第十三章抗干擾技術(shù)

1、n干擾的傳播途徑與作用方式 n硬件抗干擾技術(shù)n軟件抗干擾技術(shù) 是指有用信號(hào)以外的噪聲或造成檢測(cè)設(shè)備不能正常工作的破壞因素。 就是通過(guò)對(duì)這三要素中的一個(gè)或多個(gè)采取必要就是通過(guò)對(duì)這三要素中的一個(gè)或多個(gè)采取必要措施來(lái)實(shí)現(xiàn)的。措施來(lái)實(shí)現(xiàn)的。與干擾相關(guān)的幾個(gè)概念：與干擾相關(guān)的幾個(gè)概念：產(chǎn)生干擾信號(hào)的原因產(chǎn)生干擾信號(hào)的原因干擾源通過(guò)傳播途徑影響的器件或系統(tǒng)干擾源通過(guò)傳播途徑影響的器件或系統(tǒng)干擾源、傳播途徑及干擾對(duì)象。干擾源、傳播途徑及干擾對(duì)象。 檢測(cè)系統(tǒng)中干擾的來(lái)源是多方面的:外部干擾外部干擾內(nèi)部干擾內(nèi)部干擾與系統(tǒng)結(jié)構(gòu)無(wú)關(guān)，是由使用條件和外部與系統(tǒng)結(jié)構(gòu)無(wú)關(guān)，是由使用條件和外部環(huán)境因素決定的。環(huán)境因素決定的

2、。：天電干擾，如雷電或大氣電離作用引起天電干擾，如雷電或大氣電離作用引起的干擾電波；天體干擾，如太陽(yáng)輻射的電磁波；的干擾電波；天體干擾，如太陽(yáng)輻射的電磁波；周圍電氣設(shè)備發(fā)出的電磁波的干擾；電源的工頻周圍電氣設(shè)備發(fā)出的電磁波的干擾；電源的工頻干擾；氣象條件引起的干擾；地磁場(chǎng)干擾；火花干擾；氣象條件引起的干擾；地磁場(chǎng)干擾；火花放電、弧光放電、輝光放電等產(chǎn)生的電磁波等。放電、弧光放電、輝光放電等產(chǎn)生的電磁波等。 是由系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)布局、線路設(shè)計(jì)、元器件是由系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)布局、線路設(shè)計(jì)、元器件性質(zhì)變化和漂移等原因造成的性質(zhì)變化和漂移等原因造成的：分布電容、分布電感引起的耦合感應(yīng)，電：分布電容、分布電感引起的耦

3、合感應(yīng)，電磁場(chǎng)輻射感應(yīng)，長(zhǎng)線傳輸?shù)牟ǚ瓷洌帱c(diǎn)接地造成磁場(chǎng)輻射感應(yīng)，長(zhǎng)線傳輸?shù)牟ǚ瓷?，多點(diǎn)接地造成的電位差引入的干擾，寄生振蕩引起的干擾以及熱的電位差引入的干擾，寄生振蕩引起的干擾以及熱噪聲、閃變?cè)肼暋⒓夥逶肼暤?。噪聲、閃變?cè)肼?、尖峰噪聲等。n檢測(cè)系統(tǒng)的現(xiàn)場(chǎng)，往往有許多強(qiáng)電設(shè)備，它們的啟動(dòng)和工作過(guò)程中將產(chǎn)生干擾電磁場(chǎng)，另外還有來(lái)自空間傳播的電磁波和雷電的干擾，以及高壓輸電線周圍交變磁場(chǎng)的影響等。 n電場(chǎng)耦合又稱靜電耦合，是通過(guò)電容耦合竄入其他線路的。干擾傳播途徑主要有干擾傳播途徑主要有 電場(chǎng)干擾可以通過(guò)兩根導(dǎo)線之間構(gòu)成的分布電容竄入系統(tǒng)電場(chǎng)干擾可以通過(guò)兩根導(dǎo)線之間構(gòu)成的分布電容竄入系統(tǒng)12g1

4、212nU)CC(Rj1RCjU112nURCjU12g1212nUCCCU當(dāng)導(dǎo)體當(dāng)導(dǎo)體2對(duì)地電阻對(duì)地電阻R很小時(shí)，使很小時(shí)，使jR(C12+C2g) 1時(shí)，式時(shí)，式(9.1)可以近似表示為可以近似表示為在這種情況下，干擾電壓在這種情況下，干擾電壓Un由電容由電容C12和和C2g的分壓關(guān)系及的分壓關(guān)系及U1所確定，所確定，其幅值比前兩種情況大得多。其幅值比前兩種情況大得多。n在任何載流導(dǎo)體周圍都會(huì)產(chǎn)生磁場(chǎng)，當(dāng)電流變化時(shí)會(huì)引起交變磁場(chǎng)，該磁場(chǎng)必然在其周圍的閉合回路中產(chǎn)生感應(yīng)電勢(shì)引起干擾。1nMIjU其中：其中： 為感應(yīng)磁場(chǎng)交變角頻率為感應(yīng)磁場(chǎng)交變角頻率 M為兩根導(dǎo)線之間的互感為兩根導(dǎo)線之間的互感

