將無(wú)水酒精在可能出故障的部位抹擦，使其降溫，觀察故障是否消除。所謂升溫，就是人為地把環(huán)境溫度升高，比如將加熱的電烙鐵靠近有疑點(diǎn)的部位（注意，切不可將溫度升得太高以致?lián)p壞正常器件）， 試看故障是否出現(xiàn)。 7 7） 騎肩法騎肩法騎肩法也稱并聯(lián)法。把一塊好的IC芯片安裝在要檢查的芯片之上，或者把好

10、的元器件（電阻、電容、二極管、三極管等）與要檢查的元器件并聯(lián)，保持良好的接觸。如果故障出自于器件內(nèi)部開(kāi)路或接觸不良等原因， 則采用這種方法可以排除。 8 8）電容旁路法）電容旁路法當(dāng)某一電路產(chǎn)生比較奇怪的現(xiàn)象，例如顯示器上顯示混亂時(shí)，可以用電容旁路法確定有問(wèn)題的電路部分。例如， 將電容跨接在IC的電源和地端； 將晶體管電路跨接在基極輸入端或集電極輸出端，觀察對(duì)故障現(xiàn)象的影響。如果電容旁路輸入端無(wú)效， 而旁路它的輸出端時(shí)，故障現(xiàn)象消失，則問(wèn)題就出現(xiàn)在這一級(jí)電路中。 9 9）改變?cè)瓲顟B(tài)法）改變?cè)瓲顟B(tài)法一般來(lái)說(shuō)，在故障未確定前，不要隨便觸動(dòng)電路中的元器件，特別是可調(diào)整式元器件更是如此，例如電位器。但

11、是， 如果事先采取復(fù)位參考措施（例如，在未觸動(dòng)前先做好位置記號(hào)或測(cè)出電壓值或電阻值等），必要時(shí)還是允許觸動(dòng)的，也許改變之后故障會(huì)消除。 1010） 故障隔離法故障隔離法故障隔離法不需要相同型號(hào)的設(shè)備或備件做比較，而且安全可靠。根據(jù)故障檢測(cè)流程圖，分割包圍逐步縮小故障搜索范圍，再配合信號(hào)對(duì)比、部件交換等方法，一般會(huì)很快查到故障所在。 1111）使用工具診斷法）使用工具診斷法利用維修工具和測(cè)試設(shè)備對(duì)IC芯片、電阻、電容、二極管、三極管、晶閘管等元器件進(jìn)行測(cè)試、分析、判斷。測(cè)試觀察的內(nèi)容主要是信號(hào)波形、電流、電壓、頻率、相位等參數(shù)， 根據(jù)這些所得信息進(jìn)行故障診斷。1212） 直接經(jīng)驗(yàn)法直接經(jīng)驗(yàn)法維修

12、人員經(jīng)過(guò)一定時(shí)間的維護(hù)實(shí)踐，對(duì)于所使用的儀器系統(tǒng)已比較熟悉，積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)，清楚什么部位有什么特征，什么是正常現(xiàn)象，什么是異?，F(xiàn)象。當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，常常可用直接觀察的方法，憑借維修經(jīng)驗(yàn)，找出故障并迅速排除。 1313） 軟件診斷法軟件診斷法軟件診斷法也是智能儀器的一種有效的故障診斷方法。 通常智能儀器都是具有故障自動(dòng)診斷功能，這是由預(yù)先編制的軟件程序?qū)崿F(xiàn)的。7.1.3 儀器設(shè)備故障診斷步驟儀器設(shè)備故障診斷步驟 1 1） 初步檢查，確定故障癥狀初步檢查，確定故障癥狀通過(guò)初步檢查，要求檢修者能正確判斷、識(shí)別、確定儀器設(shè)備的故障癥狀。對(duì)于完全不能工作的電子儀器，一般來(lái)說(shuō)識(shí)別其故障并不困難。如當(dāng)一

13、臺(tái)電視機(jī)接通電源后，若既無(wú)圖像又無(wú)聲音且指示燈也不亮，這就是一種比較明確的故障；但對(duì)于仍可工作，卻不能完成其正常功能的電子設(shè)備，如電視機(jī)接通電源后，圖像和聲音都有，但圖像質(zhì)量差且有嗡嗡之聲， 這種情況下識(shí)別故障就不太容易了。 在初步檢查、確定故障癥狀的過(guò)程中，特別要注意區(qū)分（別）以下三種情況。 （1） 區(qū)分故障癥狀和非故障癥狀在初步檢查、確定故障癥狀的過(guò)程中，一定要注意區(qū)分故障癥狀和非故障癥狀。如一臺(tái)工作正常的電視機(jī)，應(yīng)該圖像清晰、正常。如果圖像發(fā)生垂直方向的滾動(dòng)，這就是一種故障癥狀（場(chǎng)同步故障）； 如果由于該地區(qū)的廣播信號(hào)弱或天線方向不對(duì)等，在這種不良的接收條件下， 本來(lái)工作性能正常的電視機(jī)

14、現(xiàn)在卻因信號(hào)弱而不能保證圖像質(zhì)量，這是一種非故障癥狀， 千萬(wàn)不能錯(cuò)誤地認(rèn)為這是電視機(jī)的故障癥狀，而盲目動(dòng)手打開(kāi)機(jī)箱修理。智能儀器也一樣，當(dāng)使用場(chǎng)合不能滿足技術(shù)條件時(shí)所出現(xiàn)的異常情況不一定是故障。 （2） 區(qū)分設(shè)備故障和設(shè)備性能下降在初步檢查、確定故障癥狀的過(guò)程中，要注意區(qū)分設(shè)備故障和設(shè)備性能下降。當(dāng)然，設(shè)備性能下降也是屬于一種故障， 是另一類性質(zhì)的、 較難檢修的故障。 （3） 區(qū)分設(shè)備故障和操作不當(dāng) 在初步檢查、確定故障癥狀的過(guò)程中，特別要注意嚴(yán)格區(qū)別設(shè)備故障和操作不當(dāng)?shù)漠惓０Y狀。例如，一臺(tái)收音機(jī)喇叭無(wú)聲，這似乎是一個(gè)明顯的故障，其原因可能是某個(gè)電路或某個(gè)元器件損壞引起的；但是當(dāng)音量調(diào)節(jié)旋鈕調(diào)

