微機(jī)控制系統(tǒng)的可靠性

第10章微機(jī)控制系統(tǒng)的可靠性與抗干擾技術(shù)第1頁(yè)，共73頁(yè)。概述第2頁(yè)，共73頁(yè)。n

計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)運(yùn)行環(huán)境往往比較惡劣和復(fù)雜,不僅環(huán)境溫度變化大、濕度大,有粉塵、振動(dòng)和腐蝕氣體,而且周?chē)€有電氣干擾,這些都會(huì)影響到系統(tǒng)的正常工作,輕則影響控制精度,重則使系統(tǒng)失靈癱瘓。n

計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)通常要求長(zhǎng)期連續(xù)工作,不能隨意關(guān)機(jī)、復(fù)位或重新啟動(dòng)。概述第3頁(yè)，共73頁(yè)。n

干擾信號(hào)出現(xiàn)時(shí),系統(tǒng)應(yīng)能抑制干擾的影響;n數(shù)據(jù)被干擾破壞時(shí),系統(tǒng)應(yīng)能及時(shí)發(fā)現(xiàn)并能糾正;n

系統(tǒng)內(nèi)部或外部出現(xiàn)異常情況時(shí),應(yīng)能及時(shí)給出報(bào)警信息;n

當(dāng)干擾導(dǎo)致程序脫離正常運(yùn)行或進(jìn)入"死循環(huán)",應(yīng)能及時(shí)發(fā)現(xiàn)并強(qiáng)制進(jìn)入正常程序人口或進(jìn)行系統(tǒng)復(fù)位。概述第4頁(yè)，共73頁(yè)。n

可靠性要求對(duì)計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)來(lái)說(shuō)至關(guān)重要,而抗干擾技術(shù)是提高可靠性的一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù),可以說(shuō)沒(méi)有采取抗干擾措施的控制系統(tǒng)是根本不能投入實(shí)際使用的。10.1可靠性與抗干擾技術(shù)基本概念第5頁(yè)，共73頁(yè)。n

10.1.1可靠性的概念1.可靠性(Reliability)定義第6頁(yè)，共73頁(yè)。n控制系統(tǒng)的可靠性通常是指在一定條件下,在規(guī)定時(shí)間段完成規(guī)定功能的能力。n

一定的條件：–包括環(huán)境條件(如溫度、濕度、粉塵、氣體、振動(dòng)、電磁干擾等)–工作條件(如電源電壓、頻率允許波動(dòng)的范圍、負(fù)載阻抗、允許連接的用戶終端數(shù)等)–操作和維護(hù)條件(如開(kāi)機(jī)關(guān)機(jī)過(guò)程、正常操作步驟、維修時(shí)間和次數(shù)等)?？煽啃缘?頁(yè)，共73頁(yè)。n

規(guī)定的時(shí)間:是可靠性的重要特征,常以數(shù)學(xué)形式表示可靠性的基本參量,如可靠度、失效率、平均故障間隔時(shí)間

(MTBF:Mean

Time

Between

Failures)、平均維護(hù)時(shí)間(MTTR:Mean

Time

to

Repair)等n

規(guī)定的功能:是指控制系統(tǒng)能完成任務(wù)的各項(xiàng)性能指標(biāo)。對(duì)于不同的系統(tǒng),規(guī)定的功能是不同的,如對(duì)溫度控制系統(tǒng),規(guī)定的功能有溫度控制范圍、控制精度和過(guò)渡過(guò)程時(shí)間等?？煽啃缘?頁(yè)，共73頁(yè)。n影響系統(tǒng)完成規(guī)定功能的干擾因素有多種–外部因素有溫度、濕度、振動(dòng)、電源的波動(dòng)、電磁干擾、操作失誤、維修時(shí)間超期等;–內(nèi)部因素有器件的偶發(fā)性失效、長(zhǎng)時(shí)間使用后性能老化以及經(jīng)過(guò)試驗(yàn)未能發(fā)現(xiàn)的軟件與硬件缺陷等2.錯(cuò)誤(Error)和故障(Failure)第9頁(yè)，共73頁(yè)。n在干擾的作用下,系統(tǒng)會(huì)產(chǎn)生非正常工作狀態(tài),也稱異常狀態(tài)。n瞬時(shí)性的、功能上出現(xiàn)偏差的異常狀態(tài),稱之為錯(cuò)誤,錯(cuò)誤不經(jīng)停機(jī)修理也可恢復(fù)到正常工作狀態(tài);n固定性的、功能部件其必要操作能消失的異常狀態(tài),稱之為故障,故障只有通過(guò)修理才能恢復(fù)到正常狀態(tài)。錯(cuò)誤(Error)和故障(Failure)第10頁(yè)，共73頁(yè)。n

