第6章计算机控制系统的抗干扰技术PPT格式课件下载.ppt
- 文档编号:15656747
- 上传时间:2022-11-10
- 格式:PPT
- 页数:131
- 大小:889.50KB
第6章计算机控制系统的抗干扰技术PPT格式课件下载.ppt
《第6章计算机控制系统的抗干扰技术PPT格式课件下载.ppt》由会员分享,可在线阅读,更多相关《第6章计算机控制系统的抗干扰技术PPT格式课件下载.ppt(131页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
(3)漏电耦合干扰:
漏电耦合又称为电阻性耦合。
当相邻的元件或导线间绝缘电阻降低时,有些信号便通过这个降低了的绝缘电阻耦合到信号传送的输入端而形成干扰。
第六章计算机控制系统的抗干扰技术(4)共阻抗感应干扰:
在控制系统的回路之间不可避免地存在公共耦合阻抗。
例如电源引线、汇流排等都具有一定的阻抗,对于多回路来说就是一个公共阻抗,尽管数值很小,但当流过较大电流时,其作用就像一根天线,将干扰信号引入各回路。
第六章计算机控制系统的抗干扰技术6.1.26.1.2按干扰与信号的关系分类按干扰与信号的关系分类
(1)串模干扰信号:
串模干扰信号是指串联于有用信号源回路之中的干扰,也称横向干扰或正态干扰。
其表现形式如图61所示。
当串模干扰的幅值与有用信号相接近时,系统就无法正常工作,即这时提供给计算机系统的数据会严重失真,甚至是错误的。
产生串模干扰的原因主要是当两个电路之间存在分布电容或磁环链现象时,一个回路中的信号就可能在另一个回路中产生感应电动势,形成串模干扰信号。
另外信号回路中元件参数的变化也是一种串模干扰信号。
第六章计算机控制系统的抗干扰技术图6-1串模干扰示意图第六章计算机控制系统的抗干扰技术图6-2共模干扰示意图第六章计算机控制系统的抗干扰技术
(2)共模干扰信号:
共模干扰信号是指由于对地电位的变化所形成的干扰信号,也称为对地干扰、横向干扰或不平衡干扰。
共模干扰示意图见图6-2。
由于计算机的地、信号源放大器的地以及现场信号源的地,通常要相隔一段距离,当两个接地点之间流过电流,尽管接地点之间的电阻极小,也会使对地电位发生变化,形成一个电位差Uc,这个Uc对放大器就会产生共模干扰。
第六章计算机控制系统的抗干扰技术共模干扰与串模干扰相比,容易被忽略而难以处理。
在某些情况下,共模信号可能达到几伏甚至更高,完全将有用信号湮没。
共模干扰的影响大都通过串模干扰的方式表现出来。
共模干扰产生的原因很多,主要有:
通过对地分布电容和漏电导的耦合;
同一系统的多点接地点之间形成的电位差。
第六章计算机控制系统的抗干扰技术6.1.36.1.3按干扰信号的性质分类按干扰信号的性质分类
(1)随机干扰信号:
随机干扰信号是无规律的随机性干扰信号,如突发性脉冲干扰信号,连续性脉冲干扰信号。
(2)周期干扰信号:
属于周期干扰信号的有交流声、啸叫、汽船声等自激振荡。
第六章计算机控制系统的抗干扰技术6.1.46.1.4按干扰源的类型分类按干扰源的类型分类
(1)外部干扰信号:
外部干扰信号是指来源于系统外部、与系统结构无关的干扰源。
在工业生产现场的外部干扰源种类繁多,干扰性强,随机性大,主要有电源、用电设备、自然界的雷电、带电的物体等。
(2)内部干扰信号:
内部干扰信号是由于系统的结构布局、线路设计、元器件性能变化和漂移等原因所形成的存在于系统内部的干扰信号。
第六章计算机控制系统的抗干扰技术6.2抗抗干干扰扰技技术术6.2.16.2.1接地技术接地技术将电路、单元与作为信号电位公共参考点的一个等位点或等位面实现低阻抗连接,称为接地。
接地的目的通常有两个:
一是为了安全,即安全接地;
二是为了给系统提供一个基准电位,并给高频干扰提供低阻通路,即工作接地。
