测控电路抗干扰技术

测控电路抗干扰技术测控电路中常常会出现大量的干扰，这些干扰轻微时会造成测量和控制的误差，严重时会损坏器件，导致测控电路不能正常运行。抗干扰是测控电路研制中一个不可忽视的重要内容。电路中干扰存在的形式差模干扰共模干扰差模干扰差模干扰也称作串模干扰，指由两条信号线本身作为回路时，由外界干扰源或设备内部本身耦合而产生的干扰。差模干扰的传播~~PE干扰源信号电流电路中，干扰源产生的差模干扰电流直接叠加到信号当中传输(主频范围1MHz)。共模干扰共模干扰也称作纵模干扰，指同时加载在各个输入信号接口端的共有的信号干扰。共模干扰是在信号线与地之间传输（即载流导体与大地之间的电位差）。共模干扰的传播~~PE干扰源信号电流ZZ可以是电阻、电抗电容或寄生电容Z干扰源产生的共模干扰信号通过导线与大地之间的耦合通道与大地之间形成回路。共模干扰是在信号线与地之间传输（频率范围1MHz）。干扰形成的三要素:干扰源传播途径接收载体抑制和消除干扰的方法:消除干扰源或降低干扰源的强度抑制或切断干扰源与接收电路间的耦合通道使接收电路对干扰不敏感多数情况下,须在这三方面同时采取措施.抗干扰的措施屏蔽隔离滤波接地屏蔽屏蔽是指利用导电或导磁材料制成的盒状或壳状屏蔽体，将干扰源或被干扰对象包围起来，割断或削弱干扰场的空间耦合通道，阻止其电磁能量传输的抗干扰方式。电场屏蔽、磁场屏蔽、电磁场屏蔽多层屏蔽变压器变压器外的三层屏蔽密封体的内、外两层用铁，起磁屏蔽的作用；中间层用铜，与铁心相连并直接接地，起静电屏蔽作用。这三层屏蔽层能有效防止外界电磁场通过变压器对电路形成干扰，具有很强的抗干扰能力。在变压器的一次侧和二次侧线圈外，设有静电隔离层S1和S2，其目的是防止一次和二次绕组之间的相互耦合干扰。隔离1.光电隔离2.变压器隔离3.继电器隔离光电隔离光电耦合器以光作为媒介在隔离的两端传输信号，由于它靠光耦合来传输信息，信息不受电磁场的干扰，因而其构成的电路具有很强的抗电磁干扰性能。变压器隔离隔离变压器能阻断交流信号中的直流干扰，抑制低频干扰信号。通过它可以把模拟地和数字地断开。继电器隔离继电器线圈和触点仅有机械上的联系，而没有直接的电的联系，因此可利用继电器线圈接收电信号，而利用其触点控制和传输电信号，从而可实现强电和弱电的隔离。滤波滤波是抑制干扰传导的另一种重要方法。由于干扰源发出的电磁干扰频谱往往比要接收的信号频谱宽得多，因而当接收器接收有用信号时，也会接收到那些不希望有的干扰。滤波器允许有用信号的频率分量通过,同时阻止其他干扰频率分量通过。滤波器的分类1、反射式滤波器2、损耗滤波器3、有源滤波器反射式滤波器1、反射式滤波器：由电感和电容组成，利用反射或旁路，使干扰信号不能通过。①、低通滤波器，使低频信号通过，高频信号衰减。②、高通滤波器：抑制低频干扰信号③、带通滤波器：只允许某一频率范围内的信号通过。④、带阻滤波器，只抑制某一频率范围内的干扰信号通过。反射式干扰滤波器的种类衰减高通衰减带通衰减带阻衰减低通3dB截止频率损耗滤波器选用具有高损耗系数的材料，把高频电磁能量通过涡流转换成热能。常用的损耗滤波器有：①、铁氧体管②、电缆滤波器③、滤波连接器④、磁环扼流圈⑤、穿心电容铁氧体管铁氧体管由铁氧体材料制成，把铁氧体管套在信号线或电源线上，能有效衰减干扰信号。电缆滤波器电缆滤波器是在导线外，包一层高频损耗材料（如铁氧体，或含铁粉的环氧树脂）构成。