錯(cuò)誤的自動(dòng)檢測(cè)、糾正和指示,對(duì)控制系統(tǒng)來(lái)說(shuō)非常重要。n

為了消除錯(cuò)誤對(duì)系統(tǒng)影響,可采用一些有效方法:–增設(shè)抗干擾電路,消除來(lái)自電源、信號(hào)、空間的電磁干擾;–通過(guò)附加冗余碼實(shí)現(xiàn)自動(dòng)檢錯(cuò)、糾錯(cuò)等n

故障按其發(fā)生時(shí)期通常分為:–早期故障耗損故障偶發(fā)故障早期故障第11頁(yè)，共73頁(yè)。n由于元器件質(zhì)量差,軟件、硬件設(shè)計(jì)欠完善等原因所造成的,可通過(guò)系統(tǒng)試運(yùn)行,

更換質(zhì)量不好的元器件、修改硬件電路、改正軟件錯(cuò)誤來(lái)排除早期故障。耗損故障第12頁(yè)，共73頁(yè)。n

由于元器件使用壽命已到所致。n如果已知元器件使用壽命的統(tǒng)計(jì)分布規(guī)律,那么,預(yù)先更換元器件,就可防止耗損故障的發(fā)生。另外,定期檢查或更換關(guān)鍵元件和部件,也可防止耗損故障的發(fā)生。偶發(fā)故障第13頁(yè)，共73頁(yè)。n隨機(jī)的,通常發(fā)生于早期故障和耗損故障之間,在故障發(fā)生后,需進(jìn)行應(yīng)急維修。說(shuō)明第14頁(yè)，共73頁(yè)。n由于故障的發(fā)生(特別是偶發(fā)故障的發(fā)生)既難以預(yù)見(jiàn)又不可避免,為盡可能減少由于故障發(fā)生所造成的損失,盡快恢復(fù)系統(tǒng)正常工作,就需要采取故障恢復(fù)技術(shù),如要使系統(tǒng)仍然繼續(xù)運(yùn)行,需要采取特殊措施,這也是可靠性技術(shù)應(yīng)研究的課題。綜上所述可靠性的概念有兩層含義:

一是系統(tǒng)在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)盡可能減少故障和錯(cuò)誤的發(fā)生

二是發(fā)生了故障和錯(cuò)誤后能迅速進(jìn)行維修,盡快恢復(fù)正常工作。

若考慮人為的干擾因素,如控制系統(tǒng)中有關(guān)數(shù)據(jù)和程序的非法竊取、修改等,則安全性也屬于系統(tǒng)可靠性應(yīng)考慮的內(nèi)容。第15頁(yè)，共73頁(yè)。10.1.3電磁兼容性第16頁(yè)，共73頁(yè)。1.電磁兼容性的概念第17頁(yè)，共73頁(yè)。n

電磁兼容性(ElectromagneticCompatibility,EMC)是指在不損害信號(hào)所含信息的條件下,信號(hào)和干擾能夠共存的程度。n

國(guó)際電工委員會(huì)(IEC)對(duì)EMC的定義是:–設(shè)備或系統(tǒng)在其電磁環(huán)境中能正常工作且不對(duì)該環(huán)境中任何事物構(gòu)成不能承受的電磁騷擾的能力。n研究電磁兼容的目的是為了保證電器設(shè)備或系統(tǒng)在電磁環(huán)境中具有正常工作的能力,以及掌握電磁波對(duì)社會(huì)生產(chǎn)活動(dòng)和人體健康造成危害的機(jī)理和預(yù)防措施。第18頁(yè)，共73頁(yè)。電磁兼容實(shí)際有兩方面的含義第19頁(yè)，共73頁(yè)。n一方面是設(shè)備或系統(tǒng)產(chǎn)生的電磁騷擾,不應(yīng)對(duì)周?chē)O(shè)備造成不能承受的干擾,也不應(yīng)對(duì)周?chē)h(huán)境造成不能承受的“污染”n一方面是設(shè)備或系統(tǒng)對(duì)來(lái)自周?chē)h(huán)境中的電磁干擾,應(yīng)具有足夠的抗御能力n

