测试系统的抗干扰技术PPT学习教案

1、会计学1测试系统的抗干扰技术测试系统的抗干扰技术学习目标学习目标学习重点学习重点 本章主要学习电磁干扰及其抑制的有关内容。学完本本章主要学习电磁干扰及其抑制的有关内容。学完本章后，应了解电子测试系统干扰的类型、主要来源及耦章后，应了解电子测试系统干扰的类型、主要来源及耦合方式，在此基础上对抑制干扰的屏蔽技术、接地技术合方式，在此基础上对抑制干扰的屏蔽技术、接地技术、浮置技术等措施要有一定的掌握。、浮置技术等措施要有一定的掌握。 1. 电磁干扰的耦合方式。电磁干扰的耦合方式。2. 抑制电磁干扰的主要技术措施。抑制电磁干扰的主要技术措施。 第1页/共26页9.1 干扰的类型及来源干扰的类型及来源

2、干扰和噪声：干扰和噪声：由某些内部或外部因素产生的叠加在有由某些内部或外部因素产生的叠加在有用信号之上的无用成分（电压或电流）。用信号之上的无用成分（电压或电流）。 按干扰的来源分按干扰的来源分干扰的分类：干扰的分类： 按干扰进入测试系统的方式分按干扰进入测试系统的方式分 外部干扰外部干扰 内部干扰内部干扰 差模干扰差模干扰 共模干扰共模干扰 第2页/共26页9.1.1 外部干扰和内部干扰外部干扰和内部干扰1. 外部干扰外部干扰 自然干扰自然干扰2. 内部干扰内部干扰 测量电路内部各种元器件的噪声所引起的干扰。测量电路内部各种元器件的噪声所引起的干扰。 各种自然现象如闪电、温度等变化产生的干扰

3、。各种自然现象如闪电、温度等变化产生的干扰。 人为干扰人为干扰主要指各种电气设备运行时所产生的电磁干扰。主要指各种电气设备运行时所产生的电磁干扰。 第3页/共26页9.1.2 差模干扰和共模干扰差模干扰和共模干扰1. 差模干扰差模干扰 差模干扰等效电路差模干扰等效电路 第4页/共26页差模干扰作用示意图差模干扰作用示意图 第5页/共26页2. 共模干扰共模干扰 共模干扰等效电路共模干扰等效电路 对称对称 不对称不对称 第6页/共26页9.2 干扰的耦合方式干扰的耦合方式 干扰三要素：干扰三要素：干扰源、干扰耦合通道、被干扰对象。干扰源、干扰耦合通道、被干扰对象。 9.2.1 静电耦合（电容性耦

4、合）静电耦合（电容性耦合） niineCZjCZje 11iCZj nineCZje 若若则则 第7页/共26页9.2.2 磁场耦合（互感性耦合）磁场耦合（互感性耦合） nnMie 第8页/共26页9.2.3 漏电流耦合漏电流耦合 因电路内部元件之间绝缘不理想而使相互之间存因电路内部元件之间绝缘不理想而使相互之间存在漏电阻而产生漏电流。在漏电阻而产生漏电流。niineZRZe 第9页/共26页9.2.4 共阻抗耦合共阻抗耦合 共阻抗耦合干扰的产生是因为两个或两个以上的电共阻抗耦合干扰的产生是因为两个或两个以上的电路中存在共同的阻抗。当一个电路的电流在共阻抗产路中存在共同的阻抗。当一个电路的电流

5、在共阻抗产生电压降时，该电压降就会叠加在其它电路上，成为生电压降时，该电压降就会叠加在其它电路上，成为它们的干扰电压，干扰电压的大小与干扰源的电流大它们的干扰电压，干扰电压的大小与干扰源的电流大小和共阻抗的大小成正比小和共阻抗的大小成正比 。 通过电源内阻的共阻抗耦合干扰通过电源内阻的共阻抗耦合干扰 通过公共地线的共阻抗耦合干扰通过公共地线的共阻抗耦合干扰 第10页/共26页9.3 干扰抑制技术干扰抑制技术 抑制干扰的技术途径抑制干扰的技术途径 ： 消除或抑制干扰源消除或抑制干扰源 阻断干扰传输通道阻断干扰传输通道 提高被干扰对象的抗干扰能力提高被干扰对象的抗干扰能力 第11页/共26页9.3

6、.1 屏蔽技术屏蔽技术1. 静电屏蔽静电屏蔽 静电屏蔽可以有效地抑制各种电场干扰。静电屏蔽可以有效地抑制各种电场干扰。 第12页/共26页2. 电磁屏蔽电磁屏蔽 利用涡电流产生的反磁场抑制高频电磁场的干扰。利用涡电流产生的反磁场抑制高频电磁场的干扰。 第13页/共26页3. 磁屏蔽磁屏蔽 采用高磁导率材料做屏蔽罩可有效抑制低频磁干扰。采用高磁导率材料做屏蔽罩可有效抑制低频磁干扰。 第14页/共26页4. 驱动屏蔽驱动屏蔽 通过等电位驱动抑制因分布电容引起的静电耦合干扰。通过等电位驱动抑制因分布电容引起的静电耦合干扰。 第15页/共26页9.3.2 接地技术接地技术1. 一点接地原则一点接地原则

