第7章智能儀器抗干擾技術(shù)與可靠性設(shè)計(jì)

第七章

智能儀器抗干擾技術(shù)與可靠性設(shè)計(jì)

智能儀器的干擾問(wèn)題

7.1從耦合通道抑制干擾的主要技術(shù)7.2抗干擾的其他技術(shù)與措施

7.3首頁(yè)本章重點(diǎn)第七章智能儀器抗干擾技術(shù)與可靠性設(shè)計(jì)智能儀器可靠性概述7.4可靠性設(shè)計(jì)7.5首頁(yè)本章重點(diǎn)1.影響智能儀器可靠性和產(chǎn)生干擾的主要因素

3.為消減干擾因素的影響可以采取的抗干擾技術(shù)

重點(diǎn)：2.為提高儀器的可靠性采取的軟件、硬件措施

返回7.1智能儀器的干擾問(wèn)題7.1.1干擾的定義與來(lái)源

干擾與噪聲是兩個(gè)不同性質(zhì)的概念。一般來(lái)說(shuō)，把那些來(lái)自信號(hào)外部、可以用屏蔽或接地的方法加以減弱或消除的影響稱(chēng)為“干擾”；而把由于材料或器件內(nèi)部的原因而產(chǎn)生的污染稱(chēng)為“噪聲”。噪聲和干擾是儀器儀表的大敵，它混在信號(hào)之中會(huì)降低儀器的有效分辨能力和靈敏度，使測(cè)量結(jié)果產(chǎn)生誤差。在數(shù)字邏輯電路中，如果干擾信號(hào)的電平超過(guò)邏輯元件的噪聲容限電平，會(huì)使邏輯元件產(chǎn)生誤動(dòng)作，導(dǎo)致系統(tǒng)工作紊亂。噪聲和干擾是不可避免的，隨著工業(yè)自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展，許多儀器儀表需要在很強(qiáng)的現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行，是智能儀器設(shè)計(jì)中必須考慮的問(wèn)題。下頁(yè)上頁(yè)返回7.1.1干擾的定義與來(lái)源

一、噪聲的來(lái)源與特點(diǎn)噪聲是來(lái)自元器件內(nèi)部的一種信號(hào)污染源。理論上任何電子線(xiàn)路都有電子噪聲，只是通常電子噪聲的強(qiáng)度很弱。在電子線(xiàn)路中，噪聲來(lái)源主要有兩方面：電阻熱噪聲和半導(dǎo)體管噪聲。例如，任何處于絕對(duì)零度以上的導(dǎo)電體都會(huì)產(chǎn)生熱噪聲；因電子的隨機(jī)作用會(huì)產(chǎn)生散粒噪聲等等。這些噪聲的形態(tài)大多是由一些尖脈沖組成的，其幅度和相位都是隨機(jī)的，因此常稱(chēng)為隨機(jī)噪聲，隨機(jī)噪聲的產(chǎn)生降低了傳感器和儀器的分辨率，它混雜于信號(hào)之中，嚴(yán)重時(shí)甚至可把有用信號(hào)掩埋，給我們測(cè)試工作造成了巨大的困難。統(tǒng)計(jì)分析表明，隨機(jī)噪聲幅度的概率分布屬正態(tài)（高斯）分布。下頁(yè)上頁(yè)返回7.1.1干擾的定義與來(lái)源

二、干擾的來(lái)源與特點(diǎn)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)：（1）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。（2）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。（3）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)試系統(tǒng)產(chǎn)生影響。各種開(kāi)關(guān)、可控硅的啟閉，元器件的機(jī)械振動(dòng)等都會(huì)對(duì)測(cè)試過(guò)程引起不同程度的干擾。干擾的特點(diǎn)是來(lái)自測(cè)試系統(tǒng)外部，因此一般可以通過(guò)屏蔽、濾波或電路元器件的合理布局，通過(guò)電源線(xiàn)和地線(xiàn)的合理連接，引線(xiàn)的正確走向等措施加以減弱或消除。下頁(yè)上頁(yè)返回7.1.2干擾的分類(lèi)干擾的類(lèi)型通常按干擾產(chǎn)生的原因、干擾傳導(dǎo)模式和干擾波形的性質(zhì)的不同進(jìn)行劃分。一、按干擾產(chǎn)生的原因分類(lèi)(1)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。(2)高頻振蕩干擾:主要是中弧爐、感應(yīng)電爐、開(kāi)關(guān)電源、直流-交流變壓器等產(chǎn)生高頻振蕩時(shí)形成的干擾。(3)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、開(kāi)關(guān)調(diào)節(jié)器的導(dǎo)通電流以及晶閘管變流器等設(shè)備產(chǎn)生涌流引起的干擾。這些干擾對(duì)智能儀器都有嚴(yán)重影響，必須認(rèn)真對(duì)待，而其中尤其以各類(lèi)開(kāi)關(guān)分?jǐn)嚯姼行载?fù)載所產(chǎn)生的干擾最難以抑制或消除。下頁(yè)上頁(yè)返回7.1.2干擾的分類(lèi)

二、按干擾傳導(dǎo)模式分類(lèi)傳導(dǎo)模式分為串模干擾（常模干擾）和共模干擾。串模干擾是指是指疊加在被測(cè)信號(hào)上的干擾，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)，如圖7.2所示。串模干擾與被測(cè)信號(hào)在回路中處于同樣的地位，也稱(chēng)為常模干擾、差模干擾或橫向干擾。例如信號(hào)源本身固有的漂移、紋波和噪聲形成的干擾電壓，無(wú)法與信號(hào)源分離，必然疊加在一起。

下頁(yè)上頁(yè)返回7.1.2干擾的分類(lèi)

共模干擾是指輸入通道兩個(gè)輸入端上共有的干擾電壓，也稱(chēng)為縱向干擾。共模干擾電壓可以是直流電壓，也可以是交流電壓，其幅值可達(dá)幾伏甚至更高。如圖7.3所示，在智能儀器系統(tǒng)中，被測(cè)信號(hào)（信號(hào)源）的參考接地點(diǎn)和儀器系統(tǒng)輸入信號(hào)的參考接地點(diǎn)之間存在一定的電位差，這個(gè)電位差就是共模干擾電壓，等效為圖中的干擾源。通常，輸入輸出線(xiàn)與大地或機(jī)殼之間發(fā)生的干擾都是共模干擾，信號(hào)線(xiàn)受到靜電感應(yīng)產(chǎn)生的干擾也多為共模干擾。7.1.2干擾的分類(lèi)

三、按干擾波形及性質(zhì)分類(lèi)最為典型的是將干擾劃分為持續(xù)正弦波和各種形狀的脈沖波。(1)持續(xù)正弦波持續(xù)正弦波多以頻率、幅值等特征值表示。(2)偶發(fā)脈沖電壓波形多以最高幅值、前沿上升陡度、脈沖寬度以及能量等特征值表示。例如雷擊波、接點(diǎn)分?jǐn)嚯妷贺?fù)載、靜電放電等波形。(3)脈沖列脈沖列多以最高幅值、前沿上升陡度、脈沖序列持續(xù)時(shí)間等特征值表示，如接點(diǎn)分?jǐn)嚯姼胸?fù)載、接地反復(fù)重燃過(guò)電壓等。下頁(yè)上頁(yè)返回7.1.3干擾的耦合通道

干擾源、耦合通道、接收載體是形成干擾的三個(gè)要素。產(chǎn)生干擾信號(hào)的設(shè)備被稱(chēng)為干擾源，接收載體是指受影響的儀器設(shè)備的某個(gè)環(huán)節(jié)，該環(huán)節(jié)吸收了干擾信號(hào)，并轉(zhuǎn)化為對(duì)系統(tǒng)造成影響的電氣參數(shù)。耦合通道則是干擾信號(hào)能夠到達(dá)被干擾環(huán)節(jié)的途徑。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。因此，需要弄清干擾源與被干擾對(duì)象之間的耦合通道和耦合機(jī)理。為避免從電磁場(chǎng)的角度研究干擾傳遞的復(fù)雜性，可以采用簡(jiǎn)化電路模型的處理方法。以下討論都采用集中參數(shù)回路分析，將耦合通道用集中參數(shù)的電容C、電感L及互感M表示。干擾的傳遞幾乎都是通過(guò)導(dǎo)線(xiàn)，或者通過(guò)空間和大地傳遞的。干擾傳播的途徑主要有三種：靜電耦合，磁場(chǎng)耦合，公共阻抗耦合，另外也有一些其他的傳播方式。下頁(yè)上頁(yè)返回7.1.3干擾的耦合通道一、靜電耦合：靜電耦合是指電場(chǎng)通過(guò)電容耦合途徑竄入其它線(xiàn)路。兩根并排的導(dǎo)線(xiàn)之間會(huì)構(gòu)成分布電容，如印制線(xiàn)路板上印制線(xiàn)路之間、變壓器繞線(xiàn)之間都會(huì)構(gòu)成分布電容。智能儀器中，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，這樣的現(xiàn)象就稱(chēng)為靜電耦合，又稱(chēng)為電場(chǎng)耦合或電容耦合。二、磁場(chǎng)耦合：磁場(chǎng)耦合干擾是指電流周?chē)艌?chǎng)對(duì)儀器設(shè)備回路耦合而形成的干擾，又稱(chēng)電磁感應(yīng)耦合。磁場(chǎng)耦合是通過(guò)導(dǎo)體間的互感耦合進(jìn)來(lái)的。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，普通的兩根導(dǎo)線(xiàn)平行架設(shè)時(shí)，也會(huì)產(chǎn)生磁場(chǎng)干擾。

下頁(yè)上頁(yè)返回三、公共阻抗耦合公共阻抗耦合是由于電流流過(guò)回路間的公共阻抗，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，它是干擾源和信號(hào)源具有公共阻抗時(shí)的傳導(dǎo)耦合。公共阻抗普遍存在，例如，電源引線(xiàn)、印刷電路板上的地和公共電源線(xiàn)、匯流排等。常見(jiàn)的公共阻抗耦合有公共地和電源阻抗兩種。各類(lèi)匯流排都具有一定的阻抗，對(duì)于多回路來(lái)說(shuō)，就是公共耦合阻抗。當(dāng)流過(guò)較大的數(shù)字信號(hào)電流時(shí)，其作用就像是一根天線(xiàn)，將干擾引入到各回路。同時(shí)，各匯流條之間具有電容，數(shù)字脈沖可以通過(guò)這個(gè)電容耦合過(guò)來(lái)。印刷電路板上的“地”實(shí)質(zhì)上就是公共匯流線(xiàn)，由于它具有一定的電阻，各電源之間就通過(guò)它產(chǎn)生信號(hào)耦合。7.1.3干擾的耦合通道

公共阻抗隨元件配置和實(shí)際器件的具體情況而定。例如，電源線(xiàn)和接地線(xiàn)的電阻、電感在一定的條件下會(huì)形成公共阻抗；一個(gè)電源電路對(duì)幾個(gè)電路供電時(shí)，如果電源不是內(nèi)阻抗為零的理想電壓源，則其內(nèi)阻抗就成為接受供電的幾個(gè)電路的公共阻抗。只要其中某一電路的電流發(fā)生變化，便會(huì)使其他電路的供電電壓發(fā)生變化，形成公共阻抗耦合。四、其他耦合方式1.直接耦合方式電導(dǎo)性耦合最普遍的方式是干擾信號(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。7.1.3干擾的耦合通道

2.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)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)。3.漏電耦合方式漏電耦合干擾是因絕緣電阻降低而由漏電流引起的干擾，當(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)降低了的絕緣電阻耦合到邏輯元件的輸入端而形成干擾。漏電耦合干擾多發(fā)生于工作條件比較惡劣的環(huán)境或器件性能退化、器件本身老化的情況下。7.1.3干擾的耦合通道

