硬件抗干扰技术精选PPT.ppt

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1、关于硬件抗干扰技术第1页，讲稿共47张，创作于星期二 硬件抗干扰技术(一一)计算机控制系统中的干扰源及途径计算机控制系统中的干扰源及途径(二二)抗干扰措施抗干扰措施过程通道抗干扰技术过程通道抗干扰技术系统供电系统供电CPUCPU抗干扰技术抗干扰技术接地技术接地技术第2页，讲稿共47张，创作于星期二 干扰源：干扰源：外部干扰源与内部干扰源外部干扰源与内部干扰源 外部：外部：与系统结构无关，由外部环境因素决定。与系统结构无关，由外部环境因素决定。主要是空间主要是空间电或磁的影响，环境温度、湿度等气象条件，如各种电气装置电或磁的影响，环境温度、湿度等气象条件，如各种电气装置（电机、电焊机、家电和交通

2、工具等）的起停以及运行中发出（电机、电焊机、家电和交通工具等）的起停以及运行中发出的电磁波，太阳以及其它天体发出的电磁波、供电电源的波动的电磁波，太阳以及其它天体发出的电磁波、供电电源的波动以及沿供电线路串入的干扰等。以及沿供电线路串入的干扰等。内部：内部：由系统结构、制造工艺决定。由系统结构、制造工艺决定。如不同信号的感应（分布如不同信号的感应（分布电容、分布电感引起的耦合感应，电磁场辐射感应），多点接地造电容、分布电感引起的耦合感应，电磁场辐射感应），多点接地造成的电位差，长线传输的波反射，元器件产生的噪声等。成的电位差，长线传输的波反射，元器件产生的噪声等。1 1干扰源及其转播路径干扰源

3、及其转播路径第3页，讲稿共47张，创作于星期二干扰信号微机系统空间感应过程I/O通道供电系统接地系统干扰的主要传播路径：干扰的主要传播路径：空间电磁感应、过程空间电磁感应、过程I/OI/O通道、供电系通道、供电系统、接地系统。如下图所示：统、接地系统。如下图所示：第4页，讲稿共47张，创作于星期二 对于由于对于由于空间感应空间感应引起的干扰，主要采用屏蔽技术来消除干扰。引起的干扰，主要采用屏蔽技术来消除干扰。电场屏蔽：电场屏蔽：作用是抑制电路之间由于分布电容的耦合而产生的电场干扰，作用是抑制电路之间由于分布电容的耦合而产生的电场干扰，方法是利用低电阻金属材料的屏蔽体方法是利用低电阻金属材料的屏

4、蔽体，屏蔽效果依赖于该屏蔽体对地的，屏蔽效果依赖于该屏蔽体对地的连接质量连接质量。电磁场屏蔽：电磁场屏蔽：作用是防止高频电磁场对电路的影响。作用是防止高频电磁场对电路的影响。方法是屏蔽加滤波，方法是屏蔽加滤波，屏蔽罩用非磁性材料做，不能有孔缝，并让屏蔽罩接地，在受干扰设屏蔽罩用非磁性材料做，不能有孔缝，并让屏蔽罩接地，在受干扰设备地输入端加入备地输入端加入LCLC组合的滤波器组合的滤波器。2 2 抗干扰措施抗干扰措施1 1、屏蔽技术、屏蔽技术第5页，讲稿共47张，创作于星期二 磁场屏蔽：磁场屏蔽：作用是将低频磁场干扰限制在屏蔽体内，作用是将低频磁场干扰限制在屏蔽体内，方法是利用高方法是利用高导

5、磁率的金属材料做屏蔽罩导磁率的金属材料做屏蔽罩。要求屏蔽罩不能有孔缝，屏蔽物的。要求屏蔽罩不能有孔缝，屏蔽物的厚度影响屏蔽效果。厚度影响屏蔽效果。导线屏蔽：导线屏蔽：在信号线上加一个金属编织的网状屏蔽套从而屏蔽两点之间在信号线上加一个金属编织的网状屏蔽套从而屏蔽两点之间由于单根导线连接而产生的干扰由于单根导线连接而产生的干扰。在使用屏蔽套时，屏蔽套必须接地。在使用屏蔽套时，屏蔽套必须接地。目前常用目前常用双绞线传输信号双绞线传输信号以抵消磁场干扰。因为双绞线的每一分节形以抵消磁场干扰。因为双绞线的每一分节形成一个相互靠近的环路，环路空间中电流方向相反，故产生的磁场相互抵成一个相互靠近的环路，环

