數(shù)字電子系統(tǒng)的抗干擾設(shè)計(編輯修改稿)
2024-07-27 02:00 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 大電容構(gòu)成的濾波網(wǎng)絡(luò)；當(dāng)濾波電路處于高壓下工作時，則應(yīng)采用小電容和允許的最大電感構(gòu)成的濾波網(wǎng)絡(luò)。在整流電路之后采用雙T濾波器，以消除50Hz工頻干擾，其優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單，對固定頻率的濾波效果好。在每塊系統(tǒng)功能模塊上采用分散獨立功能塊供電，每個功能塊單獨對電壓過載進(jìn)行保護(hù)，不會因某塊穩(wěn)壓電源故障而使整個系統(tǒng)破壞，而且也減少了公共阻抗的相互耦合以及和公共電源的相互耦合，大大提高了供電的可靠性，也有利于電源散熱。在電源配置中還可以采取下列措施：(1)利用反激變換器的開關(guān)穩(wěn)壓電源，在反激時把輸人的干擾信號抑制掉；(2)采用頻譜均衡法原理制成的干擾抑制器，把干擾的瞬變能量轉(zhuǎn)換成多種頻率能量，達(dá)到均衡目的。它的明顯優(yōu)點是抗電網(wǎng)瞬變干擾能力強(qiáng)，很適宜于微機(jī)實時控制系統(tǒng)。3 過程通道的干擾及抗干擾措施數(shù)字電子系統(tǒng)過程通道干擾通過與主機(jī)相聯(lián)的前向通道、后向通道及與其它主機(jī)的相互信息傳輸通道進(jìn)人。在過程通道的設(shè)計中假設(shè)電阻、電容和電感是線性的。然而，在實際中所有的器件都有寄生電阻、寄生電容、寄生電感。這些寄生參數(shù)在低頻時通常無關(guān)緊要，但是在高頻時這些器件阻抗發(fā)生偏移從而產(chǎn)生自諧振。為了避免較大的阻抗偏移，我們要使這些器件的諧振頻率遠(yuǎn)高于電路的工作頻率。在過程通道中長線傳輸?shù)母蓴_是主要因素之一。隨著系統(tǒng)主振頻率愈來愈高，過程通道的長線傳輸愈來愈不可避免。例如，按照經(jīng)驗公式計算，當(dāng)計算機(jī)主振頻率為1MHz時，傳輸大于0．5m或主振為4MHz時，傳輸線大于0．3m，即作為長線傳輸處理。數(shù)字電子系統(tǒng)中，傳輸線上的信息多為脈沖波，它在傳輸線上傳輸時會出現(xiàn)延時、畸變、衰減、與通道干擾。為了保證長線傳輸?shù)目煽啃?，主要措施有光電耦合隔離、雙絞線傳輸?shù)取?1)光電耦合隔離措施采用光電耦合器(以后簡稱光耦)可以將主機(jī)與前向、后向以及其它主機(jī)部分切斷電路的聯(lián)系，能有效地防止干擾從過程通道進(jìn)人主機(jī)。光耦的主要優(yōu)點是能有效地抑制尖峰脈沖及各種噪聲干擾，從而使過程通道上的信噪比大大提高。光耦具有很強(qiáng)的抗干擾能力，這是因為：(a)光耦的輸人阻抗很小，而干擾源內(nèi)阻則很大，因此，能分壓到光電耦合器輸人端的噪聲很??；(b)干擾噪聲雖有較大的電壓幅度，但能量小，只能形成微弱電流，而光耦輸人部分的發(fā)光二極管是在電流狀態(tài)下工作，由于干擾信號不能產(chǎn)生足夠的電流而被抑制；(c)光電耦是在密封條件下實現(xiàn)輸人與輸出的光耦合，因此，不會受到外界的光干擾；(d)輸人與輸出問的分布電容極小，一般為本0．5～2PF，而且絕緣電阻很大，因此，干擾很難通過光耦傳送到另一邊。另外，光耦去掉了長線兩端的公共地，不僅有效消除了各邏輯電路的電流流經(jīng)公共地時所產(chǎn)生的噪聲電壓相互竄擾，而且也有效地解決了長線驅(qū)動和阻抗匹配等問題，同時也可以防止受控設(shè)備短路時保護(hù)系統(tǒng)不受損壞。