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)、自動(dòng)化控制技術(shù)以及電子技術(shù)的廣泛應(yīng)用,電磁兼容成為世界工業(yè)技術(shù)的熱點(diǎn)問(wèn)題。n

電子產(chǎn)品在方便人們的同時(shí),對(duì)社會(huì)生產(chǎn)活動(dòng)和人體健康也帶來(lái)了一系列不利的影響。n

電子元件幾乎在所有的設(shè)備中都存在,而它們?cè)絹?lái)越趨于在極微弱的信號(hào)下工作,且信號(hào)工作頻率越來(lái)越高,動(dòng)作時(shí)間越來(lái)越短,因而更容易受外界電磁場(chǎng)的干擾。n 電子產(chǎn)品的廣泛使用,也意味著電磁發(fā)射源也越來(lái)越多,而高能量、高頻率的發(fā)射源使干擾信號(hào)不斷增強(qiáng),這些電磁輻射不僅對(duì)電子設(shè)備本身有干擾作用,更嚴(yán)重的是電磁輻射會(huì)對(duì)人體健康造成不良影響。第20頁(yè)，共73頁(yè)。討論第21頁(yè)，共73頁(yè)。n

電磁輻射污染也已被世界衛(wèi)生組織列為必須嚴(yán)加控制的現(xiàn)代公害之一n

清潔電磁環(huán)境,保證電工、電子產(chǎn)品正常工作已受到世界范圍的普遍關(guān)注。n

解決電磁兼容問(wèn)題應(yīng)從產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)階段開(kāi)始,并貫穿于整個(gè)產(chǎn)品或系統(tǒng)的生產(chǎn)全過(guò)程。n電磁兼容設(shè)計(jì)的關(guān)鍵技術(shù)是對(duì)電磁干擾機(jī)制的研究,從干擾源處限制電磁發(fā)射是治本的方法,切斷電磁噪聲的傳播途徑是提高抗干擾能力的重要手段。2.電磁兼容標(biāo)準(zhǔn)n

電磁兼容技術(shù)的迅速發(fā)展,也剌激了對(duì)電磁兼容標(biāo)準(zhǔn)化工作的需求。n

許多國(guó)家在EMC技術(shù)的研究、標(biāo)準(zhǔn)的制定、EMC測(cè)試及認(rèn)證方面做了不少工作–歐共體成員國(guó)關(guān)于EMC法律性指令(89/336/EEC指令)要求所有投放市場(chǎng)的電工電子產(chǎn)品,均要求進(jìn)行EMC認(rèn)證,認(rèn)證合格后,貼上CE標(biāo)志。–美國(guó)聯(lián)邦通信委員會(huì)(Federal

communications

Commission,FCC)頒布了一系列有關(guān)EMC的法規(guī),并進(jìn)行這方面的管理,對(duì)于通信發(fā)射機(jī)、接收機(jī)、電視機(jī)、計(jì)算機(jī)、各種醫(yī)療設(shè)備均有相應(yīng)的法律要求。任何想出口到美國(guó)的這些設(shè)備必須取得FCC的某種形式的認(rèn)可。第22頁(yè)，共73頁(yè)。nEC專門(mén)從事電磁兼容標(biāo)準(zhǔn)化工作的有兩個(gè)技術(shù)委員會(huì)–國(guó)際無(wú)線電干擾特別委員會(huì)(CISPR)–第77技術(shù)委員會(huì)(TC77)第23頁(yè)，共73頁(yè)。我國(guó)的EMC測(cè)試及標(biāo)準(zhǔn)化第24頁(yè)，共73頁(yè)。n

我國(guó)的EMC測(cè)試及標(biāo)準(zhǔn)化工作是20世紀(jì)60年代起步的。–對(duì)應(yīng)于CISPR成立了全國(guó)無(wú)線電干擾標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)–對(duì)應(yīng)TC77成立了全國(guó)電磁兼容標(biāo)準(zhǔn)化聯(lián)合工作組n