7.2從耦合通道抑制干擾的主要技術(shù)由于干擾源、耦合通道、接收載體是形成干擾的三個(gè)要素，相應(yīng)地，抑制干擾也可以從消除或抑制干擾源、破壞干擾的耦合通道、消除接收電路對(duì)干擾的敏感性這三方面著手，這可以作為抑制干擾的基本思路，但在實(shí)際采取一些抗干擾措施時(shí)，未必能夠明確區(qū)分出針對(duì)的是哪一個(gè)要素采取的措施。本節(jié)從破壞干擾的耦合通道或傳播途徑這一角度對(duì)抑制干擾的一些主要硬件抗干擾技術(shù)加以介紹。從干擾的耦合通道來(lái)看，對(duì)于以“電路”的形式侵入的干擾，可采取諸如提高絕緣性能，采用隔離變壓器、光電耦合器等隔離技術(shù)切斷干擾途徑；采用退耦、濾波等手段引導(dǎo)干擾信號(hào)的轉(zhuǎn)移；改變接地形式切斷干擾途徑等。對(duì)于以“輻射”的形式侵入的干擾，一般采取各種屏蔽技術(shù)，如靜電屏蔽、電磁屏蔽、磁屏蔽等。下頁(yè)上頁(yè)返回7.2.1隔離技術(shù)信號(hào)的隔離目的之一是從電路上把干擾源和易干擾的部分隔離開(kāi)來(lái)，使測(cè)控裝置與現(xiàn)場(chǎng)僅保持信號(hào)聯(lián)系，但不直接發(fā)生電的聯(lián)系。隔離的實(shí)質(zhì)是把引進(jìn)的干擾通道切斷，從而達(dá)到隔離現(xiàn)場(chǎng)干擾的目的。一般工業(yè)應(yīng)用的智能儀器中的微機(jī)測(cè)控系統(tǒng)既包括弱電控制部分，又包括強(qiáng)電控制部分。為了使兩者之間既保持控制信號(hào)的聯(lián)系，又要隔絕電氣方面的聯(lián)系，即實(shí)現(xiàn)弱電和強(qiáng)電隔離，是保證系統(tǒng)工作穩(wěn)定，設(shè)備與操作人員安全的重要措施。常用的隔離方式有光電隔離、變壓器隔離、繼電器隔離等。下頁(yè)上頁(yè)返回一、光電隔離光電隔離是由光電耦合器件完成的。光電耦合器是以光為媒介傳輸信號(hào)的器件，其輸入端配置發(fā)光源，輸出端配置受光器，因而輸入和輸出在電氣上是完全隔離的。開(kāi)關(guān)量輸入電路接入光電耦合器之后，由于光電耦合器的隔離作用，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)。除此之外，還能起到很好的安全保障作用，因?yàn)楣怆婑詈喜皇菍⑤斎雮?cè)和輸出側(cè)的電信號(hào)進(jìn)行直接耦合，而是以光為媒介進(jìn)行間接耦合，具有較高的電氣隔離和抗干擾能力。光電耦合器可根據(jù)要求不同，由不同種類(lèi)的發(fā)光元件和受光元件組合成許多系列的光電耦合器。目前應(yīng)用最廣的是發(fā)光二極管與光敏三極管組合的光電耦合器。

下頁(yè)上頁(yè)返回7.2.1隔離技術(shù)二、繼電器隔離繼電器的線(xiàn)圈和觸點(diǎn)之間沒(méi)有電氣上的聯(lián)系，因此，可利用繼電器的線(xiàn)圈接收電氣信號(hào)，利用觸點(diǎn)發(fā)送和輸出信號(hào)，從而避免強(qiáng)電和弱電信號(hào)之間的直接接觸，實(shí)現(xiàn)抗干擾隔離。常用的電磁繼電器、固態(tài)繼電器都可以用來(lái)實(shí)現(xiàn)隔離作用。用繼電器對(duì)開(kāi)關(guān)量進(jìn)行隔離時(shí)，要考慮到繼電器線(xiàn)包的反電動(dòng)勢(shì)的影響，驅(qū)動(dòng)電路的器件必須能耐高壓。為了吸收繼電器線(xiàn)包的反電動(dòng)勢(shì)通常在線(xiàn)包兩端并聯(lián)一個(gè)二極管。下頁(yè)上頁(yè)返回7.2.1隔離技術(shù)三、變壓器隔離脈沖變壓器可實(shí)現(xiàn)數(shù)字信號(hào)的隔離。脈沖變壓器的匝數(shù)較少，而且一次和二次繞組分別纏繞在鐵氧體磁芯的兩側(cè)，分布電容僅幾pF，所以可作為脈沖信號(hào)的隔離器件。脈沖變壓器隔離法傳遞脈沖輸入/輸出信號(hào)時(shí)，不能傳遞直流分量。智能儀器中微機(jī)使用的數(shù)字量信號(hào)輸入/輸出的控制設(shè)備不要求傳遞直流分量，所以脈沖變壓器隔離法在微機(jī)測(cè)控系統(tǒng)中得到廣泛的應(yīng)用。對(duì)一般的交流信號(hào)，可以用普通變壓器實(shí)現(xiàn)隔離。下頁(yè)上頁(yè)返回7.2.1隔離技術(shù)四、布線(xiàn)隔離智能儀器中容易產(chǎn)生干擾的電路主要有以下幾種：（1）指示燈、繼電器和各種電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)電路，電源線(xiàn)路、晶閘管整流電路、大功率放大電路等。（2）連接變壓器、蜂鳴器、開(kāi)關(guān)電源、大功率晶體管、開(kāi)關(guān)器件等的線(xiàn)路。（3）供電線(xiàn)路、高壓大電流模擬信號(hào)的傳輸線(xiàn)路、驅(qū)動(dòng)計(jì)算機(jī)外部設(shè)備的線(xiàn)路和穿越噪聲污染區(qū)域的傳輸線(xiàn)路等。將微弱信號(hào)電路與易產(chǎn)生干擾的電路分開(kāi)布線(xiàn)，最基本的要求是信號(hào)線(xiàn)路必須和強(qiáng)電控制線(xiàn)路、電源線(xiàn)路分開(kāi)走線(xiàn)，而且相互間要保持一定距離。配線(xiàn)時(shí)應(yīng)區(qū)分開(kāi)交流線(xiàn)、直流穩(wěn)壓電源線(xiàn)、數(shù)字信號(hào)線(xiàn)、模擬信號(hào)線(xiàn)、感性負(fù)載驅(qū)動(dòng)線(xiàn)等。下頁(yè)上頁(yè)返回7.2.1隔離技術(shù)配線(xiàn)間隔越大，離地面越近，配線(xiàn)越短，則噪聲影響越小。但是，實(shí)際設(shè)備的內(nèi)外空間是有限的，配線(xiàn)間隔不可能太大，只要能夠維持最低限度的間隔距離便可。當(dāng)高電壓線(xiàn)路中的電壓、電流變化率很大時(shí)，便產(chǎn)生激烈的電場(chǎng)變化，形成高強(qiáng)度電磁波，對(duì)附近的信號(hào)線(xiàn)有嚴(yán)重的干擾。近些年，大功率控制裝置普遍使用晶閘管，晶閘管是通過(guò)電流的通-斷來(lái)控制功率的。當(dāng)晶閘管為非過(guò)零觸發(fā)時(shí)，會(huì)產(chǎn)生高次諧波，所以靠近晶閘管的信號(hào)線(xiàn)易受電磁感應(yīng)的影響。因此，為使信號(hào)線(xiàn)路可靠工作，應(yīng)使信號(hào)線(xiàn)盡量遠(yuǎn)離高壓線(xiàn)路。如果受環(huán)境條件的限制，信號(hào)線(xiàn)不能與高壓線(xiàn)和動(dòng)力線(xiàn)等離得足夠遠(yuǎn)時(shí)，就得采用其他抑制電磁感應(yīng)干擾的措施。下頁(yè)上頁(yè)返回7.2.1隔離技術(shù)濾波是一種只允許某一頻帶信號(hào)通過(guò)或只阻止某一頻帶信號(hào)通過(guò)的抑制干擾措施之一，它主要應(yīng)用于信號(hào)濾波和電源濾波。信號(hào)通過(guò)濾波器，被濾除（或稱(chēng)被衰減）的信號(hào)頻率稱(chēng)為阻帶，被傳輸?shù)男盘?hào)頻帶稱(chēng)為通帶。根據(jù)阻帶和通帶的頻譜，又可以將濾波器分為下面四種：（1）低通濾波器：允許低頻信號(hào)通過(guò)，但阻止高頻信號(hào)通過(guò)。（2）高通濾波器：允許高頻信號(hào)通過(guò)，但阻止低頻信號(hào)通過(guò)。（3）帶通濾波器：允許規(guī)定的某頻段信號(hào)通過(guò)，但阻止高于或低于該頻段的信號(hào)通過(guò)。（4）帶阻濾波器：只阻止規(guī)定的某頻段信號(hào)通過(guò)，但允許高于或低于該頻段的信號(hào)通過(guò)。下頁(yè)上頁(yè)返回7.2.2濾波技術(shù)信號(hào)濾波則主要用在抑制串模干擾上，由于對(duì)串模干擾的抑制很困難。在對(duì)干擾信號(hào)的頻帶了解比較清楚的情況下，采用濾波技術(shù)是比較好的一種選擇。濾波器按結(jié)構(gòu)分為無(wú)源濾波器和有源濾波器，詳見(jiàn)第五章中的介紹。有源濾波器雖然可以獲得比較理想的頻率特性，但有源器件的共模抑制比一般難以滿(mǎn)足要求，其本身的噪聲也較大。在抗干擾領(lǐng)域，有源濾波器的使用不如無(wú)源濾波器多。下頁(yè)上頁(yè)返回7.2.2濾波技術(shù)屏蔽技術(shù)與雙絞線(xiàn)傳輸方式都可以起到抑制外部電磁感應(yīng)的作用，但兩者工作原理有異。為了便于比較兩種抗干擾措施的使用方法，將兩種措施集中在一起介紹。一、屏蔽的一般原理屏蔽是指用屏蔽體把通過(guò)空間進(jìn)行電場(chǎng)、磁場(chǎng)或電磁場(chǎng)耦合的部分隔離開(kāi)來(lái)，割斷其空間場(chǎng)的耦合通道。良好的屏蔽是和接地緊密相連的，因而可以大大降低干擾耦合，取得較好的抗干擾效果。屏蔽的方法通常是用低電阻材料作成屏蔽體，把需要隔離的部分包圍起來(lái)。這個(gè)被隔離的部分可以是接收載體或系統(tǒng)中其他易受干擾的部分，也可以是干擾源。這樣，即屏蔽了被隔離部分接受外來(lái)的干擾，也屏蔽了被隔離部分向外施加干擾。下頁(yè)上頁(yè)返回7.2.3屏蔽技術(shù)與雙絞線(xiàn)傳輸根據(jù)干擾的耦合通道的性質(zhì)，屏蔽可分為靜電屏蔽、電磁場(chǎng)屏蔽和磁場(chǎng)屏蔽三類(lèi)。1.靜電屏蔽從電學(xué)的基本知識(shí)可知，將任意形狀的空心導(dǎo)體置于任意電場(chǎng)中，電力線(xiàn)將垂直地終止于導(dǎo)體的表面，而不能穿過(guò)導(dǎo)體進(jìn)入空腔，因此放在導(dǎo)體空腔內(nèi)的物體將不受外界電場(chǎng)的影響。這種現(xiàn)象叫做靜電屏蔽。利用這一性質(zhì)，可以屏蔽一些電子設(shè)備和信號(hào)傳輸導(dǎo)線(xiàn)，使其不受外界干擾。但是導(dǎo)體空腔不接地時(shí)，盡管腔內(nèi)仍是等電勢(shì)的，但這個(gè)等勢(shì)的電勢(shì)值隨外電場(chǎng)而變化，若將導(dǎo)體接地，則腔內(nèi)電勢(shì)值不變，內(nèi)部電子設(shè)備產(chǎn)生的電場(chǎng)也不會(huì)影響外界。下頁(yè)上頁(yè)返回7.2.3屏蔽技術(shù)與雙絞線(xiàn)傳輸靜電屏蔽的方法一般是在電容耦合通道上插入一個(gè)接地的金屬屏蔽導(dǎo)體。由于金屬屏蔽導(dǎo)體接地，其中的干擾電壓為零，從而割斷了電場(chǎng)干擾的原來(lái)耦合通道。電源變壓器的初、次級(jí)間的屏蔽，在電源變壓器的初級(jí)與次級(jí)繞組之間，插入一個(gè)梳齒形導(dǎo)體，并將其接地，以此來(lái)防止兩繞組之間的靜電耦合，就是靜電屏蔽的具體例子。處于高壓電場(chǎng)中的高阻抗回路，電場(chǎng)干擾是一種主要的干擾形式，因而對(duì)靜電屏蔽技術(shù)應(yīng)充分注意。2.電磁場(chǎng)屏蔽電磁場(chǎng)屏蔽主要是用來(lái)防止電磁場(chǎng)對(duì)受擾電路的影響。根據(jù)電磁理論，電磁場(chǎng)的變化頻率越高，輻射越強(qiáng)。因而在電磁場(chǎng)屏蔽中，既包括電磁感應(yīng)干擾的屏蔽，也包括輻射耦合干擾的屏蔽。下頁(yè)上頁(yè)返回7.2.3屏蔽技術(shù)與雙絞線(xiàn)傳輸3.磁場(chǎng)屏蔽對(duì)于低頻磁場(chǎng)的干擾，用感生渦流所形成的屏蔽并不是很有效的。低頻磁屏蔽是用來(lái)隔離低頻(主要指50Hz)磁場(chǎng)或固定磁場(chǎng)(幅度、方向不隨時(shí)間變化，如永久磁鐵產(chǎn)生的磁場(chǎng))耦合干擾的有效措施。一般采用磁鋼、坡莫合金、鐵等導(dǎo)磁率高的材料作屏蔽體，利用其磁阻較小的特點(diǎn)，給干擾源產(chǎn)生的磁通提供一個(gè)低磁阻回路，并使其限制在屏蔽體內(nèi)，從而實(shí)現(xiàn)磁場(chǎng)屏蔽。由于頻率較低，渦流趨膚效應(yīng)很弱，因此，屏蔽板厚些要比薄些的屏蔽效果好。從機(jī)器結(jié)構(gòu)重量考慮，屏蔽板不易很厚，因此往往用高導(dǎo)磁率的材料制造，或采用具有一定間隔的兩層屏蔽或多層屏蔽，以滿(mǎn)足屏蔽效果要求。下頁(yè)上頁(yè)返回7.2.3屏蔽技術(shù)與雙絞線(xiàn)傳輸二、雙絞線(xiàn)和金屬屏蔽線(xiàn)的使用從現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)開(kāi)關(guān)輸出的開(kāi)關(guān)信號(hào)，或從傳感器輸出的微弱模擬信號(hào)，最簡(jiǎn)單的傳輸辦法是采用塑料絕緣的雙平行軟線(xiàn)或排線(xiàn)傳送。但由于平行線(xiàn)間的分布電容較大，抗干擾能力差，不僅靜電感應(yīng)容易通過(guò)分布電容耦合，而且磁場(chǎng)干擾也會(huì)在信號(hào)線(xiàn)上感應(yīng)出干擾電流。因此，在干擾嚴(yán)重的場(chǎng)所，一般考慮將信號(hào)線(xiàn)加以屏蔽，以提高抗干擾能力。屏蔽信號(hào)線(xiàn)的辦法，一種是采用雙絞線(xiàn)，將其中一根用作信號(hào)傳輸線(xiàn)；另一種是采用金屬網(wǎng)狀編織的屏蔽線(xiàn)，金屬編織網(wǎng)作屏蔽外層，芯線(xiàn)用來(lái)傳輸信號(hào)。一般的原則是抑制靜電感應(yīng)干擾采用金屬網(wǎng)的屏蔽線(xiàn)，抑制電磁感應(yīng)干擾應(yīng)該用雙絞線(xiàn)。下頁(yè)上頁(yè)返回7.2.3屏蔽技術(shù)與雙絞線(xiàn)傳輸1.雙絞線(xiàn)的抗干擾原理及其使用雙絞線(xiàn)有抵制電磁感應(yīng)干擾的作用，但兩股導(dǎo)線(xiàn)間的分布電容卻比較大，因而對(duì)靜電干擾幾乎沒(méi)有什么抵抗能力。對(duì)于兩組相鄰平行放置的雙絞線(xiàn)，為了抑制彼此的電磁感應(yīng)干擾，可以采用彼此節(jié)距不同的絞線(xiàn)，或者增大兩組平行絞線(xiàn)的間距，也可以將它們分別穿于兩組鋼管中，以克服磁場(chǎng)的耦合干擾。2.金屬屏蔽線(xiàn)的抗干擾原理及使用在數(shù)字信號(hào)的長(zhǎng)線(xiàn)傳輸中也可以選用金屬編織屏蔽線(xiàn)，金屬編織網(wǎng)作屏蔽層，內(nèi)芯作信號(hào)線(xiàn)。屏蔽層要起到靜電屏蔽作用，必須正確接地。雙絞線(xiàn)有抵消電磁感應(yīng)干擾的作用，但兩線(xiàn)間的分布電容較大，因而對(duì)靜電干擾幾乎沒(méi)有抵抗能力。抑制電磁感應(yīng)干擾應(yīng)該用雙絞線(xiàn)。下頁(yè)上頁(yè)返回7.2.3屏蔽技術(shù)與雙絞線(xiàn)傳輸屏蔽線(xiàn)對(duì)靜電干擾有很強(qiáng)的抑制作用，但對(duì)電磁感應(yīng)干擾抑制能力不及雙絞線(xiàn)，尤其在低頻情況下，幾乎沒(méi)有屏蔽效果。因此，抑制靜電干擾用屏蔽線(xiàn)。在實(shí)際工程中，目前應(yīng)用較多的金屬屏蔽線(xiàn)是單芯和雙芯兩種。如果屏蔽層編網(wǎng)裸露，裸露的外皮極易造成裝置的懸浮“地”與安全地——大地的短接。因此，對(duì)外皮導(dǎo)體裸露的金屬屏蔽線(xiàn)必須采取加套等絕緣措施。有的屏蔽線(xiàn)是使用聚乙烯作絕緣層，由于振動(dòng)等原因，絕緣層因摩擦而產(chǎn)生靜電，可能造成新的干擾，因此屏蔽線(xiàn)必須固定牢靠。3.屏蔽雙絞線(xiàn)帶金屬屏蔽外層的雙絞線(xiàn)，綜合了雙絞線(xiàn)和屏蔽線(xiàn)兩者的優(yōu)點(diǎn)，是較理想的信號(hào)線(xiàn)。在工程實(shí)踐中，可以將雙絞線(xiàn)穿在鋼管或金屬蛇皮管中，并將鋼管和金屬蛇皮管牢固地接地，這樣隊(duì)靜電干擾和電磁感應(yīng)干擾都有抑制作用，就可以起到較好的抗干擾效果。下頁(yè)上頁(yè)返回7.2.3屏蔽技術(shù)與雙絞線(xiàn)傳輸

