第7章 测试中干扰的控制

1、第第7 7章章 测试中干扰的控制测试中干扰的控制 重点：干扰的类型、重点：干扰的类型、干扰信号的输入方式。干扰信号的输入方式。 一些常用的硬件消除方法。一些常用的硬件消除方法。“现代测试技术”电子教案现代测试技术现代测试技术第第7章章 测试中干扰的控制测试中干扰的控制7.1 干扰的类型及产生干扰的类型及产生7.3 常用抗干扰技术常用抗干扰技术 7.2 干扰信号的基本输入方式干扰信号的基本输入方式现代测试技术现代测试技术 7.1 干扰的类型及产生干扰的类型及产生 在测试过程中，除了待测信号以外，各种不可预见的随机信在测试过程中，除了待测信号以外，各种不可预见的随机信号也可能出现在测试系统中。这些

2、信号与待测信号叠加在一起，号也可能出现在测试系统中。这些信号与待测信号叠加在一起，严重歪曲测试结果。测试系统中的无用信号就是干扰。一个测试严重歪曲测试结果。测试系统中的无用信号就是干扰。一个测试系统抗干扰能力的大小在很大程度上决定了系统的可靠性。系统抗干扰能力的大小在很大程度上决定了系统的可靠性。7.1.1 干扰的类型及产生干扰的类型及产生 1. 供电系统干扰：供电系统干扰： 由于供电电网面对各种用户，电网上并联着各种各样的用由于供电电网面对各种用户，电网上并联着各种各样的用电器。用电器（特别是感性电器，如大功率电机）在开、关机时电器。用电器（特别是感性电器，如大功率电机）在开、关机时都会给电

3、网带来强度不一的电压跳变。这种跳变的持续时间很短都会给电网带来强度不一的电压跳变。这种跳变的持续时间很短，人们称之为颠峰电压。在有大功率耗电设备的电网中，经常可，人们称之为颠峰电压。在有大功率耗电设备的电网中，经常可以检测到在供电的以检测到在供电的50HZ的正弦波上叠加着有害的的正弦波上叠加着有害的1000V以上的颠以上的颠峰电压。它会影响测试装置的正常工作。峰电压。它会影响测试装置的正常工作。现代测试技术现代测试技术 7.1 干扰的类型及产生干扰的类型及产生7.1.1 干扰的类型干扰的类型 2. 信道通道的干扰：信道通道的干扰： （1）信道通道元器件噪声的干扰）信道通道元器件噪声的干扰 它是

4、由于测试通道中各种元器件所产生的热噪声（如它是由于测试通道中各种元器件所产生的热噪声（如电阻器的热噪声、半导体元器件的散粒噪声等）造成的。电阻器的热噪声、半导体元器件的散粒噪声等）造成的。 （2）信道通道中信号的串扰）信道通道中信号的串扰 元器件排放位置和线路板信号走向不合理会造成这种元器件排放位置和线路板信号走向不合理会造成这种干扰。干扰。 （3）长线传输干扰）长线传输干扰 对于高频信号来说，当传输距离与信号波长可比时会产对于高频信号来说，当传输距离与信号波长可比时会产生干扰，应该考虑此种干扰的影响。生干扰，应该考虑此种干扰的影响。现代测试技术现代测试技术 7.1 干扰的类型及产生干扰的类型

5、及产生7.1.1 干扰的类型干扰的类型 3. 电磁场干扰：电磁场干扰： 测试系统周围的空间总存在着磁场、电磁场、静电场，如太测试系统周围的空间总存在着磁场、电磁场、静电场，如太阳及天体辐射电磁波；广播、移动电话、通讯发射台的电磁波；周阳及天体辐射电磁波；广播、移动电话、通讯发射台的电磁波；周围中频设备（如中频炉、晶闸管变送电源、微波炉等）发出的电磁围中频设备（如中频炉、晶闸管变送电源、微波炉等）发出的电磁辐射等。这些干扰会通过电源或传输线影响各功能模块的正常工作辐射等。这些干扰会通过电源或传输线影响各功能模块的正常工作，使其中的电平发生变化或产生脉冲干扰信号。，使其中的电平发生变化或产生脉冲干

