抗干扰技术完整版本

抗干扰技术§1干扰分析§2抑制电磁干扰的基本方法§3抑制电磁干扰的基本措施§4抗干扰设计举例

干扰在测量及控制系统中是不容忽视的。因为干扰不仅会影响测量精度，严重时甚至会使仪表无法正常工作；在自动控制系统中，干扰轻则影响控制精度，降低产品质量，重则使系统控制失灵，损坏设备造成事故。因此，采取适当的抗干扰

措施，消除或削弱各种干扰就显得非常必要。

干扰：影响测量结果的各种无用信号。干扰三要素：噪声源、对噪声敏感的接收电路和噪声源到接收电路的耦合通道。图6-1干扰三要素的联系§1干扰分析一、干扰源1、干扰的类型根据产生干扰的物理原因，干扰可以分为如下几种类型：（1）机械干扰机械干扰是指由于机械的振动或冲击，使传感器系统的敏感和转换元件发生振动、变形，使连接导线发生位移等，这些都将影响传感器电路的正常工作。对于机械干扰，主要是采取减振措施来解决。

（2）热干扰设备和元件在工作时产生的热量所引起的温度波动和环境温度的变化等会引起传感器电路元件参数发生变化，或产生附加的热电势等，从而影响传感器电路的正常工作。对于热干扰，工程上通常采取的抑制方法有热屏蔽、恒温措施、对称平衡结构、温度补偿技术等。

(3)光干扰在传感器系统中广泛地使用着各种半导体元器件，而半导体材料在光线的作用下会激发出电子一空穴对，使半导体元器件产生电势或引起电阻值的变化，从而影响传感器电路的正常工作。对于光的干扰，可以对半导体元器件采用光屏蔽来抑制。

（4）湿度干扰环境湿度的增大会使绝缘电阻下降、漏电流增加；会使电介质的介电常数增加；会使吸潮的线圈膨胀等。这样就会使电路参数变化，而影响传感器电路正常工作。对于湿度变化的影响，通常需要采取防潮措施，如浸漆、环氧树脂或硅橡胶封灌等。（5）化学干扰化学物品，如酸、碱、盐及腐蚀性气体等，对传感器电路有两方面的影响，一是通过化学腐蚀作用损坏元件或部件，另一方面会与金属导体形成化学电势。抑制化学干扰，一般采用的措施是密封和保持传感器的清洁。（6）电和磁干扰电和磁可以通过路和场两个路径对传感器系统形成干扰，这种干扰是最普遍和严重的干扰。（7）射线辐射干扰射线会使气体电离、半导体激发出电子一空穴对，金属逸出电子等，从而使传感器系统的正常工作受到影响。射线辐射干扰的抑制，主要是对射线进行防护，这是一种专门技术，国家有专门的规范。

2、电磁干扰的分类（1）从噪声产生的来源分类

1)固有噪声源

固有噪声源是指器件内部物理性的无规则波动所形成的噪声。有热噪声、散粒噪声和接触噪声等。

①热噪声热噪声指任何电阻即使不与电源相接，在它的两端也存在着微弱的电压。这种电压是由于电阻中电子热运动所形成的噪声电压。这种由于电子热运动而出现在电阻两端的噪声电压称为热噪声，它决定了电路中噪声的下限。

热噪声电压与热力学温度、带宽和电阻值的平方根成比例。设计时减小电阻值、带宽和降低电阻的使用温度有利于降低热噪声。

②散粒噪声散粒噪声存在于电子管和半导体两种元器件中。在电子管里，散粒噪声来自阴极电子的随机发射；在半导体内，散粒噪声是通过晶体管基区载流子的随机扩散以及电子-空穴对的随机发生及其复合形成的。

散粒噪声值与直流电流的平方根成正比。设计时，降低直流电流有利于降低散粒噪声。

③接触噪声接触噪声是由两种材料之间不完全接触，从而形成电导率的起伏而产生的。它发生在两个导体连接的地方，如继电器的接点、电位器的滑动触点等。

接触噪声正比于直流电流；其功率密度正比于频率f的倒数。

在低频电路中，接触噪声是重要的噪声源。

2)人为噪声源人为噪声源主要是指各种电气设备所产生的噪声，主要有：①工频噪声大功率输电线是典型的工频噪声源。低电平的信号线只要有一段长度与输电线平行，就会受到明显的干扰；一般室内的交流电源线，对输入阻抗低和灵敏度高的传感器来说也会是很大的干扰源。在电路的内部，由于工频感应也会产生交流噪声。工频的波形失真较大时，由于高次谐波分量的增多，它所形成的干扰也不可忽视。

