第11章 智能儀器抗干擾技術(shù)及可靠性設(shè)計(jì)

1、首頁(yè)首頁(yè)第第1111章章 智能儀器抗干擾技術(shù)與可靠性設(shè)計(jì)智能儀器抗干擾技術(shù)與可靠性設(shè)計(jì) 本章內(nèi)容本章內(nèi)容 11.1 11.1 可靠性概述可靠性概述 11.2 11.2 可靠性設(shè)計(jì)可靠性設(shè)計(jì) 11.3 11.3 智能儀器抗干擾技術(shù)智能儀器抗干擾技術(shù)11.1 11.1 可靠性概述可靠性概述11.1.1 11.1.1 可靠性的基本概念可靠性的基本概念 可靠性是描述系統(tǒng)長(zhǎng)期穩(wěn)定、正常運(yùn)行能力的一可靠性是描述系統(tǒng)長(zhǎng)期穩(wěn)定、正常運(yùn)行能力的一個(gè)通用概念?？煽啃缘亩恐笜?biāo)：可靠度、失效率、個(gè)通用概念?？煽啃缘亩恐笜?biāo)：可靠度、失效率、平均無(wú)故障時(shí)間。平均無(wú)故障時(shí)間。 可靠度是指產(chǎn)品或系統(tǒng)在規(guī)定條件下和規(guī)定可靠

2、度是指產(chǎn)品或系統(tǒng)在規(guī)定條件下和規(guī)定的時(shí)間內(nèi)完成規(guī)定功能的概率。的時(shí)間內(nèi)完成規(guī)定功能的概率。 失效率（故障率）是指工作到某一時(shí)刻尚未失效率（故障率）是指工作到某一時(shí)刻尚未失效的產(chǎn)品，在該時(shí)刻后單位時(shí)間內(nèi)失效的概率。失效的產(chǎn)品，在該時(shí)刻后單位時(shí)間內(nèi)失效的概率。 平均無(wú)故障時(shí)間（平均壽命）是產(chǎn)品壽命的平均無(wú)故障時(shí)間（平均壽命）是產(chǎn)品壽命的平均值。對(duì)可修復(fù)產(chǎn)品，平均壽命是產(chǎn)品在其使用平均值。對(duì)可修復(fù)產(chǎn)品，平均壽命是產(chǎn)品在其使用壽命期內(nèi)某個(gè)觀(guān)察期間累積工作時(shí)間與故障次數(shù)之壽命期內(nèi)某個(gè)觀(guān)察期間累積工作時(shí)間與故障次數(shù)之比。對(duì)不可修復(fù)產(chǎn)品就是產(chǎn)品壽命的平均值。比。對(duì)不可修復(fù)產(chǎn)品就是產(chǎn)品壽命的平均值。下 頁(yè)上

3、頁(yè)返 回11.1.2 11.1.2 可靠性的總體考慮可靠性的總體考慮 影響智能儀器可靠、安全運(yùn)行的主要因素是來(lái)自影響智能儀器可靠、安全運(yùn)行的主要因素是來(lái)自系統(tǒng)內(nèi)部和外部的各種電氣干擾，及系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、系統(tǒng)內(nèi)部和外部的各種電氣干擾，及系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、器件選擇、安裝、制造工藝和外部環(huán)境條件等。器件選擇、安裝、制造工藝和外部環(huán)境條件等。 干擾主要表現(xiàn)：干擾主要表現(xiàn)： 數(shù)據(jù)采集誤差加大數(shù)據(jù)采集誤差加大 干擾侵入模擬輸入通道，疊加在有用信號(hào)之上。干擾侵入模擬輸入通道，疊加在有用信號(hào)之上。 控制狀態(tài)失靈控制狀態(tài)失靈 微機(jī)輸出的控制信號(hào)常依據(jù)某些狀態(tài)輸入信號(hào)和微機(jī)輸出的控制信號(hào)常依據(jù)某些狀態(tài)輸入信號(hào)和其邏輯處