6、路空间中电流方向相反，故产生的磁场相互抵消。消。第6页，讲稿共47张，创作于星期二干扰沿过程通道进入计算机系统的干扰沿过程通道进入计算机系统的主要原因是过程通道与主机之间存在主要原因是过程通道与主机之间存在公共地线。公共地线。(1)(1)串模干扰及其抑制方法串模干扰及其抑制方法串模干扰：串模干扰：指叠加在被测信号上的干扰噪声。指叠加在被测信号上的干扰噪声。抑制方法：抑制方法：应根据干扰信号的特性和来源采用不同的措施。应根据干扰信号的特性和来源采用不同的措施。2.2.过程通道抗干扰技术过程通道抗干扰技术第7页，讲稿共47张，创作于星期二串模干扰的抑制方法如果串模干扰频率比被测信号频率高，则采用输

7、入低通滤波器来抑制高频率串模干扰；如果串模干扰频率比被测信号频率低，则采用高通滤波器来抑制低频串模干扰；如果串模干扰频率落在被测信号频谱的两侧，则应用带通滤波器。一般情况下，串模干扰均比被测信号变化快，故常用二级阻容低通滤波网络作为模/数转换器的输入滤波器。当被测信号变化较快时，应相应改变网络参数，以适当减小时间常数。第8页，讲稿共47张，创作于星期二当尖峰型串模干扰成为主要干扰源时，用双积分式A/D转换器可以削弱串模干扰的影响。因为此类转换器是对输入信号的积分值进行测量，而不是测量信号的瞬时值。若干扰信号是周期性的而积分时间又为信号周期或信号周期的整数倍，则积分后干扰值为零，对测量结果不产生

8、误差。对于串模干扰主要来自电磁感应的情况下，对被测信号应尽可能早地进行前置放大，从而达到提高回路中的信号噪声比的目的；或者尽可能早地完成模/数转换或采取隔离和屏蔽等措施。第9页，讲稿共47张，创作于星期二从选择逻辑器件入手，利用逻辑器件的特性来抑制串模干扰。采用双绞线作信号引线的目的是减少电磁感应，并且使各个小环路的感应电势互相呈反向抵消。选用带有屏蔽的双绞线或同轴电缆做信号线，且有良好接地，并对测量仪表进行电磁屏蔽。第10页，讲稿共47张，创作于星期二(2)共模干扰及其抑制方法 共模干扰共模干扰：模：模/数转换器两个输入端上公有的干扰电压。共模数转换器两个输入端上公有的干扰电压。共模干扰也称

9、为共态干扰。干扰也称为共态干扰。被测信号被测信号UsUs的参考接地点和计算机输入信号的参考接地点之的参考接地点和计算机输入信号的参考接地点之间往往存在着一定的电位差间往往存在着一定的电位差Ucm Ucm 共模干扰示意图共模干扰示意图第11页，讲稿共47张，创作于星期二单端对地输入和双端不对地输入 对对于于存存在在共共模模干干扰扰的的场场合合，不不能能采采用用单单端端对对地地输输入入方方式式，因因为为此此时时的的共共模模干干扰扰电电压压将将全全部部成成为为串串模模干干扰扰电电压压，如如左左图图所所示示。所所以以必必须须采采用用双双端端输入不对地方式，如右图所示。输入不对地方式，如右图所示。Z Z

10、S S、Z ZS1S1、Z ZS2S2为为信信号号源源USUS的的内内阻阻抗抗，Z ZC C、Z ZC1C1、Z ZC2C2为为输输入入电电路路的的输输入入阻阻抗抗。共共模模干干扰扰电电压压U Ucmcm对对两两个个输输入入端端形形成成两两个个电电流流回回路路，每每个个输输入入端端A A和和B B的的共共模模电电压压和和两两个个输输入入端之间的共模电压分别为：端之间的共模电压分别为：在计算机控制系统中，被测信号有在计算机控制系统中，被测信号有单端对地单端对地输入和输入和双端不对地双端不对地输入两种输入两种输入形式输入形式第12页，讲稿共47张，创作于星期二一一般般情情况况下下，共共模模干干扰扰