②射频噪声高频率感应加热、高频焊接等工业电子设备以及广播、电视、雷达及通讯设备等通过辐射或通过电源线会给附近的传感器电路带来干扰。③电子开关由于电路通断的速度极快，使电路中的电压和电流发生急剧的变化，形成冲击脉冲，从而成为噪声干扰源。在一定电路参数条件下，电子开关的通断还会带来相应的阻尼振荡，从而构成高频干扰源。

3)自然噪声源和放电噪声自然噪声主要指雷电形成的放电现象。放电现象的起因不仅是雷电，还有各种电气设备所造成的，主要放电现象有：①电晕放电电晕放电主要来自高压输电线，具有间歇性质，产生脉冲电流，而且随着电晕的放电过程还会出现高频振荡，从而形成噪声干扰。

②火花放电自然界的雷电、电机整流子炭刷上的电火花、接触器、继电器接点在闭合和断开时的电火花，电加工过程的电火花以及高压器件由于绝缘不良引起的闪烁放电等都是火花放电现象。火花放电噪声可以通过直接辐射和电源电路向外传播，它可以在低频到高频范围内造成干扰。③放电管放电放电管放电属于辉光放电或弧光放电。通常放电管具有负阻特性，所以和外电路连接时很容易引起振荡，此振荡频率可达很高，它将造成对附近电路的干扰。

(2)从干扰的表现形式分类

1)规则干扰干扰的出现形式有一定的规律，如电源的波纹、放大器的自激振荡等形成的干扰，都是有一定规律的。

2)不规则干扰干扰的出现形式是不规则的，如某些元器件，它的额定值和特性随使用条件而变，由它引起的干扰是不规则的。

3)随机干扰干扰的出现具有随机性质，如接触不良，空间电磁耦合等引起的干扰都是随机的。(3)从干扰出现的区域分类

1)内部干扰来自传感器内部的干扰称为内部干扰。如电路的过渡过程、交叉电路、寄生反馈、内部电磁场等引起的干扰，都属于内部干扰。

2)外部干扰来自传感器电路外部的干扰称为外部干扰。如电网电压波动、电磁辐射、高压电源漏电等，都属于外部干扰。

(4)从干扰对电路作用的形式分类

1)差模干扰差模干扰又称串模干扰、串联干扰、横向干扰、正态干扰等。差模干扰和有用信号叠加起来直接作用于输入端，所以它直接影响到测量结果。差模干扰可用两种形式表示。其中UN、IN分别表示干扰电压和干扰电流，ZN表示干扰源等效电阻。

(a)串联电压源形式(b)并联电流源形式

图6-2差模干扰等效电路

2)共模干扰共模干扰又称共态干扰、同相干扰、对地干扰及纵向干扰。它虽不直接对测量结果造成影响，但当信号输入电路不对称时，它会转化为差模干扰，进而对测量产生影响。在实际工作中，由于共模干扰电压一般比较大，而且其耦合机理和耦合电路不易搞清楚，所以共模干扰对测量的影响更为严重。

造成共模干扰的原因很多，如传感器电路两点接地，其地电位差所造成的干扰；几部分电路之间的公共阻抗所造成的干扰；电源变压器原边绕组与副边绕组之间的分布电容耦合所造成的干扰等。

下图为一般情况下共模干扰电压的等效电路，其中US为信号电压，UN为干扰电压，RL为负载，Z1、Z2为两信号线上的阻抗。

图6-3共模干扰等效电路

3)共模干扰抑制比共模干扰抑制比：作用于传感器电路的共模干扰信号与这个共模干扰信号转换为差模干扰信号之比。通常以对数形式表示：

Ucm--实际的共模干扰电压Ucd--共模干扰电压转换成的差模干扰电压

共模干扰抑制比也可以定义为差模增益与共模增益之比，表达式为：Kd--差模增益Km--共模增益

共模干扰抑制比是传感器电路对共模干扰抑制能力的量度，CMRR越大，说明抑制共模干扰的能力越强。设计时，应尽可能降低对干扰信号的灵敏度。

二、噪声的耦合方式耦合方式指噪声进入电路的方式。有以下几种：

(1)电容性耦合电容性耦合又称静电耦合。一般测量电路的容性耦合如图6-4所示。

A为干扰导体，它具有的电压为EN，Cm为两个电路之间的寄生电容，Zi为测量电路的输入阻抗。Zi上的干扰电压UN为:容性耦合等效电路当|jωCmZi|<<1时，可简化为

