抗干扰技术资料.ppt

* 3.长线传输干扰的抑制 同轴电缆对于电场干扰有较强的抑制作用，工作频率较高。双绞线对于磁场干扰有较好的抑制作用，绞距越短，效果越好。在电场干扰较强时须采用屏蔽双绞线。 在使用双绞线时，尽可能采用平衡式传输线路。所谓平衡式传输线路，是双绞线的两根线不接地传输信号。因为这种传输方式具有较好的抗差模干扰能力，外部干扰在双绞线中的两条线中产生对称的感应电动势，相互抵消。同时，对于来自地线的干扰信号也受到抑制。 采用同轴电缆或双绞线作为传输线 第7讲 计算机控制系统的抗干扰技术 计算机控制技术 * 第7讲 计算机控制系统中的抗干扰技术 * 干扰的传播途径与作用方式 硬件抗干扰技术 软件抗干扰技术 本讲主要内容 * 7.1 干扰的传播途径与作用方式 与干扰相关的几个概念 干扰：是指有用信号以外的噪声或造成计算机设备不能正常工作的破坏因素 干扰源：产生干扰信号的原因 干扰对象：干扰源通过传播途径影响的器件或系统 干扰系统的三个要素：干扰源、传播途径及干扰对象 抗干扰技术：就是通过对这三要素中的一个或多个采取必要措施减少干扰对系统的影响 * 一、计算机控制系统中干扰的来源 干扰 外部干扰 内部干扰 外部干扰与系统结构无关，是由使用条件和外部环境因素决定的。 主要有：天电干扰，如雷电或大气电离作用引起的干扰电波；天体干扰，如太阳辐射的电磁波；周围电气设备发出的电磁波的干扰；电源的工频干扰；气象条件引起的干扰；地磁场干扰；火化放电、弧光放电、辉光放电等产生的电磁波等。 内部干扰是由系统的结构布局、线路设计、元器件性质变化和漂移等原因造成的 主要有：分布电容、分布电感引起的耦合感应，电磁场辐射感应，长线传输的波反射，多点接地造成的电位差引入的干扰，寄生振荡引起的干扰以及热噪声、闪变噪声、尖峰噪声等。 * 二、 干扰的传播途径 在计算机控制系统的现场，往往有许多强电设备，它们的启动和工作过程中将产生干扰电磁场，另外还有来自空间传播的电磁波和雷电的干扰，以及高压输电线周围交变磁场的影响等。 * 电场耦合又称静电耦合，是通过电容耦合窜入其他线路的。 电场干扰可以通过两根导线之间构成的分布电容窜入系统 干扰的传播途径主要有： 电场耦合、磁场耦合、公共阻抗耦合 1.电场耦合 * 1）当导体2对地电阻R很小，使jωR(C12+C2g) 1时，式（7-1）可以近似表示为 2）当导体2对地电阻R很大，使jωR(C12+C2g) 1时，式(7-1)可以近似表示为 在这种情况下，干扰电压Un由电容C12和C2g的分压关系及U1所确定，其幅值比前两种情况大得多。 式（7-1） 这表明干扰电压Un与干扰频率ω和幅度U1、输入电阻R、耦合电容C12 成正比关系。 * 在任何载流导体周围都会产生磁场，当电流变化时会引起交变磁场，该磁场必然在其周围的闭合回路中产生感应电势引起干扰。 在设备内部，线圈或变压器的漏磁也会引起干扰；在设备外部，平行架设的两根导线也会产生干扰，由于感应电磁场引起的耦合，可以计算感应电压 其中： ω为感应磁场交变角频率 M为两根导线之间的互感 I1为导线1中的电流 2.磁场耦合 * 公共阻抗耦合干扰是由于电流流过回路间公共阻抗，使得一个回路的电流所产生的电压降影响到另一回路 在计算机控制系统中，普遍存在公共耦合阻抗，例如，电源引线、印刷电路板上的地和公共电源线、汇流排等。这些汇流条都具有一定的阻抗，对于多回路来讲，就是公共耦合阻抗 3.公共阻抗耦合 公共电源线的阻抗耦合 公共地线的阻抗耦合 * 三、 干扰的作用方式 按干扰作用方式的不同，可分为差模干扰、共模干扰和长线传输干扰 1.差模干扰 （1）定义：又称串模干扰，是指叠加在被测信号上的干扰噪声，它串联在信号源回路中，与被测信号相加输入系统。差模干扰与被测信号在回路中处于同样的地位，也称为常态干扰或横向干扰 （2）产生差模干扰的原因 主要有：分布电容的电场耦合，空间的磁场耦合，长线传输的互感，50Hz工频干扰，以及信号回路中元件参数变化等。 差模干扰示意图 * （1）定义：是指系统的两个信号输入端上所共有的干扰电压,共模干扰也称为共态干扰或纵向干扰 （2）产生共模干扰的原因： 计算机的地、信号放大器的地与现场信号源的地一般相隔一段距离，在两个接地点之间往往存在一个电位差Vc，该电位差是系统信号输入端上共有的干扰电压，会对系统产生共模干扰 共模干扰示意图 2.共模干扰： * （3）表现方式： 对于系统的干扰来说，共模干扰大都通过差模干扰的方式表现出来。 信号单端输入电路 左图所示，信号单端输入情况，Zs是信号源内阻，Zr是系统输入阻抗。共模干扰电压Ucm和信号源电压Us相加共同作用于回路，此时，共模干扰全部以差模干扰形式作用于电路。由Ucm引起系统输入的差模电压Un1为