11、电电压压U Ucmcm总总是是转转换换成成一一定定的的串串模模干干扰扰U Un n出出现现在在两两个输入端之间。个输入端之间。为为了了衡衡量量一一个个输输入入电电路路抑抑制制共共模模干干扰扰的的能能力力，常常用用共共模模抑抑制制比比CMRR(Common Mode Rejection Ratio)来表示，即来表示，即Ucm是共模干扰电压，是共模干扰电压，Un是是Ucm转化成的串模干扰电压。显然，对转化成的串模干扰电压。显然，对于单端对地输入方式，由于于单端对地输入方式，由于Un=Ucm，所以，所以CMRR=0，说明无共模，说明无共模抑制能力。对于双端不对地输入方式来说，由抑制能力。对于双端不对

12、地输入方式来说，由Ucm引入的串模干扰引入的串模干扰Un越越小，小，CMRR就越大，所以抗共模干扰能力越强。就越大，所以抗共模干扰能力越强。第13页，讲稿共47张，创作于星期二共模干扰的抑制方法利用变压器把模拟信号电路与数字信号电路隔离开来，也就是把模拟地与数字地断开，以使共模干扰电压cm不成回路，从而抑制了共模干扰。另外，隔离前和隔离后应分别采用两组互相独立的电源，切断两部分的地线联系。变压器隔离变压器隔离第14页，讲稿共47张，创作于星期二光电耦合器是由发光二极管和光敏三极管封装在一个管壳内组成的，发光二极管两端为信号输入端，光敏三极管的集电极和发射极分别作为光电耦合器的输出端，它们之间的

13、信号是靠发光二极管在信号电压的控制下发光，传给光敏三极管来完成的。光电隔离光电隔离第15页，讲稿共47张，创作于星期二1.密封在一个管壳里或模压塑料封装，密封在一个管壳里或模压塑料封装，不受外界光的干扰不受外界光的干扰；2.靠光传递信号，靠光传递信号，切断了各部件电路之间的地线联系切断了各部件电路之间的地线联系；3.发光二极管的动态电阻小，而干扰源的内阻一般比较大，能够发光二极管的动态电阻小，而干扰源的内阻一般比较大，能够传送传送到光电耦合器输入端的干扰信号很小到光电耦合器输入端的干扰信号很小；4.光电耦合器的传输比和晶体管的放大倍数相比一般很小，远光电耦合器的传输比和晶体管的放大倍数相比一般

14、很小，远不如晶体管不如晶体管对干扰信号灵敏对干扰信号灵敏，而光电耦合器的发光二极管只在通过一定电流，而光电耦合器的发光二极管只在通过一定电流时才发光，因此即使在干扰电压幅值比较高的情况下，由于没时才发光，因此即使在干扰电压幅值比较高的情况下，由于没有足够的能量，仍不能使发光二极管发光，从而可以有效抑制有足够的能量，仍不能使发光二极管发光，从而可以有效抑制干扰信号。干扰信号。光电耦合器的特点光电耦合器的特点第16页，讲稿共47张，创作于星期二 采采用用浮浮地地输输入入双双层层屏屏蔽蔽放放大大器器来来抑抑制制共共模模干干扰扰，如如图图所所示示。这这是是利利用用屏屏蔽蔽方方法法使使输输入入信信号号的

15、的“模模拟拟地地”浮浮空空，从从而而达达到到抑抑制制共共模模干干扰的目的。扰的目的。浮地屏蔽浮地屏蔽第17页，讲稿共47张，创作于星期二仪仪表表放放大大器器具具有有共共模模抑抑制制能能力力强强、输输入入阻阻抗抗高高、漂漂移移低低、增增益益可调等优点，是一种专门用来分离共模干扰与有用信号的器件。可调等优点，是一种专门用来分离共模干扰与有用信号的器件。仪表放大器将两个信号的差值放大。仪表放大器将两个信号的差值放大。抑制共模分量是使用仪表放大器抑制共模分量是使用仪表放大器的唯一原因的唯一原因 。AD620AD620（低功耗，低成本，集成仪表放大器），还有（低功耗，低成本，集成仪表放大器），还有AD6

16、23AD623等等等等.采用仪表放大器提高共模抑制比采用仪表放大器提高共模抑制比第18页，讲稿共47张，创作于星期二(1)(1)长线传输干扰长线传输干扰 长线的长线的“长长”是相对的；是相对的；信号在长线中传输遇到三个问题：信号在长线中传输遇到三个问题：一是长线传输易受到外界干扰，一是长线传输易受到外界干扰，二是具有信号延时，二是具有信号延时，三是高速度变化的信号在长线中传输时，还会出现三是高速度变化的信号在长线中传输时，还会出现波反射波反射现象。现象。（阻抗不连续，阻抗不连续，信号在传输线末端突然遇到电缆阻抗很小甚至没有，信号信号在传输线末端突然遇到电缆阻抗很小甚至没有，信号在这个地方就会引