15、到最小時(shí)，也可能出現(xiàn)無(wú)聲癥狀。2 2） 熟悉整機(jī)，確定故障區(qū)域熟悉整機(jī)，確定故障區(qū)域 電子儀器都可以細(xì)分為若干系統(tǒng)或單元，每一個(gè)系統(tǒng)或單元都有其確定的功能(即表示完成某種作用)。要熟悉整機(jī)， 必須首先要了解電子儀器的功能原理圖。由于功能原理圖通常用方框來(lái)表示，因此又稱為原理方框圖(或功能方框圖)。功能方框圖是原理電路圖的簡(jiǎn)化，非常重要。一個(gè)從事電子儀器維護(hù)、測(cè)試、檢修的工作者，對(duì)于功能方框圖的理解情況， 一定程度上反映了他對(duì)這類電子儀器的熟悉程度。功能方框圖簡(jiǎn)單明了地說(shuō)明了整個(gè)電子儀器有幾個(gè)系統(tǒng)、幾級(jí)電路，各個(gè)系統(tǒng)、各級(jí)電路之間的聯(lián)系(連接)如何，各個(gè)系統(tǒng)、各級(jí)電路的正常輸入和輸出情況如何等。

16、 3 3） 縮小區(qū)域，縮小區(qū)域， 找出故障電路找出故障電路為了把電子儀器故障判斷縮小到某一級(jí)電路， 在多級(jí)放大電路這一類情況下，通?？刹捎眯盘?hào)尋跡法或信號(hào)注入法進(jìn)行檢查。檢查時(shí)，在被檢修儀器的輸入端加上額定的輸入信號(hào)，由前向后逐級(jí)檢查輸出情況；或在被檢修儀器各分級(jí)輸入端， 由后往前逐級(jí)加上規(guī)定的輸入信號(hào)，同時(shí)檢查末級(jí)輸出情況（指示）。 4 4） 縮小范圍，縮小范圍， 找出故障位置找出故障位置 在判定了有故障的電路級(jí)的基礎(chǔ)上，接下來(lái)即可進(jìn)行縮小故障范圍，查找出具體故障的元器件位置。5 5） 消除故障，檢驗(yàn)修復(fù)設(shè)備消除故障，檢驗(yàn)修復(fù)設(shè)備調(diào)換損壞的元器件，是電子儀器消除故障，恢復(fù)正常工作的必要步驟。

17、如果在確定了這個(gè)損壞的元器件是該儀器故障的根源，則無(wú)疑應(yīng)調(diào)換損壞的元器件； 如果尚未確定這個(gè)損壞的元器件是故障的根源所在，則不要匆忙行事，需進(jìn)一步追根究底，直至確定電子儀器故障的根源所在。在調(diào)換損壞的元器件時(shí)，換上元器件的性能應(yīng)與原來(lái)的元器件相同。當(dāng)然，亦可用等效的元器件或性能更好的元器件替代。另外，在故障的檢修過(guò)程中，應(yīng)盡可能按電子儀器裝配原樣、 原位置、同樣的引線長(zhǎng)度來(lái)替換原故障元器件。 特別是在高頻電路中，隨意改變了元器件的位置、引線的走向、引線的長(zhǎng)度等，均會(huì)引起分布參數(shù)的改變，從而影響到電子儀器的性能。 7.2 智能儀器的調(diào)試方法智能儀器的調(diào)試方法 智能儀器在完成制作或維修之后都要進(jìn)行

18、調(diào)試，通?？蓪⒅悄軆x器的調(diào)試分為硬件調(diào)試、軟件調(diào)試和樣機(jī)聯(lián)調(diào)。調(diào)試的流程可參見(jiàn)圖7-1。 圖 7-1 智能儀器調(diào)試流程 硬件調(diào)試有問(wèn)題？Y修改N軟件調(diào)試Y修改N聯(lián)調(diào)硬件故障？YNY完成樣機(jī)N有問(wèn)題？軟件故障？7.2.1 7.2.1 硬件電路調(diào)試方法硬件電路調(diào)試方法1 1） 靜態(tài)測(cè)試靜態(tài)測(cè)試靜態(tài)測(cè)試的方法如下：(1) 在儀器加電之前，先用萬(wàn)用表等工具，根據(jù)硬件電氣原理圖和裝配圖仔細(xì)檢查儀器線路的正確性，并核對(duì)元器件的型號(hào)、規(guī)格和安裝是否符合要求。應(yīng)特別注意電源的走線，防止電源之間的短路和極性錯(cuò)誤，并重點(diǎn)檢查擴(kuò)展系統(tǒng)總線（地址總線、 數(shù)據(jù)總線和控制總線）是否存在相互間的短路或與其他信號(hào)線的短路，同

19、時(shí)要仔細(xì)檢查插件插入的位置和引腳是否正確。 (2) 加電后檢查各插件引腳的電位，仔細(xì)測(cè)量各點(diǎn)電位是否正常，尤其應(yīng)注意單片機(jī)的插座上的各點(diǎn)的電位，若有高壓，聯(lián)機(jī)時(shí)將會(huì)損壞仿真器。此外，如果發(fā)現(xiàn)某器件太熱、 冒煙或電流太大等現(xiàn)象，應(yīng)馬上切斷電源，重新查找故障。 為慎重起見(jiàn)，器件的插入可以分批進(jìn)行，逐步插入，以避免大面積損壞器件。2 2） 聯(lián)機(jī)仿真器調(diào)試聯(lián)機(jī)仿真器調(diào)試在靜態(tài)測(cè)試中，只對(duì)儀器的硬件進(jìn)行初步測(cè)試，排除了一些明顯的硬件故障，而目標(biāo)樣機(jī)中的硬件故障主要靠聯(lián)機(jī)調(diào)試來(lái)排除。聯(lián)機(jī)仿真器是一種功能很強(qiáng)的調(diào)試工具，它用一個(gè)仿真器代替樣機(jī)系統(tǒng)的CPU。由于聯(lián)機(jī)仿真器是在開(kāi)發(fā)系統(tǒng)控制下工作的，因此，可以利

