硬件抗干扰技术

1、 硬件抗干扰技术( (一一) ) 计算机控制系统中的干扰源及途径计算机控制系统中的干扰源及途径( (二二) )抗干扰措施抗干扰措施v过程通道抗干扰技术过程通道抗干扰技术v系统供电系统供电vCPUCPU抗干扰技术抗干扰技术v接地技术接地技术 干扰源：干扰源：外部干扰源与内部干扰源外部干扰源与内部干扰源 外部：外部：与系统结构无关，由外部环境因素决定。与系统结构无关，由外部环境因素决定。主要是空主要是空间电或磁的影响，环境温度、湿度等气象条件，如各种电间电或磁的影响，环境温度、湿度等气象条件，如各种电气装置（电机、电焊机、家电和交通工具等）的起停以及气装置（电机、电焊机、家电和交通工具等）的起停以

2、及运行中发出的电磁波，太阳以及其它天体发出的电磁波、运行中发出的电磁波，太阳以及其它天体发出的电磁波、供电电源的波动以及沿供电线路串入的干扰等。供电电源的波动以及沿供电线路串入的干扰等。 内部：内部：由系统结构、制造工艺决定。由系统结构、制造工艺决定。如不同信号的感应如不同信号的感应（分布电容、分布电感引起的耦合感应，电磁场辐射感（分布电容、分布电感引起的耦合感应，电磁场辐射感应），多点接地造成的电位差，长线传输的波反射，元器应），多点接地造成的电位差，长线传输的波反射，元器件产生的噪声等。件产生的噪声等。 1 1干扰源及其转播路径干扰源及其转播路径干扰信号微机系统空间感应过程I/O通道供电系

3、统接地系统干扰的主要传播路径：干扰的主要传播路径：空间电磁感应、过程空间电磁感应、过程I/OI/O通道、供通道、供电系统、接地系统。如下图所示：电系统、接地系统。如下图所示： 对于由于对于由于空间感应空间感应引起的干扰，主要采用屏蔽技术来消除干扰。引起的干扰，主要采用屏蔽技术来消除干扰。 电场屏蔽：电场屏蔽：作用是抑制电路之间由于分布电容的耦合而产生的作用是抑制电路之间由于分布电容的耦合而产生的电场干扰，电场干扰，方法是利用低电阻金属材料的屏蔽体方法是利用低电阻金属材料的屏蔽体，屏蔽效果依赖，屏蔽效果依赖于该屏蔽体对地的连接质量于该屏蔽体对地的连接质量。 电磁场屏蔽：电磁场屏蔽：作用是防止高频

4、电磁场对电路的影响。作用是防止高频电磁场对电路的影响。方法是屏方法是屏蔽加滤波，屏蔽罩用非磁性材料做，不能有孔缝，并让屏蔽罩接蔽加滤波，屏蔽罩用非磁性材料做，不能有孔缝，并让屏蔽罩接地，在受干扰设备地输入端加入地，在受干扰设备地输入端加入LCLC组合的滤波器组合的滤波器。2 2 抗干扰措施抗干扰措施 磁场屏蔽：磁场屏蔽：作用是将低频磁场干扰限制在屏蔽体内，作用是将低频磁场干扰限制在屏蔽体内，方法是方法是利用高导磁率的金属材料做屏蔽罩利用高导磁率的金属材料做屏蔽罩。要求屏蔽罩不能有孔缝，。要求屏蔽罩不能有孔缝，屏蔽物的厚度影响屏蔽效果。屏蔽物的厚度影响屏蔽效果。 导线屏蔽：导线屏蔽：在信号线上加

