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1、第10章抗干扰技术(jsh)第一页，共21页。110.1 工业工业(gngy)现场的干扰及对系统性能的影响现场的干扰及对系统性能的影响干扰即可能来自干扰即可能来自(li z)于外部，也可能来自于外部，也可能来自(li z)于内部。于内部。对系统的主要影响对系统的主要影响测量数据误差增大测量数据误差增大影响存储器中存储的数据影响存储器中存储的数据导致控制系统失灵导致控制系统失灵导致控制程序失常导致控制程序失常第二页，共21页。210.1.1 干扰干扰(gnro)来源来源一般所说的主要是一般所说的主要是 电气干扰电气干扰广义干扰：广义干扰：热噪声、温度热噪声、温度(wnd)变化、化学反应、振动等都
2、变化、化学反应、振动等都会对系统造成影响会对系统造成影响干扰可能来自外部干扰可能来自外部外部电磁场、温度外部电磁场、温度(wnd)、振动源、振动源、辐射辐射也可能来自内部也可能来自内部内部器件的可靠性、内部电场磁场、温度内部器件的可靠性、内部电场磁场、温度(wnd)、振动、振动第三页，共21页。31.内部主要内部主要(zhyo)因素因素（1）元器件本身的性能和可靠性）元器件本身的性能和可靠性 不同种类不同种类(zhngli)的元器件，它本身的可靠性不同，例如风的元器件，它本身的可靠性不同，例如风扇比电阻、晶体管等可靠性要低得多。扇比电阻、晶体管等可靠性要低得多。（2）系统设计）系统设计（3）安
3、装与调试）安装与调试第四页，共21页。42.外部主要外部主要(zhyo)因素因素（1）外部电气外部电气(dinq)条件条件（2）外部空间条件）外部空间条件（3）外部机械条件）外部机械条件第五页，共21页。510.1.2 干扰的作用干扰的作用(zuyng)途径途径1.电磁感应电磁感应磁的耦合磁的耦合2.静电感应静电感应电的耦合电的耦合3.传导耦合传导耦合干扰源与控制系统间存在电的传导通路（有完干扰源与控制系统间存在电的传导通路（有完整的电路）整的电路）4.公共阻抗耦合公共阻抗耦合多个电路的电流多个电路的电流(dinli)经过同一个公共经过同一个公共阻抗产生的相互影响阻抗产生的相互影响第六页，共2
4、1页。610.1.3 干扰的作用干扰的作用(zuyng)途径途径1.串模干扰串模干扰(gnro)2.共模干扰共模干扰(gnro)第七页，共21页。710.2 硬件硬件(yn jin)抗干扰技术抗干扰技术这是首先要采取的措施。这是首先要采取的措施。是克服前向过程通道最有效的抗干扰措施之一，也是基础。是克服前向过程通道最有效的抗干扰措施之一，也是基础。通常采取的方法：通常采取的方法：使用双绞线、屏蔽、接地、平衡传输、滤波使用双绞线、屏蔽、接地、平衡传输、滤波(lb)、隔离等、隔离等它们可以单独使用，也可以组合使用它们可以单独使用，也可以组合使用多数情况下会多种方法组合使用多数情况下会多种方法组合使
5、用第八页，共21页。810.2.1 串模干扰串模干扰(gnro)的抑制的抑制一般通过一般通过(tnggu)滤波器抑制串模干扰。滤波器抑制串模干扰。RC低通滤波器低通滤波器除了除了RC滤波，还可以选用滤波，还可以选用LC网络。网络。可以考虑使用双绞线、屏蔽措施（带屏蔽的双绞线），注意屏蔽可以考虑使用双绞线、屏蔽措施（带屏蔽的双绞线），注意屏蔽层的接地层的接地对于很高频对于很高频(o pn)的干扰，在传输线上增加一个磁珠（电路板的干扰，在传输线上增加一个磁珠（电路板上也可增加磁珠）上也可增加磁珠）ADRRRRCCR=75C=500F第九页，共21页。910.2.2 共模共模(n m)干扰地抑制干扰
6、地抑制使用平衡传输方式、双端差动输入放大器（例如仪表放大器），使用平衡传输方式、双端差动输入放大器（例如仪表放大器），隔离、注意接地等。隔离、注意接地等。变压器隔离变压器隔离（1）交流信号）交流信号(xnho)（2）直流或慢速变化的信号）直流或慢速变化的信号(xnho)进行调制进行调制变换成高频脉冲（或交流），用脉冲变压器隔离变换成高频脉冲（或交流），用脉冲变压器隔离传输，在付边再变换（解调）成直流。传输，在付边再变换（解调）成直流。第十页，共21页。102.光电隔离光电隔离在前面已经讨论在前面已经讨论(toln)过光电隔离方法过光电隔离方法继电器隔离继电器隔离屏蔽方法屏蔽方法第十一页，共21
