抗干扰技术及举例培训资料.ppt

第10章 单片机系统的抗干扰技术 ;10.1 干扰源及其分类 ;二、 干扰源的分类 1. 从干扰的来源划分 1) 内部干扰 内部干扰是应用系统本身引起的各种干扰, 包括固定干扰和过渡干扰两种。固定干扰是指信号间的相互串扰、长线传输阻抗失配时反射噪声、负载突变噪声以及馈电系统的浪涌噪声等。过渡干扰是指电路在动态工作时引起的干扰。 ; 2) 外部干扰 外部干扰是由系统外部窜入到系统内部的各种干扰。包括某些自然现象（如闪电、 雷击、地球或宇宙辐射等）引起的自然干扰和人为干扰（如电台、车辆、家用电器、电器设备等发出的电磁干扰, 以及电源的工频干扰）。 一般来说, 自然干扰对系统影响不大, 而人为干扰则是外部干扰的关键。 ;图 10.1 内部和外部干扰示意图 ;图10。2干扰窜入单片机系统主要途径示意图;过程通道的干扰： 过程通道的干扰一般分为串模干扰和共模干扰。; (a)单端输入 (b)双端输入 ;2. 按干扰出现的规律划分 ;表 10.1 常见干扰的种类 ;三、干扰的耦合方式;四 抗干扰原则;10.2 干扰对单片机系统的影响 ;10.3 硬件抗干扰技术 ; 1. 输入输出隔离 1) 脉冲电路的应用 门电路将不同电位的信号, 加到光电耦合器上, 构成简单的逻辑电路, 可方便地用于各种逻辑电路相连的输入端, 能把信号送到输出端, 而输入端的噪声不会送出。  2) 整形放大 在测量微弱电流时, 常常采用由光电耦合器构成的整形放大器。若放大器中使用机械换流器(或场效应管)时, 响应速度慢, 有尖峰干扰, 影响电路工作。采用光电耦合器就没有这样的问题, 尖峰噪声可以去掉。 ;光电耦合器的几个特点： (1) 输入和输出在电气上是隔离的。 (2) 光电耦合器的光电耦合部分不会受到外界光的干扰。 (3) 光电耦合器的输入阻抗很低(一般为100Ω~1KΩ)，而干扰源内阻一般都很大(105~106Ω)。按分压原理，传送到光电耦合器输入端的干扰电压就变得很小了。 (4) 光电耦合器的发光二极管只有通过一定的电流才发光，因此，即使电压幅值很高的干扰，若没有足够的能量，也不能使二极管发光，显然，干扰就被抑制掉了。 (5) 输入回路与输出回路之间分布电容极小，因此，在回路中，一端的干扰很难通过光电耦合器馈送到另一端去。;长线传输光电耦合浮置处理 ;图 10.6 可控硅感性负载开关电路;继电器隔离 ;脉冲变压器隔离法;对于一般的交流信号，可以用普通变压器实现隔离。 ;二、 硬件滤波电路 ; 三、 过压保护电路 在输入通道上采用一定的过压保护电路, 以防引入高压, 损坏系统电路。 过压保护电路由限流电阻和稳压管组成, 稳压值以略高于最高传送信号电压为宜。对于微弱信号（0.2 V 以下）, 采用两支反并联的二极管, 也可起到过压保护作用。 ; 四、 调制解调技术 有时, 有效信号的频谱与干扰的频谱相互交错, 使用一般硬件滤波很难分离, 可采用调制解调技术。先用已知频率的信号对有效信号进行调制, 调制后的信号频谱应远离干扰信号的频谱区域。传输中各种干扰信号很容易被滤波器滤除, 被调制的有效信号经解调器解调后,恢复原状。有时, 不用硬件解调, 运用软件中的相关算法, 也可达到解调的目的。 ; 五、 抗干扰稳压电源 (1) 应用系统的供电线路和产生干扰的用电设备分开供电。 (2) 通过低通滤波器和隔离变压器接入电网, 如图 5.8 所示。 (3) 整流组件上并接滤波电容。滤波电容选用1 000 pF ~ 0.01 μF的瓷片电容, 接法参见图 5.8。  (4) 采用高质量的稳压电源。 ;图 10.8 抗干扰稳压电源 ; 六、 数字信号采用负逻辑传输 干扰源作用于高阻线路上, 容易形成较大幅度的干扰信号, 而对低阻线路影响要小一些。在数字系统中, 输出低电平时内阻较小, 输出高电平时内阻较大。如果我们采用负逻辑传输, 就可以减少干扰引起的误动作, 提高数字信号传输的可靠性。 ;10.3.2 共模干扰的抑制方法 一、 平衡对称输入 在设计信号源时尽可能做到平衡和对称,否则会产生附加的共模干扰。  二、 选用高质量的差动放大器 要求差动放大器具有高增益、低噪声、低漂移、宽频带等特点, 以便获得足够高的共模抑制比。