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    測控系統的抗干擾措施

    時間:2023/11/14閱讀:950
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    1、切斷干擾的傳播途徑

    1)增加干擾源與敏感元件的距離,用地線把它們隔離或在敏感元件上架屏蔽罩

    2)電路板合理分區,將強信號、弱信號、數字信號、模擬信號電路合理地分區域布置

    3)單片機和大功率器件要接地,大功率器件盡量布置在電路板邊緣

    4)在單片機I/O口,電路板連接線等關鍵地方,使用抗干擾元件可顯著提高電路的抗干擾性能。

    5)晶振與單片機引腳盡量靠近,用地線把時鐘區隔離起來,晶振外殼接地并固定。

    2、盡量采用抗干擾性能強的單片機

    1)、降低單片機內部的電源噪聲

    在傳統的數字集成電路設計中,通常將電源端和地端分別布置在對稱的兩邊。例如左下角為地,左上角為電源。這使得電源噪聲穿過整個硅片。改進方法將單片機的電源和地安排在兩個相鄰的引腳上,這樣不僅降低了穿過整個硅片的電流,還便于印制板上設計電源退耦電容,以降低系統噪聲。

    2)、降低時鐘頻率

    單片機測控系統的時鐘電路是一個調頻噪聲源,它不僅能干擾本系統,還對外界產生干擾,使其他系統的電磁兼容檢測不能達標。在保證系統可靠性的前提下,選用時鐘頻率低的單片機可降低系統的噪聲。以8051單片機為例,當最短指令周其為1US時,時鐘是12MHZ。而同樣速度的MOTOROLA兼容單片機的廠商在不犧牲運算速度的前提下,將時鐘頻率降低到原來的1/3。特別是MOTOROLA公司新推出的68HC08系列單片機、內部采用了鎖相倍頻技術,將外部時鐘除至32KHZ,而內部總線速度卻提高到8MHZ,甚至更高。

    3)、EFT技術

    隨著超大規模集成電路的發展,單片機內部的抗干擾技術也在不斷進步。MOTOROLA公司新推出的68HC08系列單片機,采用EFT技術進一步提高了單片機的抗干擾能力,當振蕩電路的正弦波信號受到外界干擾時,其波形上會疊加一些毛刺。若以施密特電路對其整形時,這種毛刺會成為觸發信號干擾正常的時鐘信號。但是交替使用施密電路和RC濾波可以使這類毛刺不起作用,這就是EFT技術。

    3、單片機測控系統中的頻率抖動技術

    將頻率拉動信號疊加到輸入信號的隨機噪聲上,雖然會增加轉換的總噪聲,但增加的噪聲是用來補償輸出數碼量化噪聲的,可使量化誤差不再輸入信號的函數而是抖動噪聲瞬時值的函數。因此,利用頻率顫抖信號可去除量化噪聲與輸入信號之間的相關性。頻率拉動信號的大小通常約為1/3LSB有效值。例如,在未加頻率拉動的情況下,ADC輸出的量化噪聲是瞬時輸入信號幅度的函數,量化拉動之后,因抖動信號的幅度不依賴于輸入信號,故量化噪聲與輸入信號無關,從而消除了ADC輸出諧波分量,但這是以增加總噪聲為代價的。需要指出的是,并不一定在ADC輸入端實際施加顫抖噪聲,也可利用地轉換器的熱噪聲作為頻率抖動信號,但ADC要有足夠的輸出位數以確保能夠去除輸入信號與量化噪聲的相關性。

    4、防止漏電流的技術

    應當在清潔、干燥、通風、環境溫度適宜的條件下使用智能化單片機測控系統。系統受潮后導致絕緣電阻下降,會產生漏電流。輕測使測量誤差增大,控制不靈;重則會造成適中故障,損壞元器件。例如,當印制板受潮時,A/D轉換器輸入阻抗下降,讀數不準,并且伴有跳數現象。這也是一些數字電壓表在雷雨季節無法正常工作的主要原因。對于受潮的印制板,可擦凈表面,然后用電吹風烘干,以消除漏電。

    有些精密集成電路,專門設置了防止極間漏電用的保護環。例如由美國哈里斯公司生產的ICL7650型斬波自穩零式精密運算放大器,HI7195A型帶微處理器的5 1/2位A/D轉換器,均設置了兩個保護環引出端。設計電路時將兩個保護環接地,即可消除印制板上輕微漏電對測量所造成的影響。

    5、濾波技術

    濾波是指從混有干擾或噪聲的信號中獲取有用信號的方法,能實現上述功能的部件叫濾波器。在數字儀表中常見的濾波器主要有三種:無源濾波器,有源濾波器,數字濾波器。


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