5、一个金属编织的网状屏蔽套从而屏在信号线上加一个金属编织的网状屏蔽套从而屏蔽两点之间由于单根导线连接而产生的干扰蔽两点之间由于单根导线连接而产生的干扰。在使用屏蔽套时，。在使用屏蔽套时，屏蔽套必须接地。屏蔽套必须接地。 目前常用目前常用双绞线传输信号双绞线传输信号以抵消磁场干扰。因为双绞线的每以抵消磁场干扰。因为双绞线的每一分节形成一个相互靠近的环路，环路空间中电流方向相反，一分节形成一个相互靠近的环路，环路空间中电流方向相反，故产生的磁场相互抵消。故产生的磁场相互抵消。干扰沿过程通道进入计算机系统的干扰沿过程通道进入计算机系统的主要原因是过程通道与主机主要原因是过程通道与主机之间存在公共地线。

6、之间存在公共地线。(1)(1)串模干扰及其抑制方法串模干扰及其抑制方法串模干扰：串模干扰：指叠加在被测信号上的干扰噪声。指叠加在被测信号上的干扰噪声。抑制方法：抑制方法：应根据干扰信号的特性和来源采用不同的措施。应根据干扰信号的特性和来源采用不同的措施。串模干扰的抑制方法如果串模干扰频率比被测信号频率高，则采用输入低通滤波器来抑制高频率串模干扰；如果串模干扰频率比被测信号频率低，则采用高通滤波器来抑制低频串模干扰；如果串模干扰频率落在被测信号频谱的两侧，则应用带通滤波器。 一般情况下，串模干扰均比被测信号变化快，故常用二级阻容低通滤波网络作为模/数转换器的输入滤波器。当被测信号变化较快时，应相

7、应改变网络参数，以适当减小时间常数。当尖峰型串模干扰成为主要干扰源时，用双积分式A/D转换器可以削弱串模干扰的影响。因为此类转换器是对输入信号的积分值进行测量，而不是测量信号的瞬时值。若干扰信号是周期性的而积分时间又为信号周期或信号周期的整数倍，则积分后干扰值为零，对测量结果不产生误差。对于串模干扰主要来自电磁感应的情况下，对被测信号应尽可能早地进行前置放大，从而达到提高回路中的信号噪声比的目的；或者尽可能早地完成模/数转换或采取隔离和屏蔽等措施。 从选择逻辑器件入手，利用逻辑器件的特性来抑制串模干扰。 采用双绞线作信号引线的目的是减少电磁感应，并且使各个小环路的感应电势互相呈反向抵消。选用带

8、有屏蔽的双绞线或同轴电缆做信号线，且有良好接地，并对测量仪表进行电磁屏蔽。 (2)共模干扰及其抑制方法 共模干扰共模干扰：模：模/ /数转换器两个输入端上公有的干扰电压。共数转换器两个输入端上公有的干扰电压。共模干扰也称为共态干扰。模干扰也称为共态干扰。 被测信号被测信号UsUs的参考接地点和计算机输入信号的参考接的参考接地点和计算机输入信号的参考接地点之间往往存在着一定的电位差地点之间往往存在着一定的电位差Ucm Ucm 共模干扰示意图共模干扰示意图单端对地输入和双端不对地输入 对于存在共模干扰的场合，不能采用单端对地输入方式，因为此对于存在共模干扰的场合，不能采用单端对地输入方式，因为此时

9、的共模干扰电压将全部成为串模干扰电压，如左图所示。所以必须时的共模干扰电压将全部成为串模干扰电压，如左图所示。所以必须采用双端输入不对地方式，如右图所示。采用双端输入不对地方式，如右图所示。 Z ZS S、Z ZS1S1、Z ZS2S2为信号源为信号源USUS的内阻抗，的内阻抗，Z ZC C、Z ZC1C1、Z ZC2C2为输入电路的输入为输入电路的输入阻抗。共模干扰电压阻抗。共模干扰电压U Ucmcm对两个输入端形成两个电流回路，每个输入端对两个输入端形成两个电流回路，每个输入端A A和和B B的共模电压和两个输入端之间的共模电压分别为：的共模电压和两个输入端之间的共模电压分别为：111cm