以促進(jìn)電磁兼容EMC研究和標(biāo)準(zhǔn)化工作。n

隨著EMC標(biāo)準(zhǔn)化工作的進(jìn)行,其認(rèn)證工作作為市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展到一個(gè)比較成熟的階段的產(chǎn)物,就如安全認(rèn)證和環(huán)境保護(hù)的綠色認(rèn)證一樣,EMC認(rèn)證也將是產(chǎn)品的一個(gè)重要質(zhì)量標(biāo)志。我國(guó)EMC的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn)表第25頁(yè)，共73頁(yè)。3.常用名詞說(shuō)明第26頁(yè)，共73頁(yè)。1)噪聲與干擾(Noise

&

Interfering)第27頁(yè)，共73頁(yè)。n

噪聲是一種明顯不傳送信息的信號(hào),它可與有用信號(hào)疊加或組合,并使有用信號(hào)發(fā)生畸變。n

噪聲會(huì)損害有用信號(hào)的接收,并可引起裝置、設(shè)備或系統(tǒng)性能降低,甚至不能正常工作,具有危害性的噪聲稱干擾。n"噪聲"與"干擾"有時(shí)也不嚴(yán)格區(qū)分,一般在討論對(duì)有用信號(hào)影響程度時(shí),多用"噪聲"一詞,而討論危害作用時(shí),多用"干擾"一詞。2)電磁騷擾和電磁干擾第28頁(yè)，共73頁(yè)。(Electromagnetic

disturbance

&

Electromagnetic

interference)n電磁騷擾泛指對(duì)裝置、設(shè)備、系統(tǒng)或者有生命物體產(chǎn)生損害作用的電磁現(xiàn)象。電磁騷擾可能是電磁噪聲、無(wú)用信號(hào)或傳播媒介自身的變化。n電磁干擾(簡(jiǎn)稱EMI)是指由電磁騷擾引起的設(shè)備、傳輸通道或系統(tǒng)性能的下降。3)噪聲源與受擾體(Noise

source

&

Susceptor)第29頁(yè)，共73頁(yè)。n

噪聲源就是產(chǎn)生噪聲的主體,也稱干擾源–如雷電、繼電器、可控硅、電機(jī)、高頻時(shí)鐘等都可能成為干擾源,其用數(shù)學(xué)描述的特征是(du/dt)或(di/dt)較大的地方都可能是干擾源。n受擾體就是受到干擾危害的裝置、設(shè)備或系統(tǒng),受擾體亦稱受干擾對(duì)象或干擾對(duì)象,受擾體通常對(duì)噪聲有較高敏感性(susceptibility)–如A/D、D/A變換器、單片機(jī)、數(shù)字IC、弱信號(hào)放大器等,都可以是受擾體。4)耦合與耦合途徑

(Coupling

&

Coupling

Paths)第30頁(yè)，共73頁(yè)。n耦合泛指系統(tǒng)間或一個(gè)系統(tǒng)的各部分之間相互作用而彼此發(fā)生關(guān)聯(lián)的現(xiàn)象n此處主要指干擾源與受擾體之間通過(guò)電或磁產(chǎn)生聯(lián)系的現(xiàn)象,它通常決定了受擾體受到干擾的方式。n

耦合途徑是指干擾源對(duì)受擾體發(fā)生作用

時(shí),電磁能量的傳輸介質(zhì),亦稱耦合通道。

–耦合途徑主要有傳導(dǎo)、感應(yīng)和輻射。5)傳導(dǎo)與輻射

(Conduction

&

Radiation)第31頁(yè)，共73頁(yè)。n傳導(dǎo)是通過(guò)導(dǎo)線傳播電磁能量的耦合方式,具體有電導(dǎo)耦合、電感耦合、電容耦合、公共阻抗耦合等。n輻射是通過(guò)自由空間傳播電磁能量的耦合方式。6)系統(tǒng)間干擾和系統(tǒng)內(nèi)干擾第32頁(yè)，共73頁(yè)。(Inter-system