4、理結(jié)果。若這些輸入的狀態(tài)信號(hào)受到干擾，其邏輯處理結(jié)果。若這些輸入的狀態(tài)信號(hào)受到干擾，將導(dǎo)致輸出控制誤差加大，甚至控制失常。將導(dǎo)致輸出控制誤差加大，甚至控制失常。 數(shù)據(jù)受干擾發(fā)生變化：數(shù)據(jù)受干擾發(fā)生變化：RAMRAM中數(shù)據(jù)被竄改。中數(shù)據(jù)被竄改。 程序運(yùn)行失常：干擾導(dǎo)致程序運(yùn)行失常：干擾導(dǎo)致PCPC值改變，將導(dǎo)致值改變，將導(dǎo)致程序混亂。程序混亂。下 頁(yè)上 頁(yè)返 回 影響可靠性的內(nèi)因：影響可靠性的內(nèi)因： 元器件本身的性能與可靠性。元器件本身的性能與可靠性。 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。包括硬件電路結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和運(yùn)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。包括硬件電路結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和運(yùn)行軟件設(shè)計(jì)。電路設(shè)計(jì)中要求元器件或線(xiàn)路布局合行軟件設(shè)計(jì)。電路設(shè)計(jì)中要

5、求元器件或線(xiàn)路布局合理。軟件設(shè)計(jì)通過(guò)合理編制軟件提高可靠性。理。軟件設(shè)計(jì)通過(guò)合理編制軟件提高可靠性。 安裝與調(diào)試。元器件與整個(gè)系統(tǒng)的安裝與調(diào)安裝與調(diào)試。元器件與整個(gè)系統(tǒng)的安裝與調(diào)試，是保證系統(tǒng)運(yùn)行和可靠性的重要措施。試，是保證系統(tǒng)運(yùn)行和可靠性的重要措施。 影響可靠性的外因：影響可靠性的外因： 外部電氣條件，如電源電壓的穩(wěn)定性、強(qiáng)電外部電氣條件，如電源電壓的穩(wěn)定性、強(qiáng)電場(chǎng)與磁場(chǎng)等的影響。場(chǎng)與磁場(chǎng)等的影響。 外部空間條件，如溫度、濕度等等。外部空間條件，如溫度、濕度等等。 外部機(jī)械條件，如振動(dòng)、沖擊等外部機(jī)械條件，如振動(dòng)、沖擊等 。下 頁(yè)上 頁(yè)返 回下 頁(yè)上 頁(yè)返 回11.2 11.2 可靠性設(shè)計(jì)

6、可靠性設(shè)計(jì)11.2.1 11.2.1 硬件可靠性設(shè)計(jì)硬件可靠性設(shè)計(jì) 基本準(zhǔn)則：基本準(zhǔn)則：元器件選擇是根本，合理安裝調(diào)試是元器件選擇是根本，合理安裝調(diào)試是基礎(chǔ)，系統(tǒng)設(shè)計(jì)是手段，外部環(huán)境是保證。貫穿于基礎(chǔ)，系統(tǒng)設(shè)計(jì)是手段，外部環(huán)境是保證。貫穿于系統(tǒng)設(shè)計(jì)、安裝、運(yùn)行的全過(guò)程。系統(tǒng)設(shè)計(jì)、安裝、運(yùn)行的全過(guò)程。 1.1.元器件級(jí)可靠性措施元器件級(jí)可靠性措施 元器件是儀器系統(tǒng)的基本部件，元器件的性能與元器件是儀器系統(tǒng)的基本部件，元器件的性能與可靠性是系統(tǒng)整體性能與可靠性的基礎(chǔ)?？煽啃允窍到y(tǒng)整體性能與可靠性的基礎(chǔ)。 選用元器件的措施：選用元器件的措施： 嚴(yán)格管理元器件的購(gòu)置、儲(chǔ)運(yùn)。嚴(yán)格管理元器件的購(gòu)置、儲(chǔ)運(yùn)。

7、 老化、篩選、測(cè)試。老化、篩選、測(cè)試。 降額使用。降額使用。 選用集成度高的元器件選用集成度高的元器件下 頁(yè)上 頁(yè)返 回 2.2.部件及系統(tǒng)級(jí)的可靠性措施部件及系統(tǒng)級(jí)的可靠性措施 部件及系統(tǒng)可靠性取決于設(shè)計(jì)的精心設(shè)計(jì)。影響部件及系統(tǒng)可靠性取決于設(shè)計(jì)的精心設(shè)計(jì)。影響計(jì)算機(jī)可靠性因素，有計(jì)算機(jī)可靠性因素，有40%40%來(lái)自電路及系統(tǒng)設(shè)計(jì)。來(lái)自電路及系統(tǒng)設(shè)計(jì)。 冗余技術(shù)冗余技術(shù) 冗余技術(shù)（容錯(cuò)技術(shù)）就是通過(guò)增加完成同一功冗余技術(shù)（容錯(cuò)技術(shù)）就是通過(guò)增加完成同一功能的并聯(lián)備用單元數(shù)目來(lái)提高系統(tǒng)可靠性。冗余技能的并聯(lián)備用單元數(shù)目來(lái)提高系統(tǒng)可靠性。冗余技術(shù)包括硬件冗余、軟件冗余等。術(shù)包括硬件冗余、軟件冗余

