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计算机控制论文3000字(一)：计算机控制系统中硬件抗干

扰技术的分析与研究论文

摘要针对计算机控制系统运行中的常见问题——系统干扰，在阐述干扰信号

入侵途径的基础上，提出抗干扰设计方法与系统的硬件抗干扰技术，旨在为实际

的系统抗干扰工作提供技术参考，使系统尽可能不受或少受干扰的不利影响。

关键词计算机控制系统；系统干扰；抗干扰设计；硬件抗干扰技术

在计算机控制系统实际运行过程中，可能会受到不同因素的影响而被干扰，

系统一旦被干扰，将影响系统正常运行，出现运行出错等问题。因此，在实际工

作中应在掌握干扰特点和规律的基礎上，从设计与实际工作两个方面入手制定有

效的抗干扰技术。

1干扰信号入侵途径

干扰信号通常会通过以下途径入侵到计算机系统中：

（1）直接耦合：控制系统和现场的硬件设备间采用导线的连接作为主要信号

通路，而这样也会为干扰信号创造入侵条件，事实上很多干扰信号都是通过这种

途径入侵到控制系统中的。

（2）公共阻抗耦合：在公共阻抗中，电源内阻为重要组成部分之一，电路发

生电流变化，会通过耦合对其他电路造成影响[1]。

（3）电容耦合：电路中不同元器件间会有分布电容存在，在分布电容作用下，

干扰信号将通过耦合入侵到系统当中，尤其是高频信号。

（4）空间磁场耦合：无论是电流磁场还是空间电磁波，都会通过感应进入到

导线及元器件当中，造成不同程度的干扰。

2抗干扰设计

干扰信号可使用相位、频率与幅值等基本参数进行描述，主要有下列三种：

第一种为持续正弦波，干扰来源于电源等系统设备，近似且断续，可利用特征值

进行表示；第二种为偶发脉冲电压波，可利用脉宽、幅值与前沿的上升陡度进行

描述；第三种为脉冲序列波，主要来自于系统及其他设备的持续动作，可利用脉

宽、幅值与前沿的上升陡度进行描述。

基于干扰类型和特点，对控制系统进行设计的过程中要充分考虑下列几点：

（1）做好元器件筛选：对于系统的各类元器件，其可靠性和性能是保证系统

稳定性的重要基础，基于此，元器件使用前必须进行仔细的筛选。另外，若能采

用集成度相对较高的器件，则除了能简化PCB制作，还能大幅减少焊接点与连线

点，以此降低故障发生率与受干扰的概率[2]。

（2）PCB制作方面：对印刷电路板进行设计的过程中，应注意下列几点：对

元器件做合理布局，充分考虑包含电流、功耗和发热量等在内的各项因素；适当

加宽地线，同时增设地线层，这样能在增加电流容量的基础上，起到屏蔽的作用；

对于高频信号线，应尽量避免高密度与长距离敷设，尽量选择Z形或蛇形布置，

也可使用地线进行间隔布置，以此减少贯穿和高频折射的产生；另外，在保证布

线密度的基础上，通过对印制线条的适当加宽，能获得更好的稳定性与传导效果。

（3）保证电磁兼容性：不论在模板中还是在模板间，都有可能产生电磁干扰

与敏感度问题，对此，要在设计中保证电磁兼容性，可采用屏蔽、隔离等方法进

行。

（4）保证结构合理性：当有良好模板时，也无法保证整个系统的稳定性，对

此，在系统构成过程中，应充分考虑以下内容：回路模板具体位置应尽可能靠近

相关部件；模块之间的走向和连线必须按照电磁兼容性标准进行布置，优先选择

标准总线；在系统运行前，要对运行场所进行细致的前期调查，包括周边其他设

备、电气环境与空间环境[3]。

3干扰解决方法

硬件措施是抗干扰的基础，必须消除不少于95%的干扰，其他干扰则要使用

软件进行消除，但这样会增加很多开销。根据以往相关工作经验，提出下列几种

抗干扰方法。

3.1确定现场干扰源

这是抗干扰工作中最为重要和基础的环节，如果干扰源无法确定，则后续工

作可能根本无法正常开展，因此，硬件抗干扰需要以确定现场干扰源为前提。实

际产生的干扰，其情况都十分复杂，需要以系统反应为依据进行逐步分离，确定

干扰源属于系统内干扰源还是系统外干扰源，而干扰源的定位可使用二分法进行。

如果干扰源有很高的重复频率，则可借助示波器进行观测，在没有确定干扰源频

率时，先将示波器上X轴扫描关闭，然后在Y轴上选择适宜的电压量程，就能确

定干扰源，之后开启X轴扫描，使波形完全展开，对其特点进行仔细的观察[4]。

3.2抑制串模干扰

串模干扰如图1所示，串模干扰一般是在输入与输出通道上叠加的，在这种

情况