计算机控制系统第2版于微波电子课件第9章节计算机控制系统的抗干扰技术.ppt

* * SGP接地系统示意图 计算机控制系统中采用公共接地点(SGP)系统。选中一点作为系统接地点，系统中各个参考接地点均与SGP点连接，防止接地回路的形成。通常把铜网埋入地面深处，然后用铜排接到SGP点上。 * * 第四节 电源系统的抗干扰技术 一、电源系统的干扰类型 （1）大功率感性负载或可控硅切换时，会在电网中产生强大的反电动势，这种瞬态高压（幅值可达2kv，频率从几百赫兹到两兆赫兹）可引起电源波形的严重畸变。电网中的瞬态高压对系统会产生严重的干扰，其主要途径是由电源进线经电源变压器的初、次级绕组间的杂散电容，进入系统电路，再从系统接地点入地返回干扰源。 （2）当采用整流方式供电时，滤波不良会产生纹波噪声，这是一种低频干扰噪声。 （3）当采用DC/DC变换器或开关稳压电源时，会出现高频开关噪声干扰。 （4）电源的进线和输出线也很容易受到工业现场以及天电的各种噪声干扰，这些噪声干扰经电源线耦合到电路中，对系统产生干扰。 二、电源系统的抗干扰措施 可在电源系统的交流进线端接对称LC低通滤波器，以滤除交流进线上引入的大于50Hz的高次谐波干扰，改善电源的波形； 电源滤波和退耦是抑制电源干扰的主要措施。 可在变压器初级跨接变阻二极管（也可跨接适当的压敏电阻），用来抑制进入交流电源线上的瞬时干扰（或者大幅值的尖脉冲干扰）； 可在电源变压器中采用双重屏蔽措施，将初、次级隔离起来，使混入初级的噪声干扰不致进入初级； 在整流滤波电路中采用电解电容和无感高频电容并联组合，以进一步减小高频噪声进入电源系统；整流滤波后的直流电压再经稳压，可使干扰被抑制到最小； 当一个电源系统同时向几个电路供电时，为了避免通过电源内阻造成几个电路间相互干扰，可在每个电路的直流电源进线与地之间接入RC或LC退耦滤波电容。 * * * * 计算机常用的直流稳压电源如图所示。该电源采用了双隔离、双滤波和双稳压措施，具有较强的抗干扰能力，可用于一般工业控制场合。 1.隔离变压器 隔离变压器的作用有两个：其一是防止浪涌电压和尖峰电压直接窜入而损坏系统；其二是利用其屏蔽层阻止高频干扰信号窜入。 三、抗干扰稳压电源的设计 * * 2.低通滤波器 各种干扰信号一般都有很强的高频分量，低通滤波器是有效的抗干扰器件，它允许工频50Hz电源通过，而滤掉高次谐波，从而改善供电质量。 3.交流稳压器 交流稳压器的作用是保证供电的稳定性，防止电源电压波动对系统的影响。 * * 4.电源变压器 电源变压器是为直流稳压电源提供所要求的电压而设置的。为了增强系统的抗干扰能力，电源变压器做成双屏蔽形式。 5.直流稳压系统 * * 简易直流稳压电源示意图 在交流电压波动不大的场合，交流稳压器可省略；在浪涌和尖峰电压不大的场合，隔离变压器和电源变压器可以合二为一。这样可简化电源系统结构。 四、电源系统的异常保护 1.不间断电源UPS 在正常情况下，由交流电网向计算机系统供电，并同时给UPS的电池组充电。一旦交流电网出现断电，则不间断电源UPS自动切换到逆变器供电，逆变器将电池组的直流电压逆变成工频交流电压，此电压送给直流稳压器后继续保持对系统的供电。 2．连续备用供电系统 连续备用供电系统由柴油发电机供电，在两种供电系统转换期间，由电池完成平滑过渡，以避免电源更换对系统的冲击。 * * 3．计算机系统的掉电保护 （1）电源监控电路。 （2）掉电保护。 * * 第五节 印刷电路板抗干扰设计 一、印制电路板布局 1．电路板的大小确定 在外壳尺寸确定的前提下，考虑电路板的大小时应该注意：电路板过小，则器件的密集度高，不利于散热，而且线与线间容易引发干扰；若电路板过大，则制造费用高，印刷线条长，阻抗增加，抗噪声能力减弱。当不受外壳限制时，一般采用长宽之比为3：2或4：3的矩形。 2．布置元器件 在抗干扰问题上，元器件物理位置布置要注意高频电路尽量按无规则排列，有利于减少分布参数的影响，其它电路可以按照有规则方向排列；热敏感元件的放置要注意散热元件的散热方向，避免引起热辐射。 * * 二、印刷电路板布线 （1）考虑到铜膜导线自身的电阻、电感效应，布线时不易太长，避免反射干扰以及高压放电现象的产生，拐角处宜用450角或圆弧方式，不能有尖角形态出现。布双面电路板时，两面的导线应该相互垂直、斜交或弯曲走线，避免相互平行，以减小寄生耦合。 （2）铜膜导线的线宽，应以能满足电气性能要求而又便于生产为准，它的最小值取决于流过它的电流以及加工过程的抗剥强度。一般情况下，分立元件1.5mm左右，IC电路可以在1mm以下。 （3）相邻铜膜线之间的间距应该宽一点为好。由于信号频率越来越高