8、等。 電磁兼容設(shè)計(jì)電磁兼容設(shè)計(jì) 電磁兼容性是指計(jì)算機(jī)系統(tǒng)在電磁環(huán)境中的適應(yīng)電磁兼容性是指計(jì)算機(jī)系統(tǒng)在電磁環(huán)境中的適應(yīng)性。電磁兼容性設(shè)計(jì)的目的，使系統(tǒng)既不受外部電性。電磁兼容性設(shè)計(jì)的目的，使系統(tǒng)既不受外部電磁干擾的影響，也不對(duì)其他電子設(shè)備產(chǎn)生影響。磁干擾的影響，也不對(duì)其他電子設(shè)備產(chǎn)生影響。 信息冗余技術(shù)信息冗余技術(shù) 為防止系統(tǒng)因故障等原因而丟失信息，常將重要為防止系統(tǒng)因故障等原因而丟失信息，常將重要數(shù)據(jù)多重化，復(fù)制一份或多份存于不同空間。數(shù)據(jù)多重化，復(fù)制一份或多份存于不同空間。下 頁(yè)上 頁(yè)返 回 故障自動(dòng)檢測(cè)與診斷技術(shù)故障自動(dòng)檢測(cè)與診斷技術(shù) 對(duì)于復(fù)雜的系統(tǒng)，為了保證能及時(shí)檢驗(yàn)出有故障對(duì)于復(fù)雜的系

9、統(tǒng)，為了保證能及時(shí)檢驗(yàn)出有故障裝置或單元模塊，以便及時(shí)把有用單元替換上去。裝置或單元模塊，以便及時(shí)把有用單元替換上去。 失效保險(xiǎn)失效保險(xiǎn) 有些重要系統(tǒng)，一旦發(fā)生故障時(shí)希望整個(gè)系統(tǒng)應(yīng)有些重要系統(tǒng)，一旦發(fā)生故障時(shí)希望整個(gè)系統(tǒng)應(yīng)處于安全或保險(xiǎn)狀態(tài)（自動(dòng)切斷執(zhí)行設(shè)備）。處于安全或保險(xiǎn)狀態(tài)（自動(dòng)切斷執(zhí)行設(shè)備）。11.2.2 11.2.2 軟件可靠性設(shè)計(jì)軟件可靠性設(shè)計(jì) 1.1.時(shí)間冗余技術(shù)時(shí)間冗余技術(shù) 采用重復(fù)執(zhí)行某一操作或某一程序，并將兩次的采用重復(fù)執(zhí)行某一操作或某一程序，并將兩次的結(jié)果進(jìn)行比較對(duì)照來(lái)確認(rèn)系統(tǒng)工作是否正常。結(jié)果進(jìn)行比較對(duì)照來(lái)確認(rèn)系統(tǒng)工作是否正常。 2.2.指令冗余技術(shù)指令冗余技術(shù) 為使為

10、使“亂飛亂飛”的程序在程序區(qū)迅速納入正軌，應(yīng)的程序在程序區(qū)迅速納入正軌，應(yīng)該用單字節(jié)指令，并在關(guān)鍵地方插入一些單字節(jié)指該用單字節(jié)指令，并在關(guān)鍵地方插入一些單字節(jié)指令令NOPNOP，或?qū)⒂行巫止?jié)指令重寫(xiě)。，或?qū)⒂行巫止?jié)指令重寫(xiě)。下 頁(yè)上 頁(yè)返 回 3. 3.軟件陷阱技術(shù)軟件陷阱技術(shù) 當(dāng)亂飛程序進(jìn)入非程序區(qū)或表格區(qū)時(shí)，采用冗余當(dāng)亂飛程序進(jìn)入非程序區(qū)或表格區(qū)時(shí)，采用冗余指令便不適用，此時(shí)可以設(shè)定軟件陷阱，攔截亂飛指令便不適用，此時(shí)可以設(shè)定軟件陷阱，攔截亂飛程序，將其迅速引向一個(gè)指定位置，在那里有一段程序，將其迅速引向一個(gè)指定位置，在那里有一段專(zhuān)門(mén)對(duì)程序運(yùn)行出錯(cuò)進(jìn)行處理的程序。專(zhuān)門(mén)對(duì)程序運(yùn)行出錯(cuò)進(jìn)

