硬件抗干擾技術(shù)03156

1、硬件抗干擾技術(shù)基本概念 干擾 有用信號(hào)以外的噪聲或造成計(jì)算機(jī)設(shè)備不能正常工作的破壞因素 干擾信號(hào)形式 周期性干擾 隨機(jī)干擾 干擾途徑 場(chǎng)：電場(chǎng)、磁場(chǎng)、電磁場(chǎng) （耦合） 路：信號(hào)回路、電源回路、接地 （傳導(dǎo)） 干擾作用形式 串模干擾 共模干擾過(guò)程通道抗干擾技術(shù) 串模干擾（常態(tài)干擾） 疊加在有用信號(hào)上的干擾 有用信號(hào)通常是直流信號(hào)或變化緩慢的交流信號(hào) 干擾信號(hào)通常是脈沖或變化較快的交流信號(hào) （如：50Hz工頻交流）UsUnAD轉(zhuǎn)換器Us 信號(hào)源Un 干擾源串模干擾的抑制方法 低通濾波圖中參數(shù)可使50Hz串模干擾衰減600倍AD轉(zhuǎn)換器輸入信號(hào)75757575500uF500uFL() dB1/ T-

2、40dB/dec雙積分式AD轉(zhuǎn)換器控制邏輯計(jì)數(shù)器-Vref 2Vx 1sRCtUc0T1t1T2 t2t2雙積分式AD轉(zhuǎn)換器 抗干擾能力強(qiáng) 取積分時(shí)間為交流干擾信號(hào)周期的整數(shù)倍可消除周期性干擾 對(duì)脈沖信號(hào)取平均值可削弱隨機(jī)干擾提高信號(hào)噪聲比 對(duì)主要來(lái)自電磁感應(yīng)的串模干擾，可采用以下措施提高信號(hào)噪聲比 在信號(hào)源處將有用信號(hào)放大 對(duì)傳感器和傳輸線進(jìn)行屏蔽 僅可能將AD轉(zhuǎn)換提到前端邏輯信號(hào)抗干擾 采用閾值電平高的高抗干擾邏輯器件 采用施密特觸發(fā)器作輸入門 采用低速邏輯器件 用附加電容降低邏輯器件工作速度雙絞線傳輸共模干擾（共態(tài)干擾） 同時(shí)加在差動(dòng)輸入的放大器或AD轉(zhuǎn)換器兩個(gè)輸入端的干擾信號(hào)。 共模干

3、擾通常是由信號(hào)源和控制計(jì)算機(jī)之間的接地電位差造成的。 共模干擾可以是交流或直流電壓，其幅值可達(dá)幾伏甚至更高。UsUcmAD轉(zhuǎn)換器共模干擾轉(zhuǎn)換為串模干擾 單端輸入 全部共模干擾轉(zhuǎn)換為串模干擾 差動(dòng)輸入 由于電路不完全對(duì)稱部分共模干擾轉(zhuǎn)換為串模干擾UsUcmZsZcUsUcmZs1Zc1Zs2Zc2AB共模擬制比（CRRM)20lg()UcmCMMRdBUnUcm 為共模干擾電壓Un 為轉(zhuǎn)化成的串模干擾電壓CRRM 表示了一個(gè)電路抑制共模干擾的能力共模干擾的抑制方法 隔離（切斷共?；芈罚?變壓器隔離 因?yàn)橐綦x的是直流信號(hào)或變化很緩慢的信號(hào)，所以需要先將其調(diào)制成交流信號(hào)，經(jīng)變壓器隔離后，再解調(diào)成直

4、流信號(hào)。 光電隔離 要用線性光耦，但線性光耦的非線性也較大，需要進(jìn)行非線性校正。浮地屏蔽技術(shù)外屏蔽 設(shè)備的機(jī)殼作為一屏蔽層。內(nèi)屏蔽 在設(shè)備內(nèi)再用一個(gè)屏蔽盒將輸入和轉(zhuǎn)換部分屏蔽起來(lái)，該屏蔽盒稱為內(nèi)屏蔽盒，并和設(shè)備機(jī)殼絕緣。 內(nèi)屏蔽盒和盒內(nèi)電路的地也絕緣，內(nèi)屏蔽盒的外殼連一根線接至信號(hào)線的屏蔽層。電源變壓器的原邊和副邊分別屏蔽，原邊屏蔽接到機(jī)殼，副邊屏蔽接到浮地屏蔽盒，采用這種措施可使共態(tài)抑制比達(dá)到 120dB 以上。采用儀表放大器121RRAfRfRfR13123121233121212A CMRRCMRRCMRRA CMRRCMRRCMRRCMRRCMRRA CMRRCMRRCMRRCMRRC

5、MRRCMRR若則長(zhǎng)線傳輸干擾 長(zhǎng)線： 傳輸線的長(zhǎng)度與信號(hào)波長(zhǎng)相當(dāng)則為長(zhǎng)線傳輸 信號(hào)在長(zhǎng)線中傳輸會(huì)有延遲及波反射。長(zhǎng)線傳輸干擾抑制方法 用阻抗匹配消除波反射 傳輸線波阻抗（Rp) 雙絞線波阻抗 100200 同軸電纜波阻抗 50100 終端匹配 取 R = Rp 始端匹配 取 R = Rp - Rsc主機(jī)抗干擾技術(shù) 看門狗（Watchdog） 掉電檢測(cè)及保護(hù)MAX1232 功能 看門狗 看門狗定時(shí)時(shí)間： 150ms 600ms 1.2s TD = 0V 懸空 Vcc 復(fù)位看門狗 ST=0 電源監(jiān)測(cè) 電源容差 5% 10% TOL = GND Vcc 手動(dòng)復(fù)位 PBRST=0MAX1232掉電保

6、護(hù)與恢復(fù)運(yùn)行 掉電保護(hù) 及時(shí)監(jiān)測(cè)到掉電 保護(hù)運(yùn)行中的數(shù)據(jù)及專用寄存器狀態(tài) 做好掉電標(biāo)志 恢復(fù)運(yùn)行（復(fù)位） 檢查掉電標(biāo)志 恢復(fù)運(yùn)行中的數(shù)據(jù)及專用寄存器狀態(tài)系統(tǒng)供電與接地技術(shù) 供電技術(shù) 一般供電結(jié)構(gòu) 電源異常保護(hù) UPS供電交流穩(wěn)壓器低通濾波器直流穩(wěn)壓器控制計(jì)算機(jī)220V AC接地技術(shù) 地線系統(tǒng)分析 模擬地 模入/模出通道的直流零電位 數(shù)字地 數(shù)字電路邏輯信號(hào)參考點(diǎn) 安全地（保護(hù)地） 設(shè)備機(jī)殼接地 系統(tǒng)地 以上幾種地線的回流點(diǎn) 交流地 計(jì)算機(jī)交流供電零線 低頻： 一點(diǎn)接地 高頻： 多點(diǎn)接地低頻接地技術(shù) 一點(diǎn)接地方式 串聯(lián)一點(diǎn)接地 并聯(lián)一點(diǎn)接地 將信號(hào)地、噪聲地、保護(hù)地分別連接后在一點(diǎn)接地電路1電路2電路3電路1電路2電路3r1r2r3r1r2r3i