天大测控电路讲义第十章

1、测控电路测控电路测控电路测控电路第十章第十章 抗干扰性设计抗干扰性设计第一节第一节 干扰的来源干扰的来源第二节第二节 噪声的耦合方式噪声的耦合方式第三节第三节 抗干扰设计的三要素和各种具体措施抗干扰设计的三要素和各种具体措施返 回上一页下一页测控电路第一节第一节 干扰的来源干扰的来源1 1、机械干扰、机械干扰2 2、热干扰、热干扰3 3、光干扰、光干扰4 4、湿度干扰、湿度干扰5 5、化学干扰、化学干扰6 6、电磁干扰（最常见、最严重的干扰）、电磁干扰（最常见、最严重的干扰）（1 1）放电噪声）放电噪声（雷电、电火花、电弧、点火装置、电机和开关设备、荧光灯（雷电、电火花、电弧、点火装置、电机和

2、开关设备、荧光灯 ）（2 2）电气干扰电气干扰（工频、高频和射频的传输线，脉冲发生器、电子开关的连线）（工频、高频和射频的传输线，脉冲发生器、电子开关的连线）（3 3）固有噪声源）固有噪声源（热噪声、散粒噪声和接触噪声）（热噪声、散粒噪声和接触噪声） 返 回上一页下一页测控电路第二节第二节 噪声的耦合方式噪声的耦合方式电场耦合电场耦合磁场耦合磁场耦合电磁耦合电磁耦合共阻抗耦合共阻抗耦合传导耦合传导耦合漏电流耦合漏电流耦合返 回上一页下一页测控电路第三节第三节 抗干扰设计的三要素和各种具体措施抗干扰设计的三要素和各种具体措施在微机应用系统或其他电子设备中，一个电路所受干在微机应用系统或其他电子设

3、备中，一个电路所受干扰的程度用下式描述：扰的程度用下式描述： 式中，式中，S 电子线路受干扰的程度；电子线路受干扰的程度； W干扰发生源的强度；干扰发生源的强度； C 干扰源通过某途径到达受干扰处的耦合因素；干扰源通过某途径到达受干扰处的耦合因素； I 受干扰电路的抗干扰性能。受干扰电路的抗干扰性能。 噪声抑制的基本思想噪声抑制的基本思想WCSI返 回上一页下一页测控电路各种抗干扰性措施：各种抗干扰性措施：屏蔽技术屏蔽技术电源技术电源技术接地技术接地技术滤波技术滤波技术布线技术布线技术隔离技术隔离技术返 回上一页下一页测控电路屏蔽技术屏蔽技术屏蔽：就是对两个空间区域之间采用屏蔽体进行隔离，以控

4、制电屏蔽：就是对两个空间区域之间采用屏蔽体进行隔离，以控制电场、磁场和电磁波由一个区域对另一个区域的感应和辐射。场、磁场和电磁波由一个区域对另一个区域的感应和辐射。即用屏蔽体将元器件、电路、组合件、电缆或整个系统的干扰源即用屏蔽体将元器件、电路、组合件、电缆或整个系统的干扰源包围起来，防止干扰电磁场向外扩散；或用屏蔽体将接收电路包围起来，防止干扰电磁场向外扩散；或用屏蔽体将接收电路、设备或系统包围起来，防止它们受到外界电磁场的影响。、设备或系统包围起来，防止它们受到外界电磁场的影响。返 回上一页下一页测控电路电场屏蔽电场屏蔽电场屏蔽：主要用于抑制静电场和恒定磁场的影响，消除两个或电场屏蔽：主要

5、用于抑制静电场和恒定磁场的影响，消除两个或几个电路之间由于分布电容耦合而产生的干扰。几个电路之间由于分布电容耦合而产生的干扰。电场屏蔽的机理是：将电场感应看成分布电容之间的耦合。电场屏蔽的机理是：将电场感应看成分布电容之间的耦合。电场屏蔽的设计要点是：屏蔽板以靠近受保护物为好，而且屏蔽电场屏蔽的设计要点是：屏蔽板以靠近受保护物为好，而且屏蔽板的接地必须良好；屏蔽板的形状对屏蔽效能的高低有明显影板的接地必须良好；屏蔽板的形状对屏蔽效能的高低有明显影响，全封闭的金属盒最好，但工程中很难做到；屏蔽板的材料响，全封闭的金属盒最好，但工程中很难做到；屏蔽板的材料为良导体，但对厚度无要求，只要有足够的强度

6、即可。为良导体，但对厚度无要求，只要有足够的强度即可。返 回上一页下一页测控电路电场屏蔽可以消除或削弱两电路之间由于寄生分布电容耦合电场屏蔽可以消除或削弱两电路之间由于寄生分布电容耦合而产生的干扰。而产生的干扰。返 回上一页下一页测控电路磁场屏蔽磁场屏蔽磁场屏蔽：通常指对静磁场或交变磁场的屏蔽。磁场屏蔽：通常指对静磁场或交变磁场的屏蔽。磁场屏蔽的原理是：由屏蔽体对干扰磁场提供低磁阻的磁通磁场屏蔽的原理是：由屏蔽体对干扰磁场提供低磁阻的磁通路，从而对干扰磁场进行分流，主要用于防止交变电场、路，从而对干扰磁场进行分流，主要用于防止交变电场、交变磁场及交变电磁场的影响。交变磁场及交变电磁场的影响。选