7、页。1110.2.3 长线长线(chn xin)传输的抗干扰传输的抗干扰1.屏蔽屏蔽(pngb)信号线信号线2.一般是屏蔽一般是屏蔽(pngb)双绞线双绞线3.对于抑制静电感应干扰对于抑制静电感应干扰采用金属网屏蔽采用金属网屏蔽(pngb)线线4.对于抑制电磁感应干扰对于抑制电磁感应干扰采用双绞线采用双绞线5.应当注意：应当注意：6.（1）信号线屏蔽）信号线屏蔽(pngb)层只允许一端接地，且在信号源侧层只允许一端接地，且在信号源侧接地，当信号源是浮地时，屏蔽接地，当信号源是浮地时，屏蔽(pngb)层直接信号源的低层直接信号源的低电位端。电位端。7.（2）放大器二输入端对屏蔽）放大器二输入端对
8、屏蔽(pngb)层的绝缘电阻尽可能对层的绝缘电阻尽可能对称，尽量减少线路的不平衡电阻称，尽量减少线路的不平衡电阻8.（3）如果用采样开关，则使用三线采样开关。）如果用采样开关，则使用三线采样开关。第十二页，共21页。122.双绞线的不同使用双绞线的不同使用(shyng)方法方法（1）传输距离小于）传输距离小于5米米（2）远距离传输）远距离传输 一般用平衡传输一般用平衡传输教材上给出的是逻辑信号的传输教材上给出的是逻辑信号的传输模拟信号的传输同样使用双绞线，信号源就不是模拟信号的传输同样使用双绞线，信号源就不是(b shi)门电路，门电路，接收电路也就不是接收电路也就不是(b shi)逻辑门，而
9、是放大器逻辑门，而是放大器第十三页，共21页。132.双绞线与光耦的联合双绞线与光耦的联合(linh)使用使用主要是开关信号（逻辑主要是开关信号（逻辑(lu j)信号）信号）教材上图教材上图7.11给出了一组方法。给出了一组方法。逻辑逻辑(lu j)信号信号双绞线在信号源侧接地，信号通过限流电双绞线在信号源侧接地，信号通过限流电阻接到光耦二极管阻接到光耦二极管+，二极管二极管-接双绞线另一根线，而该线在信接双绞线另一根线，而该线在信号源侧接地。号源侧接地。开关开关开关两端接双绞线，双绞线在另一端分别到光耦的开关两端接双绞线，双绞线在另一端分别到光耦的-端端和接地，光耦的和接地，光耦的+端通过电
10、阻接端通过电阻接+电源。电源。第十四页，共21页。1410.2.4 阻抗匹配阻抗匹配(z kn p pi)负载阻抗与信号源阻抗互相适配，得到最大功率输出的一种工负载阻抗与信号源阻抗互相适配，得到最大功率输出的一种工作状态。作状态。信号在传输线上传输，可能产生反射信号在传输线上传输，可能产生反射反射信号成为干扰。反射信号成为干扰。信号发射理论信号发射理论(lln)：当传输线的特征阻抗：当传输线的特征阻抗RP与负载电阻与负载电阻R相相等（匹配）时，将不产生发射。等（匹配）时，将不产生发射。特征阻抗特测量方法：特征阻抗特测量方法：R示波器观察为了避免反射造成(zo chn)的干扰，第十五页，共21页
11、。151.终端终端(zhn dun)并联阻抗匹配并联阻抗匹配如果不匹配如果不匹配(ppi)，可以通过在负载侧并联电阻，可以通过在负载侧并联电阻R。R并联并联(bnglin)电阻电阻R，会使负载电阻变小，会使负载电阻变小负载变大，高电平负载变大，高电平变低。变低。高电平变低高电平变低抗干扰能力变低。抗干扰能力变低。第十六页，共21页。16改进改进(gijn)：加一个上拉电阻：加一个上拉电阻市市R1与与R2并联电阻并联电阻(dinz)RP一般一般 取取R1=220330，R2在在270390之间选择。之间选择。R2R1Vcc第十七页，共21页。172.始端串联始端串联(chunlin)电阻匹配电阻
12、匹配在信号源的输出端串联一个匹配在信号源的输出端串联一个匹配(ppi)用电阻用电阻RR匹配电阻匹配电阻(dinz)R的选择的选择信号源输出电阻信号源输出电阻(dinz)ROUT+R=RPR=RPROUT优点：不改变高电平优点：不改变高电平缺点：低电平被抬高，降低了低电平的抗干扰能力缺点：低电平被抬高，降低了低电平的抗干扰能力第十八页，共21页。183.终端并联终端并联(bnglin)隔直匹配隔直匹配在终端并联电阻法的基础上，将在终端并联电阻法的基础上，将R在经过一个在经过一个(y)电容接地。电容接地。RC第十九页，共21页。194.终端终端(zhn dun)并接二极管并接二极管将终端将终端(zhn dun)并联电阻变成二极管。并联电阻变成二极管。第二十页，共21页。2010.2.5 电流电流(dinli)传输传输将电压将电压(diny)电流传输。电流传输。静电、电磁干扰，主要对电压静电、电磁干扰，主要对电压(diny)信号。信号。电流传输不易受干扰。电流传输不易受干扰。电流：电流：010mA在接收测在接收测通过电阻将电流转换成电压通过电阻将电流转换成电压(diny)。电阻：电阻：5001K05V如果是模拟量，一般用如果是模拟量，一般用20mA电流环。电流环。第二十一页，共21页。21