6、扰信号。电磁场干扰电磁场干扰电源干扰电源干扰信号干扰信号干扰测试系统测试系统现代测试技术现代测试技术 7.1 干扰的类型及产生干扰的类型及产生7.1.2 干扰的影响后果干扰的影响后果 1. 数据输入误差加大：数据输入误差加大： 2. 数据发生变化；数据发生变化； 3. 程序运行失常；程序运行失常； 4. 控制状态失灵。控制状态失灵。现代测试技术现代测试技术 7.2 干扰信号的基本输入方式干扰信号的基本输入方式7.2.1 电容耦合电容耦合 电容耦合又称电容耦合又称电场耦合、静电耦合电场耦合、静电耦合。当干扰源是以。当干扰源是以电压的形式出现时，由于干扰源和信号电路之间存在分电压的形式出现时，由于

7、干扰源和信号电路之间存在分布电容，因此干扰电压通过这些电容耦合到信号电路，布电容，因此干扰电压通过这些电容耦合到信号电路，形成干扰。形成干扰。感应电压：感应电压：当当 时，上式可简化为：时，上式可简化为： 降低降低、CS、ZL、US均可减小干扰均可减小干扰。1SLNSSLj C ZUUj C Z1SLj C ZNSLSUj C Z U现代测试技术现代测试技术 7.2 干扰信号的基本输入方式干扰信号的基本输入方式7.2.2 电感性耦合电感性耦合 电感性耦合又称电感性耦合又称电磁耦合、互感耦合电磁耦合、互感耦合。当干扰源是。当干扰源是以电流的形式出现时，由于干扰源和信号电路之间存在以电流的形式出现

8、时，由于干扰源和信号电路之间存在电感，于是干扰电流通过互感电感耦合到信号电路，形电感，于是干扰电流通过互感电感耦合到信号电路，形成干扰。成干扰。 产生的干扰电压：产生的干扰电压： 降低互感降低互感M，均可减小干扰均可减小干扰。NnUjMI现代测试技术现代测试技术 7.2 干扰信号的基本输入方式干扰信号的基本输入方式7.2.3 公共阻抗耦合公共阻抗耦合 公共阻抗耦合的干扰是在同一系统的电路和电路之间、设备公共阻抗耦合的干扰是在同一系统的电路和电路之间、设备和设备之间总存在公共阻抗。地线与地之间形成的阻抗为公共地阻和设备之间总存在公共阻抗。地线与地之间形成的阻抗为公共地阻抗。在设备内部，各个电路往

9、往共用一个直流电源，这时电源内阻抗。在设备内部，各个电路往往共用一个直流电源，这时电源内阻、电源线阻抗形成公共电源阻抗。当电流流经公共阻抗时，阻抗上、电源线阻抗形成公共电源阻抗。当电流流经公共阻抗时，阻抗上的压降便成为噪声电压。的压降便成为噪声电压。现代测试技术现代测试技术 7.2 干扰信号的基本输入方式干扰信号的基本输入方式7.2.4 串模干扰串模干扰 串模干扰又称常态干扰，是由外界条件引起、在测试仪器输串模干扰又称常态干扰，是由外界条件引起、在测试仪器输入端叠加于被测电压上的干扰信号。入端叠加于被测电压上的干扰信号。 e为空间工频磁场引起的感应电势，为空间工频磁场引起的感应电势，Vi为工频

10、电场引起的漏电电为工频电场引起的漏电电流在被测信号电阻上产生的附加电压降，它们都是交流干扰信号。流在被测信号电阻上产生的附加电压降，它们都是交流干扰信号。在输入回路中，接触电势和热电势在输入回路中，接触电势和热电势en是直流串模干扰的主要来源。是直流串模干扰的主要来源。现代测试技术现代测试技术 7.2 干扰信号的基本输入方式干扰信号的基本输入方式7.2.5 共模干扰共模干扰 共模干扰电压是指仪器两输入端和地之间的电压。共模干扰共模干扰电压是指仪器两输入端和地之间的电压。共模干扰常见的形式有常见的形式有3种：种： 1. 被测信号低端对地的电压；被测信号低端对地的电压； 2. 被测信号的两个输出端