20、用開(kāi)發(fā)系統(tǒng)豐富的硬件和軟件資源對(duì)樣機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行研制和調(diào)試。而調(diào)試的方法是預(yù)先編制簡(jiǎn)單的測(cè)試程序，這些程序一般由少數(shù)指令組成，而且程序具有可觀察的功能。這就是說(shuō)，測(cè)試者能借助適當(dāng)?shù)挠布杏X(jué)到程序運(yùn)行的結(jié)果，從而由此可以判斷電路是否存在故障。例如檢查微處理器時(shí)，可編制一個(gè)自檢程序，讓它按預(yù)定的順序執(zhí)行所有的指令。如果微處理器本身有缺陷，便不能按時(shí)完成預(yù)定的操作， 此時(shí)，定時(shí)裝置就自動(dòng)發(fā)出告警信號(hào)。實(shí)際的調(diào)試中通?？蛇M(jìn)行如下的測(cè)試。 7.2.2 軟件調(diào)試方法軟件調(diào)試方法 1 1） 操作系統(tǒng)環(huán)境下的應(yīng)用程序調(diào)試操作系統(tǒng)環(huán)境下的應(yīng)用程序調(diào)試在實(shí)時(shí)多任務(wù)操作系統(tǒng)環(huán)境下，應(yīng)用程序由若干個(gè)任務(wù)程序組成， 逐個(gè)任

21、務(wù)調(diào)試好以后，再使各個(gè)任務(wù)同時(shí)運(yùn)行。如果操作系統(tǒng)沒(méi)有錯(cuò)誤，一般情況下系統(tǒng)能正常運(yùn)轉(zhuǎn)。 具體調(diào)試方法是：在調(diào)試某一個(gè)任務(wù)時(shí)，將系統(tǒng)初始化修改成只激活該任務(wù)，即只允許與該任務(wù)有關(guān)的中斷。這樣，系統(tǒng)中只有一個(gè)任務(wù)運(yùn)行，對(duì)發(fā)生的錯(cuò)誤就容易定位和排除。然后，可在程序中設(shè)置斷點(diǎn)，并用斷點(diǎn)方式運(yùn)行程序，以便找出程序中的問(wèn)題所在。其他的任務(wù)也采用同樣的方法調(diào)試，直至排除所有的錯(cuò)誤為止。2 2） 串行口通信程序調(diào)試串行口通信程序調(diào)試為了方便用戶的串行通信程序的調(diào)試，可以用仿真器串行接口上的終端或主機(jī)來(lái)調(diào)試目標(biāo)系統(tǒng)的串行通信程序。開(kāi)機(jī)時(shí)設(shè)置的仿真器串行口波特率和目標(biāo)系統(tǒng)所工作的波特率相一致。 以全速斷點(diǎn)運(yùn)行方式（

22、斷點(diǎn)設(shè)在串行口中斷入口或中斷處理程序中）或連續(xù)方式運(yùn)行，若程序沒(méi)有錯(cuò)誤，則程序輸出到串行口上的數(shù)據(jù)會(huì)在主機(jī)（或終端）上顯示出來(lái)，而主機(jī)（或終端）上鍵入的數(shù)據(jù)會(huì)被接收終端程序接收到，用這種方法可模擬目標(biāo)系統(tǒng)和其他設(shè)備的通信。在調(diào)試時(shí)，首先調(diào)試初始化程序， 使串行口輸出數(shù)據(jù)能在主機(jī)上顯示，鍵入的數(shù)據(jù)被目標(biāo)系統(tǒng)程序所接收；然后根據(jù)目標(biāo)系統(tǒng)的串行通信規(guī)定，逐個(gè)通知命令進(jìn)行調(diào)試。當(dāng)各個(gè)命令和數(shù)據(jù)的處理都正確后，串行通信的程序調(diào)試成功。 3 3） I/O I/O處理程序調(diào)試處理程序調(diào)試由于I/O處理程序通常也是實(shí)時(shí)處理程序，因此也必須用全速斷點(diǎn)方式或連續(xù)運(yùn)行方式進(jìn)行調(diào)試。 4 4） 綜合調(diào)試綜合調(diào)試在完成

23、了各個(gè)模塊程序的調(diào)試工作之后，接著便進(jìn)行系統(tǒng)綜合調(diào)試，即可通過(guò)主程序?qū)⒏鱾€(gè)模塊程序鏈接起來(lái)，進(jìn)行整體調(diào)試。綜合調(diào)試一般采取全速斷點(diǎn)方式進(jìn)行，這個(gè)階段的主要工作是排除系統(tǒng)中遺留的錯(cuò)誤，提高系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能和精度。 調(diào)試完成后，即可將程序固化到EPROM中，目標(biāo)系統(tǒng)便可獨(dú)立運(yùn)行了。 7.2.3 7.2.3 軟、軟、 硬件聯(lián)合調(diào)試硬件聯(lián)合調(diào)試 軟件和硬件分別調(diào)試通過(guò)后，并不意味著系統(tǒng)的調(diào)試已經(jīng)結(jié)束，還必須再進(jìn)行整個(gè)系統(tǒng)的軟、硬件統(tǒng)調(diào)，以找出軟件和硬件之間不相匹配的地方。 系統(tǒng)的軟、硬件統(tǒng)調(diào)也就是通常所說(shuō)的“系統(tǒng)仿真”（也稱為模擬調(diào)試）。所謂系統(tǒng)仿真，就是應(yīng)用相似原理和類比關(guān)系來(lái)研究事物，即利用模型來(lái)代

