PC计算机测控技术及应用 教学课件 作者 李世平 第5－7章 第5章.ppt

　　(3)　双绞线的使用。双绞线是最常用的一种信号传输线， 与同轴电缆相比，具有波阻抗高，体积小，价格低的优点。 缺点是传送信号的频带不如同轴电缆宽。  　　用双绞线传输信号可以消除电磁场的干扰。这是因为在双绞线中，感应电势的极性取决于磁场与线环的关系。图5－38示出外界磁场干扰在双绞线中引起感应电流的情况。由此图可以看出，外界磁场干扰引起的感应电流在相邻绞线回路的同一根导线上方向相反，相互抵消，从而使干扰受到抑制。双绞线的使用比较简单、方便和经济，用一般塑料护套线扭绞起来即可。  图5－38　双绞线中的电磁感应 　　双绞的节距越短，电磁感应干扰就越低。图5－39所示为双绞线的应用例子，它可以接在门电路的输出端和输入端之间， 也可以接在晶体管射极跟随器发射极电阻的两端， 双绞线中途不能接地。 图5－39　双绞线使用实例 　　(4)　扁平带状电缆的使用。目前，使用扁平带状电缆作为传输线的情况很普遍， 这是因为市场上有很多与扁平带状电缆相配套的接插件可供选择，用相应的接插件压接在扁平带状电缆上或接在印刷电路板上都很方便。虽然它的抗干扰能力比双绞线要差一些，但由于很实用，因而使用很广泛。若采取一些措施， 也可成为一种很好的传输线。 　　由于扁平带状电缆的导线较细，当传输距离较近时，用它做地线，地电位会发生变化。因此，最好采用双端传送信号的办法。当单端传送信号时，每条信号线都应配有一条接地线。 　　扁平带状电缆的接地方法如图5－40 所示，即在每一对信号线之间留出一根导线作为接地线。这种扁平带状电缆接地方法， 对减小两条信号线之间的电容耦合和电感耦合是很有效的。这种方法只适合于信号在10～20 m以内的传输，再长就不适用了，原因是地电位明显地出现电位差。 图5－40　扁平电缆接地法 　　5. A/D转换器的抗干扰 　　1) A/D转换器的抗干扰措施 　　下面从三个方面来讨论A/D转换器的抗干扰措施。  　　(1) 抗串模干扰的措施： 　　① 在串模干扰严重的场合，可以用积分式或双斜积分式A/D转换器。由于转换的是平均值，瞬间干扰和高频噪声对转换结果的影响较小。同时由同一积分电路进行的正反两次积分， 使积分电路的非线性误差得到了补偿，所以转换精度较高， 动态性能好， 其缺点是A/D转换的速度较慢。 　　② 对于高频干扰，可以采用低通滤波器加以滤除。对于低频干扰，可采用同步采样的方法加以消除。这需要先检测出干扰的频率，例如50 Hz的工频干扰，然后选取与干扰频率成整数倍的采样频率， 并使两者同步，如图5－41所示。 图5－41　同步采样滤除干扰 图5－42　电流传输代替电压传输 　　当传输线终端不匹配时，信号便被反射；反射波到达始端时，若始端也不匹配，同样又产生反射，这样就发生了信号在传输线上多次往返反射的情况。实际上，信号传输多处于这种情况，下面举例说明。  　 如图5－24(a)所示，假设信号内阻Rs=60Ω，传输线波阻抗Zo=90 Ω，传输线终端电阻RL=270 Ω。当信号源单独和波阻抗Zo=90 Ω的传输线串联时，电压值必定是Zo两端的电压， 即 图5－24　传输线原理及电压反射 （a） 传输线原理图； (b) 传输线电压反射示意图 当这个电压向终端传输时，将要发生反射，下面求终端反射系数 始端反射系数KUI为 因此终端第一次反射电压为 当它传到始端时，又被反射回终端，第二次反射电压为 当它传到终端时，又被反射回始端， 第三次反射电压为 当它传到始端时，又被反射回终端，第四次反射电压为 　　如此继续，最后达到稳定值，其反射情况可用图5－24(b)表示。由此可画出始端和终端的电压波形， 如图5－25所示。 可以看出，此时终端电压波形将产生过冲，并逐渐达到稳定值。 　　对于终端电阻小于波阻抗的情况，可根据上面的讨论， 类似推导得出：终端电压产生过冲，较慢地逐渐趋于稳定值。 此时始端和终端电压波形如图5－26所示。 图5－25　始端和终端阻抗都不匹配（RL＜Zo)的波形 图5－26　始端和终端阻抗都不匹配（RLZo)的波形 对于始端匹配的电压波形也不难画出，图5－27表示了这种波形。这时Rs应等于Zo，电压将以Us/2的电压波形式进行传输， 到达终端时进行反射，以Us/2幅度的反射波反射向始端， 当到达始端时，则整个传输线被充电到Us 。这样只经过一个来回，电压便达到稳定值。 图5－27　始端匹配时的电压波形 总结以上讨论可得出：  　　(1)当传输线终端匹配时(即RL=Zo)，传输的信号电压波没有反射，电流波平稳地进入负载。  　　(2) 当传输线始端匹配时(即Rs=Zo)，终端的反射波等于入射波，反射波到达始端时，则被匹配的阻抗所吸收，整