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硬件抗干扰技术 基本概念 干扰有用信号以外的噪声或造成计算机设备不能正常工作的破坏因素干扰信号形式周期性干扰随机干扰干扰途径场 电场 磁场 电磁场 耦合 路 信号回路 电源回路 接地 传导 干扰作用形式串模干扰共模干扰 过程通道抗干扰技术 串模干扰 常态干扰 叠加在有用信号上的干扰有用信号通常是直流信号或变化缓慢的交流信号干扰信号通常是脉冲或变化较快的交流信号 如 50Hz工频交流 串模干扰的抑制方法 低通滤波图中参数可使50Hz串模干扰衰减600倍 双积分式AD转换器 双积分式AD转换器 抗干扰能力强取积分时间为交流干扰信号周期的整数倍可消除周期性干扰对脉冲信号取平均值可削弱随机干扰 提高信号噪声比 对主要来自电磁感应的串模干扰 可采用以下措施提高信号噪声比在信号源处将有用信号放大对传感器和传输线进行屏蔽仅可能将AD转换提到前端 逻辑信号抗干扰 采用阈值电平高的高抗干扰逻辑器件采用施密特触发器作输入门采用低速逻辑器件用附加电容降低逻辑器件工作速度 双绞线传输 共模干扰 共态干扰 同时加在差动输入的放大器或AD转换器两个输入端的干扰信号 共模干扰通常是由信号源和控制计算机之间的接地电位差造成的 共模干扰可以是交流或直流电压 其幅值可达几伏甚至更高 共模干扰转换为串模干扰 单端输入全部共模干扰转换为串模干扰 差动输入由于电路不完全对称部分共模干扰转换为串模干扰 共模拟制比 CRRM Ucm为共模干扰电压Un为转化成的串模干扰电压CRRM表示了一个电路抑制共模干扰的能力 共模干扰的抑制方法 隔离 切断共模回路 变压器隔离因为要隔离的是直流信号或变化很缓慢的信号 所以需要先将其调制成交流信号 经变压器隔离后 再解调成直流信号 光电隔离要用线性光耦 但线性光耦的非线性也较大 需要进行非线性校正 浮地屏蔽技术 外屏蔽设备的机壳作为一屏蔽层 内屏蔽在设备内再用一个屏蔽盒将输入和转换部分屏蔽起来 该屏蔽盒称为内屏蔽盒 并和设备机壳绝缘 内屏蔽盒和盒内电路的地也绝缘 内屏蔽盒的外壳连一根线接至信号线的屏蔽层 电源变压器的原边和副边分别屏蔽 原边屏蔽接到机壳 副边屏蔽接到浮地屏蔽盒 采用这种措施可使共态抑制比达到120dB以上 采用仪表放大器 长线传输干扰 长线 传输线的长度与信号波长相当则为长线传输信号在长线中传输会有延迟及波反射 长线传输干扰抑制方法 用阻抗匹配消除波反射传输线波阻抗 Rp 双绞线波阻抗100 200 同轴电缆波阻抗50 100 终端匹配取R Rp始端匹配取R Rp Rsc 主机抗干扰技术 看门狗 Watchdog 掉电检测及保护 MAX1232 功能看门狗看门狗定时时间 150ms600ms1 2sTD 0V悬空Vcc复位看门狗ST 0电源监测电源容差 5 10 TOL GNDVcc手动复位PBRST 0 MAX1232 掉电保护与恢复运行 掉电保护及时监测到掉电保护运行中的数据及专用寄存器状态做好掉电标志恢复运行 复位 检查掉电标志恢复运行中的数据及专用寄存器状态 系统供电与接地技术 供电技术一般供电结构电源异常保护UPS供电 接地技术 地线系统分析模拟地模入 模出通道的直流零电位数字地数字电路逻辑信号参考点安全地 保护地 设备机壳接地系统地以上几种地线的回流点交流地计算机交流供电零线 低频 一点接地高频 多点接地 低频接地技术 一点接地方式串联一点接地并联一点接地将信号地 噪声地 保护地分别连接后在一点接地 电路1 电路2 电路3 电路1 电路2 电路3 r1 r2 r3 r1 r2 r3 i1 i2