11、行處理的程序。 4.“4.“看門(mén)狗看門(mén)狗”技術(shù)技術(shù) 指令冗余技術(shù)、軟件陷阱技術(shù)不能使失控的程序指令冗余技術(shù)、軟件陷阱技術(shù)不能使失控的程序擺脫擺脫“死循環(huán)死循環(huán)”的困境，可采用的困境，可采用“看門(mén)狗看門(mén)狗”技術(shù)脫技術(shù)脫“死循環(huán)死循環(huán)”。 5.5.編寫(xiě)軟件的其他注意事項(xiàng)編寫(xiě)軟件的其他注意事項(xiàng) 盡量采用單字節(jié)指令。盡量采用單字節(jié)指令。 慎用堆棧。慎用堆棧。 每次用到可編程每次用到可編程I/OI/O芯片，對(duì)有關(guān)功能重新設(shè)芯片，對(duì)有關(guān)功能重新設(shè)定一次，確保接口的可靠工作。定一次，確保接口的可靠工作。下 頁(yè)上 頁(yè)返 回11.3 11.3 智能儀器抗干擾技術(shù)智能儀器抗干擾技術(shù)11.3.1.11.3.1.干擾

12、產(chǎn)生與分類(lèi)干擾產(chǎn)生與分類(lèi) 1.1.干擾的來(lái)源干擾的來(lái)源 干擾的來(lái)源很多，性質(zhì)也不一樣。干擾竄入儀器干擾的來(lái)源很多，性質(zhì)也不一樣。干擾竄入儀器的渠道主要有三個(gè)：的渠道主要有三個(gè)： 空間電磁場(chǎng)。通過(guò)電磁波輻射竄入儀器，如空間電磁場(chǎng)。通過(guò)電磁波輻射竄入儀器，如雷電、無(wú)線(xiàn)電波等。雷電、無(wú)線(xiàn)電波等。 傳輸通道。各種干擾通過(guò)儀器的輸入輸出通傳輸通道。各種干擾通過(guò)儀器的輸入輸出通道竄入，特別是長(zhǎng)傳輸線(xiàn)受到的干擾更嚴(yán)重。道竄入，特別是長(zhǎng)傳輸線(xiàn)受到的干擾更嚴(yán)重。 配電系統(tǒng)。如來(lái)自市電的工頻干擾，它可以配電系統(tǒng)。如來(lái)自市電的工頻干擾，它可以通過(guò)電源變壓器分布電容和各種電磁路徑對(duì)測(cè)試系通過(guò)電源變壓器分布電容和各種電

13、磁路徑對(duì)測(cè)試系統(tǒng)產(chǎn)生影響。統(tǒng)產(chǎn)生影響。下 頁(yè)上 頁(yè)返 回 2.2.干擾的分類(lèi)。干擾的分類(lèi)。 按干擾產(chǎn)生的原因分類(lèi)：按干擾產(chǎn)生的原因分類(lèi)： 放電干擾：主要是雷電、靜電、電動(dòng)機(jī)的電放電干擾：主要是雷電、靜電、電動(dòng)機(jī)的電刷跳動(dòng)、大功率開(kāi)關(guān)觸點(diǎn)斷開(kāi)等放電產(chǎn)生的干擾。刷跳動(dòng)、大功率開(kāi)關(guān)觸點(diǎn)斷開(kāi)等放電產(chǎn)生的干擾。 高頻振蕩干擾：主要是中弧爐、感應(yīng)電爐、高頻振蕩干擾：主要是中弧爐、感應(yīng)電爐、開(kāi)關(guān)電源等產(chǎn)生高頻振蕩時(shí)形成的干擾。開(kāi)關(guān)電源等產(chǎn)生高頻振蕩時(shí)形成的干擾。 浪涌干擾：主要是交流系統(tǒng)中電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)電浪涌干擾：主要是交流系統(tǒng)中電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)電流、電爐合閘電流等設(shè)備產(chǎn)生涌流引起的干擾。流、電爐合閘電流等設(shè)備產(chǎn)生涌