24、替實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程（被控對(duì)象）進(jìn)行實(shí)驗(yàn)和研究。系統(tǒng)仿真有三種類型：全物理仿真（模擬環(huán)境條件下的全實(shí)物仿真）、半物理仿真（硬件閉路動(dòng)態(tài)試驗(yàn)）和數(shù)字仿真（計(jì)算機(jī)仿真）。 7.3 智能儀器抗干擾技術(shù)及使用注意事項(xiàng)智能儀器抗干擾技術(shù)及使用注意事項(xiàng) 7.3.1 7.3.1 干擾及干擾的抑制干擾及干擾的抑制1 1） 干擾的來(lái)源干擾的來(lái)源(1) 自然因素。例如，宇宙射線、太陽(yáng)黑子、雷電等導(dǎo)致的干擾。 (2) 周圍設(shè)備。例如，動(dòng)力線路中的火花與電弧，汽車的點(diǎn)火裝置，各種電機(jī)、電氣設(shè)備的接通與斷開(kāi)引起的電網(wǎng)沖擊； 高頻設(shè)備、可控硅設(shè)備引起的電源波形畸變； 電磁場(chǎng)發(fā)射、 靜電干擾等。 (3）元器件物理性質(zhì)。例如，分布

25、電容、熱噪聲等引起的干擾。 (4）結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理。例如，印刷板布線不合理，元器件布設(shè)位置不當(dāng)?shù)纫鸬母蓴_。 2 2） 干擾的耦合方式干擾的耦合方式（1） 傳導(dǎo)耦合干擾通過(guò)導(dǎo)線進(jìn)入電路，稱為傳導(dǎo)耦合。電源線、輸入輸出線等都有可能將干擾引入儀器。例如， 由交流電源進(jìn)線引入的高頻干擾，其頻帶甚寬，這種高頻成分的干擾信號(hào)是在電網(wǎng)中大的負(fù)載切換時(shí)產(chǎn)生的。當(dāng)電網(wǎng)中有大的感性負(fù)荷或可控硅切換時(shí)，便會(huì)產(chǎn)生瞬時(shí)電壓，引起電網(wǎng)電壓波形的畸變， 如圖7-2所示。這一干擾電壓主要將沿著電源引入線變壓器儀器系統(tǒng)大地負(fù)載突變處的途徑傳播。 圖7-2 負(fù)載切換引起的電網(wǎng)電壓畸變示意圖 0Ut負(fù)載突變時(shí)的電壓波形（2） 公共

26、阻抗耦合在智能儀器中，電路各部分之間經(jīng)常是共用電源和地線的。 這樣，電源和地線的阻抗就成了各部分之間的公共阻抗。當(dāng)某部分的電流經(jīng)過(guò)公共阻抗時(shí)，阻抗的壓降就成了其他部分的干擾信號(hào)。圖7-3是公共電源內(nèi)阻耦合干擾示意圖，儀器的N個(gè)電路共用一個(gè)電源，因內(nèi)阻抗和線路阻抗的影響，電路N中電流的任何變化均會(huì)影響電路1至N-1的工作。圖7-4是公共地線阻抗耦合干擾信號(hào)的示意圖。在圖中（a）、（b）兩種情況下， 兩部分電路的信號(hào)變化會(huì)互相干擾，（c）中的接地措施則可避免這種干擾。 圖7-3 公共電源內(nèi)阻耦合干擾 電路1電源電源內(nèi)阻線路阻抗電路 N圖 7-4 公共地線阻抗耦合干擾信號(hào)的示意圖 模擬系統(tǒng)模擬地?cái)?shù)字

27、系統(tǒng)數(shù)字地(a)模擬系統(tǒng)數(shù)字系統(tǒng)(b)ZCM模擬系統(tǒng)數(shù)字系統(tǒng)(c)（3） 靜電耦合在系統(tǒng)內(nèi)部、元件之間、元件和導(dǎo)線之間等地方，均存在著分布電容。各種干擾信號(hào)很容易通過(guò)分布電容進(jìn)行傳遞， 這也稱為靜電耦合。圖7-5是兩根平行導(dǎo)線之間的靜電耦合情況。 U1C1gC12RC2gUnU1C1gRC2gC121號(hào)Un2號(hào)圖 7-5 兩根平行導(dǎo)線之間的靜電耦合 圖中1號(hào)導(dǎo)線對(duì)2號(hào)導(dǎo)線有分布電容C12存在，兩根導(dǎo)線對(duì)地分別有C1g和C2g存在。如果1號(hào)導(dǎo)線上有干擾源U1存在，則2號(hào)導(dǎo)線上出現(xiàn)的干擾電壓為 1g21212n1)(jjUCCRRCU（7-1） 當(dāng)連至2號(hào)導(dǎo)線上的電阻R滿足下述條件 )(j1g21

28、2CCR (7-2) 則上式可簡(jiǎn)化為 Un=jRC12U1 (7-3) （4） 電磁耦合電磁耦合是通過(guò)電路之間的互感耦合的。對(duì)圖7-6所示的兩條平行線而言，它們之間的互感M可以用下式表示： H101log27222ldldddlllM (7-4) 式中，l為導(dǎo)線長(zhǎng)度；d為導(dǎo)線間距。 ld圖 7-6 兩條平行導(dǎo)線線路 當(dāng)ld 時(shí) H1012log27dllM(7-5)通常，當(dāng)有電磁耦合時(shí)，若感應(yīng)側(cè)導(dǎo)線的電流為In，則感應(yīng)電壓Em可用下式表示： Em=jMIn (7-6) 另外，智能儀器內(nèi)部線圈或變壓器的漏磁是對(duì)鄰近電路的一種比較嚴(yán)重的干擾。MUnIn3 3） 干擾的抑制干擾的抑制要消除干擾，只要