(2)雙絞線傳輸在微機(jī)實時系統(tǒng)的長線傳輸中，雙絞線是較常用的一種傳輸線。與同軸電纜相比，雖然頻帶較差，但波阻抗高、抗共模噪聲能力強(qiáng)。雙絞線能使各個小環(huán)路的電磁感應(yīng)干擾相互抵消；其分布電容為幾十皮法，距離信號源近，可起到積分作用，故雙絞線對電磁場具有一定抑制效果，但對接地與節(jié)距有一定要求。另外，在接指示燈、繼電器等時，也要使用雙絞線，但由于這些電路中的電流比信號電流大很多，因此，這些電路應(yīng)遠(yuǎn)離信號電路。在數(shù)字信號傳遞的長線傳輸中，根據(jù)傳送距離不同，雙絞線使用方法不同。當(dāng)傳送距離在5m以下時，發(fā)送、接收端裝負(fù)載電阻，若發(fā)射側(cè)為集電極開路型，接收側(cè)的集成電路用施密特型(陰極耦合雙穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器式)，則抗干擾能力更強(qiáng)些。當(dāng)作遠(yuǎn)距離傳送數(shù)據(jù)，或經(jīng)過噪聲大的區(qū)域時，可使用平衡輸出的驅(qū)動器和平衡輸入的接收器。發(fā)送、接收信號端都有末端電阻；選用的雙絞線也須阻抗匹配合適。當(dāng)雙絞線與光電耦合器聯(lián)合使用時，如果在光電耦合器的光敏晶體管的基極上接有電容(數(shù)PF一0．0l )及電阻(10—20Mi~)，且后面跟接施密特型集成電路，則會大大加強(qiáng)抗振蕩與抗噪聲的能力。五：數(shù)字電路的軟件抗干擾措施數(shù)據(jù)傳送中的抗干擾技術(shù)是將一個時間單元內(nèi)傳送的一個數(shù)據(jù)，改為相同的數(shù)據(jù)一個時間單元內(nèi)傳送三次，接收數(shù)據(jù)后進(jìn)行比較。如果三次接收的數(shù)據(jù)相一致，則說明三次接收的數(shù)據(jù)場未被干擾，數(shù)據(jù)傳輸正確；若不一致，則說明有干擾，需重要輸入數(shù)據(jù)。計算機(jī)認(rèn)可一次數(shù)據(jù)后，分析裝置將停止這一數(shù)據(jù)的繼續(xù)輸出，直到下一個時間單元開始，再送出新的數(shù)據(jù)。在采集模擬信號時，除了使用硬件抗干擾措施外，還可以采用數(shù)字濾波技術(shù)進(jìn)一步將瞬變干擾的影響降低。數(shù)字濾波是采用某種算法，濾去采集到的數(shù)據(jù)中受干擾影響的數(shù)據(jù)。數(shù)字濾波的算法很多，其中采用n次排隊取中值的算法來抑制干擾，瞬變干擾的維持時間一般在3～5ms，所以模擬數(shù)據(jù)的采樣周期T 可以設(shè)置為大于3～5ms，連續(xù)采樣多次，從所得的一組數(shù)據(jù)中去掉被認(rèn)為是由于瞬變干擾所形成的數(shù)據(jù)，取剩余數(shù)據(jù)的平均值，得到與實際結(jié)果相近的數(shù)據(jù)。這種算法的示意圖見圖1所示。參考文獻(xiàn)：[1] 何立民．MCS51單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計[M]．北京：北京航空航天大學(xué)出版社，1990．[2] 余永權(quán)．單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的功率接
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