5、 I1為導(dǎo)線為導(dǎo)線1中的電流中的電流 在設(shè)備內(nèi)部，線圈或變壓器的漏磁也會(huì)引起干擾；在設(shè)備外部，平行架在設(shè)備內(nèi)部，線圈或變壓器的漏磁也會(huì)引起干擾；在設(shè)備外部，平行架設(shè)的兩根導(dǎo)線也會(huì)產(chǎn)生干擾，由于感應(yīng)電磁場(chǎng)引起的耦合，可以計(jì)算感設(shè)的兩根導(dǎo)線也會(huì)產(chǎn)生干擾，由于感應(yīng)電磁場(chǎng)引起的耦合，可以計(jì)算感應(yīng)電壓應(yīng)電壓n公共阻抗耦合干擾是由于電流流過(guò)回路間公共阻抗，使得一個(gè)回路的電流所產(chǎn)生的電壓降影響到另一回路。 檢測(cè)系統(tǒng)中，普遍存在公共耦合阻抗，例如，檢測(cè)系統(tǒng)中，普遍存在公共耦合阻抗，例如，電源引線、印刷電路板上的地和公共電源線、電源引線、印刷電路板上的地和公共電源線、匯流排等。這些匯流條都具有一定的阻抗，對(duì)匯流

6、排等。這些匯流條都具有一定的阻抗，對(duì)于多回路來(lái)講，就是于多回路來(lái)講，就是公共耦合阻抗公共耦合阻抗。公共電源線的阻抗耦合 公共地線的阻抗耦合公共地線的阻抗耦合 n按干擾作用方式的不同，可分為差模干擾、共模干擾和長(zhǎng)線傳輸干擾。 又稱串模干擾，是指疊加在被測(cè)信號(hào)上的干擾噪聲，它串又稱串模干擾，是指疊加在被測(cè)信號(hào)上的干擾噪聲，它串聯(lián)在信號(hào)源回路中，與被測(cè)信號(hào)相加輸入系統(tǒng)。差模干擾聯(lián)在信號(hào)源回路中，與被測(cè)信號(hào)相加輸入系統(tǒng)。差模干擾與被測(cè)信號(hào)在回路中處于同樣的地位，也稱為常態(tài)干擾或與被測(cè)信號(hào)在回路中處于同樣的地位，也稱為常態(tài)干擾或橫向干擾。橫向干擾。 差模干擾：差模干擾：差模干擾示意圖差模干擾示意圖 n主

7、要有分布電容的電場(chǎng)耦合，空間的磁場(chǎng)耦合，長(zhǎng)線傳輸?shù)幕ブ饕蟹植茧娙莸碾妶?chǎng)耦合，空間的磁場(chǎng)耦合，長(zhǎng)線傳輸?shù)幕ジ?，感?0Hz工頻干擾，以及信號(hào)回路中元件參數(shù)變化等。工頻干擾，以及信號(hào)回路中元件參數(shù)變化等。產(chǎn)生差模干擾的原因產(chǎn)生差模干擾的原因n是指系統(tǒng)的兩個(gè)信號(hào)輸入端上所共有的干擾電壓,共模干擾也稱為共態(tài)干擾或縱向干擾。檢測(cè)系統(tǒng)的地、信號(hào)放大器的地與現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)源的地一般相隔一段距離，檢測(cè)系統(tǒng)的地、信號(hào)放大器的地與現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)源的地一般相隔一段距離，在兩個(gè)接地點(diǎn)之間往往存在一個(gè)電位差在兩個(gè)接地點(diǎn)之間往往存在一個(gè)電位差Vc，該電位差是系統(tǒng)信號(hào)輸入端，該電位差是系統(tǒng)信號(hào)輸入端上共有的干擾電壓，會(huì)對(duì)系統(tǒng)產(chǎn)生共模