10、AcscUUZZZ222cmBcscUUZZZ121122()ccABABcmscscZZUUUUZZZZ在计算机控制系统中，被测信号有在计算机控制系统中，被测信号有单端对地单端对地输入和输入和双端不对地双端不对地输入两种输入形式输入两种输入形式一般情况下，共模干扰电压一般情况下，共模干扰电压U Ucmcm总是转换成一定的串模干扰总是转换成一定的串模干扰U Un n出现在两个输入端之间。出现在两个输入端之间。 为了衡量一个输入电路抑制共模干扰的能力，常用共模抑制为了衡量一个输入电路抑制共模干扰的能力，常用共模抑制比比CMRR(Common Mode Rejection Ratio)来表示，即来

11、表示，即Ucm是共模干扰电压，是共模干扰电压，Un是是Ucm转化成的串模干扰电压。显然，转化成的串模干扰电压。显然，对于单端对地输入方式，由于对于单端对地输入方式，由于Un=Ucm，所以，所以CMRR=0，说明，说明无共模抑制能力。对于双端不对地输入方式来说，由无共模抑制能力。对于双端不对地输入方式来说，由Ucm引入引入的串模干扰的串模干扰Un越小，越小，CMRR就越大，所以抗共模干扰能力越就越大，所以抗共模干扰能力越强。强。 20lg()cmnUCMRRdBU共模干扰的抑制方法利用变压器把模拟信号电路与数字信号电路隔离开来，也就是把模拟地与数字地断开，以使共模干扰电压cm不成回路，从而抑制了

12、共模干扰。另外，隔离前和隔离后应分别采用两组互相独立的电源，切断两部分的地线联系。 变压器隔离变压器隔离光电耦合器是由发光二极管和光敏三极管封装在一个管壳内组成的，发光二极管两端为信号输入端，光敏三极管的集电极和发射极分别作为光电耦合器的输出端，它们之间的信号是靠发光二极管在信号电压的控制下发光，传给光敏三极管来完成的。光电隔离光电隔离n 密封在一个管壳里或模压塑料封装，密封在一个管壳里或模压塑料封装，不受外界光的干扰不受外界光的干扰；n 靠光传递信号，靠光传递信号，切断了各部件电路之间的地线联系切断了各部件电路之间的地线联系；n 发光二极管的动态电阻小，而干扰源的内阻一般比较大，能发光二极管

13、的动态电阻小，而干扰源的内阻一般比较大，能够够传送到光电耦合器输入端的干扰信号很小传送到光电耦合器输入端的干扰信号很小；n 光电耦合器的传输比和晶体管的放大倍数相比一般很小，远光电耦合器的传输比和晶体管的放大倍数相比一般很小，远不如晶体管对干扰信号灵敏不如晶体管对干扰信号灵敏，而光电耦合器的发光二极管只，而光电耦合器的发光二极管只在通过一定电流时才发光，因此即使在干扰电压幅值比较高在通过一定电流时才发光，因此即使在干扰电压幅值比较高的情况下，由于没有足够的能量，仍不能使发光二极管发光，的情况下，由于没有足够的能量，仍不能使发光二极管发光，从而可以有效抑制干扰信号。从而可以有效抑制干扰信号。光电

14、耦合器的特点光电耦合器的特点 采用浮地输入双层屏蔽放大器来抑制共模干扰，如图采用浮地输入双层屏蔽放大器来抑制共模干扰，如图所示。这是利用屏蔽方法使输入信号的所示。这是利用屏蔽方法使输入信号的“模拟地模拟地”浮空，从浮空，从而达到抑制共模干扰的目的。而达到抑制共模干扰的目的。 浮地屏蔽浮地屏蔽仪表放大器具有共模抑制能力强、输入阻抗高、漂移低、仪表放大器具有共模抑制能力强、输入阻抗高、漂移低、增益可调等优点，是一种专门用来分离共模干扰与有用信号增益可调等优点，是一种专门用来分离共模干扰与有用信号的器件。的器件。 仪表放大器将两个信号的差值放大。仪表放大器将两个信号的差值放大。抑制共模分量是使用抑制