29、能夠去掉形成干擾的三個(gè)基本條件之一即可。首先首先是清除或抑制干擾源清除或抑制干擾源，這是最積極、主動(dòng)的措施。 內(nèi)部干擾源可以通過(guò)合理的電氣設(shè)計(jì)在一定程度上予以消除；外部干擾源有的可以采取措施給以抑制或消除。例如，各種電接點(diǎn)在通斷時(shí)產(chǎn)生的電火花是較強(qiáng)的干擾源，可以采取觸點(diǎn)消弧來(lái)抑制干擾，也可以在觸點(diǎn)上并接消弧電容。但是，有些外部干擾源是難以消除甚至是不可能消除的，例如儀表以外的其他用電設(shè)備、雷電等造成的干擾。 所以，可以認(rèn)為干擾源一般總是存在的，只能從其他方面采取措施來(lái)解決。其次其次，對(duì)于接收干擾的敏感單元，雖然可以在設(shè)計(jì)時(shí)從元器件的選取、 電路的布置、放大器的輸入阻抗的適當(dāng)改變、負(fù)反饋或選頻技

30、術(shù)的采取等加以改善，但回旋余地也不大，因?yàn)橐话悴荒転榱丝垢蓴_而改變系統(tǒng)的工作原理或降低系統(tǒng)的靈敏度。最后最后是破壞干擾的傳輸通道，抗干擾的主要工作是圍繞這一部分展開(kāi)的抗干擾的主要工作是圍繞這一部分展開(kāi)的。 7.3.2 7.3.2 智能儀器抗干擾實(shí)用技術(shù)智能儀器抗干擾實(shí)用技術(shù)1 1） 供電系統(tǒng)的抗干擾措施供電系統(tǒng)的抗干擾措施目前，大部分智能儀器采用交流市電（220 V，50 Hz）供電。單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中最重要并且危害最嚴(yán)重的干擾來(lái)源于電源的污染。隨著工業(yè)的迅速發(fā)展，電源污染問(wèn)題日趨嚴(yán)重。 理論分析和實(shí)踐表明，由電源引入的干擾頻率范圍從近似直流一直可達(dá)1000 MHz，因此，要完全抑制這樣寬頻率范

31、圍的干擾， 只采取單一措施是很難實(shí)現(xiàn)的，可以采取多種抗干擾措施結(jié)合的方法來(lái)抑制干擾。通常，電源干擾有過(guò)壓、欠壓、浪涌、 下陷、 尖峰電壓和射頻干擾等。 為防止從電源系統(tǒng)引入干擾，單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)可采用如圖7-8所示的供電配置。 圖 7-8 單片機(jī)系統(tǒng)的抗干擾供電配置 交 流穩(wěn) 壓 器220 V交 流隔 離 變 壓 器11低 通濾 波 器非 穩(wěn) 壓 直 流整 流 器雙 T濾 波 器CPU板A / D板D / A板RAM板 9 V 18 V 18 V地穩(wěn) 壓 塊（1）采用交流穩(wěn)壓器對(duì)于功率不大的智能儀器，為了抑制電網(wǎng)電壓波動(dòng)的影響，可在供電回路中設(shè)置交流穩(wěn)壓器。交流穩(wěn)壓器用來(lái)保證供電的穩(wěn)定性，防止電

32、源系統(tǒng)的過(guò)電壓與欠電壓，有利于提高整個(gè)系統(tǒng)的可靠性。 （2）采用隔離變壓器考慮到高頻噪聲通過(guò)變壓器主要不是靠初、次級(jí)線圈的互感耦合，而是由初、次級(jí)間寄生電容耦合造成的。因此，隔離變壓器的初級(jí)和次級(jí)之間均用屏蔽層隔離，減少其分布電容， 以提高抗共模干擾的能力。 （3） 采用低通濾波器電源系統(tǒng)的干擾源大部分是高次諧波， 因此采用低通濾波讓50 Hz市電基波通過(guò)，濾去高次諧波， 以改善電源波形。在低壓下，當(dāng)濾波電路載有大電流時(shí)，宜采用小電感和大電容構(gòu)成濾波網(wǎng)絡(luò)；當(dāng)濾波電路處于高電壓下工作時(shí)， 則應(yīng)采用小電容和允許的最大電感構(gòu)成的濾波網(wǎng)絡(luò)。 在整流電路之后可采用圖7-9所示的雙T濾波器，以消除50 H

33、z工頻干擾。其優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，對(duì)固定頻率的干擾濾波效果好， 其頻率特性為 RCCRRCuuHo4 j1)(1i)j (22(7-8) 當(dāng) RC10時(shí) RCfu21, 0o將電容C固定，調(diào)節(jié)電阻R，當(dāng)輸入50 Hz信號(hào)時(shí)，使輸出uo=0。 圖7-9 雙T濾波器 RRCCUiUo2CR / 2（4） 采用分散獨(dú)立功能塊供電在由多模塊構(gòu)成的智能儀器中，廣泛采用獨(dú)立功能塊單獨(dú)供電的方法，即在每塊系統(tǒng)功能模塊上用三端穩(wěn)壓集成塊(如7805、 7905、 7812、 7912等)組成穩(wěn)壓電源。 每個(gè)功能塊單獨(dú)對(duì)電壓過(guò)載進(jìn)行保護(hù)，不會(huì)因某塊穩(wěn)壓電源故障而使整個(gè)系統(tǒng)破壞，而且也減少減少了公共阻抗的相互耦合以及