8、干擾。上共有的干擾電壓，會(huì)對(duì)系統(tǒng)產(chǎn)生共模干擾。 共模干擾示意圖共模干擾示意圖 共模干擾：共模干擾：n對(duì)于系統(tǒng)的干擾來(lái)說(shuō)，共模干擾大都通過(guò)差模干擾的方式表現(xiàn)出來(lái)。兩種輸入方式時(shí)共模電壓的引入兩種輸入方式時(shí)共模電壓的引入 n圖 (a)所示為信號(hào)單端輸入情況，Zs是信號(hào)源內(nèi)阻，Zr是系統(tǒng)輸入阻抗。共模干擾電壓Ucm和信號(hào)源電壓Us相加共同作用于回路，此時(shí)，共模干擾全部以差模干擾形式作用于電路。由Ucm引起系統(tǒng)輸入的差模電壓Un1為 n因?yàn)閆rZs，則n其中，Zs是信號(hào)源內(nèi)阻(含信號(hào)引線電阻)，Zr是放大器輸入阻抗。顯然，Zr越大，或Zs越小，Un1越小，越有利于抑制共模干擾。1sncmsrZUUZZ

9、1sncmrZUUZn圖 9.8(b)所示為放大器雙端輸入情況，Zs1、Zs2為信號(hào)源內(nèi)阻，Zc1、Zc2為系統(tǒng)輸入阻抗。共模電壓Ucm引起系統(tǒng)輸入端的差模干擾電壓Un2為n若Zs1=Zs2，Zc1=Zc2，則Un2=0，系統(tǒng)沒(méi)有引入共模干擾。實(shí)際上，兩個(gè)輸入端不可能作到完全對(duì)稱，因此，Un20，也就是說(shuō)實(shí)際上總是存在一定的共模干擾電壓。當(dāng)Zs1和Zs2越小，Zc1和Zc2越大，并且Zc1和Zc2越接近時(shí)，共模干擾電壓就越小 1221122ccncmscscZZUUZZZZn由上述分析可知，對(duì)于存在共模干擾的場(chǎng)合，不能采用單端輸入，應(yīng)采用雙端輸入方式，原因是其抗共模干擾能力強(qiáng)。n為了衡量一個(gè)放

10、大器抑制共模干擾的能力，常用共模抑制比CMRR表示，即 n其中，Ucm是共模干擾電壓，Un是由Ucm轉(zhuǎn)化成的差模干擾電壓。顯然，單端輸入方式的CMRR較小，說(shuō)明它的抗共模抑制能力較差；而雙端輸入方式，由Ucm引入的差模干擾電壓Un較小，CMRR較大，所以抗共模干擾能力很強(qiáng)。)DB(UUlg20CMRRncmn在檢測(cè)系統(tǒng)中，現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)到控制計(jì)算機(jī)以及控制計(jì)算機(jī)到現(xiàn)場(chǎng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)，都經(jīng)過(guò)一段較長(zhǎng)的線路進(jìn)行信號(hào)傳輸，即長(zhǎng)線傳輸。 一是高速變化的信號(hào)在長(zhǎng)線中傳輸時(shí)，會(huì)出現(xiàn)波反射現(xiàn)象。一是高速變化的信號(hào)在長(zhǎng)線中傳輸時(shí)，會(huì)出現(xiàn)波反射現(xiàn)象。長(zhǎng)線傳輸干擾長(zhǎng)線傳輸干擾:信號(hào)在長(zhǎng)線中傳輸會(huì)遇到三個(gè)問(wèn)題：信號(hào)在長(zhǎng)線中傳輸

11、會(huì)遇到三個(gè)問(wèn)題：二是具有信號(hào)延時(shí)二是具有信號(hào)延時(shí)三是長(zhǎng)線傳輸會(huì)受到外界干擾三是長(zhǎng)線傳輸會(huì)受到外界干擾硬件抗干擾技術(shù) 電源引入的干擾是檢測(cè)系統(tǒng)的主要干擾之一；電源引入的干擾是檢測(cè)系統(tǒng)的主要干擾之一； 對(duì)檢測(cè)系統(tǒng)的干擾大部分是由電源耦合產(chǎn)生的。對(duì)檢測(cè)系統(tǒng)的干擾大部分是由電源耦合產(chǎn)生的。供電方式供電方式 尖峰脈沖干擾的抑制尖峰脈沖干擾的抑制 掉電保護(hù)掉電保護(hù) 直流側(cè)的抗干擾措施直流側(cè)的抗干擾措施 交流濾波器交流濾波器可采用電容濾波器，電感電容濾波器或有原濾波器。濾可采用電容濾波器，電感電容濾波器或有原濾波器。濾波器要有良好的接地，布線接近地面，輸入輸出引線應(yīng)相互隔離，波器要有良好的接地，布線接近地面

