计算机控制系统-直流
第二节 硬件抗干扰技术 1.电源系统的抗干扰方法 1.交流电源系统的抗干扰措施 (1)采用电子交流稳压器 (2)用低通滤波器消除尖峰干扰 (3)采用隔离变压器 (4)选择供电稳定的进线电源 (5)利用UPS(不间断电源)消除尖峰干扰 (6)电源分组供电 2.直流电源系统的抗干扰措施 (1)直流开关电源 直流开关电源是脉宽调制电源，脉冲频率高达200 kHz，具有体积小、重量轻、效率高的传统工频变压器(>90%)，电网电压范围大(-20%~10%)×220 V当电网电压发生变化时，不会输出过电压或欠电压，输出电压保持时间长。 (2)使用直流-直流变换器 若系统供电电网波动较大，或对直流电源精度要求较高，可采用DC-DC变换器。 (3)每个电路板的直流电源 当微机测控系统有多个逻辑电路板时，可采取以下措施： ①并行向印刷电路板供电，印刷电路板中的电源线采用格子形状或多层板，即制作网眼结构，减少电路阻抗。 ②在每个板的电源和地线的引入附近连接10~100μF大电容和0.01～ 0.1 F瓷片电容。 ②在每个板的电源和地线的引入附近连接10~100μF大电容和0.01～ 0.1 F瓷片电容。 ③每块板安装一个或多个稳压块，使每块板形成独立的供电环境，不会因稳压块故障而损坏整个系统。 (4)集成电路块VCC加旁路电容 1.模拟输入/输出传输线的抗干扰措施 1.信号通过电流传输 电流传输是抗干扰的基本措施。 干扰信号主要通过输入线侵入微机测控系统，特别是当变送器远离微处理器时，长途传输线非常容易受到干扰。这些干扰包括共模干扰和电磁感应电压，在多对数电缆中相互干扰。 通过电流传输信号，负载串联在变送器内的电路中，在传输线上形成来回，电磁场相互抵消，难以产生共模电压和电磁感应电压，可以大大提高传输中信息的信噪比。 2.信号加硬件滤波器 在将信号添加到输入通道之前，可以用硬件低通滤波器过滤交流干扰。微机测控系统中常用的低通滤波器 RC滤波器、LC其原理图如图所示，滤波器、双T滤波器和有源滤波器。 3.高输入阻抗的差动传输和接收 抑制共模噪声的主要方法是通过差动传输和接收信号。因为差动放大器只对图中显示的差动信号u1 u对共模电压起放大作用Ucm不能放大，因此能抑制共模噪声的影响，差动放大器具有良好的抑制共模噪声的能力。 4.使用线性光电耦合器隔离模拟信号 使用线性光电耦合器隔离模拟地和数字地Ucm不能形成电路，如图6-9所示，但信号落在线性光电耦合器的线性区域，即使是线性区域，也有非线性失真，需要非线性校正 5.使用屏蔽信号线 在精度要求高、干扰严重的场合，屏蔽信号线应使用。 静电屏蔽不仅用于导线，还可以将整个电路放入金属箱中，接地箱，防止噪音，称为屏蔽壳。 静电屏蔽不仅用于导线，还可以将整个电路安装在金属箱中，接地箱以防止噪音。此时，它被称为屏蔽外壳。大多数电子设备将整机安装在金属外壳中，可以屏蔽外部噪声。 电磁屏蔽利用金属界面上辐射电磁场的反射和金属屏蔽层的吸收来抑制电磁辐射干扰。根据电磁场理论，当电磁波进入金属表面时，它将分为两部分，一部分反射，另一部分继续通过界面传播，并在金属传播过程中衰减。 6.采用浮地输入双层屏蔽放大器抑制共模干扰 如图6-8所示，该方法是利用屏蔽技术将输入信号的模拟浮空，从而抑制共模干扰。 7.双绞线传输抑制串模干扰 每个小环路上的双绞线感应电势都会相互抵消，使干扰抑制比达到几十分贝。 双绞线(twisted pair，TP)是综合布线工程中最常用的传输介质，由两根铜线组成，具有绝缘保护层。将两根绝缘铜线按一定密度绞在一起，传输过程中辐射的每根会被另一根线上的电波抵消，有效降低信号干扰程度。 三、开关量输入/输出通道抗干扰方法 1.采用RC过滤器，过滤混合干扰信号。 2.消除机械触电和开关关闭时产生的抖动。常用RS触发器构成电路。 3.采用光电耦合隔离措施 1)开关量信号或脉冲信号由光电耦合器传输 2)采用光电耦合器浮动传输长线。 3)使用光电耦合器将计算机与其他外部通道完全隔离。 四、接地技术 接地是保护设施和人身安全的必要手段，也是控制电磁干扰、保证设备电磁兼容性、提高设备可靠性的重要技术措施。电子设备或系统的接地可分为安全接地和信号接地两类。 一般来说，低频电路采用单点接地，高频电路采用多点接地。<1MHz单点接地，频率>10MHz