34、和公共電源的相互耦合，大大提高了供電的可靠性，也有利于電源散熱。 （5）采用高抗干擾穩(wěn)壓電源及干擾抑制器在電源配置中還可以采取下列措施： （a）采用反激變換器的開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源。這是利用變換器的儲(chǔ)能作用，在反激時(shí)把輸入的干擾信號(hào)抑制掉。（b）采用頻譜均衡法原理制成的干擾抑制器。這種干擾抑制器可以把干擾的瞬變能量轉(zhuǎn)換成多種頻率能量，達(dá)到均衡目的。它的明顯優(yōu)點(diǎn)是抗電網(wǎng)瞬變干擾能力強(qiáng)， 很適宜于微機(jī)實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)。 （c） 采用超隔離變壓器穩(wěn)壓電源。這種電源具有高的共模抑制比及串模抑制比， 能在較寬的頻率范圍內(nèi)抑制干擾。 目前這些高抗干擾性電源及干擾抑制器已有許多現(xiàn)成產(chǎn)品可供選購(gòu)。 2 2） 過(guò)程通道干擾

35、及抗干擾措施過(guò)程通道干擾及抗干擾措施過(guò)程通道是前向接口、后向接口與主機(jī)或主機(jī)相互之間進(jìn)行信息傳輸?shù)穆窂剑?在過(guò)程通道中長(zhǎng)線傳輸?shù)母蓴_是主要因素。例如，按照經(jīng)驗(yàn)公式經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算，當(dāng)計(jì)算機(jī)主振頻率為1 MHz且傳輸線大于0.5 m， 或主振頻率為4 MHz且傳輸線大于0.3 m時(shí)，即作為長(zhǎng)線傳輸處理。 微機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中，傳輸線的信息多為脈沖波，它在傳輸線上傳輸時(shí)會(huì)出現(xiàn)延時(shí)、畸變、衰減與通道干擾。為了保證長(zhǎng)線傳輸?shù)目煽啃?，主要措施主要措施有光電耦合隔離、雙絞線傳輸、阻抗匹配等。 （1） 光電耦合隔離措施光電耦合器件是以光為媒介傳輸信號(hào)的集成化器件。采用光電耦合器可以將主機(jī)與前向、后向以及其他主機(jī)部分切

36、斷電路的聯(lián)系，以有效地防止干擾從過(guò)程通道進(jìn)入主機(jī)。圖7-10為常用光電耦合器的幾種基本結(jié)構(gòu)形式。1243發(fā)光二極管光敏三極管(a)1265發(fā)光二極管光敏二極管(b)341265發(fā)光二極管光敏三極管(c)34圖 7-10 光電耦合器的基本結(jié)構(gòu)形式 光電耦合的主要優(yōu)點(diǎn)光電耦合的主要優(yōu)點(diǎn)是能有效地抑制尖峰脈沖及各種噪聲干擾，從而使過(guò)程通道上的信噪比大大提高。光電耦合具有很強(qiáng)的抗干擾能力，這是因?yàn)椋?光電耦合器的輸入阻抗很小，一般為100 1 k， 而干擾源內(nèi)阻一般很大，通常為105108 。根據(jù)分壓原理可知，這時(shí)能饋送到光電耦合器輸入端的噪聲自然會(huì)很小。 干擾噪聲雖有較大的電壓幅度，但所能提供的能量

37、卻很小，只能形成微弱的電流。而光電耦合器輸入部分的發(fā)光二極管只有在通過(guò)一定強(qiáng)度的電流時(shí)才能發(fā)光；輸出部分的光敏三極管也只在一定光強(qiáng)下才能工作。因此，既使有很高的電壓幅值的干擾，由于不能提供足夠的電流而不能使二極管發(fā)光， 從而被抑制掉了。 光電耦合器是在密封條件下實(shí)現(xiàn)輸入回路與輸出回路的光耦合的，不會(huì)受到外界光的干擾。 輸入回路與輸出回路之間的分布電容極小，一般僅為0.52 pF，而且絕緣電阻又非常大，通常為10111013 。 因此，回路一邊的各種干擾噪聲都很難通過(guò)光電耦合器饋送到另一邊去。 RLR1UCC(5 V)UiVDUo圖7-11 光電耦合器應(yīng)用原理 （2） 光耦在數(shù)字量輸入通道中的應(yīng)

38、用。二極管三極管型光電耦合器作為實(shí)施智能儀器的數(shù)字量輸入通道與干擾源之間的電氣隔離的一種具體應(yīng)用如圖7-11 所示。圖中R1為限流電阻，VD為反向保護(hù)二極管，RL是光敏三極管的負(fù)載電阻。當(dāng)代表數(shù)字量輸入的Ui為高電平,并驅(qū)動(dòng)發(fā)光二極管導(dǎo)通,從而使光敏三極管導(dǎo)通時(shí)，光電耦合器的輸出Uo為低電平（TTL為邏輯0）；反之，（即Ui為低時(shí)），Uo為高電平（TTL為邏輯1）。 下面以GO130光電耦合器為例，說(shuō)明圖中R1和RL的選取原則。當(dāng)發(fā)光二極管在導(dǎo)通電流為IF=10 mA 時(shí)，正向壓降UF1.3 V， 而光敏三極管導(dǎo)通時(shí)的壓降UCE=0.4 V。假設(shè)輸入信號(hào)的邏輯1電平為Ui=12 V，并取光敏三

39、極管導(dǎo)通電流IC=2 mA，則R1和RL可用下式計(jì)算：k3 . 224 . 05k07. 1103 . 112CCECCFFi1IUURIUURL應(yīng)用中請(qǐng)注意，無(wú)論光電耦合器是用在數(shù)字量輸入通道，還是數(shù)字量輸出通道，其輸入部分和輸出部分必須分別采用獨(dú)立的電源。 如果兩側(cè)共用一個(gè)電源，就會(huì)形成公共的地線回路， 從而使光電隔離作用失去意義。 （3） 光耦在數(shù)字量輸出通道中的應(yīng)用。功率場(chǎng)效應(yīng)管是一種常用的中等功率的開(kāi)關(guān)量輸出驅(qū)動(dòng)器件，為提高此類開(kāi)關(guān)量輸出通道的抗干擾能力，亦可采用光電耦合器來(lái)切斷智能儀器與被控開(kāi)關(guān)量之間的電氣聯(lián)系，如圖7-12所示。 它由光電耦合器GD、晶體管V1、V2及有關(guān)電阻組成