从上式可以看出，UN与噪声电压的角频率ω、分布电容Cm和接收电路的输入阻抗Zi有关。当噪声源频率ω高时，将引起严重干扰；

UN与Cm成正比，在设计电路时，应尽量减小Cm。

UN与Zi成正比，减小Zi，可使UN减小，但对微弱信号检测，需要放大器的输入阻抗很高，这对抑制干扰是不利的。因此，在设计传感器电路时，应兼顾信号检测和抑制干扰这两个方面的要求。

(2)互感耦合互感耦合又称电磁耦合。这种干扰耦合方式，多发生在两根导线在较长一段区间平行架设，动力线或强信号线成为干扰源；在传感器电路内部的线圈或变压器漏磁也成为邻近电路

的干扰源。

图6-5互感耦合等效电路

IN为干扰电流，M为两电感间的互感，IN造成的干扰电压UN为：

干扰电压UN与干扰源的频率ω、互感M及干扰电流IN成正比；干扰电压是与信号线串联的。减弱UN的主要途径是减小互感M值。

(3)共阻抗耦合共阻抗耦合是由于几个电路之间有公共阻抗，当一个电路中有电流流过时，在公共阻抗上产生一个压降UN，这一压降UN对其他与公共阻抗相连的电路形成干扰。主要产生在下述几种情况：①电源内阻抗的共阻抗耦合当用一个电源对几个电子线路或传感器供电时，高电平电路或大电流的输出电流流经电源，由于电源内阻抗Zi的存在，在Zi上的压降就转换为干扰电压UN，造成对其他电路的干扰。

图6-6电源内阻抗耦合干扰设计时，应采用内阻低的电源。

②公共地线的耦合在传感器电路的公共地线上，有各种信号电流流过。由于地线本身具有一定的阻抗，在其上必然形成压降，该压降就形成对有关电路的干扰电压，如图6-7所示。

r3为地线电阻，Kl、K2为电压放大级，它的电流i3较大，UN=i3r3，对Kl、K2两级形成干扰。设计时，应避免采用公用地线，而采用各电路在一点接地。

图6-7地线阻抗耦合干扰

③信号输出电路的相互干扰当传感器系统的信号电路有几路负载时，任何一个负载的变化都会通过输出阻抗的共阻抗耦合而影响其他输出电路。图6-8为具有三路输出的例子，每路负载都与电路匹配，即ZL=ZO+ZS，Zo为输出线路阻抗，ZO为电路的输出阻抗。一般能满足ZO>>ZS，所以ZL≈ZO。设输出电路A产生电压波动ΔUA，它在负载B上将引起ΔUB电压变化，ΔUB值为：

图6-8输出阻抗引起的共阻抗干扰减小输出阻抗ZS，可减小干扰电压ΔUB

。

(4)漏电耦合由于两部分电路之间绝缘不良，高电位电路通过绝缘电阻向低电平电路漏电，这种漏电电流对低电平电路造成干扰。等效电路如图6-9所示。图中A为高电位电路，B为低电位电路,Rm为漏电阻，Zi为低电平电路的输入阻抗。在A具有电压En情况下，B上的干扰电压UN为：

图6-9漏电耦合等效电路

漏电耦合形成干扰，经常发生在以下一些场合：①检测较高的直流电压时，被测电压通过绝缘电阻向检测器输入电路漏电；②在传感器系统附近有较高的直流电流，电压源通过绝缘电阻向传感器输入电路漏电；③有高输入阻抗的直流放大器，因为输入阻抗Zi取值很大，其引入的干扰电压UN的数值就大。

(5)传导耦合传导耦合是指经导线检拾到噪声，再经它传输到噪声接收电路而形成干扰的噪声耦合方式。最常见的是电源线经噪声环境，它把交变电磁场感应到电源回路中而形成感应电势，再经这条电源线传送到各处进入电子装置，造成干扰。这种干扰不易被发现，且易被人们忽视。