15、共模分量是使用仪表放大器的唯一原因仪表放大器的唯一原因 。 AD620AD620（低功耗，低成本，集成仪表放大器），还有（低功耗，低成本，集成仪表放大器），还有AD623AD623等等等等. .采用仪表放大器提高共模抑制比采用仪表放大器提高共模抑制比(1)(1)长线传输干扰长线传输干扰 长线的长线的“长长”是相对的；是相对的； 信号在长线中传输遇到三个问题：信号在长线中传输遇到三个问题： 一是长线传输易受到外界干扰，一是长线传输易受到外界干扰， 二是具有信号延时，二是具有信号延时， 三是高速度变化的信号在长线中传输时，还会出现三是高速度变化的信号在长线中传输时，还会出现波反射波反射现象。（现象

16、。（阻抗不连续，阻抗不连续，信号在传输线末端突然遇到电缆阻抗很信号在传输线末端突然遇到电缆阻抗很小甚至没有，信号在这个地方就会引起反射。这种信号反射的小甚至没有，信号在这个地方就会引起反射。这种信号反射的原理，与光从一种媒质进入另一种媒质要引起反射是相似的。原理，与光从一种媒质进入另一种媒质要引起反射是相似的。消除这种反射的方法，就必须在电缆的末端跨接一个与电缆的消除这种反射的方法，就必须在电缆的末端跨接一个与电缆的特性阻抗同样大小的终端电阻，使电缆的阻抗连续。）特性阻抗同样大小的终端电阻，使电缆的阻抗连续。） 为了进行阻抗匹配，必须事先知道信号传输线的波阻抗为了进行阻抗匹配，必须事先知道信号

17、传输线的波阻抗RP。信号传输线为双绞线，在传输线始端通过与非门信号传输线为双绞线，在传输线始端通过与非门加入标准加入标准信号信号，用示波器观察门，用示波器观察门A的输出波形，的输出波形，调节传输线终端的调节传输线终端的可变电阻可变电阻R，当门，当门A输出的波形不畸变时，即是传输线的波输出的波形不畸变时，即是传输线的波阻抗与终端阻抗完全匹配，阻抗与终端阻抗完全匹配，反射波完全消失反射波完全消失，这时的，这时的R值值就是该传输线的波阻抗，即就是该传输线的波阻抗，即RPR。波阻抗的测量双绞线示波器信号ARRP图 8-14 传输线波阻抗的测量 为了避免外界干扰的影响，在计算机中常常采用双绞为了避免外界

18、干扰的影响，在计算机中常常采用双绞线和同轴电缆作信号线。双绞线的波阻抗一般在线和同轴电缆作信号线。双绞线的波阻抗一般在100200之间，绞花愈密，波阻抗愈低。同轴电缆之间，绞花愈密，波阻抗愈低。同轴电缆的波阻抗约的波阻抗约50100范围。根据传输线的基本理论，范围。根据传输线的基本理论，无损耗导线的波阻抗为：无损耗导线的波阻抗为：00pLRC 0L0C单位长度的电感（单位长度的电感（H H）单位长度的电容（单位长度的电容（F F） 最简单的终端阻抗匹配方法如图所示。如果传输线的波最简单的终端阻抗匹配方法如图所示。如果传输线的波阻抗是阻抗是RPRP，那么当，那么当R RRPRP时，便实现了终端匹

19、配，消除了时，便实现了终端匹配，消除了波反射。此时终端波形和始端波形的形状一致，只是时波反射。此时终端波形和始端波形的形状一致，只是时间上迟后。由于终端电阻变低，则加大负载，使波形的间上迟后。由于终端电阻变低，则加大负载，使波形的高电平下降，从而高电平下降，从而降低了高电平的抗干扰能力，但对波降低了高电平的抗干扰能力，但对波形的低电平没有影响。形的低电平没有影响。(2)(2)长线传输干扰的抑制方法长线传输干扰的抑制方法 采用终端阻抗匹配或始端阻抗匹配，可以消除长线传输中采用终端阻抗匹配或始端阻抗匹配，可以消除长线传输中的波反射或者把它抑制到最低限度。的波反射或者把它抑制到最低限度。A.A.终端