前一系统的基准电位必须是大地电位,后一系统的基准电位可以是大地电位,也可以不是。
通常把接地面视作电位处处为零的等位体,并以此为基准测量信号电压。
但是,无论何种接地方式,公共接地面(或公共地线)都有一定的阻抗(包括电阻和感抗),当有电流流过时,地线上要产生电压降,加之地线还可能与其它引线构成环路,从而成为干扰的因素。
第六章计算机控制系统的抗干扰技术1.1.接地方式接地方式“安全接地”均采用一点接地方式。
“工作接地”依工作电流频率不同而有一点接地和多点接地两种。
低频时,因地线上的分布电感并不严重,故往往采用一点接地;
高频情况下,由于电感分量大,为减少引线电感,故采用多点接地。
频带很宽时,常采用一点接地和多点接地相结合的混合接地方式。
第六章计算机控制系统的抗干扰技术2.2.浮地系统和接地系统浮地系统和接地系统浮地系统是指设备的整个地线系统和大地之间无导体连接,它是以悬浮的地作为系统的参考电平。
浮地系统的优点是不受大地电流的影响,系统的参考电平随着高电压的感应而相应提高。
机内器件不会因高压感应而击穿。
其应用实例较多,如飞机、军舰和宇宙飞船上的电子设备都是浮地的。
第六章计算机控制系统的抗干扰技术浮地系统的缺点是对设备与地的绝缘电阻要求较高,一般要求大于50M,否则会导致击穿。
另外,当附近有高压设备时,通过寄生电容耦合,外壳带电,不安全。
而且外壳会将外界干扰传输到设备内部,降低系统抗干扰性能。
接地系统是指设备的整个地线系统和大地通过导体直接连接。
由于机壳接地,为感应的高频干扰电压提供了泄放的通道,对人员比较安全,也有利于抗干扰。
但由于机内器件参考电压不会随感应电压升高而升高,可能会导致器件被击穿。
第六章计算机控制系统的抗干扰技术3.3.交流地与直流地分开交流地与直流地分开交流地与直流地分开后,可以避免由于地电阻把交流电力线引进的干扰传输到装置的内部,保证装置内的器件安全和电路工作的稳定性。
值得注意的是,有的系统中各个设备并不是都能做到交直流分开,补救的办法是加隔离变压器等措施。
第六章计算机控制系统的抗干扰技术4.4.模拟地与数字地分开模拟地与数字地分开模拟地作为传感器、变送器、放大器、AD和DA转换器中模拟电路的零电位,模拟信号有精度要求,有时信号比较小,而且与生产现场连接,必须认真地对待模拟地。
数字地作为计算机中各种数字电路的零电位,应该与模拟地分开,避免模拟信号受数字脉冲的干扰。
由于数字地悬浮于机柜,增加了对有模拟量放大器的干扰感应,同时为避免脉冲逻辑电路工作时的突变电流通过地线对模拟量的共模干扰,应将模拟电路的地和数字电路的地分开,接在各自的地线汇流排上,然后再将模拟地的汇流排通过24F的电容在一点接到安全地的接地点。
对模拟量来说,实际是一个直流浮地交流共地的系统。
第六章计算机控制系统的抗干扰技术5.5.印刷电路板的地线安排印刷电路板的地线安排在安排印刷板地线时,首先要尽可能加宽地线,以降低地线阻抗。
其次,要充分利用地线的屏蔽作用。
在印刷板边缘用较粗的印刷地线环包整块板子,并作为地线干线,自板边向板中延伸,用其隔离信号线,这样既可减少信号间串扰,也便于板中元器件就近接地。
第六章计算机控制系统的抗干扰技术6.6.屏蔽地屏蔽地对于电场屏蔽来说,由于主要是解决分布电容问题,因此应接大地。
对于磁场屏蔽,应采用高导磁材料使磁路闭合,且应接大地。
对于电磁场干扰,因采用低阻金属材料制成屏蔽体,屏蔽体以接大地为宜。
对于高增益放大器来说,一般要用金属罩屏蔽起来。
为了消除放大器与屏蔽层之间的寄生电容影响,应将屏蔽体与放大器的公共端连接起来。
第六章计算机控制系统的抗干扰技术如果信号电路采用一点接地方式,则低频电缆的屏蔽层也应一点接地。
当系统中有一个不接地的信号源和一个接地的放大器相连时,输入端的屏蔽应接到放大器的公共端。
反之,当接地的信号源与不接地的放大器相连时,应把放大器的输入端屏蔽接到信号源的公共端。