40、。當(dāng)從輸入端Ui輸入低電平時(shí)，光電耦合器中的發(fā)光二極管發(fā)光，光敏三極管導(dǎo)通，從而使晶體管V1截止，V2亦截止，進(jìn)而使功率場(chǎng)效應(yīng)管V3導(dǎo)通；反之功率場(chǎng)效應(yīng)管V3截止。 R15 VUiGDR2R3V1UDR4R5V2R6R7UDV3R8Uo圖 7-12 采用光電耦合器的驅(qū)動(dòng)電路 （4） 雙絞線傳輸雙絞線雙絞線對(duì)電場(chǎng)的耦合干擾不起抑制作用，但可對(duì)磁場(chǎng)耦合起抑制作用。在微機(jī)實(shí)時(shí)系統(tǒng)的長(zhǎng)線傳輸中，雙絞線是較常用的一種傳輸線，與同軸電纜相比， 雖然頻帶較差，但波阻抗高， 抗共模噪聲能力強(qiáng)。雙絞線能使各個(gè)小環(huán)路的電磁感應(yīng)干擾相互抵消，故對(duì)電磁場(chǎng)具有一定抑制效果。盡管如此， 但雙絞線并不能完全消除磁場(chǎng)耦合干擾

41、的影響，這是因?yàn)樯a(chǎn)工藝決定了絞扭所形成的各小塊面積不可能絕對(duì)相等，當(dāng)然方向也就不可能絕對(duì)相反，所以要想把磁場(chǎng)干擾全部抑制掉是不可能的。 （5） 長(zhǎng)線傳輸?shù)淖杩蛊ヅ溟L(zhǎng)線傳輸時(shí)，阻抗不匹配的傳輸線會(huì)產(chǎn)生反射，使信號(hào)失真。為了對(duì)傳輸線進(jìn)行阻抗匹配，必須估算出它的特性阻抗Rp。 利用示波器觀察的方法可以大致測(cè)定特性阻抗的大小，其測(cè)定方法如圖7-13所示。調(diào)節(jié)可變電阻RW，當(dāng)RW與Rp相等（匹配）時(shí)，A門的輸出波形畸變最小，反射波幾乎消失，這時(shí)的RW值可認(rèn)為是該傳輸線的特性阻抗Rp。同軸電纜特性阻抗的計(jì)算公式： dDCLZslg138c (7-9) 式中： L單位長(zhǎng)度的電感（H）； C單位長(zhǎng)度的電容（

42、F）； D外部導(dǎo)體的內(nèi)徑； d內(nèi)部導(dǎo)體的外徑； s介質(zhì)的相對(duì)介質(zhì)電系數(shù)。 圖 7-13 傳輸線特性阻抗測(cè)試示 波 器 觀 察 點(diǎn)A門RWRp圖 7-14 傳輸線的四種阻抗匹配方式 (a) 終端并聯(lián)阻抗匹配； (b) 始端串聯(lián)阻抗匹配(c) 終端并聯(lián)隔直流匹配； (d) 終端接箝位二極管匹配 A門RpR2R1 5 VB門(a)A門B門(b)RA門B門(c)RCA門B門(d)VRpRpRp（a） 終端并聯(lián)阻抗匹配。如圖7-14（a）所示，R1、R2為終 端 匹 配 電 阻 ，Rp為 雙 絞 線 特 性 阻 抗 ，Rp的 值 可 按Rp=R1R2/(R1+R2)的要求選取。一般取R1為220330

43、，而R2可在270390 范圍內(nèi)選取。這種匹配方法由于終端阻值低， 相當(dāng)于加重負(fù)載，使高電平有所下降，故高電平的抗干擾能力有所下降。 （b） 始端串聯(lián)阻抗匹配。如圖7-14（b）所示，在長(zhǎng)的始端串入電阻， 增大長(zhǎng)線的特性阻抗以達(dá)到和終端輸入阻抗匹配的目的。匹配電阻R的取值為Rp與A門輸出低電平時(shí)的輸出阻抗Rsol（約20 ）之差（即，R=Rp-Rsol）。 這種匹配方法的主要缺點(diǎn)是會(huì)使終端的低電平抬高，相當(dāng)于增加了輸出阻抗，降低了低電平的抗干擾能力。 （3） 終端并聯(lián)隔直流匹配。 如圖7-14(c)所示，因電容C在較大時(shí)只起隔直流作用，并不影響阻抗匹配，所以只要求匹配電阻R與Rp相等即可。它不

44、會(huì)引起輸出高電平的降低，故增加了對(duì)高電平的抗干擾能力。電容的取值為 p111010RRTRRTC (7-10) 式中: T傳輸脈沖寬度； R1始端阻件低電平輸出阻抗，約20； R匹配阻抗； Rp特性阻抗。 （4） 終端接箝位二極管匹配。如圖7-14(d)所示，利用二極管V把B門輸入端低電平箝位在0.3 V以下，可以減少波的反射、 振蕩以及線間竄擾， 提高動(dòng)態(tài)抗干擾能力。 4 4） 長(zhǎng)線傳輸還應(yīng)注意的問(wèn)題長(zhǎng)線傳輸還應(yīng)注意的問(wèn)題（1） 輸出端帶長(zhǎng)線后， 近處不能再帶其他負(fù)載（如圖7-15所示）。 圖 7-15 A門輸出端不準(zhǔn)接負(fù)載 A門B門不準(zhǔn)接負(fù)載（2） 觸發(fā)器輸出需要隔離后才可傳輸（如圖7-1