7、择钢、铁、坡莫合金等高磁导率的材料，设计盒、壳等封选择钢、铁、坡莫合金等高磁导率的材料，设计盒、壳等封闭壳体成为磁屏蔽的两个关键因素。闭壳体成为磁屏蔽的两个关键因素。屏蔽体的磁导率越高，厚度越大，磁阻越小，磁场屏蔽的效屏蔽体的磁导率越高，厚度越大，磁阻越小，磁场屏蔽的效果越好。果越好。返 回上一页下一页测控电路磁场屏蔽磁场屏蔽采用坡莫合金之类的对低频采用坡莫合金之类的对低频磁通有高导磁系数的材料。磁通有高导磁系数的材料。同时要有一定的厚度，以减同时要有一定的厚度，以减少磁阻。少磁阻。返 回上一页下一页测控电路电磁屏蔽电磁屏蔽采用采用导电性好导电性好的金属材料做屏蔽层，利用高频干扰电磁场在的金属

8、材料做屏蔽层，利用高频干扰电磁场在屏蔽体内产生屏蔽体内产生涡流涡流，再利用涡流消耗高频干扰磁场的能量，再利用涡流消耗高频干扰磁场的能量，从而削弱高频电磁场的影响。，从而削弱高频电磁场的影响。电磁屏蔽层电磁屏蔽层接地接地，则同时兼有，则同时兼有静电屏蔽静电屏蔽的作用。也就是说，的作用。也就是说，用导电良好的金属材料做成的接地电磁屏蔽层，同时起到用导电良好的金属材料做成的接地电磁屏蔽层，同时起到电磁屏蔽和静电屏蔽两种作用。电磁屏蔽和静电屏蔽两种作用。返 回上一页下一页测控电路电源技术电源技术 1)电源中的干扰来源电源中的干扰来源 混入电源网络中的干扰。混入电源网络中的干扰。 电源变压器的漏磁通干扰

9、。电源变压器的漏磁通干扰。 整流电路的干扰。整流电路的干扰。 稳压电路的干扰。稳压电路的干扰。返 回上一页下一页测控电路 2) 抗干扰措施抗干扰措施 过压保护。过压保护。 电源滤波。电源滤波。 浮地技术。浮地技术。 变压器的使用和防护。变压器的使用和防护。 采用性能好的稳压电源。采用性能好的稳压电源。 采用电池供电。采用电池供电。 返 回上一页下一页测控电路稳压直流电源稳压直流电源返 回上一页下一页测控电路简易直流电源简易直流电源返 回上一页下一页测控电路VCC返 回上一页下一页测控电路接地技术接地技术n数字地n模拟地n信号地n功率地n屏蔽地 n交流地 n直流地 返 回上一页下一页测控电路接地

10、技术接地技术n数字地n数字电路零电位的公共基准地线。n数字电路工作在脉冲状态，特别是脉冲的前、后沿较陡或频率较高时，会产生大量的电磁波干扰电路。乳沟接地不合理，会使干扰加剧。n对数字地接地点的选择和接地线的铺设也要充分考虑。返 回上一页下一页测控电路接地技术接地技术n模拟地n模拟电路零电位的公共基准地线。n所有接地中要求最高的一种。几乎所有的系统都提出模拟地一点接地，而且接地电阻小于1欧。n电子设备在设计与制造中，在机柜内部都安置了模拟地汇流排或其他设施。用户在接线时将屏蔽线分别接到模拟地汇流排上，在机柜底部，用绝缘的铜辫连到一点，然后将各机柜的汇流点在用绝缘的铜辫或铜条以辐射状连到接地点。n

11、各机柜模拟地对地电阻及各机柜间电阻均小于1欧。返 回上一页下一页测控电路接地技术接地技术n信号地n各种电子电路都有一个基准电位点，这个基准电位点就是信号地。n信号地是各种物理量信号源零电位的公共基准地线，它的作用是保证电路有一个统一的基准电位，不至于浮动而引起信号误差。n同一设备的信号输入端地与信号输出端地不能连在一起，而应分开。前级设备的输出地只能与后级的输入地相连。否则，信号可能通过地线形成反馈，引起信号的浮动。返 回上一页下一页测控电路接地技术接地技术n功率地n是负载电路或功率驱动电路零电位的公共基准地线。n由于负载电路或功率驱动电路的电流较强、电压较高，如果接地的地线电阻较大，会产生显

12、著的电压降而生成较大的干扰，所以功率地线上的干扰较大。n功率地必须与其他弱电地分别设置，以保证整个系统稳定可靠的工作。返 回上一页下一页测控电路接地技术接地技术n屏蔽地 n屏蔽网络的接地，n为了抑制变化的电磁场的干扰而采用的多种屏蔽层、屏蔽体，都必须良好地接地，才能起到良好的屏蔽作用。n屏蔽与接地应当配合使用，才能达到屏蔽的效果，如静电屏蔽。n所有接地中，屏蔽地最复杂，屏蔽不良、接地不当会引起干扰。n典型的屏蔽为静电屏蔽与交变电场屏蔽。返 回上一页下一页测控电路接地技术接地技术n数字地n模拟地n信号地n功率地n屏蔽地 n交流地 n直流地 返 回上一页下一页测控电路返 回上一页下一页测控电路低频

13、电路的一点接地低频电路的一点接地返 回上一页下一页测控电路返 回上一页下一页测控电路返 回上一页下一页测控电路返 回上一页下一页测控电路返 回上一页下一页测控电路高频电路的多点接地高频电路的多点接地返 回上一页下一页测控电路返 回上一页下一页测控电路模拟地与数字地模拟地与数字地返 回上一页下一页测控电路返 回上一页下一页测控电路浮地浮地返 回上一页下一页测控电路屏蔽接地：屏蔽接地：返 回上一页下一页测控电路返 回上一页下一页测控电路滤波技术滤波技术无源滤波器无源滤波器有源滤波器有源滤波器数字滤波数字滤波调制与编码技术调制与编码技术返 回上一页下一页测控电路布线技术布线技术元件布局：位置排列，分块布局，相关器件尽量集中；元件布局：位置排列，分块布局，