第六章计算机控制系统的抗干扰技术6.2.26.2.2屏蔽技术屏蔽技术1.1.电场屏蔽电场屏蔽电场屏蔽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。
电场屏蔽一般是利用低电阻金属材料的屏蔽层和外罩,使其内部的电力线不传至外部,同时外部的电力线也不影响其内部。
实际应用中,盒形屏蔽优于板状屏蔽,全密封的优于有窗孔和有缝隙的。
屏蔽体的厚度一般由结构需要决定。
第六章计算机控制系统的抗干扰技术2.2.电磁屏蔽电磁屏蔽电磁屏蔽主要用来防止高频电磁场对电路的影响。
电磁屏蔽包括对电磁感应干扰及电磁辐射干扰的屏蔽。
它是采用低电阻的金属材料作为屏蔽层。
电磁屏蔽就是利用屏蔽罩在高频磁场的作用下,会产生反方向的涡流磁场与原磁场抵消而削弱高频磁场的干扰;
又因屏蔽罩接地,也可实现电场屏蔽。
由于电磁屏蔽是利用了屏蔽罩上的感生涡流,因而屏蔽罩的厚度对于屏蔽效果影响不大,而屏蔽罩是否连续却直接影响到感生涡流的大小,也即影响到屏蔽效果的好坏。
如果在金属体上垂直于电流方向上开缝,就没有屏蔽效应。
原则上屏蔽体越严密越好。
因此,电磁屏蔽层的接缝应注意良好的焊接与密封,通风孔与操作孔因尽量开小。
第六章计算机控制系统的抗干扰技术3.3.磁场屏蔽磁场屏蔽对于低频磁场干扰,用上述电磁屏蔽方法往往难以奏效,一般采用高导磁率材料作屏蔽体,利用其磁阻较小的特点,给干扰磁通提供一个低磁阻通路,使其限制在屏蔽体内。
为了有效地进行磁场屏蔽,必须采用诸如玻莫合金之类材料,同时要有一定的厚度,或者采用相互具有一定间隔的两个或多个同心磁屏蔽罩,效果更好。
第六章计算机控制系统的抗干扰技术6.2.36.2.3隔离技术隔离技术隔离的实质是切断共地耦合通道,抑制因地环路引入的干扰。
隔离是将电气信号转变为电、磁、光及其他物理量作为中间量,使两侧的电流回路相对隔离又能实现信号的传递。
图6-3采用隔离变压器隔离,用于无直流分量的信号较方便。
因变压器线间分布电容较大,故应在一次、二次侧加屏蔽层,并将它接到二次侧的接地处。
图6-4采用继电器隔离,常用于数字系统。
继电器把引入的信号线隔断,而传输的信号通过触点传递给后面的回路。
缺点是电感性励磁线圈工作频率不高、触点有抖动、有接触电阻及寿命短等缺点。
第六章计算机控制系统的抗干扰技术图6-3隔离变压器隔离第六章计算机控制系统的抗干扰技术图6-4继电器隔离第六章计算机控制系统的抗干扰技术图6-5采用光电耦合器隔离。
中间环节借助于半导体二极管的光发射和光敏半导体三极管的光接收来进行工作,因而在电气上输入和输出是完全隔离的,且信号单向传输,输出信号与输入信号无相互影响,共模抑制比大,无触点,响应速度快(纳秒级),寿命长、体积小、耐冲击,是一种理想的开关元件。
缺点是过载能力有限和存在非线性及稳定性与时间、温度有关等现象。
而光电耦合集成隔离放大器的应用,克服了以上缺点并能适用于模拟系统。
模拟电路的抗干扰隔离技术还可将模拟信号变为数字信号,然后采用数字系统的某种电位隔离方法,特别是光电隔离法,最后由数模转换器复原。
第六章计算机控制系统的抗干扰技术图6-5光电耦合器隔离第六章计算机控制系统的抗干扰技术6.2.46.2.4串模干扰的抑制串模干扰的抑制串模干扰(又称常态干扰、正相干扰)是干扰电压和信号电压串联叠加于负载或放大电路的输入端,它常常表现为一个输入端对另一个输入端电压变化的干扰。
串模干扰主要来自于电源(多为50Hz的工频干扰及其高次谐波)、长线传输中的分布电感和分布电容以及传感器固有噪声等。
第六章计算机控制系统的抗干扰技术抗串模干扰的技术措施有:
(1)合理选用信号线:
应采用金属屏蔽线、
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 计算机控制 系统 抗干扰 技术