interference

&

Intra-system

interference)n系統(tǒng)間干擾是指由其他系統(tǒng)對(duì)一個(gè)系統(tǒng)造成的電磁干擾。n系統(tǒng)內(nèi)干擾是指系統(tǒng)中出現(xiàn)的由本系統(tǒng)內(nèi)部電磁騷擾(Disturbance)引起的電磁干擾。7)內(nèi)部抗擾性和外部抗擾性(Internal

immunity

&

External

immunity)第33頁(yè)，共73頁(yè)。n內(nèi)部抗擾性是指裝置、設(shè)備或系統(tǒng)在其輸入或天線處存在電磁騷擾時(shí)能正常工作而性能沒(méi)有降低的能力。n外部抗擾性是指裝置、設(shè)備或系統(tǒng)在電磁騷擾經(jīng)由除常規(guī)輸入端或天線以外的途徑侵入情況下,能正常工作而性能沒(méi)有降低的能力。4.產(chǎn)生干擾的必要條件n

由噪聲(或電磁騷擾)干擾引起設(shè)備或系統(tǒng)性能下降現(xiàn)象的產(chǎn)生,必須滿足4個(gè)條件:<噪聲的發(fā)生(即有噪聲源的存在)<噪聲的接收(即有受擾體的存在)<噪聲的傳播(即有耦合途徑的存在)<以及上述三者在時(shí)間上的一致性n

只要破壞上述4個(gè)條件中時(shí)間上的一致性任何一個(gè),干擾現(xiàn)象就能消除。n

上述4個(gè)條件也可看成EMC的4個(gè)要素第34頁(yè)，共73頁(yè)。EMC的4個(gè)要素如圖10-1所示第35頁(yè)，共73頁(yè)。n

由于噪聲源和受擾體通常是客觀存在的,很難消除,只能通過(guò)減少噪聲源的發(fā)射能量,降低受擾體敏感度來(lái)達(dá)到消除干擾的目的n

切斷噪聲從噪聲源到受擾體的耦合途徑是消除干擾的常用方法n

調(diào)整噪聲的產(chǎn)生、傳播和接收的時(shí)間關(guān)系,有時(shí)也能起到事半功倍的效果第36頁(yè)，共73頁(yè)。10.1.3噪聲的分類和耦合方式第37頁(yè)，共73頁(yè)。1.噪聲分類n

噪聲的種類繁多,下面按噪聲產(chǎn)生的位置、原因、傳導(dǎo)模式以及波形來(lái)分類第38頁(yè)，共73頁(yè)。1)按噪聲產(chǎn)生的位置分類n按噪聲產(chǎn)生的位置可分內(nèi)部噪聲和外部噪聲–內(nèi)部噪聲是指裝置內(nèi)部或器件本身產(chǎn)生的噪聲–外部噪聲是指從外部侵入裝置或系統(tǒng)的噪聲,主要有自然噪聲和人為噪聲二類第39頁(yè)，共73頁(yè)。n