智能儀器和其他工業(yè)設(shè)備的干擾與系統(tǒng)接地方式有很大的關(guān)系。接地技術(shù)往往是抑制噪聲的重要手段。良好的接地可以在很大程度上抑制系統(tǒng)內(nèi)部噪聲耦合，防止外部干擾的侵入，提高系統(tǒng)的抗干擾能力。反之，若接地處理的不好，反而會(huì)導(dǎo)致噪聲耦合，形成嚴(yán)重干擾。因此，在抗干擾設(shè)計(jì)中，對(duì)接地方式應(yīng)予以認(rèn)真考慮。一、電子測(cè)量系統(tǒng)中的多種地線(xiàn)電子設(shè)備的接地設(shè)計(jì)中的每一個(gè)環(huán)節(jié)、每一種接地方式都有專(zhuān)門(mén)的作用與用途。1.接地的含義電氣、電子設(shè)備中的“地”，通常有兩種含義：一種是“大地”，另一種是“工作基準(zhǔn)地”。所謂“大地”，這里指電氣設(shè)備的金屬外殼、線(xiàn)路等通過(guò)接地線(xiàn)、接地極與地球大地相連接。這種接地可以保證設(shè)備和人身安全，提供靜電屏蔽通路，降低電磁感應(yīng)噪聲。下頁(yè)上頁(yè)返回7.2.4接地技術(shù)