14、流引起的干擾。 按干擾傳導(dǎo)模式分類(lèi)：分為串模干擾和共模干擾。按干擾傳導(dǎo)模式分類(lèi)：分為串模干擾和共模干擾。 按干擾波形及性質(zhì)分類(lèi)：分為持續(xù)正弦波和各種按干擾波形及性質(zhì)分類(lèi)：分為持續(xù)正弦波和各種形狀的脈沖波。形狀的脈沖波。下 頁(yè)上 頁(yè)返 回11.3.2 11.3.2 干擾的耦合方式干擾的耦合方式 干擾源產(chǎn)生的干擾是通過(guò)耦合通道對(duì)智能儀器發(fā)干擾源產(chǎn)生的干擾是通過(guò)耦合通道對(duì)智能儀器發(fā)生電磁干擾的。生電磁干擾的。 1.1.直接耦合方式直接耦合方式 干擾信號(hào)經(jīng)過(guò)導(dǎo)線(xiàn)直接傳導(dǎo)到被干擾電路中而造干擾信號(hào)經(jīng)過(guò)導(dǎo)線(xiàn)直接傳導(dǎo)到被干擾電路中而造成對(duì)電路的干擾。在智能儀器中，干擾噪聲經(jīng)過(guò)電成對(duì)電路的干擾。在智能儀器中，

15、干擾噪聲經(jīng)過(guò)電源線(xiàn)耦合進(jìn)入計(jì)算機(jī)電路是最常見(jiàn)的直接耦合現(xiàn)象。源線(xiàn)耦合進(jìn)入計(jì)算機(jī)電路是最常見(jiàn)的直接耦合現(xiàn)象。對(duì)這種耦合方式，可采用濾波去耦的方法有效地抑對(duì)這種耦合方式，可采用濾波去耦的方法有效地抑制或防止電磁干擾信號(hào)的傳入。制或防止電磁干擾信號(hào)的傳入。 2.2.公共阻抗耦合方式公共阻抗耦合方式 是噪聲源和信號(hào)源具有公共阻抗時(shí)的傳導(dǎo)耦合。是噪聲源和信號(hào)源具有公共阻抗時(shí)的傳導(dǎo)耦合。 公共阻抗耦合一般發(fā)生在兩個(gè)電路的電流經(jīng)一個(gè)公共阻抗耦合一般發(fā)生在兩個(gè)電路的電流經(jīng)一個(gè)公共阻抗時(shí)，一個(gè)電路在該阻抗上的電壓降會(huì)影響公共阻抗時(shí)，一個(gè)電路在該阻抗上的電壓降會(huì)影響到另一個(gè)電路。到另一個(gè)電路。下 頁(yè)上 頁(yè)返 回

16、3. 3.電容耦合方式電容耦合方式 這是指電位變化在干擾源與干擾對(duì)象之間引起的這是指電位變化在干擾源與干擾對(duì)象之間引起的靜電感應(yīng)。又稱(chēng)靜電耦合或電場(chǎng)耦合。靜電感應(yīng)。又稱(chēng)靜電耦合或電場(chǎng)耦合。 智能儀器中的微機(jī)測(cè)控系統(tǒng)電路的元件之間、導(dǎo)智能儀器中的微機(jī)測(cè)控系統(tǒng)電路的元件之間、導(dǎo)線(xiàn)之間、導(dǎo)線(xiàn)與元件之間都存在著分布電容。如果線(xiàn)之間、導(dǎo)線(xiàn)與元件之間都存在著分布電容。如果某一個(gè)導(dǎo)體上的信號(hào)電壓通過(guò)分布電容使其他導(dǎo)體某一個(gè)導(dǎo)體上的信號(hào)電壓通過(guò)分布電容使其他導(dǎo)體上的電位受到影響，稱(chēng)為電容性耦合。上的電位受到影響，稱(chēng)為電容性耦合。 4.4.感應(yīng)耦合方式感應(yīng)耦合方式 電磁感應(yīng)耦合又稱(chēng)磁場(chǎng)耦合。在任意載流導(dǎo)體周電磁

