天大測控電路講義第十章

1、測控電路測控電路測控電路測控電路第十章第十章 抗干擾性設(shè)計抗干擾性設(shè)計第一節(jié)第一節(jié) 干擾的來源干擾的來源第二節(jié)第二節(jié) 噪聲的耦合方式噪聲的耦合方式第三節(jié)第三節(jié) 抗干擾設(shè)計的三要素和各種具體措施抗干擾設(shè)計的三要素和各種具體措施返 回上一頁下一頁測控電路第一節(jié)第一節(jié) 干擾的來源干擾的來源1 1、機械干擾、機械干擾2 2、熱干擾、熱干擾3 3、光干擾、光干擾4 4、濕度干擾、濕度干擾5 5、化學(xué)干擾、化學(xué)干擾6 6、電磁干擾（最常見、最嚴(yán)重的干擾）、電磁干擾（最常見、最嚴(yán)重的干擾）（1 1）放電噪聲）放電噪聲（雷電、電火花、電弧、點火裝置、電機和開關(guān)設(shè)備、熒光燈（雷電、電火花、電弧、點火裝置、電機和

2、開關(guān)設(shè)備、熒光燈 ）（2 2）電氣干擾電氣干擾（工頻、高頻和射頻的傳輸線，脈沖發(fā)生器、電子開關(guān)的連線）（工頻、高頻和射頻的傳輸線，脈沖發(fā)生器、電子開關(guān)的連線）（3 3）固有噪聲源）固有噪聲源（熱噪聲、散粒噪聲和接觸噪聲）（熱噪聲、散粒噪聲和接觸噪聲） 返 回上一頁下一頁測控電路第二節(jié)第二節(jié) 噪聲的耦合方式噪聲的耦合方式電場耦合電場耦合磁場耦合磁場耦合電磁耦合電磁耦合共阻抗耦合共阻抗耦合傳導(dǎo)耦合傳導(dǎo)耦合漏電流耦合漏電流耦合返 回上一頁下一頁測控電路第三節(jié)第三節(jié) 抗干擾設(shè)計的三要素和各種具體措施抗干擾設(shè)計的三要素和各種具體措施在微機應(yīng)用系統(tǒng)或其他電子設(shè)備中，一個電路所受干在微機應(yīng)用系統(tǒng)或其他電子設(shè)

3、備中，一個電路所受干擾的程度用下式描述：擾的程度用下式描述： 式中，式中，S 電子線路受干擾的程度；電子線路受干擾的程度； W干擾發(fā)生源的強度；干擾發(fā)生源的強度； C 干擾源通過某途徑到達(dá)受干擾處的耦合因素；干擾源通過某途徑到達(dá)受干擾處的耦合因素； I 受干擾電路的抗干擾性能。受干擾電路的抗干擾性能。 噪聲抑制的基本思想噪聲抑制的基本思想WCSI返 回上一頁下一頁測控電路各種抗干擾性措施：各種抗干擾性措施：屏蔽技術(shù)屏蔽技術(shù)電源技術(shù)電源技術(shù)接地技術(shù)接地技術(shù)濾波技術(shù)濾波技術(shù)布線技術(shù)布線技術(shù)隔離技術(shù)隔離技術(shù)返 回上一頁下一頁測控電路屏蔽技術(shù)屏蔽技術(shù)屏蔽：就是對兩個空間區(qū)域之間采用屏蔽體進(jìn)行隔離，以控

4、制電屏蔽：就是對兩個空間區(qū)域之間采用屏蔽體進(jìn)行隔離，以控制電場、磁場和電磁波由一個區(qū)域?qū)α硪粋€區(qū)域的感應(yīng)和輻射。場、磁場和電磁波由一個區(qū)域?qū)α硪粋€區(qū)域的感應(yīng)和輻射。即用屏蔽體將元器件、電路、組合件、電纜或整個系統(tǒng)的干擾源即用屏蔽體將元器件、電路、組合件、電纜或整個系統(tǒng)的干擾源包圍起來，防止干擾電磁場向外擴散；或用屏蔽體將接收電路包圍起來，防止干擾電磁場向外擴散；或用屏蔽體將接收電路、設(shè)備或系統(tǒng)包圍起來，防止它們受到外界電磁場的影響。、設(shè)備或系統(tǒng)包圍起來，防止它們受到外界電磁場的影響。返 回上一頁下一頁測控電路電場屏蔽電場屏蔽電場屏蔽：主要用于抑制靜電場和恒定磁場的影響，消除兩個或電場屏蔽：主要