而“工作基準(zhǔn)地”是指信號(hào)回路的基準(zhǔn)導(dǎo)體，又稱(chēng)“系統(tǒng)地”、“信號(hào)地”。這時(shí)的所謂接地是指將裝置內(nèi)部某個(gè)部分電路信號(hào)返回線(xiàn)與基準(zhǔn)導(dǎo)體之間連接。這種接地的目的是為各部分提供穩(wěn)定的基準(zhǔn)電位，并以低的阻抗為信號(hào)電流回流到信號(hào)源提供通路。2.保護(hù)地線(xiàn)：根據(jù)用電法規(guī)，電氣設(shè)備的金屬外殼必須接地，稱(chēng)為安全接地。3.信號(hào)地線(xiàn)：智能儀器中的地線(xiàn)除特別說(shuō)明是接大地的以外，一般都是指作為電信號(hào)的基準(zhǔn)電位的信號(hào)地線(xiàn)。信號(hào)地線(xiàn)分為模擬地和數(shù)字地兩種。4.信號(hào)源地線(xiàn)：傳感器本身的零電位基準(zhǔn)公共線(xiàn)。5.負(fù)載地線(xiàn)：負(fù)載的電流一般較前級(jí)信號(hào)大得多，負(fù)載地線(xiàn)上的電流在地線(xiàn)中產(chǎn)生的干擾作用也大，因此負(fù)載地線(xiàn)和測(cè)量放大器的信號(hào)地線(xiàn)也有不同的要求。有時(shí)二者在電氣上是通過(guò)隔離技術(shù)相互絕緣的。下頁(yè)上頁(yè)返回7.2.4接地技術(shù)二、屏蔽接地智能儀器中廣泛采用屏蔽保護(hù)抑制變化電場(chǎng)的干擾，為了充分抑制靜電感應(yīng)和電磁感應(yīng)的干擾，屏蔽用的導(dǎo)體必須良好接地。1.信號(hào)電纜屏蔽層接地點(diǎn)的選擇信號(hào)電纜屏蔽層接地點(diǎn)的選擇，取決于外界干擾信號(hào)的強(qiáng)度以及地線(xiàn)安裝條件。（1）接地點(diǎn)選擇在信號(hào)源側(cè)。當(dāng)信號(hào)源端存在較強(qiáng)的共模干擾電壓時(shí)，它會(huì)向信號(hào)線(xiàn)與屏蔽外層間的分布電容充電。若電纜的屏蔽層在接收側(cè)接地，往往共模干擾流過(guò)屏蔽層后入地，這會(huì)在芯線(xiàn)中感應(yīng)出很大的干擾電壓。因此，為防止其對(duì)芯線(xiàn)的干擾，將屏蔽層在信號(hào)源側(cè)（即被測(cè)裝置處）接地，以使干擾電流直接入地。下頁(yè)上頁(yè)返回7.2.4接地技術(shù)2.雙絞線(xiàn)的接地方式在工程實(shí)踐中，有時(shí)用雙絞線(xiàn)中的一根當(dāng)作信號(hào)線(xiàn)，另一根當(dāng)作屏蔽線(xiàn)。根據(jù)前面的分析，干擾電壓在兩根導(dǎo)線(xiàn)上的感應(yīng)電流流動(dòng)方向相反，感應(yīng)磁通引起的噪聲電流相互抵消。因此，雙絞線(xiàn)中當(dāng)作屏蔽線(xiàn)的一根應(yīng)采用雙端接地方式，為感應(yīng)電流提供流動(dòng)回路。3.變壓器的屏蔽層接地電源電壓器的靜電屏蔽層應(yīng)接保護(hù)地。具有雙重屏蔽的電源變壓器的一次繞組的屏蔽層接保護(hù)地，二次繞組的屏蔽層接屏蔽地。下頁(yè)上頁(yè)返回7.2.4接地技術(shù)采取雙層屏蔽加浮地技術(shù)，即電子回路的工作不接地而呈現(xiàn)懸浮狀態(tài)，電子部件外圍附加一個(gè)保護(hù)屏蔽殼，且與機(jī)器外殼隔離，具有很高的絕緣電阻和很小的分布電容。在這個(gè)系統(tǒng)里，屏蔽層包括信號(hào)電纜的外皮金屬網(wǎng)，電子部件的外圍附加保護(hù)屏蔽罩和機(jī)器外殼。這些屏蔽體之間的接地問(wèn)題應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：（1）屏蔽地線(xiàn)地配置。信號(hào)電纜的屏蔽層與電子部件外圍附加的保護(hù)屏蔽罩相連，變壓器二次側(cè)的屏蔽繞組也與電子部件外圍附加的保護(hù)屏蔽罩相連，然后將信號(hào)電纜屏蔽層與信號(hào)源側(cè)的現(xiàn)場(chǎng)地線(xiàn)相連。（2）保護(hù)地線(xiàn)的配置。變壓器一次繞組的屏蔽繞組與機(jī)器外殼相連，機(jī)殼連地，稱(chēng)為保護(hù)地線(xiàn)。下頁(yè)上頁(yè)返回7.2.4接地技術(shù)三、單點(diǎn)接地與多點(diǎn)接地大型電子設(shè)備往往具有很大的對(duì)地分布電容，合理選擇接地點(diǎn)可以消弱分布電容的影響。低頻（1MHz以下）電路布線(xiàn)和元件間的電感較小，而接地電路形成的環(huán)路，對(duì)干擾的影響卻很大，因此應(yīng)單點(diǎn)接地。單片機(jī)為核心的智能儀器的工作頻率大多較低，對(duì)它起作用的干擾頻率也大都在1MHz以下，故宜采用單點(diǎn)接地。高頻（10MHz以上）電路應(yīng)多點(diǎn)就近接地。地線(xiàn)上具有電感，因?yàn)樵黾恿说鼐€(xiàn)阻抗，同時(shí)各地線(xiàn)之間產(chǎn)生了電感耦合。當(dāng)頻率甚高時(shí)，特別是當(dāng)?shù)鼐€(xiàn)長(zhǎng)度等于1／4波長(zhǎng)的奇數(shù)倍時(shí)，地線(xiàn)阻抗就會(huì)變得很高，這時(shí)地線(xiàn)變成了天線(xiàn)，可以向外輻射噪聲信號(hào)。單點(diǎn)接地也有多種具體接地方法，以下討論兩種。下頁(yè)上頁(yè)返回7.2.4接地技術(shù)1.獨(dú)立地線(xiàn)并聯(lián)一點(diǎn)接地獨(dú)立地線(xiàn)并聯(lián)一點(diǎn)接地方式的優(yōu)點(diǎn)是各設(shè)備的電位僅與各自的電流和地線(xiàn)電阻有關(guān)，不受其他設(shè)備的影響，可防止各設(shè)備之間相互干擾和地回路的干擾。當(dāng)然缺點(diǎn)也存在，若設(shè)備很多，需要很多根地線(xiàn)，使接地導(dǎo)線(xiàn)加長(zhǎng)，阻抗增大，還會(huì)出現(xiàn)各接地導(dǎo)線(xiàn)間的相互耦合，不適用于高頻。2.共用地線(xiàn)串聯(lián)一點(diǎn)接地這種接地方法的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，各電路的接地線(xiàn)短，電阻較小，在設(shè)備機(jī)柜中是常用的一種接地方式。缺點(diǎn)各接地點(diǎn)的電位不僅不為零，而且受其它電路的影響，從防止和抑制干擾的角度，這種接地方法不好。若設(shè)備很多，相互之間的影響更大。下頁(yè)上頁(yè)返回7.2.4接地技術(shù)3.多點(diǎn)接地高頻（10MHz以上）電路一般都采用多點(diǎn)接地，每一個(gè)設(shè)備、電路各自用接地線(xiàn)分別就近接地，為降低地電位，接地線(xiàn)應(yīng)盡可能短，以便降低接地線(xiàn)的阻抗。多點(diǎn)接地的缺點(diǎn)是地線(xiàn)回路增多，會(huì)出現(xiàn)一些公共阻抗耦合。頻率在1MHz至10MHz之間的電路，如果單點(diǎn)接地，其地線(xiàn)長(zhǎng)度不得超過(guò)波長(zhǎng)的1/20，否則應(yīng)使用多點(diǎn)接地。如果比較復(fù)雜的設(shè)備中，既有高頻電路又有低頻電路，可采用混合接地。低頻電路用單點(diǎn)接地，高頻電路用多點(diǎn)接地。下頁(yè)上頁(yè)返回7.2.4接地技術(shù)四、浮地（浮空）與前面討論的如何良好接地不一樣，特殊情況下會(huì)采取浮地技術(shù)，此時(shí)模擬信號(hào)地不接機(jī)殼或大地。對(duì)于被浮空的儀器系統(tǒng)，儀器電路與機(jī)殼或大地之間無(wú)直流聯(lián)系。浮地實(shí)際上應(yīng)該看作一種屏蔽技術(shù)。傳統(tǒng)上，可以全機(jī)浮空，即機(jī)器各個(gè)部分全部與大地浮置起來(lái)。這種方法有一定的抗干擾能力，但要求機(jī)器與大地的絕緣電阻不能小于50MΩ，且一旦絕緣下降便會(huì)帶來(lái)干擾；另外，浮空容易產(chǎn)生靜電，導(dǎo)致干擾。更常見(jiàn)的是機(jī)殼接地，其余部分浮空。浮空部分應(yīng)設(shè)置必要的屏蔽，例如雙層屏蔽浮地或多層屏蔽。

下頁(yè)上頁(yè)返回7.2.4接地技術(shù)上節(jié)所介紹的隔離、屏蔽、接地、濾波等主要硬件抗干擾技術(shù)，雖然是從破壞干擾的耦合通道的角度發(fā)揮作用的，但對(duì)于消除或抑制干擾源、消除接收電路對(duì)干擾的敏感性來(lái)說(shuō)，這些技術(shù)能夠發(fā)揮的作用又是共通的。例如，消除接收電路對(duì)干擾的敏感性，所采取的屏蔽措施看起來(lái)更針對(duì)儀器中的敏感器件而非耦合通道（這兩者本身并不太適合完全區(qū)分開(kāi)），我們就認(rèn)為此時(shí)這一措施主要是為了消除接收電路對(duì)干擾的敏感性。同樣，對(duì)于能夠明確位置的干擾源，在越靠近干擾源的地方采取措施，干擾抑制效果就越好，而我們采取的屏蔽、濾波等措施雖然是針對(duì)干擾源的，但與針對(duì)耦合通道的同樣措施，并無(wú)本質(zhì)區(qū)別。下頁(yè)上頁(yè)返回7.3抗干擾的其他技術(shù)與措施如果我們換用干擾傳導(dǎo)模式的分類(lèi)方式考慮抗干擾問(wèn)題，同樣還是這些主要的抗干擾技術(shù)在發(fā)揮作用。對(duì)于共模干擾，我們會(huì)使用隔離技術(shù)，以隔離共模干擾的竄入途徑；采用雙層屏蔽——浮地輸入方式，減小進(jìn)入回路的共模電流。對(duì)于串模干擾，我們盡早將被測(cè)信號(hào)放大，以提高電路中的信號(hào)噪聲比；或者盡可能早地完成A/D轉(zhuǎn)換后再進(jìn)行長(zhǎng)線(xiàn)傳輸；或者采用隔離和屏蔽等措施；最重要的是根據(jù)串模干擾頻率與被測(cè)信號(hào)頻率的分布特性，選用對(duì)應(yīng)的濾波器來(lái)濾除干擾信號(hào)。由于干擾問(wèn)題還可以從來(lái)源、產(chǎn)生的原因、波形等角度進(jìn)行考慮，針對(duì)特定的問(wèn)題，可能在組合上述通用技術(shù)的情況下，采取一些特殊的措施來(lái)解決。本節(jié)針對(duì)這類(lèi)情況作一些補(bǔ)充介紹。下頁(yè)上頁(yè)返回智能儀器系統(tǒng)的供電電源可以是交流或直流，交流占的比重更大。交流電網(wǎng)供電時(shí)，電網(wǎng)電壓與頻率的波動(dòng)將直接影響到控制系統(tǒng)的可靠性與穩(wěn)定性。實(shí)踐表明，電源的干擾是計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的一個(gè)主要干擾，必須采取措施抑制這種干擾。一、交流電源系統(tǒng)理想的交流電應(yīng)該是50HZ的正弦波。但事實(shí)上，由于負(fù)載的變動(dòng)如電動(dòng)機(jī)、電焊機(jī)、鼓風(fēng)機(jī)等電器設(shè)備的啟停，甚至日光燈的開(kāi)關(guān)都可能造成電源電壓的波動(dòng)，嚴(yán)重時(shí)會(huì)使電源正弦波上出現(xiàn)尖峰脈沖。這種尖峰脈沖，幅值可達(dá)幾十甚至幾千伏，持續(xù)時(shí)間也可達(dá)幾毫秒之久，容易造成計(jì)算機(jī)的“死機(jī)”，甚至?xí)p壞硬件，對(duì)系統(tǒng)威脅極大。在硬件上可以用以下方法加以解決。下頁(yè)上頁(yè)返回7.3.1電源系統(tǒng)的抗干擾措施1．選用供電品質(zhì)好的電源：

系統(tǒng)的電源要選用比較穩(wěn)定的交流電源，盡量不要接到負(fù)載變化大、晶閘管設(shè)備多或者有高頻設(shè)備的電源上。2.抑制尖峰干擾：在儀器交流電源輸入端串入按頻譜均衡的原理設(shè)計(jì)的干擾控制器，將尖峰電壓集中的能量分配到不同的頻段上，從而減弱其破壞性；在儀器交流電源輸入端加超級(jí)隔離變壓器，利用鐵磁共振原理抑制尖峰脈沖；在儀器交流電源的輸入端并聯(lián)壓敏電阻，利用尖峰脈沖到來(lái)時(shí)電阻值減小以降低儀器從電源分得的電壓，從而削弱干擾的影響。