45、6所示）。 圖 7-16 隔離后進(jìn)行傳輸示意圖 B門隔離門AB（3） 用變壓器耦合不共地長(zhǎng)線傳輸（如圖7-17所示）。 這種線路不但可用變壓器實(shí)現(xiàn)，也可用光電耦合器件實(shí)現(xiàn)。 改變單穩(wěn)電路的參數(shù)可以得到不同寬度的傳輸脈沖。它適合于CPU與內(nèi)存、 外設(shè)以及A/D、 D/A等進(jìn)行單向信息傳輸。 單穩(wěn)YF5 V長(zhǎng)線5 VYF輸出不共地圖 7-17 不共地長(zhǎng)線傳輸 （4） 用“OC”門（集電極開(kāi)路門）作雙向總線傳輸。 “OC”門的最大特點(diǎn)是可以把輸出端并聯(lián)在一起，而一般的TTL 電路輸出端不能并聯(lián)在一起。因?yàn)楫?dāng)一個(gè)處于截止?fàn)顟B(tài)的與非門和一個(gè)處于導(dǎo)通狀態(tài)的與非門并聯(lián)在一起時(shí)，將產(chǎn)生很大的導(dǎo)通電流，約50

46、mA，這可能引起器件損壞； 所以必須用晶體管隔離后才能進(jìn)行雙向總線傳輸， 而“OC”門可以直接用來(lái)為單向、雙向總線傳輸。 由于負(fù)脈沖傳輸抗干擾能力較正脈沖強(qiáng)，因此，一般在長(zhǎng)線傳輸時(shí)，采用負(fù)脈沖傳輸，而且在速度要求不高時(shí)，在始端用驅(qū)動(dòng)器比用一般的TTL好些。 3 3） 印制電路板及電路的抗干擾設(shè)計(jì)印制電路板及電路的抗干擾設(shè)計(jì)（1 1） 地線設(shè)計(jì)地線設(shè)計(jì)微機(jī)系統(tǒng)中地線結(jié)構(gòu)大致有系統(tǒng)地、機(jī)殼地（屏蔽地）、 數(shù)字地（邏輯地）和模擬地等。在微機(jī)實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)中， 接地是抑制干擾的重要方法，如能將接地和屏蔽正確結(jié)合起來(lái)使用,可以解決大部分干擾問(wèn)題。 （a） 單點(diǎn)接地與多點(diǎn)接地的選擇。在低頻電路中， 信號(hào)的工

47、作頻率小于1 MHz時(shí)，它的布線和元器件間的電感影響較小，而接地電路形成的環(huán)流對(duì)干擾影響較大， 因而屏蔽線采用單點(diǎn)接地。當(dāng)信號(hào)工作頻率大于10 MHz時(shí)，地線阻抗變得很大，此時(shí)應(yīng)盡量降低地線阻抗，應(yīng)采用就近多點(diǎn)接地法。當(dāng)工作頻率在110 MHz之間時(shí)，如果用單點(diǎn)接地，其地線長(zhǎng)度不應(yīng)超過(guò)波長(zhǎng)的1/20，否則宜采用多點(diǎn)接地法。 （b） 數(shù)字、模擬電路分開(kāi)。電路板上既有高速邏輯電路， 又有線性電路，應(yīng)使它們盡量分開(kāi)，而兩者的地線不要相混， 分別與電源端地線相連。要盡量加大線性電路的接地面積。（c） 接地線應(yīng)盡量加粗。若接地所用線條很細(xì)，接地電位則將隨電流的變化而變化，致使微機(jī)的定時(shí)信號(hào)電平不穩(wěn)， 抗

48、噪聲性能變壞，因此應(yīng)將接地線條加粗。 （d） 接地線構(gòu)成閉合環(huán)路。只用數(shù)字電路組成的印制電路板接地時(shí)，將接地電路做成閉合環(huán)路大多都明顯地提高抗噪聲能力。其原因是：一塊印制電路板上有很多集成電路，尤其遇有耗電多的元件時(shí)，因受到線條粗細(xì)限制，地線產(chǎn)生電位差， 引起抗噪聲能力下降。 （2 2） 電源線布置電源線布置電源線的布線過(guò)程中，除了要根據(jù)電流的大小，盡量加粗導(dǎo)體寬度外，還應(yīng)采取使電源線、地線的走向與數(shù)據(jù)傳遞的方向一致， 這將有助于增強(qiáng)抗噪聲能力。 （3 3） 去耦電容配置去耦電容配置在印制電路板的各個(gè)關(guān)鍵部位配置去耦電容應(yīng)視為印制電路板設(shè)計(jì)的一項(xiàng)常規(guī)做法。 （a） 電源輸入端跨接10100 F

49、的電解電容器。 如有可能，接100 F以上更好。 （b） 原則上，每個(gè)集成電路芯片都應(yīng)安置一個(gè)0.01 F的陶瓷電容器鉭電容器。這種器件的高頻阻抗特別小， 在500 kHz20 MHz范圍內(nèi)阻抗小于1 ，而且漏電流很小（0.5 A以下）。 （c） 對(duì)于抗噪聲能力弱、關(guān)斷時(shí)電流變化大的器件和ROM、RAM存儲(chǔ)器件，應(yīng)在芯片的電源線（UCC）和地線（GND）間直接接入去耦電容。 （d）電容引線不能太長(zhǎng)，特別是高頻旁路電容不能帶引線。 4 4） 印制電路板的尺寸與器件布置印制電路板的尺寸與器件布置印制電路板大小要適中，過(guò)大時(shí)，印制線條長(zhǎng)，阻抗增加，不僅抗噪聲能力下降，成本也高；過(guò)小時(shí)，散熱不好， 同時(shí)易受鄰近線條干擾。 在器件布置方面，與其他邏輯電路一樣，應(yīng)把相互相關(guān)的器件盡量放得靠近些，能獲得較好的抗噪聲效果。如時(shí)鐘發(fā)生器、晶振和CPU的時(shí)鐘輸入端都易產(chǎn)生噪聲，要相互靠近些。易產(chǎn)生噪聲的器件、小電流電路、大電流電路等應(yīng)盡量遠(yuǎn)離計(jì)算機(jī)邏輯電路，如有可能，應(yīng)另做電路板，這一點(diǎn)十分重要。 另