(6)辐射电磁场耦合大功率的高频电气设备，广播、电视、通信发射台等，不断地向外发射电磁波。传感器电路若置于这种发射场中就会感应到与发射电磁场成正比的感应电势，这种感应电势进入电路就形成干扰。§2抑制电磁干扰的基本方法抑制干扰的基本方法是从形成干扰的“三要素”出发，在噪声源、耦合通道和干扰接收电路方面采取措施。一、消除或抑制噪声源消除或抑制噪声源是最积极主动的措施，因为它能从根本上消除或减小干扰。在实际工作中，大多数噪声源是独立存在的，是无法消除或抑制的。还有一种情况，本传感器电路视为噪声，而对另一设备则是有用信号，对这类信号就不能进行抑制。消除或抑制噪声源的方法是有一定限度的。

二、破坏干扰的耦合通道干扰的耦合通道可分为两大类：一种是以“路”的形式，另一种是以“场”的形式。对不同传递形式的干扰，可采用不同的对策。

(1)对于以“路”的形式侵入的干扰，可以采用阻截或给予低阻通路的办法，使干扰不能进入接收电路。例如提高绝缘电阻以抑制漏电干扰；采用隔离技术来切断地环路干扰；采用滤波、屏蔽、接地等技术给干扰以低阻通路，将干扰引开；采用整形、限幅等措施切断数字信号干扰的途径等。

(2)对于以“场”的形式侵入的干扰，一般采用屏蔽措施并兼用“路”的抑制干扰措施，使干扰受到阻截并难以以“路”的形式侵入电路。三、消除接收电路对干扰的敏感性不同的电路结构形式对干扰的敏感程度(即灵敏度)不同。一般高输入阻抗电路比低输入阻抗电路易接收干扰；模拟电路比数字电路易于接收干扰。为消弱电路对干扰的敏感性，可以采用滤波、选频、双绞线、对称电路和负反馈等措施。四、采用软件抑制干扰对于有些已进入电路的干扰，用硬件措施又不易实现或不易奏效，可以考虑在采用微处理器的智能传感器电路中，通过编入一定的程序进行信号处理和分析判断，达到抑制干扰的目的。§3抑制电磁干扰的基本措施

在传感器电路中，常采用的抑制电磁干扰的基本措施有以下几种。一、屏蔽技术

在传感器电路或电子装置中，有的需要将电力线或磁力线的影响限定在某个范围或阻止它们进入某个范围。这时，可以用低电阻材料或高磁导率材料制成容器，将需要防护的部分包起来。这种防静电或电磁感应所采取的措施称为“屏蔽”。屏蔽的目的是隔断“场”的耦合，即抑制各种场的干扰。

屏蔽可分为静电屏蔽、电磁屏蔽和磁屏蔽。(1)静电屏蔽

静电屏蔽用于防止静电耦合所引起的干扰。由静电学知道，处于静电平衡状态下的导体内部，各点等电位，即导体内部无电力线，利用金属导体的这一性质，并加上接地措施，则静电场的电力线就在接地的金属导体处中断，从而起到电场隔离的作用。6-10两根导线间的相互干扰

导线A为干扰源，其上具有干扰电压U1；导线B为被干扰的信号线；导线A对地分布电容为ClG，导线B对地分布电容为C2G，AB问的分布电容为C12；R为导线B的负载电阻，R上所检拾到的干扰电压为UN。当R为有限值，且，则上式简化为：图6-11导体B加屏蔽时两导线间的相互干扰

如果导体B加有屏蔽层，且屏蔽层接地，如图6-11所示。其中C1S为导体A与导体B的屏蔽层间的分布电容，C2S为导体B与它的屏蔽层间的分布电容，CSG为导体B的屏蔽层与地间的分布电容。

导体B所检拾到的干扰电压UN为：

由于这时导线AB间分布电容Cˊ12只是导线A与导线B伸出屏蔽层那一段间的分布电容，比C12小得多，所以干扰电压小得多，由此可以看到屏蔽效果。

(2)驱动屏蔽

静电屏蔽是在静电平衡条件下，才能实现安全屏蔽。如果导体A上的电荷变化较快，那么在接地线上就会有对应于电荷变化的随时间变化的电流流过，则在导体B外侧还有剩余电荷，于是在导体B的外部空间将出现静电场和感应电磁场，因此，这时的屏蔽是