20、阻抗匹配终端阻抗匹配双绞线ARPBR(a)双绞线ARPBR2R1EC(b)n为了克服上述匹配方法的缺点，可采用下图所示的终为了克服上述匹配方法的缺点，可采用下图所示的终端匹配方法。端匹配方法。 适当调整适当调整R1R1和和R2R2的阻值，可使的阻值，可使R=RPR=RP。这种匹配方法也能消。这种匹配方法也能消除波反射，除波反射，优点是波形的高电平下降较少，缺点是低电平抬优点是波形的高电平下降较少，缺点是低电平抬高，高，从而降低了低电平的抗干扰能力为了同时兼顾高电平和从而降低了低电平的抗干扰能力为了同时兼顾高电平和低电平两种情况，可选取低电平两种情况，可选取R1=R2=2RPR1=R2=2RP，

21、此时等效电阻，此时等效电阻R=RPR=RP。实践中宁可使高电平降低得稍多一些，而让低电平抬高得少实践中宁可使高电平降低得稍多一些，而让低电平抬高得少一些，一些，可通过适当选取电阻可通过适当选取电阻R1R1和和R2R2，并使，并使R1R1R2R2来达到此目来达到此目的，当然还要保证等效电阻的，当然还要保证等效电阻R=RPR=RP。 在传输线始端串入电阻R，如图所示，也能基本上消除反射，达到改善波形的目的。一般选择始端匹配电阻R为B.B.始端阻抗匹配始端阻抗匹配pscRRRscR门门A A输出低电平时的输出阻抗输出低电平时的输出阻抗。双 绞 线ARPBR图 8-16 始 端 阻 抗 匹 配 这种匹

22、配方法的优点是波形的高电平不变，缺点是这种匹配方法的优点是波形的高电平不变，缺点是波形低电平会抬高。其原因是终端门波形低电平会抬高。其原因是终端门B B的输入电流在的输入电流在始端匹配电阻始端匹配电阻R R上的压降所造成的。显然，终端所带上的压降所造成的。显然，终端所带负载门个数越多，则低电平抬高得越显著。负载门个数越多，则低电平抬高得越显著。 计算机控制系统的计算机控制系统的CPUCPU抗干扰措施：抗干扰措施： Watchdog(Watchdog(俗称看门狗俗称看门狗) ) 电源监控电源监控( (掉电检测及保护掉电检测及保护) ) 复位复位 MAX1232MAX1232微处理器监控电路微处理

23、器监控电路给微处理器提供给微处理器提供辅助功能辅助功能以及以及电源供电监控电源供电监控功能。功能。MAX1232MAX1232通过监控微处理器系统通过监控微处理器系统电源供电及监控软件的执行，来增强电路的可靠性，它电源供电及监控软件的执行，来增强电路的可靠性，它提供一个反弹的提供一个反弹的( (无锁的无锁的) )手动复位输入。手动复位输入。 另外常用的集成电路还有另外常用的集成电路还有X5045X5045、IMP813IMP813等。等。MAX1232引脚图MAX1232内部原理图PBRSTPBRST 按键复位输入按键复位输入，反弹式低电平有效，忽略内部，反弹式低电平有效，忽略内部1ms1ms

24、宽度的脉宽度的脉冲，确保识别冲，确保识别20ms20ms或更宽的脉冲。或更宽的脉冲。TDTD为为时间延迟时间延迟，WatchdogWatchdog时基选择输入，时基选择输入，TDTD0V0V，t tTDTD150ms150ms，TDTD悬空，悬空，t tTDTD600ms600ms，TDTDV Vcccc时，时，t tTDTD1.2s1.2sMAX1232引脚图MAX1232内部原理图TOLTOL为为容差输入容差输入，TOLTOL接地时选取接地时选取5 5的容差，的容差，TOLTOL接接VccVcc时选取时选取1010的容差。的容差。RSTRST为为复位输入复位输入，RSTRST产生的条件有产

