单片机抗干扰技术课件

第10章

抗干扰技术1第10章

抗干扰技术110.1工业现场的干扰及对系统性能的影响干扰即可能来自于外部，也可能来自于内部。对系统的主要影响测量数据误差增大影响存储器中存储的数据导致控制系统失灵导致控制程序失常210.1工业现场的干扰及对系统性能的影响干扰即可能来自于10.1.1干扰来源一般所说的主要是电气干扰广义干扰：热噪声、温度变化、化学反应、振动等都会对系统造成影响干扰可能来自外部——外部电磁场、温度、振动源、辐射……也可能来自内部——内部器件的可靠性、内部电场磁场、温度、振动……310.1.1干扰来源一般所说的主要是电气干扰31.内部主要因素（1）元器件本身的性能和可靠性不同种类的元器件，它本身的可靠性不同，例如风扇比电阻、晶体管等可靠性要低得多。（2）系统设计（3）安装与调试41.内部主要因素（1）元器件本身的性能和可靠性42.外部主要因素（1）外部电气条件（2）外部空间条件（3）外部机械条件52.外部主要因素（1）外部电气条件510.1.2干扰的作用途径电磁感应——磁的耦合静电感应——电的耦合传导耦合——干扰源与控制系统间存在电的传导通路（有完整的电路）公共阻抗耦合——多个电路的电流经过同一个公共阻抗产生的相互影响610.1.2干扰的作用途径电磁感应——磁的耦合610.1.3干扰的作用途径串模干扰共模干扰710.1.3干扰的作用途径串模干扰710.2硬件抗干扰技术这是首先要采取的措施。是克服前向过程通道最有效的抗干扰措施之一，也是基础。通常采取的方法：使用双绞线、屏蔽、接地、平衡传输、滤波、隔离等它们可以单独使用，也可以组合使用多数情况下会多种方法组合使用810.2硬件抗干扰技术这是首先要采取的措施。810.2.1串模干扰的抑制一般通过滤波器抑制串模干扰。 ——RC低通滤波器除了RC滤波，还可以选用LC网络。可以考虑使用双绞线、屏蔽措施（带屏蔽的双绞线），注意屏蔽层的接地对于很高频的干扰，在传输线上增加一个磁珠（电路板上也可增加磁珠）ADRRRRCCR=75ΩC=500μF910.2.1串模干扰的抑制一般通过滤波器抑制串模干扰。除10.2.2共模干扰地抑制使用平衡传输方式、双端差动输入放大器（例如仪表放大器），隔离、注意接地等。变压器隔离（1）交流信号（2）直流或慢速变化的信号进行调制——变换成高频脉冲（或交流），用脉冲变压器隔离传输，在付边再变换（解调）成直流。1010.2.2共模干扰地抑制使用平衡传输方式、双端差动输入2.光电隔离在前面已经讨论过光电隔离方法继电器隔离屏蔽方法112.光电隔离1110.2.3长线传输的抗干扰屏蔽信号线一般是屏蔽双绞线对于抑制静电感应干扰——采用金属网屏蔽线对于抑制电磁感应干扰——采用双绞线应当注意：（1）信号线屏蔽层只允许一端接地，且在信号源侧接地，当信号源是浮地时，屏蔽层直接信号源的低电位端。（2）放大器二输入端对屏蔽层的绝缘电阻尽可能对称，尽量减少线路的不平衡电阻（3）如果用采样开关，则使用三线采样开关。1210.2.3长线传输的抗干扰屏蔽信号线122.双绞线的不同使用方法（1）传输距离小于5米（2）远距离传输一般用平衡传输教材上给出的是逻辑信号的传输模拟信号的传输同样使用双绞线，信号源就不是门电路，接收电路也就不是逻辑门，而是放大器132.双绞线的不同使用方法（1）传输距离小于5米132.双绞线与光耦的联合使用主要是开关信号（逻辑信号）教材上图7.11给出了一组方法。逻辑信号——双绞线在信号源侧接地，信号通过限流电阻接到光耦二极管+，二极管-接双绞线另一根线，而该线在信号源侧接地。开关——开关两端接双绞线，双绞线在另一端分别到光耦的-端和接地，光耦的+端通过电阻接+电源。142.双绞线与光耦的联合使用主要是开关信号（逻辑信号）1410.2.4阻抗匹配负载阻抗与信号源阻抗互相适配，得到最大功率输出的一种工作状态。信号在传输线上传输，可能产生反射——反射信号成为干扰。信号发射理论：当传输线的特征阻抗RP与负载电阻R相等（匹配）时，将不产生发射。特征阻抗特测量方法：R示波器观察为了避免反射造成的干扰，……1510.2.4阻抗匹配负载阻抗与信号源阻抗互相适配，得到最1.终端并联阻抗匹配如果不匹配，可以通过在负载侧并联电阻R。R并联电阻R，会使负载电阻变小——负载变大，高电平变低。高电平变低——抗干扰能力变低。161.终端并联阻抗匹配如果不匹配，可以通过在负载侧并联电阻R改进：加一个上拉电阻市R1与R2并联电阻＝RP一般取R1=220～330，R2在270～390之间选择。R2R1Vcc17改进：加一个上拉电阻市R1与R2并联电阻＝RPR2R1Vcc2.始端串联电阻匹配在信号源的输出端串联一个匹配用电阻RR匹配电阻R的选择信号源输出电阻ROUT+R=RPR=RP－ROUT优点：不改变高电平缺点：低电平被抬高，降低了低电平的抗干扰能力182.始端串联电阻匹配在信号源的输出端串联一个匹配用电阻RR3.终端并联隔直匹配在终端并联电阻法的基础上，将R在经过一个电容接地。RC193.终端并联隔直匹配在终端并联电阻法的基础上，将R在经过一4.终端并接二极管将终端并联电阻变成二极管。204.终端并接二极管将终端并联电阻变成二极管。2010.2.5电流传输将电压