17、感應(yīng)耦合又稱(chēng)磁場(chǎng)耦合。在任意載流導(dǎo)體周?chē)臻g中都會(huì)產(chǎn)生磁場(chǎng)。若磁場(chǎng)是交變的，則對(duì)其圍空間中都會(huì)產(chǎn)生磁場(chǎng)。若磁場(chǎng)是交變的，則對(duì)其周?chē)]合電路產(chǎn)生感應(yīng)電勢(shì)。在設(shè)備內(nèi)部，線(xiàn)圈或周?chē)]合電路產(chǎn)生感應(yīng)電勢(shì)。在設(shè)備內(nèi)部，線(xiàn)圈或變壓器的漏磁是一個(gè)很大的干擾；在設(shè)備外部，當(dāng)變壓器的漏磁是一個(gè)很大的干擾；在設(shè)備外部，當(dāng)兩根導(dǎo)線(xiàn)在很長(zhǎng)的一段區(qū)間架設(shè)時(shí)也會(huì)產(chǎn)生干擾。兩根導(dǎo)線(xiàn)在很長(zhǎng)的一段區(qū)間架設(shè)時(shí)也會(huì)產(chǎn)生干擾。下 頁(yè)上 頁(yè)返 回 5. 5.輻射耦合方式輻射耦合方式 電磁場(chǎng)輻射也會(huì)造成干擾耦合。當(dāng)高頻電流流過(guò)電磁場(chǎng)輻射也會(huì)造成干擾耦合。當(dāng)高頻電流流過(guò)導(dǎo)體時(shí)，在該導(dǎo)體周?chē)惝a(chǎn)生電力線(xiàn)和磁力線(xiàn)，并導(dǎo)體時(shí)，在該導(dǎo)體周?chē)惝a(chǎn)生

18、電力線(xiàn)和磁力線(xiàn)，并發(fā)生高頻變化，從而形成一種在空間傳播的電磁波。發(fā)生高頻變化，從而形成一種在空間傳播的電磁波。處于電磁波中的導(dǎo)體便會(huì)感應(yīng)出相應(yīng)頻率的電動(dòng)勢(shì)。處于電磁波中的導(dǎo)體便會(huì)感應(yīng)出相應(yīng)頻率的電動(dòng)勢(shì)。 6.6.漏電耦合方式漏電耦合方式 漏電耦合是電阻性耦合方式。當(dāng)相鄰的元件或?qū)╇婑詈鲜请娮栊择詈戏绞健．?dāng)相鄰的元件或?qū)Ь€(xiàn)間的絕緣電阻降低時(shí)，有些電信號(hào)便會(huì)通過(guò)這個(gè)線(xiàn)間的絕緣電阻降低時(shí)，有些電信號(hào)便會(huì)通過(guò)這個(gè)降低了的絕緣電阻耦合到邏輯元件的輸入端而形成降低了的絕緣電阻耦合到邏輯元件的輸入端而形成干擾。干擾。下 頁(yè)上 頁(yè)返 回11.3.3 11.3.3 智能儀器硬件抗干擾技術(shù)智能儀器硬件抗干擾技術(shù)

19、 1.1.串模干擾的抑制串模干擾的抑制 采用輸入濾波器。如果串模干擾頻率比被測(cè)采用輸入濾波器。如果串模干擾頻率比被測(cè)信號(hào)頻率高（低），則采用低（高）通濾波器來(lái)抑信號(hào)頻率高（低），則采用低（高）通濾波器來(lái)抑制高（低）制高（低） 頻串模干擾。頻串模干擾。 選擇器件。如選擇器件。如A/DA/D轉(zhuǎn)換器采用雙積分型；也可轉(zhuǎn)換器采用雙積分型；也可采用高抗擾度邏輯器，通過(guò)提高閾值電平來(lái)抑制低采用高抗擾度邏輯器，通過(guò)提高閾值電平來(lái)抑制低噪聲的干擾；或人為地附加電容器，抑制高頻干擾。噪聲的干擾；或人為地附加電容器，抑制高頻干擾。 對(duì)信號(hào)進(jìn)行預(yù)處理。為了抑制來(lái)自電磁感應(yīng)對(duì)信號(hào)進(jìn)行預(yù)處理。為了抑制來(lái)自電磁感應(yīng)的串模