17、起反射。这种信号反射的原理，与光从一种媒质进入另一在这个地方就会引起反射。这种信号反射的原理，与光从一种媒质进入另一种媒质要引起反射是相似的。消除这种反射的方法，就必须在电缆的末端跨种媒质要引起反射是相似的。消除这种反射的方法，就必须在电缆的末端跨接一个与电缆的特性阻抗同样大小的终端电阻，使电缆的阻抗连续。）接一个与电缆的特性阻抗同样大小的终端电阻，使电缆的阻抗连续。）3.3.长线传输干扰及其抑制方法长线传输干扰及其抑制方法第19页，讲稿共47张，创作于星期二为了进行阻抗匹配，必须事先知道信号传输线的波阻抗为了进行阻抗匹配，必须事先知道信号传输线的波阻抗RP。信号。信号传输线为双绞线，在传输线

18、始端通过与非门传输线为双绞线，在传输线始端通过与非门加入标准信号加入标准信号，用示波器观察门用示波器观察门A的输出波形，的输出波形，调节传输线终端的可变电阻调节传输线终端的可变电阻R，当门当门A输出的波形不畸变时，即是传输线的波阻抗与终端阻抗完输出的波形不畸变时，即是传输线的波阻抗与终端阻抗完全匹配，全匹配，反射波完全消失反射波完全消失，这时的，这时的R值就是该传输线的波阻抗，值就是该传输线的波阻抗，即即RPR。波阻抗的测量第20页，讲稿共47张，创作于星期二为了避免外界干扰的影响，在计算机中常常采用双绞线和同轴电为了避免外界干扰的影响，在计算机中常常采用双绞线和同轴电缆作信号线。双绞线的波阻

19、抗一般在缆作信号线。双绞线的波阻抗一般在100200之间，绞花愈之间，绞花愈密，波阻抗愈低。同轴电缆的波阻抗约密，波阻抗愈低。同轴电缆的波阻抗约50100范围。根据范围。根据传输线的基本理论，无损耗导线的波阻抗为：传输线的基本理论，无损耗导线的波阻抗为：单位长度的电感（单位长度的电感（H H）单位长度的电容（单位长度的电容（F F）第21页，讲稿共47张，创作于星期二最简单的终端阻抗匹配方法如图所示。如果传输线的波阻抗是最简单的终端阻抗匹配方法如图所示。如果传输线的波阻抗是RPRP，那么当，那么当R RRPRP时，便实现了终端匹配，消除了波反射。此时，便实现了终端匹配，消除了波反射。此时终端波

20、形和始端波形的形状一致，只是时间上迟后。由于终时终端波形和始端波形的形状一致，只是时间上迟后。由于终端电阻变低，则加大负载，使波形的高电平下降，从而端电阻变低，则加大负载，使波形的高电平下降，从而降低了降低了高电平的抗干扰能力，但对波形的低电平没有影响。高电平的抗干扰能力，但对波形的低电平没有影响。(2)(2)长线传输干扰的抑制方法长线传输干扰的抑制方法 采用终端阻抗匹配或始端阻抗匹配，可以消除长线传输中的波采用终端阻抗匹配或始端阻抗匹配，可以消除长线传输中的波反射或者把它抑制到最低限度。反射或者把它抑制到最低限度。A.A.终端阻抗匹配终端阻抗匹配双绞线ARPBR(a)第22页，讲稿共47张，

21、创作于星期二双绞线ARPBR2R1EC(b)为了克服上述匹配方法的缺点，可采用下图所示的终端为了克服上述匹配方法的缺点，可采用下图所示的终端匹配方法。匹配方法。适当调整适当调整R1R1和和R2R2的阻值，可使的阻值，可使R=RPR=RP。这种匹配方法也能消除波反射，。这种匹配方法也能消除波反射，优点是波形的高电平下降较少，缺点是低电平抬高，优点是波形的高电平下降较少，缺点是低电平抬高，从而降低了从而降低了低电平的抗干扰能力为了同时兼顾高电平和低电平两种情况，可选取低电平的抗干扰能力为了同时兼顾高电平和低电平两种情况，可选取R1=R2=2RPR1=R2=2RP，此时等效电阻，此时等效电阻R=RP