不完全的。对于要求高的场合，就不能满足要求。这时可以考虑采用驱动屏蔽。图6-12驱动屏蔽原理

驱动屏蔽是用被屏蔽导体的电位，通过1：1的电压跟随器来驱动屏蔽层导体的电位，若1：1电压跟随器理想的，即在工作中导体B与屏蔽层C之间的绝缘电阻为无穷大，并且等电位，那么在B导体之外与屏蔽层内侧之间的空间无电力线，各点等电位。说明导体A产生的噪声电场影响不到导体B。尽管导体B与屏蔽层C之间有寄生电容存在，但因为B与C等电位，此寄生电容也不起作用。因此，驱动屏蔽能有效地抑制通过寄生电容的耦合干扰。

(3)电磁屏蔽

电磁屏蔽主要用来防止高频电磁场的影响，对于低频电磁场干扰的屏蔽效果是不明显的。

电磁屏蔽是采用导电良好的金属材料做成屏蔽层，利用高频电磁场对金属屏蔽层的作用，在屏蔽金属内产生电涡流，由涡流ie产生的磁场Φe抵消或减弱干扰磁场ΦN的影响，从而达到屏蔽的目的。图6-13电磁屏蔽原理

电磁屏蔽在原理上与屏蔽层是否接地无关，但在一般应用时，屏蔽层都是接地的，屏蔽层同时又起到静电屏蔽作用。电磁屏蔽是依靠电涡流产生作用的，因此其所选用的屏蔽层材料，必须是良导体。屏蔽层的厚度，只考虑机械强度就可以了，因为高频集肤效应，高频电涡流仅流过屏蔽层表面。当必须在屏蔽层上开孔或开槽时，必须注意孔或槽的位置与方向，应不影响或尽量少影响电涡流的路径，以免影响屏蔽效果。

(4)低频磁屏蔽低频磁屏蔽主要用于防止低频磁场的干扰。采用高导磁材料作屏蔽层，使低频干扰磁通限制在磁阻很小的磁屏蔽层的内部，防止其干扰作用。图6-11是对线圈进行磁屏蔽的磁通分布，磁通限制在屏蔽层内，不至对外界产生干扰；同样，若有外界干扰磁场，它也不能进入屏蔽层包围的空间。

为了有效地进行磁屏蔽，屏蔽层的材料要选用高导磁材料，同时要有一定厚度，以减小磁阻。对于对屏蔽效果要求高的场合，还可采用多层屏蔽，第一层可采用导磁率较低的铁磁材料，第二层采用高导磁率的材料，以充分发挥其屏蔽作用。

二、接地技术

1、接地的目的与作用

(1)保证人身和设备安全的需要。

(2)抑制干扰的需要。良好、正确的接地可以消除或降低各种形式的干扰，从而保证传感器电路可靠而稳定地工作：①通过接地给干扰电压以低阻通路，以防止对电子设备形成干扰；②消除各电路电流流经一公共地线阻抗所产生的噪声电压，即共阻抗干扰；③避免磁场或地电位差的影响；使其不形成地环路。

2、地线的种类根据设计目的，地线可分为两大类：实际地和虚地。实际地就是接大地；虚地不接大地，是作为信号参考点，建立系统的基准电位。这样，在传感器电路中就形成了各种各样的地线。

(1)保安地线为保证人身或设备的安全，把电网的零线、电气设备的机壳、避雷针等接大地。

(2)信号源地线传感器是从被测对象获取信号的，把它作为信号源。一般传感器从工业现场获取信号再传送到电子设备有一定距离，二者地之间有一定电位差，信号源地线是传感器本身的零信号电位基准公共线。(3)信号地线信号地线是为确定信号的基准电位而设置的。信号地线既是各级电路中静、动态电流的通道，又是各级电路通过某些共同的接地阻抗相互耦合而引起内部干扰的环节，对它必须给予足够的重视。

信号地线又分为模拟信号地和数字信号地两种。模拟信号地线是模拟信号的电位公共线。因为模拟信号一般比较弱，所以对它的要求比较高。数字信号地线是数字信号的电位公共线。因为一般数字信号比较强，所以对它要求较低。由于数字信号处于脉动状态，容易对模拟信号形成干扰。

(4)负载地线负载的电流一般比较大，在地线上产生的干扰作用也就大，加之负载一般与传感器、电子设备之间有一定的距离，通常对负载或大功率驱动级单独设置地线，称为负载地线。