20、干擾，應(yīng)盡早將被測(cè)信號(hào)放大，以提高信號(hào)的串模干擾，應(yīng)盡早將被測(cè)信號(hào)放大，以提高信號(hào)噪聲比；或者盡可能早地完成噪聲比；或者盡可能早地完成A/DA/D轉(zhuǎn)換。轉(zhuǎn)換。 電磁屏蔽。對(duì)測(cè)量元件或變送器（如熱電偶、電磁屏蔽。對(duì)測(cè)量元件或變送器（如熱電偶、壓力變送器等）進(jìn)行良好的電磁屏蔽，同時(shí)選用帶壓力變送器等）進(jìn)行良好的電磁屏蔽，同時(shí)選用帶有屏蔽層的雙絞線(xiàn)或同軸電纜作信號(hào)線(xiàn)并保持良好有屏蔽層的雙絞線(xiàn)或同軸電纜作信號(hào)線(xiàn)并保持良好接地，能很好地抑制干擾。接地，能很好地抑制干擾。 下 頁(yè)上 頁(yè)返 回 2. 2. 共模干擾的抑制共模干擾的抑制 常見(jiàn)的共模抑制方法有以下幾種：常見(jiàn)的共模抑制方法有以下幾種： 利用雙端輸

21、入的放大器做前置放大器。利用雙端輸入的放大器做前置放大器。 利用變壓器或光電耦合器把各種模擬負(fù)載與利用變壓器或光電耦合器把各種模擬負(fù)載與數(shù)字信號(hào)源隔離開(kāi)來(lái)。數(shù)字信號(hào)源隔離開(kāi)來(lái)。 采用雙層屏蔽采用雙層屏蔽- -浮地輸入方式的抗干擾措施。浮地輸入方式的抗干擾措施。浮地輸入法是減小共模電流的有效措施之一。浮地輸入法是減小共模電流的有效措施之一。 下 頁(yè)上 頁(yè)返 回 3.3.輸入輸入/ /輸出、通道干擾的抑制輸出、通道干擾的抑制 開(kāi)關(guān)量輸入開(kāi)關(guān)量輸入/ /輸出通道和模擬量輸入輸出通道和模擬量輸入/ /輸出通道都輸出通道都是干擾串入的渠道。要切斷這條渠道，就要去掉對(duì)是干擾串入的渠道。要切斷這條渠道，就要

22、去掉對(duì)象與輸入象與輸入/ /輸出通道之間的公共地線(xiàn)，實(shí)現(xiàn)彼此電輸出通道之間的公共地線(xiàn)，實(shí)現(xiàn)彼此電隔離以抑制干擾。最常見(jiàn)的隔離器件就是光電耦合隔離以抑制干擾。最常見(jiàn)的隔離器件就是光電耦合器。器。 光電隔離是由光電耦合器件完成的。實(shí)現(xiàn)輸入和光電隔離是由光電耦合器件完成的。實(shí)現(xiàn)輸入和輸出在電氣上是完全隔離的。同時(shí)使夾雜在輸入開(kāi)輸出在電氣上是完全隔離的。同時(shí)使夾雜在輸入開(kāi)關(guān)量中的各種干擾脈沖都被擋在輸入回路的一側(cè)。關(guān)量中的各種干擾脈沖都被擋在輸入回路的一側(cè)。 原因分析如下：原因分析如下： 光電耦合器的輸入阻抗很低（一般為光電耦合器的輸入阻抗很低（一般為100-100-1k1k），而干擾源內(nèi)阻一般都很大

23、。），而干擾源內(nèi)阻一般都很大。 由于一般干擾噪聲源的內(nèi)阻都很大，雖然也由于一般干擾噪聲源的內(nèi)阻都很大，雖然也能供給較大的干擾電壓，但可供出的能量卻很少。能供給較大的干擾電壓，但可供出的能量卻很少。下 頁(yè)上 頁(yè)返 回 光電耦合的輸入光電耦合的輸入/ /輸出間的電容很小輸出間的電容很小( (一般為一般為0.5-2pF),0.5-2pF),絕緣電阻又非常大，因而被控設(shè)備的各絕緣電阻又非常大，因而被控設(shè)備的各種干擾很難反饋到輸入系統(tǒng)中去。種干擾很難反饋到輸入系統(tǒng)中去。 光電耦合器的光電耦合部分是在一個(gè)密封的光電耦合器的光電耦合部分是在一個(gè)密封的管殼內(nèi)進(jìn)行的，因而不會(huì)受到外界光的干擾。管殼內(nèi)進(jìn)行的，因而