22、R=RP。实践中宁可使高电平降低得稍多实践中宁可使高电平降低得稍多一些，而让低电平抬高得少一些，一些，而让低电平抬高得少一些，可通过适当选取电阻可通过适当选取电阻R1R1和和R2R2，并使并使R1R1R2R2来达到此目的，当然还要保证等效电阻来达到此目的，当然还要保证等效电阻R=RPR=RP。第23页，讲稿共47张，创作于星期二在传输线始端串入电阻R，如图所示，也能基本上消除反射，达到改善波形的目的。一般选择始端匹配电阻R为B.B.始端阻抗匹配始端阻抗匹配门门A A输出低电平时的输出阻抗输出低电平时的输出阻抗。第24页，讲稿共47张，创作于星期二这种匹配方法的优点是波形的高电平不变，缺点是波形

23、这种匹配方法的优点是波形的高电平不变，缺点是波形低电平会抬高。其原因是终端门低电平会抬高。其原因是终端门B B的输入电流在始端匹配的输入电流在始端匹配电阻电阻R R上的压降所造成的。显然，终端所带负载门个数越上的压降所造成的。显然，终端所带负载门个数越多，则低电平抬高得越显著。多，则低电平抬高得越显著。第25页，讲稿共47张，创作于星期二计算机控制系统的计算机控制系统的CPUCPU抗干扰措施：抗干扰措施：Watchdog(Watchdog(俗称看门狗俗称看门狗)电源监控电源监控(掉电检测及保护掉电检测及保护)复位复位 MAX1232MAX1232微处理器监控电路微处理器监控电路给微处理器提供给

24、微处理器提供辅助功能辅助功能以及以及电电源供电监控源供电监控功能。功能。MAX1232MAX1232通过监控微处理器系统电源供电及监控通过监控微处理器系统电源供电及监控软件的执行，来增强电路的可靠性，它提供一个反弹的软件的执行，来增强电路的可靠性，它提供一个反弹的(无锁的无锁的)手手动复位输入。动复位输入。另外常用的集成电路还有另外常用的集成电路还有X5045X5045、IMP813IMP813等。等。3 3、CPUCPU抗干扰技术抗干扰技术第26页，讲稿共47张，创作于星期二MAX1232的结构原理 MAX1232引脚图MAX1232内部原理图PBRSTPBRST 按键复位输入按键复位输入，

25、反弹式低电平有效，忽略内部，反弹式低电平有效，忽略内部1ms1ms宽度的脉冲，宽度的脉冲，确保识别确保识别20ms20ms或更宽的脉冲。或更宽的脉冲。TDTD为为时间延迟时间延迟，WatchdogWatchdog时基选择输入，时基选择输入，TDTD0V0V，t tTDTD150ms150ms，TDTD悬空，悬空，t tTDTD600ms600ms，TDTDV Vcccc时，时，t tTDTD1.2s1.2s第27页，讲稿共47张，创作于星期二MAX1232的结构原理 MAX1232引脚图MAX1232内部原理图TOLTOL为为容差输入容差输入，TOLTOL接地时选取接地时选取5 5的容差，的容

26、差，TOLTOL接接VccVcc时选取时选取1010的容差。的容差。RSTRST为为复位输入复位输入，RSTRST产生的条件有产生的条件有VccVcc下降低于所选择的复位电压阈下降低于所选择的复位电压阈值值PBRSTPBRST变低变低在最小暂停周期内在最小暂停周期内STST未选通未选通加电源期间加电源期间第28页，讲稿共47张，创作于星期二MAX1232的结构原理 MAX1232引脚图MAX1232内部原理图RSTRST为为复位输入复位输入，低电平有效，产生条件同，低电平有效，产生条件同RSTRSTGNDGND为地为地 VccVcc为为5V5V电源电源STST为选通输入为选通输入Watchdo

27、gWatchdog定时输入定时输入第29页，讲稿共47张，创作于星期二电源监控电压检测器监控Vcc。每当Vcc低于所选择的容限时(5%容限时的电压典型时为462V，10%容限时的电压典型时为437V)就输出并保持复位信号。选择5%的容许极限时，TOL端接地；选择10%的容许极限时，TOL端接Vcc。当Vcc恢复到容许极限内，复位输出信号至少保持250ms的宽度，才允许电源供电并使微处理器稳定工作。第30页，讲稿共47张，创作于星期二MAX1232MAX1232的的PBRSTPBRST端端靠靠手手动动强强制制复复位位输输出出，该该端端保保持持t tPBDPBD按按钮钮复复位位延延迟迟时时间间，当