3.采用交流穩(wěn)壓器穩(wěn)定電網(wǎng)電壓：交流穩(wěn)壓器是為了抑制電網(wǎng)電壓的波動(dòng)，提高計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性，交流穩(wěn)壓器能把輸出波形畸變控制在5％以?xún)?nèi)，還可以對(duì)負(fù)載短路起限流保護(hù)作用。低通濾波器是為了濾除電網(wǎng)中混雜的高頻干擾信號(hào)，保證50HZ基波通過(guò)。下頁(yè)上頁(yè)返回7.3.1電源系統(tǒng)的抗干擾措施4.利用UPS保證不中斷供電電網(wǎng)瞬間斷電或電壓突然下降等掉電事件會(huì)使計(jì)算機(jī)系統(tǒng)陷入混亂狀態(tài)，是可能產(chǎn)生嚴(yán)重事故的惡性干擾。對(duì)于要求更高的系統(tǒng)，可以采用不間斷電源即UPS向系統(tǒng)供電。正常情況下由交流電網(wǎng)通過(guò)交流穩(wěn)壓器、切換開(kāi)關(guān)、直流穩(wěn)壓器供電至計(jì)算機(jī)系統(tǒng)；同時(shí)交流電網(wǎng)也給電池組充電。所有的UPS設(shè)備都裝有一個(gè)或一組電池和傳感器，并且也包括交流穩(wěn)壓設(shè)備。如果交流供電中斷，系統(tǒng)中的斷電傳感器檢測(cè)到斷電后就會(huì)將供電通路在極短的時(shí)間內(nèi)（幾毫秒）切換到電池組，從而保證流入系統(tǒng)的電流不因停電而中斷。UPS中逆變器能把電池直流電壓逆變到正常電壓頻率和幅度的交流電壓，具有穩(wěn)壓和穩(wěn)頻的雙重功能，提高了供電質(zhì)量。下頁(yè)上頁(yè)返回7.3.1電源系統(tǒng)的抗干擾措施二、直流電源系統(tǒng)在智能儀器系統(tǒng)中，無(wú)論是模擬電路還是數(shù)字電路，都需要低壓直流供電。為了進(jìn)一步抑制來(lái)自于電源方面的干擾，一般在直流電源側(cè)也要采用相應(yīng)的抗干擾措施。1．交流電源變壓器的屏蔽把高壓交流變成低壓直流的簡(jiǎn)單方法是用交流電源變壓器。因此，對(duì)電源變壓器設(shè)置合理的靜電屏蔽和電磁屏蔽，就是一種十分有效的抗干擾措施，通常將電源變壓器的一、二次繞組分別加以屏蔽，一次繞組屏蔽層與鐵心同時(shí)接地。2.采用直流開(kāi)關(guān)電源直流開(kāi)關(guān)電源是一種脈寬調(diào)制型電源，具有體積小、重量輕、效率高、輸入電壓范圍大等優(yōu)點(diǎn)，并且電網(wǎng)電壓變化時(shí)不會(huì)輸出過(guò)電壓或欠電壓。開(kāi)關(guān)電源初、次級(jí)之間具有較好的隔離，對(duì)于交流電網(wǎng)上的高頻脈沖干擾有較強(qiáng)的隔離能力。下頁(yè)上頁(yè)返回7.3.1電源系統(tǒng)的抗干擾措施3．采用DC-DC變換器如果系統(tǒng)供電電網(wǎng)波動(dòng)較大，或者對(duì)直流電源的精度要求較高，就可以采用DC-DC變換器，它可以將一種電壓的直流電源，變換成另一種電壓的直流電源。DC-DC變換器具有體積小、輸入電壓范圍大、輸出電壓穩(wěn)定、性能價(jià)格比高等一系列優(yōu)點(diǎn)。采用DC-DC變換器可以方便地實(shí)現(xiàn)電池供電，利于制造便攜式或手持式智能儀器。4．每塊電路板的直流電源分立當(dāng)系統(tǒng)有幾塊功能電路板時(shí)，為了防止板與板之間的相互干擾，可以對(duì)每塊板的直流電源采取分散獨(dú)立供電環(huán)境。在每塊板上裝一塊或幾塊三端穩(wěn)壓集成塊（如7805、7905等）組成穩(wěn)壓電源，每個(gè)功能板單獨(dú)對(duì)電壓過(guò)載進(jìn)行保護(hù)，不會(huì)因?yàn)槟硞€(gè)穩(wěn)壓塊出現(xiàn)故障而使整個(gè)系統(tǒng)遭到破壞，而且也減少了公共阻抗的相互耦合，大大提高供電的可靠性，也有利于電源散熱。下頁(yè)上頁(yè)返回7.3.1電源系統(tǒng)的抗干擾措施5．集成電路塊的VCC加旁路電容集成電路的開(kāi)關(guān)高速動(dòng)作時(shí)會(huì)產(chǎn)生噪聲，因此無(wú)論電源裝置提供的電壓多么穩(wěn)定，VCC和GND端也會(huì)產(chǎn)生噪聲。為了降低集成電路的開(kāi)關(guān)噪聲，在印制線(xiàn)路板上的每一塊IC上都接入高頻特性好的旁路電容，將開(kāi)關(guān)電流經(jīng)過(guò)的線(xiàn)路局限在板內(nèi)一個(gè)極小的范圍內(nèi)。旁路電容可用0.01～0.1μF的陶瓷電容器，旁路電容器的引線(xiàn)要短而且緊靠需要旁路的集成器件的VCC或GND端，否則會(huì)毫無(wú)意義。下頁(yè)上頁(yè)返回7.3.1電源系統(tǒng)的抗干擾措施一、靜電放電干擾的抑制靜電的起因是兩種不同物質(zhì)的物體互相摩擦?xí)r，正負(fù)電荷分別積蓄在兩種物體上。當(dāng)它們與系統(tǒng)接觸時(shí)便會(huì)放電形成放電干擾。在電子控制設(shè)備外殼上放電是經(jīng)常見(jiàn)到的放電現(xiàn)象，放電電流流過(guò)金屬外殼，產(chǎn)生電場(chǎng)和磁場(chǎng)，通過(guò)分布阻抗耦合到殼內(nèi)的電源線(xiàn)、信號(hào)線(xiàn)等內(nèi)部走線(xiàn)，引起誤動(dòng)作。電子控制設(shè)備的信號(hào)線(xiàn)或地線(xiàn)上也可直接放電，如鍵盤(pán)或顯示裝置等接口處的放電，其干擾后果更為嚴(yán)重。智能儀器中廣泛使用的CMOS芯片，是最易受靜電干擾的器件。CMOS器件的結(jié)構(gòu)顯著特點(diǎn)是輸入阻抗極高，內(nèi)部的極間電容立即被充電到很高電壓，把氧化膜擊穿；放電電流流入器件內(nèi)部，瞬間值高達(dá)幾十安的放電電流使器件發(fā)熱，迅速燒熔，導(dǎo)致?lián)p壞。盡管現(xiàn)在應(yīng)用的大多數(shù)CMOS器件采取了一些保護(hù)措施來(lái)防止靜電干擾，下頁(yè)上頁(yè)返回7.3.2靜電放電干擾和漏電干擾的抑制抑制靜電放電干擾可以從兩方面著手：避免產(chǎn)生靜電；切斷靜電放電電流途徑。抑制靜電放電干擾的措施有如下幾種：（1）CMOS器件應(yīng)在使用中注意防止靜電。其一是輸入引腳不能浮空。如果輸入引腳浮空，在輸入引腳上很容易積累電荷。盡管CMOS器件的輸入端都有保護(hù)電路，靜電感應(yīng)一般不會(huì)損壞器件，但很容易使輸入引腳電位處于0-1V間的過(guò)渡區(qū)域。這時(shí)反向器上、下兩個(gè)場(chǎng)效應(yīng)管均會(huì)導(dǎo)通，使電路功耗大大增加。其二是設(shè)法降低輸入電阻，可以將輸入引腳與電源之間或地之間接入一個(gè)負(fù)載電阻，為靜電電荷提供泄流通道。其三是當(dāng)用CMOS器件與長(zhǎng)傳輸線(xiàn)連接時(shí)，應(yīng)通過(guò)一個(gè)TTL緩沖門(mén)電路之后再與長(zhǎng)傳輸線(xiàn)相連。下頁(yè)上頁(yè)返回7.3.2靜電放電干擾和漏電干擾的抑制（2）環(huán)境太干燥時(shí)要適當(dāng)提高環(huán)境濕度。靜電的生成與濕度有密切關(guān)系，環(huán)境越干燥，越容易產(chǎn)生靜電。（3）檢驗(yàn)設(shè)備時(shí)，最好在操作臺(tái)上放置接地的金屬極，以使操作人員身上的靜電立刻入地。（4）操作人員工作時(shí)，不可穿容易帶靜電的化纖衣服和鞋帽等。焊接元器件時(shí)，務(wù)必使用烙鐵頭接地的電烙鐵。其他設(shè)備、測(cè)試儀器及工具也應(yīng)有良好接地措施。（5）若難以營(yíng)造不宜產(chǎn)生靜電的環(huán)境，則應(yīng)從提高電子設(shè)備表面的絕緣能力著手。在可能發(fā)生靜電放電的部位或裝置加強(qiáng)絕緣或加以屏蔽，并良好接地。下頁(yè)上頁(yè)返回7.3.2靜電放電干擾和漏電干擾的抑制二、漏電干擾的防止措施漏電干擾的發(fā)生是因?yàn)榻^緣層老化變質(zhì)，絕緣能力下降，或者由于系統(tǒng)工作環(huán)境潮濕，導(dǎo)致塵埃落入印刷電路板或配電盤(pán)面之后形成導(dǎo)電層。漏電電流可能導(dǎo)致某些邏輯部件的輸入引入虛假信號(hào)而使控制失靈；或者強(qiáng)電壓通過(guò)漏電途徑而擊穿弱電器件。防止漏電流的產(chǎn)生可從兩方面入手：其一是保持優(yōu)良的運(yùn)行環(huán)境，防止漏電流產(chǎn)生；其二是切斷漏電流的流通通路，使漏電流不進(jìn)入工作的元器件中。具體措施有：（1）保持智能儀器系統(tǒng)工作環(huán)境干燥、空氣流通，沒(méi)有嚴(yán)重的灰塵，并定期清理印刷線(xiàn)路板表面或配電盤(pán)面。這樣可以從根本上杜絕漏電流的產(chǎn)生。（2）對(duì)于強(qiáng)電設(shè)備和弱電設(shè)備，要分別安裝在不同的印刷線(xiàn)路板或配電板上。（3）測(cè)控系統(tǒng)中的某些靈敏部件，可以用接地環(huán)路將其包圍起來(lái)。下頁(yè)上頁(yè)返回7.3.2靜電放電干擾和漏電干擾的抑制一、線(xiàn)間竄擾問(wèn)題智能儀器測(cè)控系統(tǒng)的輸入、輸出信號(hào)根據(jù)工藝要求，往往通過(guò)較長(zhǎng)傳輸線(xiàn)與控制設(shè)備相接。由于導(dǎo)線(xiàn)很長(zhǎng)，所處環(huán)境比較惡劣，導(dǎo)線(xiàn)成為引入干擾的主要渠道之一。長(zhǎng)信號(hào)線(xiàn)的干擾主要包括長(zhǎng)線(xiàn)反射干擾；信號(hào)線(xiàn)間的竄擾；外部的電磁干擾；長(zhǎng)線(xiàn)分布電容而導(dǎo)致的信號(hào)電平轉(zhuǎn)換過(guò)程的過(guò)渡干擾。線(xiàn)間竄擾是當(dāng)兩條或幾條較長(zhǎng)的導(dǎo)線(xiàn)相平行而又靠得很近時(shí)，其中任一導(dǎo)線(xiàn)上的信號(hào)將對(duì)其他導(dǎo)線(xiàn)產(chǎn)生干擾。線(xiàn)間干擾大多發(fā)生在多芯電纜、束捆導(dǎo)線(xiàn)或印刷板上平行的導(dǎo)線(xiàn)之間。竄擾的強(qiáng)弱與相鄰兩信號(hào)線(xiàn)間互阻抗和信號(hào)線(xiàn)本身的阻抗有關(guān)。下頁(yè)上頁(yè)返回7.3.3線(xiàn)間串?dāng)_的抑制線(xiàn)間竄擾是一種近場(chǎng)耦合干擾，受擾線(xiàn)上的影響來(lái)源于傳輸線(xiàn)間的分布電感引起的電磁耦合。假定有兩條平行長(zhǎng)線(xiàn)，由于每條線(xiàn)存在著寄生電容和寄生電感，相互之間也存在著寄生電容和互感，于是兩線(xiàn)之間就存在著互相耦合的可能性，一條線(xiàn)中的信號(hào)耦合到另一條線(xiàn)中去，就成為竄擾。二、線(xiàn)間竄擾的抑制在智能儀器中，廣泛使用扁平電纜做連接導(dǎo)線(xiàn)。扁平電纜使用方便，但很容易產(chǎn)生竄擾。扁平電纜的各導(dǎo)線(xiàn)間均分布電容。一般來(lái)說(shuō)，每10cm長(zhǎng)的相鄰導(dǎo)線(xiàn)間的分布電容約為3pF。信號(hào)頻率為100MHZ時(shí)，該傳輸線(xiàn)的耦合阻抗約為0.5kΩ，自然很容易發(fā)生竄擾。下頁(yè)上頁(yè)返回7.3.3線(xiàn)間串?dāng)_的抑制另外，用扁平電纜傳輸?shù)奈C(jī)數(shù)字信號(hào)含有100倍左右的高次諧波，這些高頻分量極易通過(guò)扁平電纜各導(dǎo)線(xiàn)間分布電容耦合到鄰近導(dǎo)線(xiàn)。當(dāng)微機(jī)的輸入、輸出端口為數(shù)字邏輯電路時(shí)，由于數(shù)字信號(hào)線(xiàn)離得很近，會(huì)形成電容耦合干擾。抑制扁平電纜的竄擾的措施如下：（1）用一條扁平電纜傳輸多種電平信號(hào)時(shí)，必須按電平級(jí)別分組，不同組的導(dǎo)線(xiàn)間要保持一定的距離。（2）由于高頻成分都發(fā)生在脈沖的前、后沿，分組傳送時(shí)應(yīng)把前沿時(shí)間相近的同級(jí)電平信號(hào)劃分為一組。（3）信號(hào)組的導(dǎo)線(xiàn)用一空閑導(dǎo)線(xiàn)分開(kāi)，并把該空閑導(dǎo)線(xiàn)接地。這就把兩組相鄰導(dǎo)線(xiàn)間的耦合電容轉(zhuǎn)化為對(duì)地電容。（4）在配線(xiàn)時(shí)，應(yīng)力求扁平電纜貼近接地底板。必要時(shí)，可專(zhuān)門(mén)給扁平電纜設(shè)置接地屏蔽底板，使導(dǎo)線(xiàn)之間的部分耦合電容轉(zhuǎn)化為對(duì)地電容。下頁(yè)上頁(yè)返回7.3.3線(xiàn)間串?dāng)_的抑制（5）如果干擾嚴(yán)重，可采用雙絞線(xiàn)結(jié)構(gòu)的扁平電纜，并把其中一線(xiàn)接地。這種電纜對(duì)抑制靜電干擾和空間電磁干擾也有效果。信號(hào)線(xiàn)除采用扁平電纜外，還可采用單股導(dǎo)線(xiàn)、雙絞線(xiàn)和屏蔽電纜。為減少竄擾，應(yīng)選用特性阻抗低的導(dǎo)線(xiàn)。屏蔽電纜的特性阻抗較低，竄擾最小。為了預(yù)防竄擾，可以從以下幾方面考慮：（1）用兩點(diǎn)接地的雙絞線(xiàn)做傳輸線(xiàn)，即可以顯著降低竄擾噪聲，又能起到靜電屏蔽作用，現(xiàn)場(chǎng)敷設(shè)比較方便。（2）控制柜中的信號(hào)線(xiàn)，應(yīng)盡量靠近接地底板，以增大對(duì)地電容而減少竄擾。（3）設(shè)計(jì)印制板上的信號(hào)線(xiàn)時(shí)，應(yīng)力求靠近地線(xiàn)，或用地線(xiàn)包圍之。（4）盡量加大信號(hào)線(xiàn)與其他地線(xiàn)間的距離，可采用分散走線(xiàn)的方式，尤其是強(qiáng)電和弱電的傳輸線(xiàn)一定要分開(kāi)布設(shè)。下頁(yè)上頁(yè)返回7.3.3線(xiàn)間串?dāng)_的抑制7.4智能儀器可靠性概述目前智能儀器的使用條件已經(jīng)從環(huán)境優(yōu)良的機(jī)房向工廠(chǎng)、野外、水上、空中等復(fù)雜環(huán)境延伸，工作環(huán)境往往比較惡劣，而且系統(tǒng)組成日趨復(fù)雜，都使智能儀器出現(xiàn)故障的概率增大。另一方面，人們對(duì)自動(dòng)化設(shè)備的依賴(lài)程度也越來(lái)越高，如果儀器在運(yùn)行中經(jīng)常發(fā)生故障，輕則影響產(chǎn)品的質(zhì)量和產(chǎn)量，重則發(fā)生事故，造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失。因此，如何保證和提高智能儀器的可靠性和安全性，使其長(zhǎng)期穩(wěn)定、可靠地運(yùn)行就成為一個(gè)非常突出的問(wèn)題。下頁(yè)上頁(yè)返回可靠性是描述系統(tǒng)長(zhǎng)期穩(wěn)定、正常運(yùn)行能力的一個(gè)通用概念，也是產(chǎn)品質(zhì)量在時(shí)間方面的特征表示?？煽啃杂质且粋€(gè)統(tǒng)計(jì)的概念，表明在一時(shí)間內(nèi)產(chǎn)品或系統(tǒng)穩(wěn)定正常完成預(yù)定功能指標(biāo)的概率?？煽啃缘亩x是指產(chǎn)品或系統(tǒng)在規(guī)定條件下和規(guī)定時(shí)間內(nèi)，完成規(guī)定功能的能力。相應(yīng)地，產(chǎn)品或系統(tǒng)不能完成規(guī)定功能時(shí)，稱(chēng)之為失效?？煽啃宰罴蟹从沉四撤N產(chǎn)品或設(shè)備的質(zhì)量指標(biāo)。描述可靠性的定量指標(biāo)常用可靠度、失效率、平均無(wú)故障時(shí)間這些特征量。下頁(yè)上頁(yè)返回7.4.1可靠性的基本概念（1）可靠度是指產(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)定功能的成功概率。這里的規(guī)定條件包括運(yùn)行的環(huán)境條件、使用條件、維修條件和操作水平等等。（2）失效率又稱(chēng)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)發(fā)生失效的概率。數(shù)字電路以及其他電子產(chǎn)品，在其有效壽命期間內(nèi)，如果它的失效率是由電子器件、集成電路芯片的故障所引起的，則失效率為常數(shù)。這是因?yàn)殡娮悠骷?、集成芯片?jīng)過(guò)老化篩選后，就進(jìn)入偶發(fā)故障期。在這一時(shí)期內(nèi)，它們的故障是隨機(jī)均勻分布的，失效率為一常數(shù)。下頁(yè)上頁(yè)返回7.4.1可靠性的基本概念（3）平均壽命，是產(chǎn)品壽命的平均值。對(duì)于可修復(fù)系統(tǒng)，平均壽命用平均故障間隔時(shí)間表征，指“一個(gè)或多個(gè)產(chǎn)品在它的使用壽命期內(nèi)某個(gè)觀察期間累積工作時(shí)間與故障次數(shù)之比”。對(duì)于不可修復(fù)的產(chǎn)品，平均壽命用平均無(wú)故障工作時(shí)間表征，當(dāng)所有試驗(yàn)樣品都觀察到壽命終了的實(shí)際值時(shí)，平均無(wú)故障工作時(shí)間是指產(chǎn)品壽命的算術(shù)平均值。當(dāng)不是所有試驗(yàn)樣品都觀測(cè)到壽命終了，試驗(yàn)就終止時(shí)，是指試驗(yàn)樣品累積試驗(yàn)時(shí)間與失效數(shù)之比。平均故障間隔時(shí)間或平均無(wú)故障工作時(shí)間是最常用的描述可靠性的特征量，它比可靠度、失效率更直接形象地給出了一個(gè)產(chǎn)品的可靠性的參數(shù)指標(biāo)。下頁(yè)上頁(yè)返回7.4.1可靠性的基本概念影響智能儀器可靠、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，以及系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、元器件選擇、安裝、制造工藝和外部環(huán)境條件等。