12、，輸入輸出引線應(yīng)相互隔離，不可平行或纏繞在一起。不可平行或纏繞在一起。 在電源變壓器中設(shè)置合理的屏蔽（靜電屏蔽和電磁屏蔽）是一種有在電源變壓器中設(shè)置合理的屏蔽（靜電屏蔽和電磁屏蔽）是一種有效的抗干擾措施，它是在電源變壓器的初級(jí)和次級(jí)之間加效的抗干擾措施，它是在電源變壓器的初級(jí)和次級(jí)之間加屏蔽層屏蔽層 。還可采用還可采用開(kāi)關(guān)電源、開(kāi)關(guān)電源、DC-DC變換器以及變換器以及UPS供電供電等，來(lái)提高電源等，來(lái)提高電源的穩(wěn)定性的穩(wěn)定性 電源變壓器的靜電屏蔽電源變壓器的靜電屏蔽 FCFCFCFCiUoUiUoU隔離變壓器及其屏蔽隔離變壓器及其屏蔽iUoU隔離變壓器 1:1電源變壓器n尖峰干擾是一種頻繁出現(xiàn)

13、的疊加于電網(wǎng)正弦波上的高能脈沖，其幅度可達(dá)幾千伏，寬度只有幾個(gè)毫微秒或幾個(gè)微妙，因此采用常規(guī)的抑制辦法是無(wú)效的，而必須采取綜合治理辦法。另外，使系統(tǒng)遠(yuǎn)離干擾源，對(duì)大功率用電設(shè)備采取專門措施抑制尖峰干另外，使系統(tǒng)遠(yuǎn)離干擾源，對(duì)大功率用電設(shè)備采取專門措施抑制尖峰干擾的產(chǎn)生等都是可行的方法。擾的產(chǎn)生等都是可行的方法。尖峰脈沖干擾的抑制尖峰脈沖干擾的抑制抑制尖峰干擾最常用的方法主要有三種：抑制尖峰干擾最常用的方法主要有三種：在交流電源的輸入端并聯(lián)壓敏電阻；在交流電源的輸入端并聯(lián)壓敏電阻；采用鐵磁共振原理采用鐵磁共振原理(如采用超級(jí)隔離變壓器如采用超級(jí)隔離變壓器)；在交流電源輸入端串入均衡器，即干擾抑制

14、器。在交流電源輸入端串入均衡器，即干擾抑制器。n電網(wǎng)的高頻干擾，由于頻帶較寬，僅在交流側(cè)采取抗干擾措施，很難保證干擾絕對(duì)不進(jìn)入直流系統(tǒng)，因此須在直流側(cè)采取必要的抗干擾措施。直流側(cè)的抗干擾措施直流側(cè)的抗干擾措施在每塊邏輯電路板的電源和地線的引入處并接一個(gè)（在每塊邏輯電路板的電源和地線的引入處并接一個(gè)（10100）F的大電容和一個(gè)（的大電容和一個(gè)（0.010.1）F的小電容；在各主要的集成的小電容；在各主要的集成電路芯片的電源輸入端與地之間，或電路板電源布線的一些關(guān)鍵電路芯片的電源輸入端與地之間，或電路板電源布線的一些關(guān)鍵點(diǎn)與地之間，接入一個(gè)（點(diǎn)與地之間，接入一個(gè)（110）F的電解電容，同時(shí)為濾除

15、高的電解電容，同時(shí)為濾除高頻干擾，可再并聯(lián)一個(gè)頻干擾，可再并聯(lián)一個(gè)0.01F的小電容。的小電容。去耦法去耦法在每塊電路板上裝上一個(gè)或幾塊穩(wěn)壓塊，以穩(wěn)定電路板上的電源在每塊電路板上裝上一個(gè)或幾塊穩(wěn)壓塊，以穩(wěn)定電路板上的電源電壓，提高抗干擾能力。電壓，提高抗干擾能力。增設(shè)穩(wěn)壓塊法增設(shè)穩(wěn)壓塊法二是為了保證控制系統(tǒng)穩(wěn)定可靠工作，提供一個(gè)基準(zhǔn)電位的接地，即工二是為了保證控制系統(tǒng)穩(wěn)定可靠工作，提供一個(gè)基準(zhǔn)電位的接地，即工作接地。作接地。 接地技術(shù)對(duì)檢測(cè)系統(tǒng)是極為重要的，不恰當(dāng)?shù)慕拥貢?huì)對(duì)系統(tǒng)產(chǎn)生嚴(yán)重接地技術(shù)對(duì)檢測(cè)系統(tǒng)是極為重要的，不恰當(dāng)?shù)慕拥貢?huì)對(duì)系統(tǒng)產(chǎn)生嚴(yán)重的干擾，而正確的接地卻是抑制干擾的有效措施之一。的