5、用于抑制靜電場和恒定磁場的影響，消除兩個或幾個電路之間由于分布電容耦合而產(chǎn)生的干擾。幾個電路之間由于分布電容耦合而產(chǎn)生的干擾。電場屏蔽的機理是：將電場感應(yīng)看成分布電容之間的耦合。電場屏蔽的機理是：將電場感應(yīng)看成分布電容之間的耦合。電場屏蔽的設(shè)計要點是：屏蔽板以靠近受保護物為好，而且屏蔽電場屏蔽的設(shè)計要點是：屏蔽板以靠近受保護物為好，而且屏蔽板的接地必須良好；屏蔽板的形狀對屏蔽效能的高低有明顯影板的接地必須良好；屏蔽板的形狀對屏蔽效能的高低有明顯影響，全封閉的金屬盒最好，但工程中很難做到；屏蔽板的材料響，全封閉的金屬盒最好，但工程中很難做到；屏蔽板的材料為良導(dǎo)體，但對厚度無要求，只要有足夠的強度

6、即可。為良導(dǎo)體，但對厚度無要求，只要有足夠的強度即可。返 回上一頁下一頁測控電路電場屏蔽可以消除或削弱兩電路之間由于寄生分布電容耦合電場屏蔽可以消除或削弱兩電路之間由于寄生分布電容耦合而產(chǎn)生的干擾。而產(chǎn)生的干擾。返 回上一頁下一頁測控電路磁場屏蔽磁場屏蔽磁場屏蔽：通常指對靜磁場或交變磁場的屏蔽。磁場屏蔽：通常指對靜磁場或交變磁場的屏蔽。磁場屏蔽的原理是：由屏蔽體對干擾磁場提供低磁阻的磁通磁場屏蔽的原理是：由屏蔽體對干擾磁場提供低磁阻的磁通路，從而對干擾磁場進(jìn)行分流，主要用于防止交變電場、路，從而對干擾磁場進(jìn)行分流，主要用于防止交變電場、交變磁場及交變電磁場的影響。交變磁場及交變電磁場的影響。選

7、擇鋼、鐵、坡莫合金等高磁導(dǎo)率的材料，設(shè)計盒、殼等封選擇鋼、鐵、坡莫合金等高磁導(dǎo)率的材料，設(shè)計盒、殼等封閉殼體成為磁屏蔽的兩個關(guān)鍵因素。閉殼體成為磁屏蔽的兩個關(guān)鍵因素。屏蔽體的磁導(dǎo)率越高，厚度越大，磁阻越小，磁場屏蔽的效屏蔽體的磁導(dǎo)率越高，厚度越大，磁阻越小，磁場屏蔽的效果越好。果越好。返 回上一頁下一頁測控電路磁場屏蔽磁場屏蔽采用坡莫合金之類的對低頻采用坡莫合金之類的對低頻磁通有高導(dǎo)磁系數(shù)的材料。磁通有高導(dǎo)磁系數(shù)的材料。同時要有一定的厚度，以減同時要有一定的厚度，以減少磁阻。少磁阻。返 回上一頁下一頁測控電路電磁屏蔽電磁屏蔽采用采用導(dǎo)電性好導(dǎo)電性好的金屬材料做屏蔽層，利用高頻干擾電磁場在的金屬

8、材料做屏蔽層，利用高頻干擾電磁場在屏蔽體內(nèi)產(chǎn)生屏蔽體內(nèi)產(chǎn)生渦流渦流，再利用渦流消耗高頻干擾磁場的能量，再利用渦流消耗高頻干擾磁場的能量，從而削弱高頻電磁場的影響。，從而削弱高頻電磁場的影響。電磁屏蔽層電磁屏蔽層接地接地，則同時兼有，則同時兼有靜電屏蔽靜電屏蔽的作用。也就是說，的作用。也就是說，用導(dǎo)電良好的金屬材料做成的接地電磁屏蔽層，同時起到用導(dǎo)電良好的金屬材料做成的接地電磁屏蔽層，同時起到電磁屏蔽和靜電屏蔽兩種作用。電磁屏蔽和靜電屏蔽兩種作用。返 回上一頁下一頁測控電路電源技術(shù)電源技術(shù) 1)電源中的干擾來源電源中的干擾來源 混入電源網(wǎng)絡(luò)中的干擾?；烊腚娫淳W(wǎng)絡(luò)中的干擾。 電源變壓器的漏磁通干擾

9、。電源變壓器的漏磁通干擾。 整流電路的干擾。整流電路的干擾。 穩(wěn)壓電路的干擾。穩(wěn)壓電路的干擾。返 回上一頁下一頁測控電路 2) 抗干擾措施抗干擾措施 過壓保護。過壓保護。 電源濾波。電源濾波。 浮地技術(shù)。浮地技術(shù)。 變壓器的使用和防護。變壓器的使用和防護。 采用性能好的穩(wěn)壓電源。采用性能好的穩(wěn)壓電源。 采用電池供電。采用電池供電。 返 回上一頁下一頁測控電路穩(wěn)壓直流電源穩(wěn)壓直流電源返 回上一頁下一頁測控電路簡易直流電源簡易直流電源返 回上一頁下一頁測控電路VCC返 回上一頁下一頁測控電路接地技術(shù)接地技術(shù)n數(shù)字地n模擬地n信號地n功率地n屏蔽地 n交流地 n直流地 返 回上一頁下一頁測控電路接地