導(dǎo)致智能儀器系統(tǒng)運(yùn)行不穩(wěn)定的內(nèi)部因素主要有以下三點(diǎn)：（1）元器件本身的性能與可靠性。元器件是組成系統(tǒng)的基本單元，其特性好壞與穩(wěn)定性直接影響整個(gè)系統(tǒng)性能與可靠性。因此，在可靠性設(shè)計(jì)當(dāng)中，使其在長(zhǎng)期穩(wěn)定性、精度等級(jí)方便滿(mǎn)足要求。下頁(yè)上頁(yè)返回7.4.2可靠性的總體考慮（2）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)。元器件選定之后，根據(jù)系統(tǒng)運(yùn)行原理與生產(chǎn)工藝要求將其連成整體，并編制相應(yīng)軟件。電路設(shè)計(jì)中要求元器件或線(xiàn)路布局合理，以消除元器件之間的電磁耦合相互干擾；優(yōu)化的電路設(shè)計(jì)也可以消除或消弱外部干擾對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的影響，如去耦電路、平衡電路等等；也可以采用冗余結(jié)構(gòu)，當(dāng)某些元器件發(fā)生故障時(shí)也不影響整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行。軟件是智能儀器中微機(jī)測(cè)控系統(tǒng)區(qū)別于其他通用電子設(shè)備的獨(dú)特之處，通過(guò)合理編制軟件可以進(jìn)一步提高系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性。（3）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。盡管元件選擇嚴(yán)格，系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)合理，但安裝工藝粗糙，調(diào)試不嚴(yán)格。仍然達(dá)不到預(yù)期的效果。下頁(yè)上頁(yè)返回7.4.2可靠性的總體考慮

影響智能儀器可靠性的外因是指智能儀器所處工作環(huán)境中的外部設(shè)備或空間條件導(dǎo)致系統(tǒng)運(yùn)行的不可靠因素，主要包括以下幾點(diǎn)：（1）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。（2）外部空間條件，如溫度、濕度、空氣清潔度等等。（3）外部機(jī)械條件，如振動(dòng)、沖擊等。為了保證智能儀器可靠工作，必須創(chuàng)造一個(gè)良好的外部環(huán)境。例如：采取屏蔽措施、遠(yuǎn)離產(chǎn)生強(qiáng)電磁場(chǎng)干擾的設(shè)備；加強(qiáng)通風(fēng)以降低環(huán)境溫度；安裝緊固以防止擺動(dòng)；等等。