(5)屏蔽层地线(或称机壳地线)

为防止静电干扰或电磁干扰而设置的地线。

3、各种地线的处理原则对于各种不同的地线的处理有一些处理原则：

(1)低频电路的一点接地原则所谓低频电路的“一点接地”，就是把多个接地点用导线把它们汇集到一点，再从这点接地。图6-15、图6-16分别为单级电路和多级电路的一点接地的例子。(a)为不正确接地，(b)为正确接地。

采用一点接地，可以有效地克服地电位差的影响和共用地线的共阻抗引起干扰。

图6-15单级电路一点接地图6-16多级电路一点接地

(2)高频电路的多点接地原则对于高频电路，地线上因具有电感而增加了地线阻抗，同时各地线间又产生互感耦合。当地线长度等于1／4波长的奇数倍时，地线阻抗就会变得很高，这时地线变成了天线，而向外辐射噪声。为防止辐射干扰，地线长度应小于信号波长的l／20，这时也同时降低了地线阻抗，在这种情况下，可采用一点接地。如果地线长度超过信号波长的l／20，则应采用多点接地。

(3)强电地线与信号地线分开设置强电地线，主要是指电源地线、大功率负载地线等，它上边流过的电流大，在地线电阻上会产生mV或V级电压降。若这种地线与信号地线共用，就会产生很强的干扰。因此，信号地线与它分别设置。

(4)模拟信号地线与数字信号地线分开设置数字信号一般比较强，而且是交变的脉冲，流过它的地线电流也呈脉冲，模拟信号比较弱，如果两种信号共用一条地线，数字信号就会通过地线电阻对模拟信号构成干扰，故这两种地线应分开设置。

4、接地方法

良好而正确的接地，可以消除或降低各种干扰，从而保证传感器及电路可靠地工作。接地方法有：

(1)埋设铜板把面积约为1m2、厚为1～2mm的铜板埋在地下1m深处作为接地电极，用导线引出地面。在铜板周围放上木碳，使之有充分的吸水量，以减小接地电阻。

(2)接地棒通常用长30～40cm的一头尖的金属棒，将其数根并排埋人地下，其方法同埋铜板。这种方法，作为临时地线是很方便的。

(3)网状(辐射状)地线将许多根直径为2mm的裸铜线，埋在网状沟道中，并把每根线的一端集束在一起(要焊接)作为接地电极。地沟深为1m以上。对于要求较高的机房，可采用这种方法。

接地方法可以根据不同的需要来选择。对于长期使用的地线，应满足以下要求：①接地电极电阻数值应在一定范围之内。例如计算机系统接地电阻为5Ω以下为宜，一般限为3～4Ω；②保证有足够的机械强度；③采用耐腐蚀材料或对材料进行防腐处理。

三、浮置技术浮置又称浮空、浮接，是指电子设备的输入信号放大器公共线(即模拟信号地)不接机壳或大地，测量放大器与机壳或大地之间无直流联系。浮置的目的在于阻断干扰电流的通路。传感器电路被浮置后，由于共模干扰电流可大大减小，因此其共模抑制能力大大提高。

图6-17是浮置的桥式传感器测量系统。RH、RL为传感器电阻，均为lkΩ；传感器到测量电路间用带屏蔽层的电缆连接，屏蔽层的电阻Rs<0.1Ω；测量电路有两层屏蔽，测量电路与内层屏蔽不相连，是浮置输入；内层屏蔽层通过信号线屏蔽层在信号源处接地；外层屏蔽层(机壳)接大地。信号源(传感器)地与测量电路机壳地之间的地电位差Ucm构成共模干扰源，两个地之间的电阻Rc<0.1Ω。Ucm形成的干扰电流分成两路：一路经Rs、内外屏蔽间的分布电容C3到地；另一路经RL、测量电路到内屏蔽间的分布电容C2、C3到地。因为C2的容抗Xc2>>Rs，故此电流很小。

图6-17桥式传感器浮置输入测量系统

当设图中C2=C3=0.01pF，C1=3pF，Ucm为50Hz工频干扰，则有Xc1>>RL，Xc2>>RL，Xc3>>Rs，由Ucm引起的差模干扰电压为RL两端的干扰电压UN，可表示为:

