【正文】 可能有的系統(tǒng)并不需要進(jìn)行數(shù)字濾波，如果應(yīng)用得不恰當(dāng)，非但達(dá)不到濾波效果，還會(huì)降低控制品質(zhì)。 協(xié)調(diào)平滑度和靈敏度間的矛盾，提高靈敏度 1()miiiy k C y?? ?12 1mC C C? ? ? ? 11 0mmC C C?? ? ? ? 限幅濾波與限速濾波 剔除明顯不合理的數(shù)據(jù)，較限幅更可能接近實(shí)際數(shù)據(jù)。 ? VCC：電源電壓。 WP：寫保護(hù)，低電平時(shí)寫操作被禁止，高電平時(shí)所有功能正常。 X5045只有 8根引腳： ? SCK：串行時(shí)鐘。 CPU抗干擾技術(shù) （ 1）問題： 干擾作用下， CPU正在執(zhí)行的程序可能跑飛到一個(gè)臨時(shí)構(gòu)成的死循環(huán)中，這時(shí)候的指令冗余和軟件陷阱技術(shù)也無能為力，系統(tǒng)將完全癱瘓。失控的程序在遇到該指令后，能夠調(diào)整其 PC值至正確的軌道，使后續(xù)的指令得以正確地執(zhí)行。 3. 后備冗余 使 — 臺(tái)設(shè)備投入運(yùn)行，另一臺(tái)冗余設(shè)備處于熱備用狀態(tài)，但不投入，在線運(yùn)行的設(shè)備一旦出現(xiàn)故障，后備的設(shè)備立即投入。 2022 pkV 常用隔離放大器 1. AD202/AD204隔離放大器 （ 3）功能框圖： 常用隔離放大器 1. AD202/AD204隔離放大器 （ 4）典型應(yīng)用電路： 2. ISO100隔離放大器 （ 1）原理框圖： （ 2）特點(diǎn) ： 只需外接少量元件，非常方便，加之其成本低，體積小，隔離效果好，頻帶寬，偏移電壓低，漂移小及漏電流極小等特點(diǎn)，因而特別適用于各種模擬輸入通道的隔離和放大。 （ 3）因光耦越來越價(jià)廉，數(shù)字信號(hào)隔離方法的優(yōu)勢突現(xiàn)出來，因而在工程中模擬量輸出通道多使用數(shù)字隔離方式。 ? 除信號(hào)線為了避免“共地”需隔離外，供電電源也是可能引起“共地”現(xiàn)象的原因之一，因此隔離器的輸入輸出端應(yīng)當(dāng)采用相互隔離的電源 。近距離的幾臺(tái)計(jì)算機(jī)安裝在同一機(jī)房內(nèi)，可采用類似 圖 328那樣的多機(jī)一點(diǎn)接地方法。 ? （ 2）主機(jī)外殼接地，機(jī)芯浮空 ? 為了提高計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的抗干擾能力，將主機(jī)外殼作為屏蔽罩接地，而把機(jī)內(nèi)器件架與外殼絕緣，絕緣電阻大于 50MΩ ，即機(jī)內(nèi)信號(hào)地浮空， 如圖 329所示 。主機(jī)地與外部設(shè)備地的連接采用一點(diǎn)接地， 如圖 328所示 。 ? （ 4）大電流的零電位地線應(yīng)盡量寬，而且必須和小信號(hào)的地分開。 圖 327 放大器公共端接屏蔽罩 3．印制線路板的地線分布 ? 設(shè)計(jì)印制線路板應(yīng)遵守下列原則，以免系統(tǒng)內(nèi)部地線產(chǎn)生干擾。 （ a）信號(hào)源端接地； （ b）接收端接地 圖 326 輸入系統(tǒng)接地方式 ? 高增益放大器常常用金屬罩屏蔽起來，但屏蔽罩的接地也要合理，否則將引起干擾。而 圖 326（ b） 卻相反，信號(hào)源浮地，接收端接地，則屏蔽層應(yīng)在接收端接地（ B點(diǎn)）。 2．輸入系統(tǒng)的接地 ? 在計(jì)算機(jī)控制輸入系統(tǒng)中，傳感器、變送器和放大器通常采用屏蔽罩，而信號(hào)的傳送往往使用屏蔽線。在稍考究的系統(tǒng)中，分別使用橫向匯流條及縱向匯流條，機(jī)柜內(nèi)各層機(jī)架之間分別設(shè)置匯流條，以最大限度減小公共阻抗的影響。 （ 1）單點(diǎn)接地方式 圖 324 單點(diǎn)接地方式 （ 2）分別回流法單點(diǎn)接地 ? 在計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中，各種地一般應(yīng)采用分別回流法單點(diǎn)接地。 ? 以上這些地線如何處理，是接地還是浮地？是一點(diǎn)接地還是多點(diǎn)接地？這些是實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)、安裝、調(diào)試中的重要問題。在交流地上任意兩點(diǎn)之間往往就有幾伏乃至幾十伏的電位差存在。有時(shí)為區(qū)別遠(yuǎn)距離傳感器的弱信號(hào)地與主機(jī)的模擬地關(guān)系，把傳感器的地又叫信號(hào)地。接實(shí)地指的是與大地連接；接虛地指的是與電位基準(zhǔn)點(diǎn)連接，當(dāng)這個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)與大地電氣絕緣，則稱為浮地連接。旁路電容可用 ～ 的陶瓷電容器，旁路電容器的引線要短而且緊靠需要旁路的集成器件的 VCC或 GND端，否則會(huì)毫無意義。 ? （ 4）每塊電路板的直流電源 ? 當(dāng)一臺(tái)計(jì)算機(jī)測控系統(tǒng)有幾塊功能電路板時(shí)，為了防止板與板之間的相互干擾，可以對(duì)每塊板的直流電源采取分散獨(dú)立供電環(huán)境。它們有升壓型或降壓型，或升壓 /降壓型。 5V， 177。在要求更高的場合，可采用層間也加屏蔽的結(jié)構(gòu)， 如圖 323（ b）所示 。 ? 2．直流電源系統(tǒng) ? 在自行研制的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中，無論是模擬電路還是數(shù)字電路，都需要低壓直流供電。 當(dāng)電源恢復(fù)正常時(shí) ， CPU重新復(fù)位 ， 復(fù)位后應(yīng)首先檢查是否有掉電標(biāo)記 。系統(tǒng)掉電時(shí)， A點(diǎn)電位低于備用電池電壓， VD1截止， VD2導(dǎo)通，由備用電池向RAM供電。這里，逆變器能把電池直流電壓逆變到正常電壓頻率和幅度的交流電壓，具有穩(wěn)壓和穩(wěn)頻的雙重功能，提高了供電質(zhì)量。對(duì)于要求更高的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，可以采用不間斷電源即 UPS向系統(tǒng)供電， 如圖 321所示 。 ? （ 3）采用交流穩(wěn)壓器穩(wěn)定電網(wǎng)電壓 ? 計(jì)算機(jī)控制的交流供電系統(tǒng)一般 如圖 320所示 。在硬件上可以用以下方法加以解決。實(shí)踐表明，電源的干擾是計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的一個(gè)主要干擾，抑制這種干擾的主要措施有以下幾個(gè)方面。如果現(xiàn)場條件有限，信號(hào)電纜與電源電纜不得不敷設(shè)在一起時(shí)，則應(yīng)滿足以下條件： ①電纜溝內(nèi)要設(shè)置隔板，且使隔板與大地連接，如圖 817（ a）所示。 ? （ 3）信號(hào)線的敷設(shè)要盡量遠(yuǎn)離干擾源，如避免敷設(shè)在大容量變壓器、電動(dòng)機(jī)等電器設(shè)備的附近。 2．信號(hào)線的敷設(shè) 選擇了合適的信號(hào)線，還必須合理地進(jìn)行敷設(shè)。屏蔽雙絞線與屏蔽電纜相比性能稍差，但波阻抗高、體積小、可撓性好、裝配焊接方便，特別適用于互補(bǔ)信號(hào)的傳輸。在不降低抗干擾能力的條件下，應(yīng)該盡量選用價(jià)錢便宜，敷設(shè)方便的信號(hào)線。 