24、不會(huì)受到外界光的干擾。 限于線(xiàn)性光耦的價(jià)格和性能指標(biāo)等原因，光耦一限于線(xiàn)性光耦的價(jià)格和性能指標(biāo)等原因，光耦一般用于數(shù)字信號(hào)的隔離。般用于數(shù)字信號(hào)的隔離。 3.3.總線(xiàn)的抗干擾設(shè)計(jì)總線(xiàn)的抗干擾設(shè)計(jì) 1 1）線(xiàn)間串?dāng)_）線(xiàn)間串?dāng)_ 電路板上相鄰的導(dǎo)線(xiàn)，由于分布電容等的存在，電路板上相鄰的導(dǎo)線(xiàn)，由于分布電容等的存在，會(huì)使某根線(xiàn)上的電壓、電流信號(hào)會(huì)影響鄰近的傳輸會(huì)使某根線(xiàn)上的電壓、電流信號(hào)會(huì)影響鄰近的傳輸線(xiàn)。距離越近，影響越明顯。線(xiàn)。距離越近，影響越明顯。 克服線(xiàn)間串?dāng)_的主要措施是控制導(dǎo)線(xiàn)之間的距離?？朔€(xiàn)間串?dāng)_的主要措施是控制導(dǎo)線(xiàn)之間的距離。下 頁(yè)上 頁(yè)返 回 2 2）信號(hào)的反射）信號(hào)的反射 指當(dāng)傳輸線(xiàn)

25、上的負(fù)載與傳輸特性阻抗不匹配時(shí)，指當(dāng)傳輸線(xiàn)上的負(fù)載與傳輸特性阻抗不匹配時(shí)，傳輸信號(hào)在負(fù)載上產(chǎn)生振蕩，發(fā)生畸變的現(xiàn)象。頻傳輸信號(hào)在負(fù)載上產(chǎn)生振蕩，發(fā)生畸變的現(xiàn)象。頻率越高，反射越嚴(yán)重。率越高，反射越嚴(yán)重。 解決辦法：解決辦法： 采用總線(xiàn)驅(qū)動(dòng)器，增加驅(qū)動(dòng)電流；采用總線(xiàn)驅(qū)動(dòng)器，增加驅(qū)動(dòng)電流； 采取總線(xiàn)終端電阻匹配的措施，消除反射。采取總線(xiàn)終端電阻匹配的措施，消除反射。 3 3）總線(xiàn)負(fù)載和總線(xiàn)驅(qū)動(dòng)能力的擴(kuò)展）總線(xiàn)負(fù)載和總線(xiàn)驅(qū)動(dòng)能力的擴(kuò)展 通常采取降額設(shè)計(jì)來(lái)避免出現(xiàn)總線(xiàn)負(fù)載驅(qū)動(dòng)能力通常采取降額設(shè)計(jì)來(lái)避免出現(xiàn)總線(xiàn)負(fù)載驅(qū)動(dòng)能力不足的問(wèn)題。當(dāng)系統(tǒng)負(fù)載過(guò)大時(shí)，可使用總線(xiàn)驅(qū)動(dòng)不足的問(wèn)題。當(dāng)系統(tǒng)負(fù)載過(guò)大時(shí)，可使用總

26、線(xiàn)驅(qū)動(dòng)器來(lái)提高總線(xiàn)的驅(qū)動(dòng)能力。器來(lái)提高總線(xiàn)的驅(qū)動(dòng)能力。下 頁(yè)上 頁(yè)返 回 4. 4.地線(xiàn)干擾的抑制地線(xiàn)干擾的抑制 接地設(shè)計(jì)的目的是消除各電路電流流經(jīng)公共地線(xiàn)接地設(shè)計(jì)的目的是消除各電路電流流經(jīng)公共地線(xiàn)時(shí)所產(chǎn)生的噪聲電壓，以及免受電磁場(chǎng)和地電位差時(shí)所產(chǎn)生的噪聲電壓，以及免受電磁場(chǎng)和地電位差的影響。的影響。 接地設(shè)計(jì)應(yīng)注意：接地設(shè)計(jì)應(yīng)注意： 1 1）一點(diǎn)接地和多點(diǎn)接地的原則：一般高頻電路）一點(diǎn)接地和多點(diǎn)接地的原則：一般高頻電路應(yīng)就近多點(diǎn)接地，低頻電路應(yīng)一點(diǎn)接地。應(yīng)就近多點(diǎn)接地，低頻電路應(yīng)一點(diǎn)接地。 2 2）屏蔽層與公共端的接地。當(dāng)一個(gè)接地的放大）屏蔽層與公共端的接地。當(dāng)一個(gè)接地的放大器與一個(gè)不接地的信號(hào)源