下頁(yè)上頁(yè)返回7.4.2可靠性的總體考慮7.5可靠性設(shè)計(jì)系統(tǒng)可靠性設(shè)計(jì)的目的是在設(shè)計(jì)過(guò)程中挖掘、分析和確定系統(tǒng)或設(shè)備中的薄弱環(huán)節(jié)及其隱患，采取設(shè)計(jì)預(yù)防和改進(jìn)措施，提高可靠性。針對(duì)影響智能儀器可靠性的各種因素的特點(diǎn)，必須采取相應(yīng)的硬件或軟件方面的措施，這是智能儀器可靠性設(shè)計(jì)的根本任務(wù)。下頁(yè)上頁(yè)返回7.5.1硬件可靠性設(shè)計(jì)下頁(yè)上頁(yè)返回元器件的選擇是根本，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，這是可靠性設(shè)計(jì)遵循的基本準(zhǔn)則，并貫穿于系統(tǒng)設(shè)計(jì)、安裝、運(yùn)行的全過(guò)程。一、元器件級(jí)可靠性措施元器件是儀器系統(tǒng)的基本部件，元器件的性能與可靠性是系統(tǒng)整體性能與可靠性的基礎(chǔ)。由于大規(guī)模集成技術(shù)的進(jìn)步，大規(guī)模數(shù)字電路以及模擬集成芯片的可靠性也大大提高，這就為設(shè)計(jì)高性能、高可靠性的智能儀器奠定了基礎(chǔ)。電子元器件故障率的降低主要由生產(chǎn)廠(chǎng)家來(lái)保證。為了保證所選用的元器件的質(zhì)量或可靠性指標(biāo)符合設(shè)計(jì)要求，必須采取下列措施：

1.元器件選擇和篩選（1）元器件選擇原則：在經(jīng)濟(jì)條件允許時(shí)，應(yīng)盡可能選用失效率λ小的器件，否則，首先要考慮滿(mǎn)足可靠性指標(biāo)的要求。盡量選用集成度高的元器件。（2）篩選的基本思想：選擇若干典型環(huán)境因素，施加適當(dāng)?shù)臒?、電、機(jī)械和其他環(huán)境應(yīng)力于電子硬件，把其中的所有缺陷盡可能徹底地激發(fā)出來(lái)，然后再加以更換，同時(shí)又不使良好的硬件受到損傷或性能衰退。2.降額技術(shù)絕大部分元器件的失效率隨環(huán)境應(yīng)力的降低而下降，這是降額設(shè)計(jì)提高系統(tǒng)可靠度的依據(jù)。降額包括熱、電、機(jī)械和其他環(huán)境應(yīng)力。一般都取額定值的60%~70%。7.5.1硬件可靠性設(shè)計(jì)二、部件及系統(tǒng)級(jí)的可靠性措施下頁(yè)上頁(yè)返回部件及系統(tǒng)級(jí)的可靠性技術(shù)是指功能部件或整個(gè)系統(tǒng)在設(shè)計(jì)、制造、檢驗(yàn)等環(huán)節(jié)所采取的可靠性措施。元器件的可靠性主要取決于元器件制造商、部件及系統(tǒng)的可靠性取決于設(shè)計(jì)的精心設(shè)計(jì)?？煽啃再Y料表明，影響計(jì)算機(jī)可靠性因素，有40%來(lái)自電路及系統(tǒng)設(shè)計(jì)。1.環(huán)境保護(hù)（1）熱設(shè)計(jì)把熱量輸入降到最小，提供良好的熱傳導(dǎo)、熱輻射和通風(fēng)條件，最大限度的降低機(jī)內(nèi)的溫升；正確安排元器件，發(fā)熱元器件的位置安排應(yīng)盡可能分散；使主要發(fā)熱器件遠(yuǎn)離電解電容、LSI芯片等。（2）防潮設(shè)計(jì)潮濕、鹽霧、霉菌和灰塵對(duì)系統(tǒng)可靠性的影響主要表現(xiàn)在使系統(tǒng)設(shè)備的絕緣性能降低、霉?fàn)€腐蝕和其他性能惡化或斷路失效。（3）抗沖擊、振動(dòng)設(shè)計(jì)為減少?zèng)_擊、振動(dòng)等機(jī)械應(yīng)力的影響，在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)盡可能提高整個(gè)機(jī)箱或整機(jī)的固有頻率。由于機(jī)器固有頻率與結(jié)構(gòu)剛度成正比，與構(gòu)件重量成反比。因此，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)提高結(jié)構(gòu)的剛度和減輕機(jī)箱或整機(jī)的重量。對(duì)于電子元器件，應(yīng)當(dāng)注意防止在沖擊下出現(xiàn)斷線(xiàn)、斷腳或拉脫焊點(diǎn)等故障。因此，對(duì)較重的元器件及印制板都應(yīng)采用固定結(jié)構(gòu)?？刹捎铆h(huán)氧樹(shù)脂粘接、加卡或緊固螺釘；導(dǎo)線(xiàn)、線(xiàn)束及電纜應(yīng)進(jìn)行綁扎，分段固定。（4）其他環(huán)境保護(hù)對(duì)于防爆、防核輻射等保護(hù)，在對(duì)該類(lèi)影響比較敏感或者需要進(jìn)行該類(lèi)保護(hù)時(shí)，遵循相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，采取相應(yīng)的措施。7.5.1硬件可靠性設(shè)計(jì)下頁(yè)上頁(yè)返回2.系統(tǒng)的簡(jiǎn)化和標(biāo)準(zhǔn)化系統(tǒng)在性能設(shè)計(jì)之后，應(yīng)對(duì)其進(jìn)行簡(jiǎn)化和標(biāo)準(zhǔn)化。包括硬件簡(jiǎn)化、標(biāo)準(zhǔn)化以及軟件優(yōu)化和固化。系統(tǒng)的簡(jiǎn)化和標(biāo)準(zhǔn)化對(duì)于提高設(shè)備部件的互換性、可靠性和可維修度都是非常必要的。所以，盡量朝“單片”方向設(shè)計(jì)硬件系統(tǒng)，系統(tǒng)器件越多，器件之間相互干擾也越強(qiáng)，功耗也增大，不可避免地降低了系統(tǒng)的穩(wěn)定性。7.5.1硬件可靠性設(shè)計(jì)下頁(yè)上頁(yè)返回3．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)性，即能保持完成規(guī)定功能的能力。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。電磁兼容性的依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)主要是國(guó)際電工委員會(huì)IEC801-1到6，IEC1000-4-1到12；國(guó)際無(wú)線(xiàn)電干擾特別委員會(huì)CISPR11-23。智能儀器常用的抗電磁干擾的軟、硬件措施在7.2、7.3節(jié)已經(jīng)介紹。再次強(qiáng)調(diào)，系統(tǒng)的可靠性是由多種因素決定，其中系統(tǒng)的抗電磁干擾性能的好壞是影響系統(tǒng)可靠性的極其重要因素。7.5.1硬件可靠性設(shè)計(jì)下頁(yè)上頁(yè)返回4．冗余技術(shù)冗余技術(shù)也稱(chēng)容錯(cuò)技術(shù)或故障掩蓋技術(shù)，它是通過(guò)增加完成同一功能的并聯(lián)備用單元（包括硬件單元或軟件單元）數(shù)目來(lái)提高系統(tǒng)可靠性的一種設(shè)計(jì)方法。如在電路設(shè)計(jì)中，對(duì)那些容易產(chǎn)生短路的部分，以串聯(lián)形式復(fù)制；對(duì)那些容易產(chǎn)生開(kāi)路的部分，以并聯(lián)的形式被復(fù)制。冗余技術(shù)包括硬件冗余、軟件冗余、信息冗余、時(shí)間冗余等。硬件冗余是用增加硬件設(shè)備的方法，當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，將備份硬件頂替上去，使系統(tǒng)仍能正常工作。信息冗余是將重要數(shù)據(jù)復(fù)制一份或多份，存放于不同空間。冗余技術(shù)與系統(tǒng)的簡(jiǎn)化和標(biāo)準(zhǔn)化的要求并不沖突，系統(tǒng)的簡(jiǎn)化和標(biāo)準(zhǔn)化既針對(duì)整個(gè)系統(tǒng)，也針對(duì)模塊、單元、部件，冗余技術(shù)所增加的單元，單獨(dú)來(lái)看，也希望它是簡(jiǎn)化的、標(biāo)準(zhǔn)化的。7.5.1硬件可靠性設(shè)計(jì)5．故障自動(dòng)檢測(cè)與診斷技術(shù)對(duì)于復(fù)雜的系統(tǒng)，設(shè)計(jì)了系統(tǒng)在線(xiàn)的測(cè)試與診斷模塊。這樣做的目的有兩個(gè)：一是為了保證能及時(shí)檢驗(yàn)出有故障裝置或單元模塊，以便盡快把有用單元替換上去，一般通過(guò)及時(shí)、正確地對(duì)各種異常狀態(tài)或故障狀態(tài)做出診斷，判定動(dòng)作或功能的正常性以及及時(shí)指出故障部位來(lái)實(shí)現(xiàn)。二是通過(guò)檢測(cè)監(jiān)視、故障分析、性能評(píng)估等，為設(shè)備（系統(tǒng)）結(jié)構(gòu)修改、優(yōu)化設(shè)計(jì)、合理制造及生產(chǎn)過(guò)程提供數(shù)據(jù)和信息。7.5.1硬件可靠性設(shè)計(jì)7.5.2.軟件可靠性設(shè)計(jì)及軟件抗干擾措施下頁(yè)上頁(yè)返回智能儀器運(yùn)行軟件是系統(tǒng)欲實(shí)行的各項(xiàng)功能的具體反映，設(shè)計(jì)人員高級(jí)腦力勞動(dòng)的結(jié)晶。軟件的可靠性主要標(biāo)志是軟件是否真實(shí)而準(zhǔn)確地描述了欲實(shí)現(xiàn)的各種功能。因此，對(duì)生產(chǎn)工藝的了解熟悉程度直接關(guān)系到軟件的編寫(xiě)質(zhì)量。提高軟件可靠性的前提條件是設(shè)計(jì)人員對(duì)生產(chǎn)工藝過(guò)程的深入了解，并使軟件易讀、易測(cè)和易修改。為了提高軟件的可靠性，應(yīng)盡量將軟件規(guī)范化、標(biāo)準(zhǔn)化和模塊化，盡可能把復(fù)雜的問(wèn)題化成若干較為簡(jiǎn)單明確的小任務(wù)。把一個(gè)大程序分成若干獨(dú)立的小模塊，這有助于及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)中的不合理部分，而且檢查和測(cè)試幾個(gè)小模塊要比檢查和測(cè)試大程序方便很多。軟件抗干擾技術(shù)是當(dāng)系統(tǒng)受到干擾后使系統(tǒng)恢復(fù)正常運(yùn)行或輸入信號(hào)受到干擾后去偽求真的一種輔助方法。在智能儀器系統(tǒng)中，只要認(rèn)真分析系統(tǒng)所處環(huán)境的干擾源以及耦合通道，采用硬件、軟件相結(jié)合的抗干擾措施，就能保證長(zhǎng)期穩(wěn)定可靠地運(yùn)行。以下從抗干擾的角度,對(duì)軟件可靠性設(shè)計(jì)及軟件抗干擾措施加以介紹。軟件抗干擾相對(duì)硬件抗干擾是一種被動(dòng)措施，但由于軟件設(shè)計(jì)靈活，節(jié)省硬件資源，所以軟件抗干擾技術(shù)越來(lái)越引起人們的重視。軟件抗干擾技術(shù)所研究的主要內(nèi)容，其一是采取軟件的方法抑制疊加在模擬輸入信號(hào)上噪聲的影響，如數(shù)字濾波器技術(shù)；其二是用軟件的方法對(duì)于輸入的數(shù)字信號(hào)進(jìn)行抗干擾處理；其三是由于干擾而使運(yùn)行程序發(fā)生混亂，導(dǎo)致程序亂飛或陷入死循環(huán)時(shí)，采取使程序納入正規(guī)的措施，如軟件冗余、軟件陷阱、“看門(mén)狗”技術(shù)。這些方法可以用軟件實(shí)現(xiàn)，也可以采用軟硬件相結(jié)合的方法實(shí)現(xiàn)。一、數(shù)字濾波疊加在系統(tǒng)被測(cè)模擬輸入信號(hào)上的噪聲干擾，導(dǎo)致較大的測(cè)量誤差。但由于這些噪聲的隨機(jī)性，可以通過(guò)數(shù)字濾波技術(shù)剔除虛假信號(hào)，求得真值。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。1．算術(shù)平均濾波法對(duì)一點(diǎn)數(shù)據(jù)連續(xù)取n個(gè)值進(jìn)行采樣，然后算術(shù)平均。適用于具有隨機(jī)干擾的信號(hào)。當(dāng)n值較大時(shí)，信號(hào)的平滑度高，但是靈敏度低；當(dāng)n值較小時(shí)，平滑度低，但靈敏度高。2．滑動(dòng)平均濾波法把n個(gè)采樣值看成一個(gè)隊(duì)列，隊(duì)列的長(zhǎng)度為n，每進(jìn)行一次采樣，就把采樣值放入隊(duì)尾，而扔掉原來(lái)隊(duì)首的一個(gè)采樣值，這樣在隊(duì)列中始終有n個(gè)“最新”采樣值。對(duì)隊(duì)列中的n個(gè)采樣值進(jìn)行平均，就可以得到新的濾波值?；瑒?dòng)平均濾波法對(duì)周期性干擾有良好的抑制作用，但不易消除由于脈沖干擾引起的采樣值的偏差。因此不適用于脈沖干擾比較嚴(yán)重的場(chǎng)合，而適用于高頻振蕩系統(tǒng)。3．中位值濾波法對(duì)某一被測(cè)參數(shù)接連采樣n次（一般n取奇數(shù)），然后把n次采樣值按大小排列，取中間值為本次采樣值。中位值濾波法能有效地克服因偶然因素引起的波動(dòng)干擾。適用于溫度等變化緩慢參數(shù)測(cè)量；但不宜用于快速變化的參數(shù)測(cè)量。7.5.2.軟件可靠性設(shè)計(jì)及軟件抗干擾措施4．去極值平均值濾波法連續(xù)采樣n次后累加求和，同時(shí)找出其中的最大值與最小值，再?gòu)睦奂雍椭袦p去最大值和最小值，按n-2個(gè)采樣值求平均，即可得到有效采樣值。去極值平均值濾波法主要用于脈沖干擾嚴(yán)重的場(chǎng)合。由于數(shù)字濾波采用程序?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，所以可靠性高，穩(wěn)定性好；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；數(shù)字濾波可以根據(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、方便等優(yōu)點(diǎn)。數(shù)字濾波在智能儀表系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用，其不足之處在于濾波速度比硬件濾波要慢。7.5.2.軟件可靠性設(shè)計(jì)及軟件抗干擾措施二、開(kāi)關(guān)量輸入／輸出的軟件抗干擾數(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、輸出中，由于操作或外界等的干擾，會(huì)引起狀態(tài)變化，造成誤判。對(duì)于輸入的數(shù)字信號(hào)，可以通過(guò)重復(fù)檢測(cè)的方法，將隨機(jī)干擾引起的虛假輸入狀態(tài)信號(hào)濾除掉。干擾信號(hào)相對(duì)數(shù)字信號(hào)來(lái)說(shuō)，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)。對(duì)數(shù)字信號(hào)的采集不能采用多次平均方法，而要比較兩次或多次采集結(jié)果是否相同。對(duì)于輸出的數(shù)字信號(hào)，可以通過(guò)重復(fù)輸出以及采用抗干擾編碼的方法，減少干擾對(duì)輸出信號(hào)的影響。由于干擾的影響，可能使計(jì)算機(jī)輸出了正確的數(shù)字信號(hào)，在輸出設(shè)備中得到的卻是錯(cuò)誤信號(hào)。在滿(mǎn)足實(shí)時(shí)控制的要求前提下，重復(fù)輸出同一數(shù)據(jù)，重復(fù)周期盡可能短些。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)防止錯(cuò)誤動(dòng)作的產(chǎn)生。采用抗干擾編碼則是按一定規(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。智能儀器測(cè)控系統(tǒng)的輸入、輸出信號(hào)根據(jù)工藝要求，往往通過(guò)較長(zhǎng)傳輸線(xiàn)與控制設(shè)備相連接。當(dāng)系統(tǒng)受到干擾后，可能使可編程的輸出端口狀態(tài)發(fā)生變化，因此可以通過(guò)反復(fù)向這些端口定期重寫(xiě)控制字、輸出狀態(tài)字，來(lái)維持既定的輸出端口狀態(tài)。例如，8255芯片常用來(lái)擴(kuò)展輸入輸出功能，很多外設(shè)通過(guò)它們來(lái)獲得單片機(jī)的控制信息。由初始化編程，確定各端口的功能。由于干擾的作用，有可能改變芯片的編程方式。為了確保輸出功能正確實(shí)現(xiàn)，輸出功能模塊在執(zhí)行具體的數(shù)據(jù)輸出之前，應(yīng)該先執(zhí)行對(duì)芯片的初始化編程指令，再輸出有關(guān)數(shù)據(jù)。三、軟件程序的抗干擾竄入智能儀器的干擾作用于CPU部位時(shí)，后果更加嚴(yán)重，將使系統(tǒng)失控。最典型的故障是破壞程序記數(shù)器PC的狀態(tài)，導(dǎo)致程序從一個(gè)區(qū)域跳到另一個(gè)區(qū)域，或者程序在地址空間內(nèi)“亂飛”，或者陷入“死循環(huán)”。工業(yè)應(yīng)用中，因PC受到干擾而引起程序失控的后果是嚴(yán)重的，因此，必須盡可能早地發(fā)現(xiàn)并采取補(bǔ)救措施。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，在硬件電路上應(yīng)設(shè)置復(fù)位電路。復(fù)位方式有上電復(fù)位、人工復(fù)位、自動(dòng)復(fù)位三種。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；人工復(fù)位是指操作員按下復(fù)位按鈕時(shí)的復(fù)位；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。在智能儀器系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，有可能會(huì)發(fā)生電源意外掉電。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)。系統(tǒng)應(yīng)首先檢測(cè)到電源的變化，通過(guò)切換電路把備用電池接入系統(tǒng)，迅速進(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)。當(dāng)電源恢復(fù)正常時(shí)，CPU重新復(fù)位，復(fù)位后應(yīng)首先檢查是否有掉電標(biāo)記，如果有，則說(shuō)明本次復(fù)位為掉電保護(hù)之后的復(fù)位，應(yīng)按掉電中斷服務(wù)程序相反的方式恢復(fù)現(xiàn)場(chǎng)，以一種合理的安全方式使系統(tǒng)繼續(xù)未完成的工作。下頁(yè)上頁(yè)返回（一）、時(shí)間冗余技術(shù)為了提高智能儀器的可靠性，可以采用重復(fù)執(zhí)行某一操作或某一程序，并將執(zhí)行結(jié)果與前一次的結(jié)果進(jìn)行比較對(duì)照來(lái)確認(rèn)系統(tǒng)工作是否正常。只有當(dāng)兩次結(jié)果相同時(shí)，才被認(rèn)可，并進(jìn)行下一步操作。如果兩次結(jié)果不一樣，可以再重復(fù)一次，當(dāng)?shù)谌谓Y(jié)果與前兩次之中的一次相同時(shí)，則認(rèn)為另一結(jié)果是偶然故障引起的，應(yīng)當(dāng)剔除。如果三次結(jié)構(gòu)均不相同時(shí)，則初步判定為硬件永久性故障，需進(jìn)一步檢查。這種方法是用時(shí)間為代價(jià)來(lái)?yè)Q取可靠性，稱(chēng)為時(shí)間冗余技術(shù)，俗稱(chēng)重復(fù)檢測(cè)技術(shù)。它的優(yōu)點(diǎn)是不用增加設(shè)備的硬件投資，簡(jiǎn)單易行。其不足之處是減慢了運(yùn)行速度。因而只能用在執(zhí)行時(shí)間比較寬余，操作步驟又是比較重要的情況。下頁(yè)上頁(yè)返回（二）、指令冗余技術(shù)CPU取指令是先取操作碼，再取操作碼數(shù)。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”狀態(tài)，恢復(fù)正常的一種有效措施。所謂的指令冗余，就是在程序的關(guān)鍵地方人為地加入一些單字節(jié)指令NOP，或?qū)⒂行巫止?jié)指令重寫(xiě)，當(dāng)程序“跑飛”到某條單字節(jié)指令時(shí)，就不會(huì)發(fā)生將操作數(shù)當(dāng)作指令來(lái)執(zhí)行的錯(cuò)誤。7.5.2.軟件可靠性設(shè)計(jì)及軟件抗干擾措施1.NOP的使用