7、 系统的信号地线、交流电源地线和安全保护地线应系统的信号地线、交流电源地线和安全保护地线应连在一起，并通过一公共点接地，否则会因接地点之间连在一起，并通过一公共点接地，否则会因接地点之间的电位差而产生共模干扰。的电位差而产生共模干扰。 第16页/共26页两点接地两点接地 第17页/共26页信号源与地隔离的一点接地信号源与地隔离的一点接地 第18页/共26页2. 电缆屏蔽层的接地电缆屏蔽层的接地 使用带屏蔽层的电缆传输信号时，应遵守下面的原使用带屏蔽层的电缆传输信号时，应遵守下面的原则：如果测试系统是一点接地，则电缆的屏蔽层也则：如果测试系统是一点接地，则电缆的屏蔽层也应一点接地，即电缆屏蔽层应

8、接至测试系统所设置应一点接地，即电缆屏蔽层应接至测试系统所设置的单一接地点上。当信号源的一端为系统的接地点的单一接地点上。当信号源的一端为系统的接地点时，电缆屏蔽层应接至信号源的这一端（公共端）时，电缆屏蔽层应接至信号源的这一端（公共端）上；如果系统的接地点设在测量电路的某一点处，上；如果系统的接地点设在测量电路的某一点处，则电缆屏蔽层也应接至该点（公共端）上。则电缆屏蔽层也应接至该点（公共端）上。 第19页/共26页9.3.3 浮置（浮空、浮接）技术浮置（浮空、浮接）技术 公共地既不接机壳，也不接大地，称为浮置。公共地既不接机壳，也不接大地，称为浮置。浮置可使电路与机壳或大地之间的阻抗明显提

9、高，浮置可使电路与机壳或大地之间的阻抗明显提高，从而阻断了干扰电流的通道，大大减小了共模干扰从而阻断了干扰电流的通道，大大减小了共模干扰电流。电流。 第20页/共26页某测温系统中的浮置某测温系统中的浮置 第21页/共26页9.3.4 灭弧技术灭弧技术 接通或断开某些电感性负载时，会在电路中产生比正接通或断开某些电感性负载时，会在电路中产生比正常电压（电流）高出许多倍的瞬时电压（电流），并在切常电压（电流）高出许多倍的瞬时电压（电流），并在切断处产生电弧或火花放电，这种瞬时高电压（电流）称为断处产生电弧或火花放电，这种瞬时高电压（电流）称为浪涌电压（电流）。它们会直接对电路器件造成损害，对浪涌

10、电压（电流）。它们会直接对电路器件造成损害，对测控电路造成极其严重的干扰。测控电路造成极其严重的干扰。 消除或减小这种干扰的方法是在电感性负载上并联各消除或减小这种干扰的方法是在电感性负载上并联各种吸收浪涌电压（电流）并抑制电弧或火花放电的元器件种吸收浪涌电压（电流）并抑制电弧或火花放电的元器件（灭弧元件）。（灭弧元件）。 常用的灭弧元件有常用的灭弧元件有RC电路、泄流二极管、硅堆整流电路、泄流二极管、硅堆整流器、充气放电管、压敏电阻器、雪崩二极管等。器、充气放电管、压敏电阻器、雪崩二极管等。 第22页/共26页9.3.5 其他干扰抑制技术其他干扰抑制技术 使用滤波器抑制高、低频干扰使用滤波器

11、抑制高、低频干扰 ，对电源进行去耦滤波，对电源进行去耦滤波 使用隔离元器件切断共模干扰的电流回路使用隔离元器件切断共模干扰的电流回路 采用适当的屏蔽抑制电源产生的工频干扰采用适当的屏蔽抑制电源产生的工频干扰 用软件进行数字滤波等数据处理用软件进行数字滤波等数据处理 设计线路板时要进行合理的布线设计线路板时要进行合理的布线第23页/共26页 元件的安装位置应尽量根据信号的传输顺序排成直线走元件的安装位置应尽量根据信号的传输顺序排成直线走向，以防止引起寄生耦合，避免相互干扰或自激振荡。向，以防止引起寄生耦合，避免相互干扰或自激振荡。 电磁感应耦合元件应远离输入级，相互之间也应远离。电磁感应耦合元件

12、应远离输入级，相互之间也应远离。 高输入阻抗放大器输入级的走线应设有屏蔽保护环。高输入阻抗放大器输入级的走线应设有屏蔽保护环。 低电平电路中的电源变压器和输入变压器应相互远离，低电平电路中的电源变压器和输入变压器应相互远离，还需加屏蔽罩。还需加屏蔽罩。 将有关单元电路分块装配。将有关单元电路分块装配。 弱信号线应远离强信号线和电源线；直流信号线应远离弱信号线应远离强信号线和电源线；直流信号线应远离交流信号线；输入级与可引起寄生耦合的导线严禁平行且交流信号线；输入级与可引起寄生耦合的导线严禁平行且远离；一点接地；信号输入电缆的屏蔽层应选择适当的接远离；一点接地；信号输入电缆的屏蔽层应选择适当的接

13、地点。地点。 线路板布线及元器件排布的原则：线路板布线及元器件排布的原则：第24页/共26页本章小结本章小结 由于多数现代测试系统的主要部分都是电子装置，因此由于多数现代测试系统的主要部分都是电子装置，因此抗电磁干扰对它们来说就显得非常重要。电磁干扰可分抗电磁干扰对它们来说就显得非常重要。电磁干扰可分为外部干扰和内部干扰两类。除采取一定的措施消除干为外部干扰和内部干扰两类。除采取一定的措施消除干扰源以外，对外部干扰主要是通过屏蔽等措施阻断干扰扰源以外，对外部干扰主要是通过屏蔽等措施阻断干扰通道来加以抑制，对内部干扰则应根据具体情况通过在通道来加以抑制，对内部干扰则应根据具体情况通过在电路上采取不同的措施来加以抑制。设计测试系统时，电路上采取不同的措施来加以抑制