自然噪聲包括大氣噪聲、太陽(yáng)噪聲等。–大氣噪聲如雷電、火花放電、臺(tái)風(fēng)、火山噴煙、黃砂、飛雪等。其中雷電是經(jīng)常遇到的,它從較低頻率(數(shù)千赫茲)到VHF射頻段(30?300MHz)或更高的頻段內(nèi)產(chǎn)生干擾,并能傳到相當(dāng)遠(yuǎn)的距離。–太陽(yáng)噪聲是由于太陽(yáng)黑子或磁暴發(fā)射出的電磁噪聲,其強(qiáng)度與黑子活動(dòng)的激烈程度有關(guān)第40頁(yè)，共73頁(yè)。人為噪聲來(lái)自其他機(jī)器和設(shè)備的噪聲,如:①有觸點(diǎn)的家用電器和民用設(shè)備電冰箱、電費(fèi)斗、電磁開(kāi)關(guān)、繼電器等;②使用整流子電動(dòng)機(jī)的機(jī)器電鉆、電動(dòng)刮胡刀、電按摩器、吸塵器、電動(dòng)攪拌機(jī)、牙科醫(yī)療器械;③家用電力半導(dǎo)體器件裝置硅整流調(diào)光器、開(kāi)關(guān)電源等;④工業(yè)用高頻設(shè)備塑料熱合機(jī)、高頻加熱器、高頻電焊機(jī)等;⑤高頻醫(yī)療設(shè)備甚高頻或超高頻理療裝置、高頻手術(shù)刀、電測(cè)儀、X光機(jī)等;⑥電力傳動(dòng)設(shè)備各種直流、交流伺服電動(dòng)機(jī)、步進(jìn)電機(jī)、電磁閥、接觸器等;⑦電力電子器件組成的變流裝置可控整流器、逆變器、變頻器、斬波器、交流調(diào)壓器、UPS電源、高頻開(kāi)關(guān)電源等第41頁(yè)，共73頁(yè)。⑧電力傳輸設(shè)備高壓電力傳輸線、高壓斷路器、變壓器等;內(nèi)燃機(jī)中的點(diǎn)火系統(tǒng)、發(fā)電機(jī)、電壓調(diào)節(jié)器、電刷等;⑨無(wú)線電發(fā)射和接收設(shè)備移動(dòng)通信系統(tǒng)、廣播、電視、雷達(dá)、導(dǎo)航設(shè)備等;⑩高速數(shù)字電路設(shè)備計(jì)算機(jī)及其相關(guān)設(shè)備等第42頁(yè)，共73頁(yè)。2)按噪聲產(chǎn)生的原因分類n噪聲產(chǎn)生的原因非常多,按其分類有熱噪聲、接觸噪聲、放電噪聲、高頻振蕩噪聲、感應(yīng)噪聲、反射噪聲、浪涌噪聲、輻射噪聲等第43頁(yè)，共73頁(yè)。①熱噪聲是由導(dǎo)體、半導(dǎo)體和電阻中電子熱騷動(dòng)所形成的電子噪聲,由于電子熱運(yùn)動(dòng)具有隨機(jī)性質(zhì),所以熱噪聲電壓也具有隨機(jī)性質(zhì),而且它幾乎覆蓋整個(gè)頻譜。第44頁(yè)，共73頁(yè)。②接觸噪聲是由兩種材料之間的不完全接

觸,形成電導(dǎo)率的起伏而產(chǎn)生的。它發(fā)生

在兩個(gè)導(dǎo)體連接的地方,如繼電器的接點(diǎn)、電位器的滑動(dòng)接點(diǎn)以及接線柱和虛焊處。第45頁(yè)，共73頁(yè)。③放電噪聲主要由雷電、靜電、電機(jī)電刷和大功率開(kāi)關(guān)觸點(diǎn)斷開(kāi)等放電現(xiàn)象產(chǎn)生的。第46頁(yè)，共73頁(yè)。④高頻振蕩噪聲主要由感應(yīng)電爐、開(kāi)關(guān)電源、逆變器、高頻加熱器、超聲波設(shè)備以及電路內(nèi)部反饋引起的高頻自激振蕩所產(chǎn)生。第47頁(yè)，共73頁(yè)。⑤感應(yīng)噪聲是由于器件布局、配線或接地不當(dāng)所產(chǎn)生的靜電感應(yīng)、電磁感應(yīng)噪聲。第48頁(yè)，共73頁(yè)。⑥工頻噪聲是由電源整流電路濾波不佳、變壓器漏磁通感應(yīng)分量,以及大地漏電等導(dǎo)致有用信號(hào)中混入交流分量所產(chǎn)生的交流噪聲。第49頁(yè)，共73頁(yè)。⑦反射噪聲是高速電路長(zhǎng)線傳輸時(shí),由于阻抗不匹配,發(fā)生信號(hào)傳輸反射,引起信號(hào)波形畸變所形成的。⑧浪涌噪聲是由大功率設(shè)備、晶閘管變流器和電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)產(chǎn)生涌流所造成的。第50頁(yè)，共73頁(yè)。⑨輻射噪聲是由大功率發(fā)射裝置、接收裝置

(如廣播設(shè)備、雷達(dá)、發(fā)報(bào)機(jī)、電視機(jī)、調(diào)頻機(jī)、調(diào)幅機(jī)等)產(chǎn)生的噪聲,并通過(guò)空間輻射形式影響裝置或設(shè)備。第51頁(yè)，共73頁(yè)。3)按噪聲傳導(dǎo)模式分類n

按噪聲傳導(dǎo)模式可分為:–常模噪聲–共模噪聲第52頁(yè)，共73頁(yè)。常模噪聲n又稱差動(dòng)噪聲、串模噪聲、橫向噪聲、線間感應(yīng)噪聲或?qū)ΨQ噪聲等n

