《控制系统抗干扰技术》

1、随着微型计算机的广泛应用，抗干扰技术愈来愈引起人们的重视，并且贯穿于机电测控系统的设计、制造、安装以及运行的各个阶段。面向装备制造业，提高机电测控系统的可靠性和安全性非常重要。人们在不断完善机电测控系统的硬件配置过程中，分析系统受干扰的原因，探讨和提高系统的抗干扰能力，这不仅具有一定的科学理论意义，还具有很高的工程实用价值。学习本课程可以培养我们完善控制系统设计的能力，保证机电设备能够安全、可靠、正常地运转。电磁干扰的产生机理常用元器件的选用方法常用硬件、软件电磁干扰控制方法单片机测控系统中主机单元、测量单元、D/A及A/D单元、功率接口单元、人-机对话单元的配置与抗干扰设计供电电源及印制板设

2、计的抗干扰措施1.1 电磁干扰的基本概念 随着强电、弱电设备在通信、计算机、自动化等领域的广泛应用，处于同一工作环境中的各种电子、电气电路，因距离过近而相互影响或相互耦合，从而形成电磁干扰（EMI：Electro-Magnetic Interference）。目前，电磁干扰已经成为许多电子设备与系统在工业现场正常操作、运行的主要障碍之一。 1.1.1 噪声与干扰（1）日常生活中的“噪声”：多指机械噪声，是指不同频率、不同强度的杂乱声音的组合。（2）电工学和电子学所指的“噪声”：把那些不需要的电压和电流称作噪声，当这些无用的电压和电流对电路的正常工作产生危害时，就称作“干扰”。（3）电磁噪声：把

3、电子设备或电气系统中除去有用信号以外的所有电磁信号称为“电磁噪声”。（4）电磁干扰：由电磁噪声引发的不期望得到的结果，称为“电磁干扰”。*如果一个噪声电压使得一个电路产生误动作，它就是一个干扰。*噪声不能被完全消除，但可以采取措施将其抑制，直到其不会引发不良后果。*噪声是原因，干扰是后果。（5）失真：电路中因非线性原因而导致的失真，由于其不会耦合进其他电路，所以不认为它是噪声。（6）有用信号：电路中常常有一些有用的信号耦合进入了电路的其他部分，也认为它是噪声。（7）电磁噪声的特征（定义）： 所谓电磁噪声，是指一种无用的电磁信号，它具备如下特征： 具有随机性和时变性； 由电磁干扰源产生； 通过导

4、体或介质进行传播； 含有一定的电磁能量。（8）电磁干扰的定义：由电磁噪声导致电子、电气设备或系统的不正常工作，称作电磁干扰。1.1.2 电磁干扰的形成因素 电磁干扰由电磁干扰源发射，经过耦合途径传输到被干扰设备（敏感设备）。因此，形成电磁干扰必须具备下列三个基本要素： 电磁干扰源 传输通道 敏感设备1.1.3 干扰的分类（1）按干扰源分类：自然干扰、人为干扰（2）按噪声的波形和性质分类： 持续正弦波、浪涌脉冲、脉冲序列（3）按干扰传入系统的方式分类： 共模干扰、差模干扰、传导耦合、 感应耦合、辐射耦合1.2 电磁兼容性1.2.1 电磁兼容性定义 电磁兼容性：（EMC：Electro-Magne

5、tic Compatibility） 设备或系统在其电磁环境中能正常工作，且不对该环境中任何事物构成不能承受的电磁干扰的能力。 EMC包括两方面的含义：（1）电子设备或系统内部的各个元件、部件和子系统，在它们所处的内部和外部电磁环境中，能按原设计要求正常运行。 （2）该设备或系统自己所产生的电磁噪声必须限制在一定水平内，不致于造成严重的电磁污染而影响其他设备或系统的正常运行。1.2.2 电磁兼容性设计（1）对周围电磁干扰的物理特性进行估算与测定；（2）对设备承受电磁干扰的能力，即抗干扰裕度进行分析或试验测定。1.2.3 电磁兼容性常用术语（1）电磁环境：是指存在于给定场所的所有电磁现象的总和。

6、“给定场所”是指给定的空间或环境；“所有电磁现象”是指在这个空间或环境中任何时候所遇到的所有电磁现象。（2）电磁骚扰：是指任何可能引起装置、设备或系统性能降低，或者对生物或非生物产生损害作用的电磁现象。（3）电磁噪声：一种明显不传送信息的时变电磁现象，它可能与有用信号进行叠加或组合。（4）自然噪声：来源于自然现象而非人工装置产生的电磁噪声。（5）人为噪声：来源于人工装置的电磁噪声。（6）脉冲噪声：在特定设备上出现的、表现为一串清晰脉冲或瞬态的噪声。（7）随机噪声：给定瞬间值不可预测的噪声。（8）电磁干扰：由电磁骚扰引起的设备、传输通道或系统的性能下降。（9）无用信号：可能损害有用信号接收的信号

7、。（10）干扰信号：损害有用信号接收的信号。（11）干扰源：任何产生电磁干扰的元件、器件、设备、分系统或自然现象。（12）受扰体：指受到干扰危害的设备或系统，也称为干扰对象或受干扰对象。（13）内部干扰：产生于设备或系统内部的干扰。（14）外部干扰：产生于设备或系统外部的干扰，即设备或系统之间的干扰。（15）系统：人们对其进行设计、安装或管理控制的一些设备或装置的综合体。（16）传导：经过金属线路传输电磁能量的方式。（17）电磁辐射：以电磁波形式经自由空间传播电磁能量的方式（包括电磁感应）。（18）传导干扰：沿导体传播电磁能量时而造成的干扰。（19）辐射干扰：通过自有空间传播电磁能量而造成的干

8、扰。（20）耦合：泛指两个或两个以上体系或运动形式之间相互作用而彼此发生关联的现象。这里指干扰源和受体之间通过电磁能量产生联系的现象，或者说受扰体获得干扰的方式。（21）耦合途径：指干扰源对受扰体发生作用时电磁能量的传播媒介，也称耦合通道。（22）传导耦合：干扰源和受扰体之间通过传输导线的电阻、感抗和容抗所产生的耦合。（23）电感耦合：干扰源和受扰体之间通过交变磁场产生的耦合。（24）电容耦合：干扰源和受扰体之间通过电场能量产生的耦合。（25）屏蔽：用来减少电磁场向指定区域穿透的措施。（26）屏蔽体：为了阻止或减小电磁能量传输而对装置实行封闭或遮蔽的一种阻挡层。它可以是导电的、导磁的、介质的或

9、带有非金属吸收填料的。（27）电磁屏蔽：用导电材料减少交变电磁场向指定区域穿透的屏蔽。（28）电磁发射：是指从干扰源向外发出电磁能量的现象。电磁兼容技术中的发射包含传导和辐射两种方式。发射往往是无意中产生的，常由电线、电缆等扮演发射的角色。（29）电磁干扰控制：对设备、分系统或系统的电磁发射和电磁抗扰度进行控制，从而成功地抑制电磁干扰，达到电磁兼容的目的。90A相相B相相Z相相1 1个栅距个栅距2200pF2200pF2200pF2200pF2.2k2.2k2.2k2.2kAB正向脉冲反向脉冲计数器1计数器2脉冲整形脉冲整形404940494049404940494049&11407240721111114