25、生的条件有VccVcc下降低于所选择的复位电下降低于所选择的复位电压阈值压阈值PBRSTPBRST变低变低在最小暂停周期内在最小暂停周期内STST未选通未选通加电源期间加电源期间MAX1232引脚图MAX1232内部原理图RSTRST为为复位输入复位输入，低电平有效，产生条件同，低电平有效，产生条件同RSTRSTGNDGND为地为地 VccVcc为为5V5V电源电源STST为选通输入为选通输入WatchdogWatchdog定时输入定时输入电源监控电压检测器监控Vcc。每当Vcc低于所选择的容限时(5%容限时的电压典型时为462V，10%容限时的电压典型时为437V)就输出并保持复位信号。 选

26、择5%的容许极限时，TOL端接地； 选择10%的容许极限时，TOL端接Vcc。当Vcc恢复到容许极限内，复位输出信号至少保持250ms的宽度，才允许电源供电并使微处理器稳定工作。MAX1232MAX1232的的PBRSTPBRST端靠手动强制复位输出，该端保持端靠手动强制复位输出，该端保持t tPBDPBD按钮复位延迟时间，按钮复位延迟时间，当当PBRSTPBRST升高到大于一定的电压值后，升高到大于一定的电压值后，复位输出保持至少复位输出保持至少250ms250ms的宽度的宽度。 一个机械按钮或一个有效的逻辑信号都能驱动一个机械按钮或一个有效的逻辑信号都能驱动PBRST PBRST ，无锁按

27、钮输入至少忽略了无锁按钮输入至少忽略了1ms1ms的输入抖动，并且被保证能识的输入抖动，并且被保证能识别出别出20ms20ms或更大的脉冲宽度。该或更大的脉冲宽度。该PBRSTPBRST在芯片内部被上拉到在芯片内部被上拉到大约大约100A100A的的VccVcc上，因而不需要附加的上拉电阻。上，因而不需要附加的上拉电阻。 按钮复位输入 尽管系统采用了各种抗干扰措施，但难保万无一失，尽管系统采用了各种抗干扰措施，但难保万无一失，WatchWatch有看守大门的作用，弥补了这一缺憾。有看守大门的作用，弥补了这一缺憾。WatchWatch有多种用法，有多种用法，但最主要的应用是用于因干扰引起的但最主

28、要的应用是用于因干扰引起的“飞程序飞程序”等错误的检测等错误的检测与自动恢复。与自动恢复。 微处理器用一根微处理器用一根I/OI/O线来驱动线来驱动STST输入，输入，微处理器必须在一微处理器必须在一定时间内触发定时间内触发STST端（时间取决于端（时间取决于TDTD），），以便检测正常的软件执以便检测正常的软件执行，如果一个硬件或软件的失误导致行，如果一个硬件或软件的失误导致STST没被触发，在一个最小没被触发，在一个最小超时间隔里，超时间隔里，STST的触发只仅仅被脉冲的下降沿作用，这时的触发只仅仅被脉冲的下降沿作用，这时MAX1232MAX1232的复位输出至少保持的复位输出至少保持25

29、0250宽度。宽度。监控定时监控电路监控电路MAX1232MAX1232的典型应用的典型应用工业生产中由于负荷的变化往往造成电网冲击，如大电机工业生产中由于负荷的变化往往造成电网冲击，如大电机的起停、强电继电器的通断等，电网冲击造成控制系统稳压电的起停、强电继电器的通断等，电网冲击造成控制系统稳压电源波动，从而对系统产生干扰。源波动，从而对系统产生干扰。计算机控制系统的供电一般采用下图结构。计算机控制系统的供电一般采用下图结构。交流稳压器交流稳压器低通滤波器低通滤波器直流稳压器直流稳压器220V220V交流交流直流直流IPCIPC选用电压比较稳定的进线电源，如对选用电压比较稳定的进线电源，如对