16、干擾，而正確的接地卻是抑制干擾的有效措施之一。檢測(cè)系統(tǒng)中接地的目的通常有兩個(gè)：檢測(cè)系統(tǒng)中接地的目的通常有兩個(gè)：一是為了安全，即安全接地；一是為了安全，即安全接地；地線系統(tǒng)分析地線系統(tǒng)分析n檢測(cè)系統(tǒng)中，一般有以下幾種地線：模擬地、數(shù)字地、安全地、系統(tǒng)地和交流地。 安全地安全地的目的是使設(shè)備機(jī)殼與大地等電位，以避免機(jī)殼帶的目的是使設(shè)備機(jī)殼與大地等電位，以避免機(jī)殼帶電影響人身和設(shè)備的安全。通常安全地又稱為保護(hù)地或機(jī)電影響人身和設(shè)備的安全。通常安全地又稱為保護(hù)地或機(jī)殼地，機(jī)殼包括機(jī)架、外殼、屏蔽罩等。殼地，機(jī)殼包括機(jī)架、外殼、屏蔽罩等。 模擬地模擬地作為傳感器、放大器、作為傳感器、放大器、A/D和和D

17、/A轉(zhuǎn)換中模擬電路的轉(zhuǎn)換中模擬電路的零電位。模擬信號(hào)有精度要求，有時(shí)信號(hào)比較小，而且與零電位。模擬信號(hào)有精度要求，有時(shí)信號(hào)比較小，而且與生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)相連。生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)相連。 數(shù)字地?cái)?shù)字地作為控制系統(tǒng)中各種數(shù)字電路的零電位，應(yīng)該與模作為控制系統(tǒng)中各種數(shù)字電路的零電位，應(yīng)該與模擬地分開(kāi)，避免模擬信號(hào)受數(shù)字脈沖的干擾。擬地分開(kāi)，避免模擬信號(hào)受數(shù)字脈沖的干擾。 系統(tǒng)地系統(tǒng)地是以上幾種地的最終回流點(diǎn)，直接與大地相連是以上幾種地的最終回流點(diǎn)，直接與大地相連 。在檢測(cè)中，對(duì)上述各種地的處理一般是采用分別回流法單點(diǎn)接地。 單點(diǎn)接地與多點(diǎn)接地 分別回流法接地示意圖分別回流法接地示意圖輸入系統(tǒng)的接地輸入系統(tǒng)的接地n在輸入

18、通道中，為防止干擾，傳感器、變送器、和信號(hào)放大器通常采用屏蔽罩進(jìn)行屏蔽，而信號(hào)線往往采用屏蔽信號(hào)線。屏蔽層的接地也應(yīng)采取單點(diǎn)接地方式，關(guān)鍵是確定接地位置。n輸入信號(hào)源有接地和浮地兩種情況。信號(hào)源端接地，而接收端浮地信號(hào)源端接地，而接收端浮地，則屏蔽層應(yīng)在信號(hào)源端接地，則屏蔽層應(yīng)在信號(hào)源端接地 信號(hào)源浮地，接收端接地，則信號(hào)源浮地，接收端接地，則屏蔽層應(yīng)在接收端接地屏蔽層應(yīng)在接收端接地 共模干擾產(chǎn)生的原因主要是不同的地之間存在共模電壓，以及模擬信號(hào)系統(tǒng)對(duì)地的漏阻抗。共模干擾的抑制措施主要有三種：變壓器隔離、光電隔離、浮地屏蔽。變壓器隔離變壓器隔離n變壓器隔離是利用隔離變壓器將模擬信號(hào)電路與數(shù)字信

19、號(hào)電路隔離開(kāi)，也就是把模擬地與數(shù)字地?cái)嚅_(kāi)，以使共模干擾電壓不能構(gòu)成回路，從而達(dá)到抑制共模干擾的目的。另外，隔離后的兩電路應(yīng)分別采用兩組互相獨(dú)立的電源供電，切斷兩部分的地線聯(lián)系 .n這種隔離適用于無(wú)直流分量信號(hào)的通路。對(duì)于直流信號(hào)，也可通過(guò)調(diào)制器變換成交流信號(hào)，經(jīng)隔離變壓器后，用解調(diào)器再變換成直流信號(hào)。光電隔離光電隔離n光電耦合器是由發(fā)光二極管和光敏三極管（或達(dá)林頓管、或晶閘管等）封裝在一個(gè)管殼內(nèi)組成, 實(shí)現(xiàn)以光為媒介的電信號(hào)傳輸。發(fā)光二極管動(dòng)態(tài)電阻非常小，而干擾源的內(nèi)阻一般很大，能夠傳送到光電耦合器輸入端的干擾信號(hào)很小。由于光電耦合器是用光傳送信號(hào)，兩端電路無(wú)直接電氣聯(lián)系，因此，切斷了兩端電路