補(bǔ)充 信號(hào)線的選擇與敷設(shè) 在計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中，信號(hào)線的選擇與敷設(shè)也是個(gè)不容忽視的問題。由于終端電阻變低，則加大負(fù)載，使波形的高電平下降，從而降低了高電平的抗干擾能力，但對(duì)波形的低電平?jīng)]有影響。圖中的信號(hào)傳輸線為雙絞線，在傳輸線始端通過與非門加入標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)，用示波器觀察門 A的輸出波形，調(diào)節(jié)傳輸線終端的可變電阻 R，當(dāng)門 A輸出的波形不畸變時(shí)，即是傳輸線的波阻抗與終端阻抗完全匹配，反射波完全消失，這時(shí)的 R值就是該傳輸線的波阻抗，即RP＝ R。例如，對(duì)于納秒級(jí)的數(shù)字電路來說， l 米左右的連線就應(yīng)當(dāng)作長錢來看待；而對(duì)于 10微妙級(jí)的電路，幾米長的連線才需要當(dāng)作長線處理。因此，這種浮地屏蔽系統(tǒng)對(duì)抑制共模干擾是很有效的。 （ 3）浮地屏蔽 動(dòng)畫鏈接 33133 3 3ssn s c m c mc s cZZU U U UZ Z Z? ? ??122 1 2 11 1 2 2()ssn s s ns c s cZZU U U UZ Z Z Z? ? ? ???12112()ssnccZZUZZ??3 1 23 1 2()s s scmc c cZ Z ZUZ Z Z??? 計(jì)算機(jī)部分采用內(nèi)外兩層屏蔽，且內(nèi)屏蔽層對(duì)外屏蔽層 (機(jī)殼地 )是浮地的，而內(nèi)層與信號(hào)源及信號(hào)線屏蔽層是在信號(hào)端單點(diǎn)接地的，被測信號(hào)到控制系統(tǒng)中的放大器是采用雙端差動(dòng)輸入方式。模擬信號(hào)隔離方法的優(yōu)點(diǎn)是使用少量的光耦，成本低；缺點(diǎn)是調(diào)試?yán)щy，如果光耦挑選得不合適，會(huì)影響系統(tǒng)的精度。例如在現(xiàn)場傳感器與 A/D轉(zhuǎn)換器或 D/A轉(zhuǎn)換器與現(xiàn)場執(zhí)行器之間的模擬信號(hào)的線性傳送， 如圖 812 所示 。 數(shù)字量輸入通道與 數(shù)字量輸出通道兩節(jié)中給出了大量應(yīng)用于數(shù)字量輸入輸出通道中的電路實(shí)例。這樣，被測信號(hào)通過變壓器的耦合獲得通路，而共模電壓由于變壓器的隔離無法形成回路而得到有效的抑制。 （ 1）變壓器隔離 利用變壓器把現(xiàn)場信號(hào)源的地與計(jì)算機(jī)的地隔離開來，也就是把 “ 模擬地 ” 與 “ 數(shù)字地 ” 斷開。這個(gè) Ucm是加在放大器輸入端上共有的干擾電壓，故稱共模干擾電壓。為了把增益與頻率特性結(jié)合起來，對(duì)于小信號(hào)可以采取以反饋放大器為基礎(chǔ)的有源濾波器，它不僅可以達(dá)到濾波效果，而且能夠提高信號(hào)的增益， 如圖 39所示。 節(jié)距 (mm) 干擾衰減比 屏蔽效果 100 14 1 23 75 71 1 37 50 112 1 41 25 141 1 43 平行線 1 1 0 ? 2．濾波 ? 采用硬件濾波器抑制串模干擾是一種常用的方法。 動(dòng)畫鏈接 1． 切斷傳播途徑 ? 雙絞線是由兩根互相絕緣的導(dǎo)線扭絞纏繞組成，為了增強(qiáng)抗干擾能力，可在雙絞線的外面加金屬編織物或護(hù)套形成屏蔽雙絞線， 圖 37給出了帶有屏蔽護(hù)套的多股雙絞線實(shí)物圖。其表現(xiàn)形式與產(chǎn)生原因 如圖 36所示 。反之，也如此。 2．磁場耦合 動(dòng)畫鏈接 ? 公共阻抗耦合發(fā)生在兩個(gè)電路的電流流經(jīng)一個(gè)公共阻抗時(shí)，一個(gè)電路在該阻抗上的電壓降會(huì)影響到