30、微机采用专用电源微机采用专用电源或者或者尽量与大的用电设备分开供电尽量与大的用电设备分开供电。对整个电源部分加屏蔽及滤波器对整个电源部分加屏蔽及滤波器对干扰不太严重的场合，采用常规供电方式，在干扰严对干扰不太严重的场合，采用常规供电方式，在干扰严重时，应在交流稳压器之前加隔离变压器，变压器的初级次重时，应在交流稳压器之前加隔离变压器，变压器的初级次级之外均有屏蔽层。级之外均有屏蔽层。正确选用直流稳压电源。分线性稳压和开关稳压两种，正确选用直流稳压电源。分线性稳压和开关稳压两种，一般对计算机系统采用一般对计算机系统采用开关电源供电开关电源供电。微机用不间断电源微机用不间断电源UPSUPS抑制措施

31、抑制措施接地技术对计算机控制系统极为重要，不恰当的接地会接地技术对计算机控制系统极为重要，不恰当的接地会造成及其严重的干扰，造成及其严重的干扰，正确的接地是有效抑制干扰的措施之正确的接地是有效抑制干扰的措施之一。一。接地目的有二：一方面为了保证控制系统稳定可靠的运接地目的有二：一方面为了保证控制系统稳定可靠的运行，称之为行，称之为工作接地工作接地；另一方面是为了避免操作人员因设备；另一方面是为了避免操作人员因设备的绝缘损坏或下降遭受触电危险和保证设备的安全，称之为的绝缘损坏或下降遭受触电危险和保证设备的安全，称之为安全接地安全接地。在计算机控制系统中，在计算机控制系统中，常见以下几种地线：模拟

32、地，数常见以下几种地线：模拟地，数字地，安全地，系统地和交流地。字地，安全地，系统地和交流地。接地系统分析接地系统分析模拟地：模拟地：作为传感器、变送器、作为传感器、变送器、A/DA/D和和D/AD/A转换器的模拟电转换器的模拟电路的零电位。路的零电位。数字地：数字地：作为计算机中各种数字电路的零电位。应与模拟作为计算机中各种数字电路的零电位。应与模拟地分开，避免模拟信号受数字脉冲的干扰。地分开，避免模拟信号受数字脉冲的干扰。安全地：安全地：设备机壳与大地等电位，避免机壳带电而影响人设备机壳与大地等电位，避免机壳带电而影响人身安全，通常称之为保护地或者机壳地。身安全，通常称之为保护地或者机壳地

33、。系统地：系统地：上述几种地的最终回流点，直接与大地相连。上述几种地的最终回流点，直接与大地相连。交流地：交流地：计算机交流供电电源地，即为动力线地。在交流计算机交流供电电源地，即为动力线地。在交流地上任意两点之间往往有几伏至几十伏地电位差存在，因此交地上任意两点之间往往有几伏至几十伏地电位差存在，因此交流地绝对不能与以上几种地相连，而且要求交流变压器绝缘非流地绝对不能与以上几种地相连，而且要求交流变压器绝缘非常好。常好。 根据接地理论分析，根据接地理论分析，低频电路应单点接地，这主要是避低频电路应单点接地，这主要是避免形成产生干扰的地环路；免形成产生干扰的地环路；高频电路应该就近多点接地，这

34、高频电路应该就近多点接地，这主要是避免主要是避免“长线传输长线传输”引入的干扰引入的干扰。一般来说，当频率低于一般来说，当频率低于1MHZ1MHZ时，采用单点接地方式为好；时，采用单点接地方式为好；当频率高于当频率高于10MHZ10MHZ时，采用多点接地方式为好；而在时，采用多点接地方式为好；而在110MHZ110MHZ之间，之间，如果采用单点接地，其地线长度不得超过波长的如果采用单点接地，其地线长度不得超过波长的1/201/20，否则应采用多点接地方式否则应采用多点接地方式。在工业控制系统中，信号频率大。在工业控制系统中，信号频率大多小于多小于1MHZ1MHZ，所以通常采用单点接地方式。，所