20、之間地線的聯(lián)系，抑制了共模干擾。光電耦合器的發(fā)光二極管只有在通過(guò)一定電流時(shí)才能發(fā)光，由于許多干擾信號(hào)雖幅值較高，但能量較小，不足以使發(fā)光二極管發(fā)光，從而可以有效地抑制干擾信號(hào)。 A/D轉(zhuǎn)換器D1D2+5V+5VD3D4D5D6D7D0 D/A轉(zhuǎn)換器+5V+5V(b)在CPU與D/A轉(zhuǎn)換器之間(a)在A/D轉(zhuǎn)換器與CPU之間圖8-11 光耦隔離器的數(shù)字信號(hào)隔離CPUD1D2D3D4D5D6D7D0D1D2D3D4D5D6D7D0D1D2D3D4D5D6D7D0CPU浮地屏蔽浮地屏蔽n浮地屏蔽是指信號(hào)放大器采用雙層屏蔽，輸入為浮地雙端輸入，如圖示。這種屏蔽方法使輸入信號(hào)浮空，達(dá)到了抑制共模干擾的目

21、的。（2）根據(jù)差模干擾頻率與被測(cè)信號(hào)頻率的分布特性，采用相應(yīng)根據(jù)差模干擾頻率與被測(cè)信號(hào)頻率的分布特性，采用相應(yīng)的的濾波器濾波器，如低通濾波器、高通濾波器、帶通濾波器等。濾波，如低通濾波器、高通濾波器、帶通濾波器等。濾波器是一個(gè)選頻電路，其功能是讓指定頻段的信號(hào)通過(guò)，將其余器是一個(gè)選頻電路，其功能是讓指定頻段的信號(hào)通過(guò)，將其余頻段的信號(hào)衰減，濾除。在工業(yè)控制中，串模信號(hào)往往比被測(cè)頻段的信號(hào)衰減，濾除。在工業(yè)控制中，串模信號(hào)往往比被測(cè)儀器變化快。儀器變化快。差模干擾信號(hào)差模干擾信號(hào)和有效信號(hào)相串聯(lián)，疊加在一起作為輸入信號(hào)，因和有效信號(hào)相串聯(lián)，疊加在一起作為輸入信號(hào)，因此，對(duì)差模干擾的抑制較為困難。

22、對(duì)差模干擾應(yīng)根據(jù)干擾信號(hào)的此，對(duì)差模干擾的抑制較為困難。對(duì)差模干擾應(yīng)根據(jù)干擾信號(hào)的特性和來(lái)源，分別采用不同的措施來(lái)抑制。特性和來(lái)源，分別采用不同的措施來(lái)抑制。（1）對(duì)于來(lái)自空間電磁耦合所產(chǎn)生的差模干擾，可采用）對(duì)于來(lái)自空間電磁耦合所產(chǎn)生的差模干擾，可采用雙絞線雙絞線作作為信號(hào)線，其目的是減少電磁感應(yīng)，并使各個(gè)小環(huán)路的感應(yīng)電勢(shì)為信號(hào)線，其目的是減少電磁感應(yīng)，并使各個(gè)小環(huán)路的感應(yīng)電勢(shì)互相呈反向抵消。也可采用金屬屏蔽線或屏蔽雙絞線?；ハ喑史聪虻窒?。也可采用金屬屏蔽線或屏蔽雙絞線。（4）當(dāng)被測(cè)信號(hào)與干擾信號(hào)的當(dāng)被測(cè)信號(hào)與干擾信號(hào)的頻譜相互交錯(cuò)頻譜相互交錯(cuò)時(shí)，通常的濾波電路時(shí)，通常的濾波電路很難將其分開(kāi)

23、，可采用很難將其分開(kāi)，可采用調(diào)制解調(diào)器調(diào)制解調(diào)器技術(shù)。技術(shù)。（3）當(dāng)）當(dāng)對(duì)稱性交變對(duì)稱性交變的差模干擾電壓或的差模干擾電壓或尖峰型尖峰型差模干擾成為主要差模干擾成為主要干擾時(shí)，選用干擾時(shí)，選用積分式或雙積分式積分式或雙積分式A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器可以消弱差模干擾可以消弱差模干擾的影響。的影響。n同軸電纜對(duì)于電場(chǎng)干擾有較強(qiáng)的抑制作用，工作頻率較高。同軸電纜對(duì)于電場(chǎng)干擾有較強(qiáng)的抑制作用，工作頻率較高。雙絞線對(duì)于磁場(chǎng)干擾有較好的抑制作用，絞距越短，效果越雙絞線對(duì)于磁場(chǎng)干擾有較好的抑制作用，絞距越短，效果越好。在電場(chǎng)干擾較強(qiáng)時(shí)須采用屏蔽雙絞線。好。在電場(chǎng)干擾較強(qiáng)時(shí)須采用屏蔽雙絞線。采用同軸電纜或雙絞線作為