28、当PBRSTPBRST升升高高到到大大于于一一定定的的电电压压值值后后，复复位位输输出出保持至少保持至少250ms250ms的宽度的宽度。一一个个机机械械按按钮钮或或一一个个有有效效的的逻逻辑辑信信号号都都能能驱驱动动PBRST PBRST，无无锁锁按按钮钮输输入入至至少少忽忽略略了了1ms1ms的的输输入入抖抖动动，并并且且被被保保证证能能识识别别出出20ms20ms或或更更大大的的脉脉冲冲宽宽度度。该该PBRSTPBRST在在芯芯片片内内部部被被上上拉拉到到大大约约100A100A的的VccVcc上，因而不需要附加的上拉电阻。上，因而不需要附加的上拉电阻。按钮复位输入第31页，讲稿共47张

29、，创作于星期二 尽尽管管系系统统采采用用了了各各种种抗抗干干扰扰措措施施，但但难难保保万万无无一一失失，WatchWatch有有看看守守大大门门的的作作用用，弥弥补补了了这这一一缺缺憾憾。WatchWatch有有多多种种用用法法，但但最最主主要要的的应用是用于因干扰引起的应用是用于因干扰引起的“飞程序飞程序”等错误的检测与自动恢复。等错误的检测与自动恢复。微微处处理理器器用用一一根根I/OI/O线线来来驱驱动动STST输输入入，微微处处理理器器必必须须在在一一定定时时间间内内触触发发STST端端（时时间间取取决决于于TDTD），以以便便检检测测正正常常的的软软件件执执行行，如如果果一一个个硬硬

30、件件或或软软件件的的失失误误导导致致STST没没被被触触发发，在在一一个个最最小小超超时时间间隔隔里里，STST的的触触发发只只仅仅仅仅被被脉脉冲冲的的下下降降沿沿作作用用，这这时时MAX1232MAX1232的的复复位位输输出出至至少少保保持持250250宽度。宽度。监控定时第32页，讲稿共47张，创作于星期二监控电路监控电路MAX1232MAX1232的典型应用的典型应用第33页，讲稿共47张，创作于星期二工工业业生生产产中中由由于于负负荷荷的的变变化化往往往往造造成成电电网网冲冲击击，如如大大电电机机的的起起停停、强强电电继继电电器器的的通通断断等等，电电网网冲冲击击造造成成控控制制系系

31、统统稳稳压压电电源源波波动动，从从而对系统产生干扰。而对系统产生干扰。计算机控制系统的供电一般采用下图结构。计算机控制系统的供电一般采用下图结构。交流稳压器交流稳压器低通滤波器低通滤波器直流稳压器直流稳压器220V220V交交流流直流直流IPCIPC4 4、系统供电、系统供电第34页，讲稿共47张，创作于星期二选选用用电电压压比比较较稳稳定定的的进进线线电电源源，如如对对微微机机采采用用专专用用电电源源或或者者尽尽量与大的用电设备分开供电量与大的用电设备分开供电。对整个电源部分加屏蔽及滤波器对整个电源部分加屏蔽及滤波器对对干干扰扰不不太太严严重重的的场场合合，采采用用常常规规供供电电方方式式，

32、在在干干扰扰严严重重时时，应应在在交交流流稳稳压压器器之之前前加加隔隔离离变变压压器器，变变压压器器的的初初级级次次级级之之外外均均有有屏屏蔽层。蔽层。正正确确选选用用直直流流稳稳压压电电源源。分分线线性性稳稳压压和和开开关关稳稳压压两两种种，一一般般对对计算机系统采用计算机系统采用开关电源供电开关电源供电。微机用不间断电源微机用不间断电源UPSUPS抑制措施抑制措施第35页，讲稿共47张，创作于星期二接接地地技技术术对对计计算算机机控控制制系系统统极极为为重重要要，不不恰恰当当的的接接地地会会造造成成及及其严重的干扰，其严重的干扰，正确的接地是有效抑制干扰的措施之一。正确的接地是有效抑制干扰

33、的措施之一。接接地地目目的的有有二二：一一方方面面为为了了保保证证控控制制系系统统稳稳定定可可靠靠的的运运行行，称称之之为为工工作作接接地地；另另一一方方面面是是为为了了避避免免操操作作人人员员因因设设备备的的绝绝缘缘损损坏坏或或下下降降遭遭受触电危险和保证设备的安全，称之为受触电危险和保证设备的安全，称之为安全接地安全接地。在在计计算算机机控控制制系系统统中中，常常见见以以下下几几种种地地线线：模模拟拟地地，数数字字地地，安安全地，系统地和交流地。全地，系统地和交流地。5 5、接地技术、接地技术接地系统分析接地系统分析第36页，讲稿共47张，创作于星期二模模拟拟地地：作作为为传传感感器器、变

