第2章c总线接口与过程通道new.ppt

2.5 硬件抗干扰技术 2.5.1 过程通道抗干扰技术 2.5.2 CPU抗干扰技术 2.5.3 系统供电与接地技术 干扰：就是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。 抗干扰措施：硬件措施，软件措施，软硬结合的措施。 干扰的来源：外部干扰和内部干扰。 1、外部干扰 指那些与系统结构无关，而是由外界环境因素决定的。外部干扰主要是空间电或磁的影响，环境温 度、湿度等气象条件。 2.6.1 过程通道抗干扰技术 1.串模干扰及其抑制方法 (1) 串模干扰 所谓串模干扰是指叠加在被测信号上的干扰噪声。也称为常态干扰。 （2）串模干扰的抑制方法 如果串模干扰频率比被测信号频率高，则采用输入低通滤波器来抑制高频率串模干扰； 如果串模干扰频率比被测信号频率低，则采用高通滤波器来抑制低频串模干扰； 如果串模干扰频率落在被测信号频谱的两侧，则应用带通滤波器。 2) 当尖峰型串模干扰成为主要干扰源时，用双积分式A/D转换器可以削弱串模干扰的影响。 因为此类转换器是对输入信号的积分值进行测量，而不是测量信号的瞬时值。若干扰信号是周期性的而积分时间又为信号周期或信号周期的整数倍，则积分后干扰值为零，对测量结果不产生误差。 2．共模干扰及其抑制方法 (1) 共模干扰 所谓共模干扰是指模/数转换器两个输入端上公有的干扰电压。共模干扰也称为共态干扰。 被测信号Us的参考接地点和计算机输入信号的参考接地点之间往往存在着一定的电位差Ucm 在计算机控制系统中，被测信号有单端对地输入和双端不对地两种输入方式，如下图所示。 如果此时ZS1=ZS2，ZC1=ZC2，那么UAB=0，表示不会引入共模干扰，但上述条件实际上无法满足，只能做到ZS1接近ZS2，ZC1接近ZC2。因此有UAB≠0，也就是说实际上总存在一定的共模干扰电压。 显然，当ZS1和ZS2越小，ZC1和ZC2越大，并且ZC1与ZC2越接近时，共模干扰的影响就越小。一般情况下，共模干扰电压Ucm总是转化成一定的串模干扰Un出现在两个输入端之间。 (2)共模干扰的抑制方法 ③ 浮地屏蔽 采用浮地输入双层屏蔽放大器来抑制共模干扰，如图所示。这是利用屏蔽方法使输入信号的“模拟地”浮空，从而达到抑制共模干扰的目的。 ④采用仪表放大器提高共模抑制比 仪表放大器具有共模抑制能力强、输入阻抗高、漂移低、增益可调等优点，是一种专门用来分离共模干扰与有用信号的器件。 AD620（低功耗，低成本，集成仪表放大器），还有AD623等等. 3.长线传输干扰及其抑制方法 (1) 长线传输干扰 ① 长线的“长”是相对的，和电路运算速度有关； ②信号在长线中传输遇到三个问题： 一是长线传输易受到外界干扰; 二是具有信号延时; (2)长线传输干扰的抑制方法 采用终端阻抗匹配或始端阻抗匹配，可以消除长线传输中的波反射或者把它抑制到最低限度。 为了避免外界干扰的影响，在计算机中常常采用双绞线（双绞线是由两条导线按一定扭距相互绞合在一起的类似于电话线的传输媒体，每根线加绝缘层并有颜色来标记）和同轴电缆（同轴电缆可分为两类：粗缆和细缆，这种电缆在实际应用中很广，比如有线电视网，就是使用同轴电缆。 2.5.2 CPU抗干扰技术 计算机控制系统的CPU抗干扰措施常常采用 ①Watchdog(俗称看门狗) ②电源监控(掉电检测及保护) ③复位 2.5.3 系统供电与接地技术 1．供电技术 2．接地技术 (2) 电源异常的保护措施 计算机控制系统的供电不允许中断，一旦中断将会影响生产。为此，可采用不间断电源UPS 。 2．接地技术 安全地的目的是使设备机壳与大地等电位，以避免机壳带电而影响人身及设备安全。通常安全地又称为保护地或机壳地，机壳包括机架、外壳、屏蔽罩等。 系统地就是上述几种地的最终回流点，直接与大地相连。众所周知，地球是导体而且体积非常大，因而其静电容量也非常大，电位比较恒定，所以人们把它的电位作为基准电位，也就是零电位。 接地理论分析 低频电路应单点接地，高频电路应就近多点接地; 当频率小于1MHz时，可以采用单点接地方式； 当频率高于10MHz时，可以采用多点接地方式。在1至10MHz之间，如果用单点接地时，其地线长度不得超过波长的1/