将电缆滤波器接入电缆中，可以大大衰减电缆中的高频干扰。滤波连接器滤波连接器及其衰减特性,如下图所示，铁氧体被直接组装在电缆连接器内，能对高频信号进行有效的衰减。在100MHz～10GHz的频率范围内可以获得60dB以上的衰减。磁环扼流圈磁环扼流圈，如上图所示，在导线上套一个圆环状铁氧体磁环，其阻抗随导线中电流频率的升高而增大，可以有效抑制高频干扰分量。应用：电源线，数字信号线。差模扼流圈单根信号线被绕在磁损较大的铁氧体芯上，能有效抑制差模干扰共模扼流圈两根信号线被绕在同一个磁损较大的铁氧体芯上，可同时抑制两根线上的共模干扰磁环扼流圈应用举例共模干扰信号信号10nF10nF100nF磁环扼流圈对共模干扰信号具有高阻抗，可抑制共模干扰信号。信号电流在磁环扼流圈中产生的磁通相互抵销，几乎没有阻抗。穿心电容穿心电容直接安装在金属面板上，因此它的接地电感非常小，几乎没有引线电感的影响。穿心电容输入输出端被金属板隔离，消除了高频耦合，起到高频隔离的作用。能有效滤除频率高达数百MHz甚至超过1GHz电磁干扰。输入输出端被金属板隔离接地电感很小损耗滤波器应用举例应用举例：电动机的屏蔽和滤波电动机的碳刷滑动接触会出现火花放电,产生高频的辐射干扰和传导干扰（通过电源线传播），可采用屏蔽(辐射干扰)、磁环（传导干扰）、穿心电容（辐射干扰和传导干扰）等措施来消除干扰。有源滤波器有源滤波器使用晶体管等有源器件为电路提供较大值的等效电感或电容。１、有源电感滤波器：用晶体管模拟电感线圈的频率特性（f越高，阻抗越大）。２、有源电容滤波器：用晶体管模拟电容器的频率特性（f越高，阻抗越小）。３、对消滤波器（陷波器）：能产生与干扰信号幅度相同，相位相反（差180°）的电流，把干扰信号抵消。接地1、浮点接地2、单点接地3、多点接地4、混合接地浮点接地特点：电路或设备的接地面不与大地相连，系统不受大地电流的影响，内部器件不会因高电压感应而击穿。其结构简单，在低频时可采用。单点接地单点接地，通常在低频时采用，有并联式和串联式两种连接方式。（a）并联单点接地，如图各电路的电位：优点：各设备的电位仅与各自的电流和地线电阻有关，不受其他设备的影响，可防止各设备之间相互干扰和地回路的干扰。缺点：若设备很多，需要很多根地线，使接地导线加长，阻抗增大，还会出现各接地导线间的相互耦合，不适用于高频。串联单点接地(b)串联单点接地，如图各电路的电位:优点：这种接地方法的结构比较简单，各电路的接地线短，电阻较小，在设备机柜中是常用的一种接地方式。缺点：可以看出，A、B、C各点的电位不仅不为零，而且受其它电路的影响，从防止和抑制干扰的角度，这种接地方法不好。采用这种接地方式要注意把最低电平电路放在靠近A处，以使B点和C点的电位升高最小。多点接地高频电路一般都采用多点接地，每一个设备、电路各自用接地线分别就近接地。每个电路对地的电位：实际应用中，为了降低地电位，接地线应尽可能短，以便降低接地线的阻抗。优点：电路简单，接地线短。缺点：地线回路增多，会出现一些共阻抗耦合。混合接地在有些设备中，既有高频电路又有低频电路，通常采用混合接地。提高系统抗干扰能力的其它措施逻辑设计力求简单可靠设计硬件自检测、自动监测电路和软件自恢复功能从安装和工艺等方面采取措施消除干扰1.合理选择接地和电源;2.对各个部分进行合理布局，尽可能防止电磁干扰的产生。谢谢！