第2章输入输出接口与过程通道抗干扰.pptx
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1、1n干干扰:就就是是有有用用信信号号以以外外的的噪噪声声或或造造成成计算算机机设备不不能能正正常常工工作作的的破破坏坏因因素。素。n抗抗干干扰措措施施:硬硬件件措措施施,软件件措措施施,软硬硬结合的措施。合的措施。2n干扰的来源:干扰的来源:外部干扰和内部干扰外部干扰和内部干扰 外外部部干干扰:指指那那些些与与系系统结构构无无关关,而而是是由由外外界界环境境因因素素决决定定的的。外外部部干干扰主主要要是是空空间电或或磁磁的的影响,影响,环境温度、湿度等气象条件。境温度、湿度等气象条件。内内部部干干扰:是是由由系系统结构构、制制造造工工艺等等决决定定的的。内内部部干干扰主主要要是是分分布布电容容
2、、分分布布电感感引引起起的的耦耦合合感感应,电磁磁场辐射射感感应,长线传输的的波波反反射射,多多点点接接地地造造成成的的电位位差差引引起起的的干干扰,寄寄生生振振荡引引起起的干的干扰,甚至元器,甚至元器产生的噪声。生的噪声。3 2.6.1 2.6.1 过程通道抗干程通道抗干扰技技术1.1.串模干串模干扰及其抑制方法及其抑制方法(1)(1)(1)(1)串模干串模干扰 所所谓串串模模干干扰是是指指叠叠加加在在被被测信信号号上上的的干干扰噪噪声声。也称也称为常常态干干扰。4(2 2)串模干)串模干扰的抑制方法的抑制方法 采用采用滤波器波器 一般情况下,串模干一般情况下,串模干扰均比被均比被测信号信号
3、变化快常用二化快常用二级阻容阻容低通低通滤波网波网络作作为模模/数数转换器的器的输入入滤波器。当被波器。当被测信号信号变化化较快快时,应相相应改改变网网络参数,以适当减小参数,以适当减小时间常数。常数。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。5 当当尖尖峰峰型型串串模模干干扰成成为主主要要干干扰源源时,用用双双积分分式式A/DA/D转换器器可可以以削削弱弱串串模模干干扰的的影影响响。因因为此此类转换器器是是对输入入信信号号的的积分分
4、值进行行测量量,而而不不是是测量量信信号号的的瞬瞬时值。若若干干扰信信号号是是周周期期性性的的而而积分分时间又又为信信号号周周期期或或信信号号周周期期的的整整数数倍倍,则积分分后后干干扰值为零零,对测量量结果果不不产生生误差。差。对于于串串模模干干扰主主要要来来自自电磁磁感感应的的情情况况下下,对被被测信信号号应尽尽可可能能早早地地进行行前前置置放放大大,从从而而达达到到提提高高回回路路中中的的信信号号噪噪声声比比的的目目的的;或或者者尽尽可可能能早早地地完完成成模模/数数转换或或采采取取隔隔离离和和屏屏蔽蔽等等措措施。施。6从从选择逻辑器器件件入入手手,利利用用逻辑器器件件的的特特性性来抑制
5、串模干来抑制串模干扰。采采用用双双绞线作作信信号号引引线的的目目的的是是减减少少电磁磁感感应,并并且且使使各各个个小小环路路的的感感应电势互互相相呈呈反反向向抵抵消消。选用用带有有屏屏蔽蔽的的双双绞线或或同同轴电缆做做信信号号线,且且有有良良好好接接地地,并并对测量量仪表表进行行电磁屏蔽。磁屏蔽。7 2.2.共模干共模干扰及其抑制方法及其抑制方法(1)(1)共模干共模干扰 所所谓共模干共模干扰是指模是指模/数数转换器两个器两个输入端上公有入端上公有的干的干扰电压。共模干。共模干扰也称也称为共共态干干扰。被被测信号信号U Us s的参考接地点和的参考接地点和计算机算机输入信号的参入信号的参考接地
6、点之考接地点之间往往存在着一定的往往存在着一定的电位差位差U Ucmcm 共模干扰示意图共模干扰示意图8单端端对地地输入和双端不入和双端不对地地输入入所以必须采用双端所以必须采用双端输入输入不对地方式,如下图所示:不对地方式,如下图所示:对于存在共模干扰的场合,不能采用单端对地输入方式,对于存在共模干扰的场合,不能采用单端对地输入方式,因为此时的共模干扰电压将全部成为串模干扰电压:因为此时的共模干扰电压将全部成为串模干扰电压:9(2)(2)共模干共模干扰的抑制方法的抑制方法 变压器隔离器隔离 利用利用变压器把模器把模拟信号信号电路与数字信号路与数字信号电路隔路隔离开来,也就是把模离开来,也就是
7、把模拟地与数字地断开,以使共模地与数字地断开,以使共模干干扰电压cmcm不成回路,从而抑制了共模干不成回路,从而抑制了共模干扰。另。另外,隔离前和隔离后外,隔离前和隔离后应分分别采用两采用两组互相独立的互相独立的电源,切断两部分的地源,切断两部分的地线联系。系。10 光光电隔离隔离 光光电耦合器是由耦合器是由发光二极管和光敏三极管封装光二极管和光敏三极管封装在一个管壳内在一个管壳内组成的,成的,发光二极管两端光二极管两端为信号信号输入入端,光敏三极管的集端,光敏三极管的集电极和极和发射极分射极分别作作为光光电耦耦合器的合器的输出端,它出端,它们之之间的信号是靠的信号是靠发光二极管在光二极管在信