34、变送送器器、A/DA/D和和D/AD/A转转换换器器的的模模拟拟电电路路的的零电位。零电位。数数字字地地：作作为为计计算算机机中中各各种种数数字字电电路路的的零零电电位位。应应与与模模拟拟地地分分开，避免模拟信号受数字脉冲的干扰。开，避免模拟信号受数字脉冲的干扰。安安全全地地：设设备备机机壳壳与与大大地地等等电电位位，避避免免机机壳壳带带电电而而影影响响人人身身安安全全，通常称之为保护地或者机壳地。通常称之为保护地或者机壳地。系统地：系统地：上述几种地的最终回流点，直接与大地相连。上述几种地的最终回流点，直接与大地相连。交交流流地地：计计算算机机交交流流供供电电电电源源地地，即即为为动动力力线

35、线地地。在在交交流流地地上上任任意意两两点点之之间间往往往往有有几几伏伏至至几几十十伏伏地地电电位位差差存存在在，因因此此交交流流地地绝绝对对不不能能与与以以上上几种地相连，而且要求交流变压器绝缘非常好。几种地相连，而且要求交流变压器绝缘非常好。第37页，讲稿共47张，创作于星期二根根据据接接地地理理论论分分析析，低低频频电电路路应应单单点点接接地地，这这主主要要是是避避免免形形成成产产生生干干扰扰的的地地环环路路；高高频频电电路路应应该该就就近近多多点点接接地地，这这主主要要是是避避免免“长线传输长线传输”引入的干扰引入的干扰。一一般般来来说说，当当频频率率低低于于1MHZ1MHZ时时，采采

36、用用单单点点接接地地方方式式为为好好；当当频频率率高高于于10MHZ10MHZ时时，采采用用多多点点接接地地方方式式为为好好；而而在在110MHZ110MHZ之之间间，如如果果采采用用单单点点接接地地，其其地地线线长长度度不不得得超超过过波波长长的的1/201/20，否否则则应应采采用用多多点点接接地地方方式式。在在工工业业控控制制系系统统中中，信信号号频频率率大大多多小小于于1MHZ1MHZ，所所以以通通常采用单点接地方式。常采用单点接地方式。单点接地与多点接地单点接地与多点接地第38页，讲稿共47张，创作于星期二第39页，讲稿共47张，创作于星期二在计算机控制系统中，各种地一般应采用在计算

37、机控制系统中，各种地一般应采用分别回流法单点接地。分别回流法单点接地。各各种种地地之之间间的的接接法法原原则则是是：交交流流地地与与直直流流地地分分开开，模模拟拟地地与与数数字字地地分分开开，低低频频电电路路采采用用单单点点接接地地，高高频频电电路路采采用用就就近近多多点点接接地地。4 4种地线接法如下图：种地线接法如下图：分别回流法单点接地分别回流法单点接地模拟地回流条模拟地回流条数字地回流条数字地回流条接地板接地板 安全地安全地（机壳地）（机壳地）大地大地系统地系统地分别回流法单点接地分别回流法单点接地第40页，讲稿共47张，创作于星期二汇汇流流条条由由多多层层铜铜导导体体构构成成，截截面

38、面呈呈矩矩形形，各各层层之之间间有有绝绝缘缘层层。采采用用多多层层汇汇流流条条以以减减少少自自感感，可可减减少少干干扰扰的的窜窜入入途途径径。在在稍稍考考究究的的系系统统中中，分分别别使使用用横横向向汇汇流流条条及及纵纵向向汇汇流流条条，机机柜柜内内各各层层机机架架之之间间分分别别设置汇流条，以最大限度减小公共阻抗的影响。设置汇流条，以最大限度减小公共阻抗的影响。在在空空间间上上将将数数字字地地汇汇流流条条与与模模拟拟地地汇汇流流条条间间隔隔开开，以以避避免免通通过过汇汇流流条条间间电电容容产产生生耦耦合合。安安全全地地（机机壳壳地地）始始终终与与模模拟拟地地和和数数字字地地隔隔离离开开。这这