可在雙字節(jié)指令和三字節(jié)指令之后插入兩個(gè)單字節(jié)NOP指令，這可保證其后的指令不被拆散。因?yàn)椤皝y飛”的程序即使落在操作數(shù)上，由于兩個(gè)空操作指令NOP的存在，不會(huì)將其后的指令當(dāng)操作數(shù)執(zhí)行，從而使程序納入正規(guī)。對(duì)程序流向起決定作用的指令（如RET、RETI、ACALL、LCALL、LJMP、JZ、JNZ、JC、JNC、DJNZ等）和某些對(duì)系統(tǒng)工作狀態(tài)起重要作用的指令（如SETB、EA等）之前插入兩條NOP指令，可保證亂飛程序迅速納入軌道，確保這些指令正確執(zhí)行。7.5.2.軟件可靠性設(shè)計(jì)及軟件抗干擾措施下頁(yè)上頁(yè)返回2.重要指令冗余在對(duì)于程序流向起決定作用的指令（如RET、RETI、ACALL、LCALL、LJMP、JZ、JNZ、JC、JNC、DJNZ等）和某些對(duì)系統(tǒng)工作狀態(tài)起重要作用的指令（如SETB、EA等）的后面，可重復(fù)寫(xiě)上這些指令，以確保這些指令的正確執(zhí)行。指令冗余會(huì)降低系統(tǒng)的效率，但確保了系統(tǒng)程序很快納入程序軌道，避免程序混亂，適當(dāng)?shù)闹噶钊哂嗖粫?huì)對(duì)系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性和功能產(chǎn)生明顯的影響。由以上可看出，采用冗余技術(shù)使PC納入正確軌道的條件是：跑飛的PC必須指向程序運(yùn)行區(qū)，并且必須執(zhí)行到冗余指令。7.5.2.軟件可靠性設(shè)計(jì)及軟件抗干擾措施（三）、軟件陷阱技術(shù)下頁(yè)上頁(yè)返回當(dāng)亂飛程序進(jìn)入非程序區(qū)（如EPROM未使用的空間）或表格區(qū)時(shí)，采用冗余指令使程序入軌條件便不滿(mǎn)足，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，在那里放一段專(zhuān)門(mén)對(duì)程序運(yùn)行出錯(cuò)進(jìn)行處理的程序。(1)軟件陷阱軟件陷阱，就是用引導(dǎo)指令強(qiáng)行將捕獲到的亂飛程序引向復(fù)位入口地址0000H，在此處將程序轉(zhuǎn)向?qū)ｉT(mén)對(duì)程序出錯(cuò)進(jìn)行處理的程序，使程序納入正規(guī)。軟件冗余可采用兩種形式，如下：形式一：軟件陷阱形式：NOPNOPLJMP0000H對(duì)應(yīng)入口形式：0000H：LJMPMAIN；運(yùn)行程序

下頁(yè)上頁(yè)返回形式二：軟件陷阱形式：LJMP0202HLJMP0000H對(duì)應(yīng)入口形式：0000H：LJMPMAIN；運(yùn)行主程序┆