35、以通常采用单点接地方式。单点接地与多点接地单点接地与多点接地输 入 放 大 器图 8-24 单 点 接 地 方 式输 入信 号_+输 出采 样 /保 持 放 大V+V保 持电 容V+V数 字 地模 拟 输 出状 态模 拟 地数 字 地VC C数 字输 出V+VA /D 转 换 器模 拟 输 入地 噪 声模 拟 地在计算机控制系统中，各种地一般应采用在计算机控制系统中，各种地一般应采用分别回流法单点分别回流法单点接地。接地。各种地之间的接法原则是各种地之间的接法原则是：交流地与直流地分开，模拟地：交流地与直流地分开，模拟地与数字地分开，低频电路采用单点接地，高频电路采用就近多与数字地分开，低频电

36、路采用单点接地，高频电路采用就近多点接地。点接地。4 4种地线接法如下图：种地线接法如下图：分别回流法单点接地分别回流法单点接地模拟地回流条模拟地回流条数字地回流条数字地回流条接地板接地板 安全地安全地（机壳地）（机壳地）大地大地系统地系统地分别回流法单点接地分别回流法单点接地汇流条由多层铜导体构成汇流条由多层铜导体构成，截面呈矩形，各层之间有绝，截面呈矩形，各层之间有绝缘层。采用多层汇流条以减少自感，可减少干扰的窜入途径。缘层。采用多层汇流条以减少自感，可减少干扰的窜入途径。在稍考究的系统中，分别使用横向汇流条及纵向汇流条，机在稍考究的系统中，分别使用横向汇流条及纵向汇流条，机柜内各层机架之

37、间分别设置汇流条，以最大限度减小公共阻柜内各层机架之间分别设置汇流条，以最大限度减小公共阻抗的影响。抗的影响。在空间在空间上将数字地汇流条与模拟地汇流条间隔开，以避上将数字地汇流条与模拟地汇流条间隔开，以避免通过汇流条间电容产生耦合免通过汇流条间电容产生耦合。安全地（机壳地）始终与模。安全地（机壳地）始终与模拟地和数字地隔离开。这些地之间只是在最后才汇聚一点，拟地和数字地隔离开。这些地之间只是在最后才汇聚一点，而且常常通过铜接地板交汇，然后而且常常通过铜接地板交汇，然后用线径不小于用线径不小于30mm230mm2的多股的多股软铜线焊接在接地板上深埋地下。软铜线焊接在接地板上深埋地下。接地方法接

38、地方法低频接地技术低频接地技术 一点接地方式一点接地方式两种接法：即串联接地两种接法：即串联接地( (或称共同接地或称共同接地) )和并联接地和并联接地( (或称或称分别接地分别接地) ) 。各自的优缺点：各自的优缺点： 从防止噪声角度看，如图所示的串联接地方式是最不适用从防止噪声角度看，如图所示的串联接地方式是最不适用的，由于地电阻的，由于地电阻r1r1、r2r2和和r3r3是串联的，所以各电路间相互发生是串联的，所以各电路间相互发生干扰干扰 。 并联接地方式在低频时是最适用的，因为各电路的地并联接地方式在低频时是最适用的，因为各电路的地电位只与本电路的地电流和地线阻抗有关，不会因地电流而引电位只与本电路的地电流和地线阻抗有关，不会因地电流而引起各电路间的耦合。这种方式的缺点是需要连很多根地线，用起各电路间的耦合。这种方式的缺点是需要连很多根地线，用起来比较麻烦。起来比较麻烦。 实用的低频接地实用的低频接地 一般在低频时用一般在低频时用串联一点接地的综合接法串联一点接地的综合接法，即在符合，即在符合噪声标准和简单易行的条件下统筹兼顾。也就是说可用噪声标准和简单易行的条件下统筹兼顾。也就是说可用分组分组接法接法，即低电平电路经一组共同地线接地，高电平电路经另，即低电平电路经