常模噪聲與有用信號(hào)串在一起,噪聲電流iN與有用信號(hào)電流is在線路中的流向是一致的,噪聲電壓uN始終疊加在信號(hào)電壓us上,如圖(a)所示,這種噪聲往往較難清除。n

當(dāng)噪聲的頻率范圍與有用信號(hào)相差較大時(shí),可采用濾波方法來(lái)抑制。第53頁(yè)，共73頁(yè)。共模噪聲n

又稱地感應(yīng)噪聲、縱向噪聲或不對(duì)稱噪聲。n

噪聲電流iN在一對(duì)信號(hào)線上各流過(guò)一部分,以地為公共回路,只要線路處于平衡狀態(tài),即兩根信號(hào)線對(duì)地阻抗一致時(shí)(Z1=Z2),則在兩根信號(hào)線間產(chǎn)生的噪聲電壓uN基本為0n

共模噪聲不會(huì)對(duì)有用信號(hào)產(chǎn)生影響,如圖(b)所示。第54頁(yè)，共73頁(yè)。n

線路不平衡,即兩根信號(hào)線對(duì)地阻抗不一致時(shí)(Z1≠Z2),噪聲電壓uN就不為0,相當(dāng)于在兩根信號(hào)線存在常模噪聲,如圖(c)所示。n

通常輸入/輸出信號(hào)線與大地或機(jī)殼之間的噪聲都為共模噪聲,信號(hào)線受到靜電感應(yīng)時(shí)產(chǎn)生的噪聲也多為共模噪聲。n

抑制共模噪聲的方法較多,如隔離、屏蔽、接地等。第55頁(yè)，共73頁(yè)。4)按噪聲波形分類n

圖10-3所示為典型的噪聲波形有:–連續(xù)的正弦波–偶發(fā)的脈沖波–周期性的脈沖波第56頁(yè)，共73頁(yè)。n對(duì)連續(xù)正弦波噪聲,可用幅值

Um、持續(xù)時(shí)間ts和振蕩頻率fn等特征值來(lái)描述第57頁(yè)，共73頁(yè)。n對(duì)偶發(fā)脈沖波噪聲,可用最大幅度Um、上升時(shí)間tr、脈沖寬度tp等特征值來(lái)描述;第58頁(yè)，共73頁(yè)。n周期性脈沖波噪聲,可用最大幅度Um、脈沖寬度tp、脈沖間隔時(shí)間ts等特征值來(lái)描述。第59頁(yè)，共73頁(yè)。n根據(jù)噪聲波形與有用信號(hào)的特征值,才能確定采用具體消除噪聲的措施。第60頁(yè)，共73頁(yè)。2.噪聲的藕合方式n

噪聲的耦合方式主要有–公共阻抗耦合–直接耦合–電容耦合–電磁感應(yīng)耦合–漏電耦合–輻射耦合第61頁(yè)，共73頁(yè)。1)公共阻抗耦合n公共阻抗耦合是噪聲源和信號(hào)處理電路具有公共阻抗時(shí)的傳導(dǎo)耦合。n

常見(jiàn)的情況是信號(hào)處理電路和信號(hào)輸出電路使用公共電源,而電源不是內(nèi)阻為零的理想電壓源,電源內(nèi)阻就成為了公共阻抗Zc,信號(hào)

輸出電路中的電流變化就會(huì)在公共阻抗上產(chǎn)生噪聲信號(hào),并通過(guò)電源線干擾信號(hào)處理電路,如圖10-4所示。第62頁(yè)，共73頁(yè)。n為了防止公共阻抗耦合,應(yīng)使耦合阻抗趨近于零,通過(guò)去耦電路可減少公共阻抗耦合引起的干擾。第63頁(yè)，共73頁(yè)。2)直接耦合n直接耦合通常是噪聲信號(hào)經(jīng)過(guò)導(dǎo)線直接傳導(dǎo)到被干擾電路中。n

圖(a)中噪聲信號(hào)uN串接到有用信號(hào)us回路中,形成常模干擾;第64頁(yè)，共73頁(yè)。n圖(b)中噪聲信號(hào)均對(duì)有用信號(hào)us形成共模干擾。