11、（或仪器两个输入端对地）的公共被测信号的两个输出端（或仪器两个输入端对地）的公共电压；电压； 3. 被测信号的地和仪器的地之间不等电位，两个地之间的电被测信号的地和仪器的地之间不等电位，两个地之间的电势即为共模干扰源。势即为共模干扰源。现代测试技术现代测试技术 7.3 常用抗干扰技术常用抗干扰技术7.3.1 正确接地正确接地 接地是抗干扰的主要手段。要防止从接地系统传来的接地是抗干扰的主要手段。要防止从接地系统传来的干扰，就必须采用正确的接地方法，防止形成接地环路而干扰，就必须采用正确的接地方法，防止形成接地环路而引起干扰。引起干扰。 1. 一点接地：接地点远离而形成的环路。一点接地：接地点远

12、离而形成的环路。 2. 并联接地：多个设备采用公共地线串接接地。并联接地：多个设备采用公共地线串接接地。 3. 光电隔离：便于长线传输的数字信号切断接地环路。光电隔离：便于长线传输的数字信号切断接地环路。7.3.2 采用电源滤波器、浪涌吸收器、交流稳压器和直流采用电源滤波器、浪涌吸收器、交流稳压器和直流稳压电源稳压电源 1. LC滤波器：抑制高频干扰；滤波器：抑制高频干扰； 2. 浪涌吸收器：采用高压放电管或浪涌吸收器：采用高压放电管或RC串联电路；串联电路； 3. 交流、直流稳压器：抑制电网电压波动、负载波动干扰。交流、直流稳压器：抑制电网电压波动、负载波动干扰。现代测试技术现代测试技术测试

13、系统接地方法测试系统接地方法光电隔离接地方法光电隔离接地方法 7.3 常用抗干扰技术常用抗干扰技术现代测试技术现代测试技术 7.3 常用抗干扰技术常用抗干扰技术7.3.3 隔离和屏蔽隔离和屏蔽 隔离和屏蔽是抑制干扰耦合的有效措施。隔离和屏蔽是抑制干扰耦合的有效措施。 1. 隔离：采用隔离变压器（变比为隔离：采用隔离变压器（变比为1）或光电隔离。或）或光电隔离。或采用断电器、高频或射频扼线圈、场效应继电器、中间继电采用断电器、高频或射频扼线圈、场效应继电器、中间继电器等。器等。 2. 屏蔽：屏蔽： 扁平电缆：短距离传输。扁平电缆：短距离传输。 屏蔽线：（如双绞线）长距离传输，抑制电屏蔽线：（如双

14、绞线）长距离传输，抑制电磁感应和静电感应引起的干扰。磁感应和静电感应引起的干扰。 7.3.4 加去耦电容加去耦电容 抑制高频干扰。抑制高频干扰。 1. 每每1个集成芯片加一个去耦电容：约个集成芯片加一个去耦电容：约0.1F；10MHZ噪音有噪音有效。效。 2. 每每10片集成芯片加一个去放电蓄能电容：约片集成芯片加一个去放电蓄能电容：约1F 。现代测试技术现代测试技术 7.3 常用抗干扰技术常用抗干扰技术7.3.5 正确配线与布线正确配线与布线 1. 电源线、信号线、控制线分开走线。电源引线应尽量电源线、信号线、控制线分开走线。电源引线应尽量短而粗、并尽量采用扭绞线。短而粗、并尽量采用扭绞线。 2. 传输线的走线要尽量远离其他电气线路，特别是强电传输线的走线要尽量远离其他电气线路，特别是强电线路，更要注意远离和不平衡架设。线路，更要注意远离和不平衡架设。 3. 信号线与功率线分开走线，电力电缆则单独走线。信号线与功率线分开走线，电力电缆则单独走线。 4. 信号线应尽量靠近地线或用地线包围它。信号线应尽量靠近地线或用地线包围它。7.3.6 软件滤波软件滤波 由于经济和技术等因素，干