电路的共模干扰抑制比为：

根据给定的电路参数，则有

，所以

若用漏电阻R1、R2、R3代替分布电容C1、C2、C3，浮置同样具有很高的共模干扰抑制比，且能抑制直流干扰。

只有在对电路要求高且采用多层屏蔽的条件下，才采用浮置技术。测量电路的浮置应该包括该电路的供电电源，即对这种浮置的测量电路的供电系统应该是单独的浮置供电系统，否则浮置将是无效的。

四、对称电路对称电路又称平衡电路。它是指双线电路中的两根导线与连接到这两根导线的所有电路，对地或对其他导线的结构对称，且对应的阻抗相等。最简单的对称电路，如图6-18所示。

图6-18简单的对称电路

Usl、Us2为信号源电压；RS1、RS2为信号源内阻；UNl、UN2为两根导线检拾的噪声电压，且与导线串联；RLl、RL2为负载电阻；INl、IN2为噪声电流；IS为信号电流：UL为负载压降。

因为电路是对称的，则INl=IN2，RL1=RL2，所以负载上的噪声电压互相抵消，负载压降UL为：

可见对称电路有抑制干扰的能力。差动放大器是典型的对称输入电路，在设计中得到广泛应用。实际的电路很难做到完全对称，这时，电路抑制噪声的能力取决于电路的对称程度。在不对称电路中，为使传输导线在传递信号过程中所检拾的噪声不对电路造成干扰，可做这样的设计：通过采用两个变压器把信号传输线变成对称电路，如图6-19所示。(a)为不对称电路，信号线检拾的噪声UN与信号一起进入放大器，直接造成干扰。(b)为传输线检拾的噪声UNl、UN2，在变压器原边处互相抵消，放大器的输入信号仅为有用信号US，从而抑制了信号传输线引进的干扰。

图6-19用变压器实现信号传输线对称

五、隔离技术在采用两点以上接地的检测或控制系统中，为了抑制地电位差所形成的干扰，运用隔离技术切断地环路电流是十分有效的方法。主要用于信号隔离和电源隔离。从原理上，隔离可分为电磁隔离和光电隔离。

(1)电磁隔离在两个电路间加一个隔离变压器或电容。图6-20所示为变压器隔离。电路I接地，电路Ⅱ也接地，两个地之间存在地电位差Ucm，由于Ucm的存在而形成环路电流，造成共模干扰。在电路I、Ⅱ之间加入隔离变压器后，两电路之间电的联系被切断，而是以磁的形式传递信号，从而抑制了Ucm的影响。

电磁隔离可用于信号隔离，也可用于电源隔离。电容隔离用于信号隔离较多，而变压器隔离用于电源隔离较多。

图6-20变压器隔离

(2)光电隔离在两个电路间加入一个光耦合器，如图6-21所示。电路I的信号向电路Ⅱ传递过程中是靠光传递，切断了两个电路之间电的联系，使两电路之间的地电位差Ucm不能形成干扰。光耦合器是由发光二极管和光电三极管组成。电路I的信号加到发光二极管上，使发光二极管发光，它的光强正比于电路I输出的信号电流；这个光被光电三极管接收，再产生正比于光强的电流输送到电路Ⅱ。

图6-21光耦合器隔离

光耦合器广泛地应用于微机构成的检测或控制系统中。在由微机组成的控制系统中，输入的信号来源于工业现场，被控对象也在工业现场，两者都需与微机隔离。由于光耦合器体积小，转换速度快，而被广泛采用，其系统构成原理如图6-22所示。图6-22微机控制系统隔离(3)隔离放大器隔离放大器又称隔离器，从结构上看，可分为输入、输出和电源三部分，各部分之间没有电的联系。图6-23所示的为典型的隔离放大器结构，(a)为方框图，(b)为简化的功能图。隔离放大器主要用于要求共模干扰抑制比高的模拟电信号的传递过程中。例如由微机组成的系统中，输入为微弱的模拟信号，环境干扰较大、对信号传递精度要求又高，这时考虑采用在传感器输出信号进入微机接口前加上隔离放大器，以保证系统的性能。

图6-23a典型隔离放大器方框图图6-22b典型隔离放大器简化功能图

六、滤波滤波是一种只允许某一频带信号通过或只阻止某一频带信号通过的抑制干扰措施之—。滤波方式有无源滤波、有源滤波和数字滤波。主要