• 在计算机控制系统的现场，往往有许多强电设备，它们的启动和工作 过程中将产生干扰电磁场，另外还有来自空间传播的电磁波和雷电的
干扰，以及高压输电线周围交变磁场的影响等。
高压电线
雷电
过程控制系统
雷达、电台等 天线发射装置
引 入 噪 声
地电位波动
交流动力线
电机、电焊机等 大用电设备
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第9章 计算机抗干扰技术
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第9章 计算机抗干扰技术
产生差模干扰的原因
主要有分布电容的电场耦合，空间的磁场耦合，长线传输的互 感，50Hz工频干扰，以及信号回路中元件参数变化等。
差模干扰示意图
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第9章 计算机抗干扰技术
共模干扰：
• 是指系统的两个信号输入端上所共有的干扰电压,共模干 扰也称为共态干扰或纵向干扰。
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第9章 计算机抗干扰技术
磁场耦合
– 在任何载流导体周围都会产生磁场，当电流变化时会引起交变磁场，该 磁场必备内部，线圈或变压器的漏磁也会引起干扰；在设备外部，平行架 设的两根导线也会产生干扰，由于感应电磁场引起的耦合，可以计算感 应电压
第9章 计算机抗干扰技术
第9章
计算机控制系统中的抗干扰技术特点、 作用和应用
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第9章 计算机抗干扰技术
本章主要内容
• 干扰的传播途径与作用方式 • 硬件抗干扰技术 • 软件抗干扰技术
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第9章 计算机抗干扰技术
9.1 干扰的传播途径 与作用方式
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第9章 计算机抗干扰技术
干扰传播途径主要有： • 电场耦合
• 磁场耦合
电场耦合
• 公共阻抗耦合
– 电场耦合又称静电耦合，是通过电容耦合窜入其他线路的。
– 电场干扰可以通过两根导线之间构成的分布电容窜入系统
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第9章 计算机抗干扰技术
Un
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jRC12 jR(C12 C2g )
U1
当导体2对地电阻R很小时，使jωR(C12+C2g) << 1时，式(9.1)可以近似表示为
Un jRC12U1
这表明干扰电压Un与干扰频率ω和幅度U1、输入电阻R、耦合电容C12 成正比关系。
当导体2对地电阻R很大，使jωR(C12+C2g) >> 1时，式(9.1)可以近似表示为
Un

C12 C12 C2g
U1
在这种情况下，干扰电压Un由电容C12和C2g的分压关系及U1所确定， 其幅值比前两种情况大得多。
因为Zr>>Zs，则
U n1

Zs Zr
U cm
• 其中，Zs是信号源内阻(含信号引线电阻)，Zr 是放大器输入阻抗。显然，Zr越大，或Zs越小， Un1越小，越有利于抑制共模干扰。
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第9章 计算机抗干扰技术
• 图 9.8(b)所示为放大器双端输入情况，Zs1、
Zs2为信号源内阻，Zc1、Zc2为系统输入阻抗。
•计算机的地、信号放大器的地与现场信号源的地一般相隔一段距离，在 两个接地点之间往往存在一个电位差Vc，该电位差是系统信号输入端上 共有的干扰电压，会对系统产生共模干扰。
共模干扰示意图
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第9章 计算机抗干扰技术
• 对于系统的干扰来说，共模干扰大都通过差模干扰的方式 表现出来。
两种输入方式时共模电压的引入
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第9章 计算机抗干扰技术
9.1.1 干扰的来源
计算机控制系统中干扰的来源是多方面的:
干扰
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外部干扰
外部干扰与系统结构无关，是由使用条件和外 部环境因素决定的。
主要有：天电干扰，如雷电或大气电离作用引起 的干扰电波；天体干扰，如太阳辐射的电磁波； 周围电气设备发出的电磁波的干扰；电源的工频 干扰；气象条件引起的干扰；地磁场干扰；火化 放电、弧光放电、辉光放电等产生的电磁波等。
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第9章 计算机抗干扰技术
• 图 (a)所示为信号单端输入情况，Zs是信号源 内阻，Zr是系统输入阻抗。共模干扰电压Ucm 和信号源电压Us相加共同作用于回路，此时，
共模干扰全部以差模干扰形式作用于电路。由
Ucm引起系统输入的差模电压Un1为
•
U n1

Zs Zs Zr
U cm
共模电压Ucm引起系统输入端的差模干扰电压
Un2为
Un2


Zc1 Zs1 Zc1

Zc2 Zs2 Zc2
Ucm
• 若Zs1=Zs2，Zc1=Zc2，则Un2=0，系统没有
引入共模干扰。实际上，两个输入端不可能作 到完全对称，因此，Un2≠0，也就是说实际上 总是存在一定的共模干扰电压。当Zs1和Zs2 越小，Zc1和Zc2越大，并且Zc1和Zc2越接近 时，共模干扰电压就越小
Un jMI1
其中： • ω为感应磁场交变角频率 • M为两根导线之间的互感 • I1为导线1中的电流
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第9章 计算机抗干扰技术
•公共阻抗耦合
– 公共阻抗耦合干扰是由于电流流过回路间公共 阻抗，使得一个回路的电流所产生的电压降影 响到另一回路。
– 在计算机控制系统中，普遍存在公共耦合阻抗， 例如，电源引线、印刷电路板上的地和公共电 源线、汇流排等。这些汇流条都具有一定的阻 抗，对于多回路来讲，就是公共耦合阻抗。
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第9章 计算机抗干扰技术
公共电源线的阻抗耦合 公共地线的阻抗耦合
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9.1.3 干扰的作用方式
• 按干扰作用方式的不同，可分为差模干扰、共模干扰和长 线传输干扰。
差模干扰：
又称串模干扰，是指叠加在被测信号上的干扰噪声，它串 联在信号源回路中，与被测信号相加输入系统。差模干扰 与被测信号在回路中处于同样的地位，也称为常态干扰或 横向干扰。
内部干扰是由系统的结构布局、线路设计、元器件 内部干扰 性质变化和漂移等原因造成的
主要有：分布电容、分布电感引起的耦合感应，电 磁场辐射感应，长线传输的波反射，多点接地造成 的电位差引入的干扰，寄生振荡引起的干扰以及热 噪声、闪变噪声、尖峰噪声等。
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第9章 计算机抗干扰技术
9.1.2 干扰的传播途径
与干扰相关的几个概念：
干扰： 是指有用信号以外的噪声或造成计算机设备 不能正常工作的破坏因素。
干扰源： 产生干扰信号的原因 干扰对象： 干扰源通过传播途径影响的器件或系统 干扰系统的三个要素：干扰源、传播途径及干扰对象。
抗干扰技术就是通过对这三要素中的一个或多个采取必要 措施来实现的。
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