24、傳輸線采用同軸電纜或雙絞線作為傳輸線 在使用雙絞線時(shí)，盡可能采用平衡式傳輸線路。所謂平衡式在使用雙絞線時(shí)，盡可能采用平衡式傳輸線路。所謂平衡式傳輸線路，是雙絞線的兩根線不接地傳輸信號(hào)。因?yàn)檫@種傳傳輸線路，是雙絞線的兩根線不接地傳輸信號(hào)。因?yàn)檫@種傳輸方式具有較好的抗差模干擾能力，外部干擾在雙絞線中的輸方式具有較好的抗差模干擾能力，外部干擾在雙絞線中的兩條線中產(chǎn)生對(duì)稱的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，相互抵消。同時(shí)，對(duì)于來(lái)兩條線中產(chǎn)生對(duì)稱的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，相互抵消。同時(shí)，對(duì)于來(lái)自地線的干擾信號(hào)也受到抑制。自地線的干擾信號(hào)也受到抑制。 終端阻抗匹配終端阻抗匹配n為了消除長(zhǎng)線的反射現(xiàn)象，可采用終端或始端阻抗匹配的方法。n同軸

25、電纜的波阻抗一般在50100之間，雙絞線的波阻抗約為100200。進(jìn)行阻抗匹配，首先，需要通過(guò)測(cè)試或由已知的技術(shù)數(shù)據(jù)掌握傳輸線的波阻抗Rp的大小。終端阻抗匹配終端阻抗匹配 圖 8-17 信號(hào)線的敷設(shè)信號(hào)電纜電源電纜隔板(a)信號(hào)電纜電源電纜15cm(b)信號(hào)電纜電源電纜15cm(c)電源電纜信號(hào)電纜屏蔽罩(d)n數(shù)字濾波是一種軟件算法，它實(shí)現(xiàn)從采樣信號(hào)中提取出有效信號(hào)數(shù)值，濾除干擾信號(hào)的功能。n數(shù)字濾波與模擬濾波相比，具有很多優(yōu)點(diǎn)。數(shù)字濾波可以實(shí)現(xiàn)對(duì)頻率很低（如0.01Hz）信號(hào)的濾波，克服了模擬濾波器的不足；首先，由于采用了程序?qū)崿F(xiàn)濾波，無(wú)需硬件器件，不受外界的影響，也無(wú)參數(shù)變化等問(wèn)題，所以

26、可靠性高，穩(wěn)定性好；n當(dāng)然，數(shù)字濾波不足之處在于濾波速度比硬件濾波要慢，但鑒于數(shù)字濾波器具有的上述優(yōu)點(diǎn)，在計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用。數(shù)字濾波還可以根據(jù)信號(hào)和干擾的不同，采用不同的濾波方法和濾波參數(shù)，具有靈活、方便、功能強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。p數(shù)字信號(hào)是用高低電平表示的兩態(tài)信號(hào)，即“0”、“1”。在數(shù)字信號(hào)的輸入中，由于操作或外界等的干擾，會(huì)引起狀態(tài)變化，造成誤判。 p對(duì)于數(shù)字信號(hào)來(lái)說(shuō)，干擾信號(hào)多呈毛刺狀，作用時(shí)間短。利用這一特點(diǎn)，在采集某一數(shù)字信號(hào)時(shí)，可多次重復(fù)采集，直到連續(xù)兩次或兩次以上采集結(jié)果完全一致方為有效。若多次采集后，信號(hào)總是變化不定，可停止采集，給出報(bào)警信號(hào)。p對(duì)數(shù)字信號(hào)的采集不能采用

27、多次平均方法，而是比較兩次或兩次采集結(jié)果是否相同。n由于干擾，可能使計(jì)算機(jī)輸出的正確數(shù)字信號(hào)，在輸出設(shè)備中得到的卻是錯(cuò)誤信號(hào)。n輸出設(shè)備有電位控制型和同步鎖相型兩種，前者有良好的抗“毛刺”干擾能力，后者不耐干擾，當(dāng)鎖存線上出現(xiàn)干擾時(shí)，會(huì)盲目鎖存當(dāng)前的數(shù)據(jù)。n輸出設(shè)備的慣性（響應(yīng)速度）與干擾的耐受能力也有很大關(guān)系。慣性大的輸出設(shè)備（各類電磁機(jī)構(gòu)）對(duì)“毛刺”干擾有一定耐受能力；慣性小的輸出設(shè)備（如通信口、顯示設(shè)備等）耐受能力就小一些。在軟件上可以采取以下一些方法提高抗干擾能力：（1）重復(fù)輸出同一數(shù)據(jù)重復(fù)輸出同一數(shù)據(jù)。在滿足實(shí)時(shí)控制的要求前提下，重復(fù)周。在滿足實(shí)時(shí)控制的要求前提下，重復(fù)周期盡可能短些

