计算机测控技术与系统于微波电子课件第6章节计算机测控系统的抗干扰技术幻灯片.ppt

* * 采用DC-DC变换器 如果系统供电电网电压波动较大，或者对直流电源要求精度很高，则可以采用DC-DC变换器。DC-DC变换器具有体积小、性能/价格比高、输入电压范围大、输出电压稳定、环境温度范围广等优点。 集成电路电源加旁路电容 集成电路的开关高速动作时会产生噪声，因此无论电源提供的电压多么稳定，集成电路的Vcc和GND端也会产生噪声。为了降低集成电路的开关噪声，可以在每一片集成电路块上都接入高频特性好的旁路电容，用0.01～0.1 的陶瓷电容器，其引线要短，且紧靠需要旁路的集成块的Vcc和GND端。 * * （3）抗干扰稳压电源的设计 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。 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。 * * 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。 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。 * * 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。 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。 * * （4）电源系统的异常保护 计算机控制系统不允许电源中断。电源的突然中断不仅会使系统丢失信息和数据，而且将会给生产造成重大损失，因此必须采取相应的措施。 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。  * * 计算机系统的掉电保护 对于允许暂时停运的计算机系统，希望在电源掉电的瞬间，系统能自动保护RAM中的有用信息和系统的运行状态，以便当电源恢复时，能自动从掉电前的工作状态恢复，因此可以采用镍电池对RAM数据进行掉电保护。 * * 6.3 软件抗干扰技术 1. 软件故障的表现形式 （1）数据采集不可靠 在数据采集通道，尽管我们采取了一些必要的抗干扰措施，但在数据传输过程中仍然会有一些干扰侵入系统，使得采集的数据不准确造成误差。 （2）控制失灵 计算机测控系统中，控制状态的输出常常取决于某些条件状态的输入和条件状态的逻辑处理结果，而在这些环节中，由于干扰的侵入，可能造成条件状态偏差、失误，致使输出控制误差加大，甚至控制失灵。 （3）程序运行失常 计算机系统引入强干扰后，程序计数器PC的值可能被改变，因此会破坏程序的正常运行。被干扰后的PC值是随机的，这将引起程序执行出现混乱，最终可能导致程序“死循环”。 * * 2.冗余技术 冗余是指系统满足一定功能要求下配置的设备超过系统实际需要的最低数量，因此使得系统即便出现故障，仍然能维持正常的运行。冗余技术一般包括硬件冗余、软件冗余和软件容错等。 （1）硬件冗余 硬件冗余技术主要包括工作冗余和后备冗余两种形式。 工作冗余是对关键设备按双重或三重的原则来重复配置，这些设备同时处于运行状态，工作过程中如果某一台出现故障，便会自动脱离系统，并不影响系统的正常工作。 后备冗余指的是一台设备投入运行，另一台设备不投入运行，但处于热备用状态，在线运行的设备一旦出现故障，热备用的设备立即投入运行，故障设备的切除与热备用设备的投入应自动完成。 * * （2）软件冗余 软件冗余技术是防止信息的输入输出过程及传送过程中出错。 对于系统输入通道的信号，可采取重复采样的方式。由于干扰信号多呈毛刺状，作用时间短，因此对某一数字信号多次重复采样，直到连续两次或两次以上采集结果完全一致方为有效。 为了防止干扰影响到系统输出通道的信号，在软件上，最有效的方法就是即使控制运算所得的输出量没有变化，也应在每一工作循环重复输出同一个数据，只要有可能，其循环周期尽可能短。这样当外设接收到一个被干扰的错误信息尚未有效反应时，一个正确的输出信号又传送到，因此可及时防止错误动作的产生。 * * 对于系统信息通道，要在传输的数据上增加附加检错码或纠错码，以检查数据是否发生偏差，并在有偏差时纠正偏差。对关键的数据，还应采取重复发送、互相应答等方式进