39、些些地地之之间间只只是是在在最最后后才才汇汇聚聚一一点点，而而且且常常常常通通过过铜铜接接地地板板交交汇汇，然然后后用线径不小于用线径不小于30mm230mm2的多股软铜线焊接在接地板上深埋地下。的多股软铜线焊接在接地板上深埋地下。接地方法接地方法第41页，讲稿共47张，创作于星期二低频接地技术低频接地技术 一点接地方式一点接地方式两两种种接接法法：即即串串联联接接地地(或或称称共共同同接接地地)和和并并联联接接地地(或或称称分分别别接接地地)。各自的优缺点：各自的优缺点：从从防防止止噪噪声声角角度度看看，如如图图所所示示的的串串联联接接地地方方式式是是最最不不适适用用的的，由由于地电阻于地电

40、阻r1r1、r2r2和和r3r3是串联的，所以各电路间相互发生干扰是串联的，所以各电路间相互发生干扰 。并并联联接接地地方方式式在在低低频频时时是是最最适适用用的的，因因为为各各电电路路的的地地电电位位只只与与本本电电路路的的地地电电流流和和地地线线阻阻抗抗有有关关，不不会会因因地地电电流流而而引引起起各各电电路路间间的的耦耦合合。这这种方式的缺点是需要连很多根地线，用起来比较麻烦。种方式的缺点是需要连很多根地线，用起来比较麻烦。第42页，讲稿共47张，创作于星期二实用的低频接地实用的低频接地 一一般般在在低低频频时时用用串串联联一一点点接接地地的的综综合合接接法法，即即在在符符合合噪噪声声标

41、标准准和和简简单单易易行行的的条条件件下下统统筹筹兼兼顾顾。也也就就是是说说可可用用分分组组接接法法，即即低低电电平平电电路路经经一一组组共共同同地地线线接接地地，高高电电平平电电路路经经另另一一组组共共同同地地线线接地。接地。一一条条是是低低电电平平电电路路地地线线；一一条条是是继继电电器器、电电动动机机等等的的地地线线(称称为为“噪噪声声”地地线线)；一一条条是是设设备备机机壳壳地地线线(称称为为“金金属属件件”地地线线)。这这三三条地线应在一点连接接地。条地线应在一点连接接地。第43页，讲稿共47张，创作于星期二通道馈线（电缆）的接地技术通道馈线（电缆）的接地技术 电电路路一一点点地地基

42、基准准:如如图图所所示示的的将将信信号号源源与与输输入入放放大大器器分分别别接接地地的的方式是不正确的。方式是不正确的。误误认认为为A A和和B B两两点点都都是是地地球球地地电电位位应应该该相相等等，是是造造成成这这种种接接地地错错误误的的根根本本原原因因。为为了了克克服服双双端端接接地地的的缺缺点点，应应将将输输入入回回路路改改为为单单端端接接地地方方式式。当当单单端端接接地地点点位位于于信信号号源源端端时时，放放大大器器电电源源不不接接地地；当单端接地点位于放大器端时，信号源不接地。当单端接地点位于放大器端时，信号源不接地。第44页，讲稿共47张，创作于星期二电缆屏蔽层的接地电缆屏蔽层的

43、接地:当信号电路是一点接地时，当信号电路是一点接地时，低频电缆的屏蔽低频电缆的屏蔽层也应一点接地层也应一点接地。当一个电路有一个不接地的信号源与一个接地的当一个电路有一个不接地的信号源与一个接地的(即使不是接大地即使不是接大地)放大器相连时，输入线的屏蔽应接至放大器的公共端；放大器相连时，输入线的屏蔽应接至放大器的公共端；当接地信号源与不接地放大器相连时，即使信号源端接的不是大地，当接地信号源与不接地放大器相连时，即使信号源端接的不是大地，输入线的屏蔽层也应接到信号源的公共端。输入线的屏蔽层也应接到信号源的公共端。第45页，讲稿共47张，创作于星期二为了提高计算机的抗干扰能力，将主机外壳作为屏蔽罩接地。而为了提高计算机的抗干扰能力，将主机外壳作为屏蔽罩接地。而把机内器件架与外壳绝缘把机内器件架与外壳绝缘，绝缘电阻大于，绝缘电阻大于50M50M，即机内信号地，即机内信号地浮空。这种方法安全可靠，抗干扰能力强，但制造工艺复杂，一浮空。这种方法安全可靠，抗干扰能力强，但制造工艺复杂，一旦绝缘电阻降低就会引入干扰。旦绝缘电阻降低就会引入干扰。主机外壳接地但机芯浮空主机外壳接地但机芯浮空 第46页，讲稿共47张，创作于星期二感谢大家观看第47页，讲稿共47张，创作于星期二