28、。外部設(shè)備接受到一個(gè)被干擾的錯(cuò)誤信號(hào)后，還來(lái)期盡可能短些。外部設(shè)備接受到一個(gè)被干擾的錯(cuò)誤信號(hào)后，還來(lái)不及作出有效的反應(yīng)，一個(gè)正確的輸出信息又來(lái)到，就可及時(shí)防不及作出有效的反應(yīng)，一個(gè)正確的輸出信息又來(lái)到，就可及時(shí)防止錯(cuò)誤動(dòng)作的產(chǎn)生。止錯(cuò)誤動(dòng)作的產(chǎn)生。（2）對(duì)于不能重復(fù)輸出同一信號(hào)的輸出裝置，例如帶自環(huán)型分配）對(duì)于不能重復(fù)輸出同一信號(hào)的輸出裝置，例如帶自環(huán)型分配器和功率驅(qū)動(dòng)器的步進(jìn)電機(jī)，可在軟硬件上采取一些措施。器和功率驅(qū)動(dòng)器的步進(jìn)電機(jī)，可在軟硬件上采取一些措施。（3）計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)字信號(hào)輸出時(shí)，應(yīng)將有關(guān)可編程輸出芯片的狀）計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)字信號(hào)輸出時(shí)，應(yīng)將有關(guān)可編程輸出芯片的狀態(tài)也一并重復(fù)設(shè)置。態(tài)也一

29、并重復(fù)設(shè)置。（4）采用）采用抗干擾編碼抗干擾編碼。按一定規(guī)約，將需傳輸?shù)臄?shù)據(jù)進(jìn)行編碼，。按一定規(guī)約，將需傳輸?shù)臄?shù)據(jù)進(jìn)行編碼，在智能接收端，再按規(guī)約進(jìn)行解碼，并完成檢錯(cuò)或糾錯(cuò)功能。在智能接收端，再按規(guī)約進(jìn)行解碼，并完成檢錯(cuò)或糾錯(cuò)功能。nCPU是計(jì)算機(jī)的核心。當(dāng)CPU受到干擾不能按正常狀態(tài)執(zhí)行程序時(shí)，就會(huì)引起計(jì)算機(jī)控制的混亂，所以需要采取措施，使CPU在受到干擾的情況下，盡可能無(wú)擾地恢復(fù)系統(tǒng)正常工作。n尤其是在單片機(jī)系統(tǒng)中，應(yīng)當(dāng)充分考慮系統(tǒng)的抗干擾性能。復(fù)位掉電保護(hù)指令冗余軟件陷阱Watchdog技術(shù)復(fù)位復(fù)位n對(duì)于失控的CPU，最簡(jiǎn)單的方法是使其復(fù)位，程序自動(dòng)從頭開(kāi)始執(zhí)行。為完成復(fù)位功能，在硬件電

30、路上應(yīng)設(shè)置復(fù)位電路。n上電復(fù)位是指計(jì)算機(jī)在開(kāi)機(jī)上電時(shí)自動(dòng)復(fù)位，此時(shí)所有硬件都從其初時(shí)狀態(tài)開(kāi)始，程序從第一條指令開(kāi)始執(zhí)行；n人工復(fù)位是指操作員按下復(fù)位按鈕時(shí)的復(fù)位；n自動(dòng)復(fù)位是指系統(tǒng)在需要復(fù)位的狀態(tài)時(shí)，由特定的電路自動(dòng)將CPU復(fù)位的一種方式。掉電保護(hù)掉電保護(hù)n在軟件中，應(yīng)設(shè)置掉電保護(hù)中斷服務(wù)程序，該中斷為最高優(yōu)先級(jí)的非屏蔽中斷，使系統(tǒng)能對(duì)掉電作出及時(shí)的反應(yīng)。首先進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)保護(hù)，把當(dāng)時(shí)的重要狀態(tài)參數(shù)、中間結(jié)果，甚至某些片內(nèi)寄存器的內(nèi)容一一存入具有后備電池的RAM中。其次是對(duì)有關(guān)外設(shè)作出妥善處理，如關(guān)閉各輸入輸出口，使外設(shè)處于某一非工作狀態(tài)等。最后必須在片內(nèi)RAM的某一個(gè)或兩個(gè)單元存入特定標(biāo)記的數(shù)字，作為掉電標(biāo)記，然后，進(jìn)入掉電保護(hù)工作狀態(tài)。指令冗余指令冗余n當(dāng)CPU受到干擾，程序“跑飛”后，往往將一些操作數(shù)當(dāng)作指令代碼來(lái)執(zhí)行，從而引起整個(gè)程序的混亂。采用指令冗余技術(shù)是使程序從“跑飛