10、技術(shù)接地技術(shù)n數(shù)字地n數(shù)字電路零電位的公共基準(zhǔn)地線。n數(shù)字電路工作在脈沖狀態(tài)，特別是脈沖的前、后沿較陡或頻率較高時，會產(chǎn)生大量的電磁波干擾電路。乳溝接地不合理，會使干擾加劇。n對數(shù)字地接地點的選擇和接地線的鋪設(shè)也要充分考慮。返 回上一頁下一頁測控電路接地技術(shù)接地技術(shù)n模擬地n模擬電路零電位的公共基準(zhǔn)地線。n所有接地中要求最高的一種。幾乎所有的系統(tǒng)都提出模擬地一點接地，而且接地電阻小于1歐。n電子設(shè)備在設(shè)計與制造中，在機柜內(nèi)部都安置了模擬地匯流排或其他設(shè)施。用戶在接線時將屏蔽線分別接到模擬地匯流排上，在機柜底部，用絕緣的銅辮連到一點，然后將各機柜的匯流點在用絕緣的銅辮或銅條以輻射狀連到接地點。n

11、各機柜模擬地對地電阻及各機柜間電阻均小于1歐。返 回上一頁下一頁測控電路接地技術(shù)接地技術(shù)n信號地n各種電子電路都有一個基準(zhǔn)電位點，這個基準(zhǔn)電位點就是信號地。n信號地是各種物理量信號源零電位的公共基準(zhǔn)地線，它的作用是保證電路有一個統(tǒng)一的基準(zhǔn)電位，不至于浮動而引起信號誤差。n同一設(shè)備的信號輸入端地與信號輸出端地不能連在一起，而應(yīng)分開。前級設(shè)備的輸出地只能與后級的輸入地相連。否則，信號可能通過地線形成反饋，引起信號的浮動。返 回上一頁下一頁測控電路接地技術(shù)接地技術(shù)n功率地n是負(fù)載電路或功率驅(qū)動電路零電位的公共基準(zhǔn)地線。n由于負(fù)載電路或功率驅(qū)動電路的電流較強、電壓較高，如果接地的地線電阻較大，會產(chǎn)生顯

12、著的電壓降而生成較大的干擾，所以功率地線上的干擾較大。n功率地必須與其他弱電地分別設(shè)置，以保證整個系統(tǒng)穩(wěn)定可靠的工作。返 回上一頁下一頁測控電路接地技術(shù)接地技術(shù)n屏蔽地 n屏蔽網(wǎng)絡(luò)的接地，n為了抑制變化的電磁場的干擾而采用的多種屏蔽層、屏蔽體，都必須良好地接地，才能起到良好的屏蔽作用。n屏蔽與接地應(yīng)當(dāng)配合使用，才能達(dá)到屏蔽的效果，如靜電屏蔽。n所有接地中，屏蔽地最復(fù)雜，屏蔽不良、接地不當(dāng)會引起干擾。n典型的屏蔽為靜電屏蔽與交變電場屏蔽。返 回上一頁下一頁測控電路接地技術(shù)接地技術(shù)n數(shù)字地n模擬地n信號地n功率地n屏蔽地 n交流地 n直流地 返 回上一頁下一頁測控電路返 回上一頁下一頁測控電路低頻

13、電路的一點接地低頻電路的一點接地返 回上一頁下一頁測控電路返 回上一頁下一頁測控電路返 回上一頁下一頁測控電路返 回上一頁下一頁測控電路返 回上一頁下一頁測控電路高頻電路的多點接地高頻電路的多點接地返 回上一頁下一頁測控電路返 回上一頁下一頁測控電路模擬地與數(shù)字地模擬地與數(shù)字地返 回上一頁下一頁測控電路返 回上一頁下一頁測控電路浮地浮地返 回上一頁下一頁測控電路屏蔽接地：屏蔽接地：返 回上一頁下一頁測控電路返 回上一頁下一頁測控電路濾波技術(shù)濾波技術(shù)無源濾波器無源濾波器有源濾波器有源濾波器數(shù)字濾波數(shù)字濾波調(diào)制與編碼技術(shù)調(diào)制與編碼技術(shù)返 回上一頁下一頁測控電路布線技術(shù)布線技術(shù)元件布局：位置排列，分塊布局，相關(guān)器件盡量集中；元件布局：位置排列，分塊布局，