8、号信号电压的控制下的控制下发光,光,传给光敏三极管来完成的。光敏三极管来完成的。11 浮地屏蔽浮地屏蔽 利利用用屏屏蔽蔽方方法法使使输入入信信号号的的“模模拟地地”浮浮空空,从从而达到抑制共模干而达到抑制共模干扰的目的。的目的。12 采用采用仪表放大器提高共模抑制比表放大器提高共模抑制比 仪表放大器具有共模抑制能力表放大器具有共模抑制能力强、输入阻抗高、入阻抗高、漂移低、增益可漂移低、增益可调等等优点,是一种点,是一种专门用来分离共用来分离共模干模干扰与有用信号的器件。与有用信号的器件。仪表放大器将两个信号的差表放大器将两个信号的差值放大。抑制共模放大。抑制共模分量是使用分量是使用仪表放大器的
9、唯一原因表放大器的唯一原因 。AD620AD620(低功耗,低成本,集成(低功耗,低成本,集成仪表放大器),表放大器),还有有AD623AD623等等。等等。133.3.长线传输干干扰及其抑制方法及其抑制方法(1)(1)长线传输干干扰 长线的的“长”是相是相对的;的;信号在信号在长线中中传输遇到三个遇到三个问题:一、是一、是长线传输易受到外界干易受到外界干扰;二、是具有信号延二、是具有信号延时;三、是高速度三、是高速度变化的信号在化的信号在长线中中传输时,还会出会出现波反射波反射现象。象。14(2)(2)长线传输干干扰的抑制方法的抑制方法 采采用用终端端阻阻抗抗匹匹配配或或始始端端阻阻抗抗匹匹
10、配配,可可以以消消除除长线传输中中的的波波反反射射或或者者把把它它抑抑制制到到最最低低限度。限度。终端匹配:端匹配:终端并端并联电阻阻 始端匹配:始端串始端匹配:始端串联电阻阻 为为了了避避免免外外界界干干扰扰的的影影响响,在在计计算算机机中中常常常常采采用用双双绞绞线线(双双绞绞线线是是由由两两条条导导线线按按一一定定扭扭距距相相互互绞绞合合在在一一起起的的类类似似于于电电话话线线的的传传输输媒媒体体,每每根根线线加加绝绝缘缘层层并并有有颜颜色色来来标标记记)和和同同轴轴电电缆缆(同同轴轴电电缆缆可可分分为为两两类类:粗粗缆缆和和细细缆缆,这这种种电电缆缆在在实实际际应应用用中中很很广广,比
11、比如如有有线线电电视视网网,就就是是使使用用同同轴轴电电缆缆。不论是粗缆还是细缆,其中央都是一根铜线,外面包有绝缘层)作信号线。不论是粗缆还是细缆,其中央都是一根铜线,外面包有绝缘层)作信号线。双绞线的波阻抗一般在双绞线的波阻抗一般在100100至至200200之间,绞花越密,波阻抗越低。之间,绞花越密,波阻抗越低。152.6.2 CPU2.6.2 CPU抗干抗干扰技技术 计算机控制系算机控制系统的的CPUCPU抗干抗干扰措施常常采用措施常常采用 Watchdog(Watchdog(俗称看俗称看门狗狗)电源源监控控(掉掉电检测及保及保护)复位复位 162 2MAX1232MAX1232的主要功
12、能的主要功能nMAX1232MAX1232是是微微处理理器器监控控电路路,另另外外常常用用的的集成集成电路路还有有X5045X5045、IMP813IMP813等。等。n其主要功能:其主要功能:(1)(1)电源源监控控(2)(2)按按钮复位复位输入入 (3)(3)监控定控定时器器(Watchdog)(Watchdog)17MAX1232MAX1232的的结构原理构原理图 MAX1232引脚图MAX1232内部原理图18(1)(1)电源源监控控 电压检测器器监控控V Vcccc 每每当当V Vcccc低低于于所所选择的的容容限限时(5%(5%容容限限时的的电压典典型型时为4.62V4.62V,1
13、0%10%容容限限时的的电压典典型型时为4.37V)4.37V)就就输出出并保持复位信号。并保持复位信号。选择5%5%的容的容许极限极限时,TOLTOL端接地;端接地;选择10%10%的容的容许极限极限时,TOLTOL端接端接V Vcccc。当当V Vcccc恢恢复复到到容容许极极限限内内,复复位位输出出信信号号至至少少保保持持250ms250ms的的宽度,才允度,才允许电源供源供电并使微并使微处理器理器稳定工作。定工作。19(2)(2)按按钮复位复位输入入 MAX1232MAX1232的的PBRSTPBRST端端靠靠手手动动强强制制复复位位输输出出,该该端端保保持持t tPBDPBD是是按按
14、钮钮复复位位延延迟迟时时间间,当当PBRSTPBRST升升高高到到大大于于一一定定的的电电压压值值后后,复复位位输输出出保保持持至至少少250ms250ms的的宽宽度度。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,的输入抖动,并且被保证能识别出并且被保证能识别出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大约在芯片内部被上拉到大约100A100A的的V Vcccc上,因上,因而不需要附加的上拉电阻。而不需要附加的上拉
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- 关 键 词:
- 输入输出 接口 过程 通道 抗干扰
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