-3dB点，40kHz，滤除短暂的瞬变信号
3. 可选的三极点贝塞尔低通滤波器 ，滤除交流干扰信号
― 可以提供 60dB 工频信号抑制能力，相当于衰减 1000倍 ― 对工频干扰的抑制能力不如A/D转换器的抑制能力
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积分式A/D转换器对交流信号的抑制
― 共模干扰是共模干扰电流流经高端/低端影响之差 ― 输入高端常常为高输入阻抗，因而共模电流对低端回路影响较大
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浮动技术和单层屏蔽
• 让测量电路浮动可以提高共模干扰抑制能力
― 为了实现测量电路浮动，要将接地的数字电路与模拟测量电路完全绝缘分开。 ― 与外部的通讯数字部分要接地。 ― 模拟测量部分与数字电路分别供电，之间的信息交流用光电耦合实现。
― 这样可以消除仪器接地间的共模电压
― 此时，共模干扰的主要来源是电源泄漏（仪器屏蔽不完善）
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测量温度时的共模干扰
•在电加热设备上测量温度时，会由于漏电造成共模干扰
― 加热器电压往往很高， ― 温度越高，绝缘越降低，漏电越严重，R0为泄漏电阻 ― 测量的温度信号，特别是热电偶信号，往往特别弱小
MTV
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一般台式数字表的屏蔽结构
仪器虽然采用了双层屏蔽技术，但是内层屏蔽接到了信号低端
双层屏蔽，输入浮动
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无屏蔽外接端的双层屏蔽
• 这些仪器虽然采用了双层屏蔽技术，但是内层屏蔽接到了信号低端 • 由于没有屏蔽保护端连接，共模抑制能力会降低
• 积分式 A/D转换器 可以提供交流信号 抑制能力： SMR 串模抑制比
― 20dB/十倍频： 抑制能力与频率成正比 ― 频率越高，抑制越强
• 积分时间与干扰信号周期整数倍时，抑 制能力最大，SMR 趋向无穷大 • 为了抑制最常见、最严重的工频干扰， 通常都将A/D转换器的积分（采样）时 间设计为接近工频周期的整数倍
• 如果干扰与被测信号相同，就无法再被区分、消除
―所以，要尽量避免干扰进入，或尽量衰减进入量
VDC + 2VAC
VDC
VDC - 2VAC
0V
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可以用低通滤波器滤除交流干扰
8508在直流功能中加入了低通滤波器 1. R1 & C1: 低通滤波器 2. R2 & C2: 低通滤波器 -3dB点，10kHz，滤除短暂的瞬变信号
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测量仪器接地时的共模干扰
• 交流供电的测量仪器接地后的情形 • 电源变压器屏蔽端接地
― 接地后可以有效的阻挡、短路变压器初级绕组的泄漏电流至大地 ― 屏蔽越完善，泄漏越小，形成的共模干扰越小
• 良好的接地是非常重要的！
• 总计的衰减系数为
rLO/(Z2+ rLO)
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测量仪器不接地时的共模干扰
• 经常会发生交流供电的测量仪器不接地或者接地不良的情形 • 这样使得电源变压器屏蔽未接地
― 工频电源由变压器初级绕组会泄漏到次级绕组，通过另一台仪器的接地端形成回路 ― 由此会产生工频电源泄露，产生较大的共模干扰 ― 泄漏严重时，甚至会损坏校准器
― 相当于将共模信号短路
• 使用输入屏蔽线连接效果更好
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1529测温仪的屏蔽连接
• 下图是Fluke 1529 测温仪的后面板 • 1529虽然采用了双层屏蔽技术，但是内层屏蔽接到了信号低端
• 由于没有屏蔽保护端连接，共模抑制能力会降低
• 由于测量电路与接地的电路之间总会存在泄漏电阻。共模干扰信 号仍然会在输入低端形成回路。 • 由输入回路阻抗和泄漏阻抗组成的分压器会对共模信号实现衰减
– 衰减的系数为为 rLO 和Z1的分压：
rLO/(Z1+ rLO)
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双层屏蔽技术
• 采用双层屏蔽技术可以进一步提高共模干扰抑制能力
这是由于交流信号时不能再利用串模抑制能力
•共模干扰抑制能力有时不能满足要求
―直流量程：10V（28.12Vp-p）的交流干扰能然会产生近30Vp-p的跳字变化 ―交流量程：10V交流干扰能然会产生近3mV的误差
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仪器连接时的共模干扰
• 两台仪器连接时，共模干扰主要是来源于仪器接地点间存在电压和 工频电源的泄漏 • 建议用导线连接测量仪器（表）和被测仪器（源）的机壳
•测量速度尽可能慢，以增加干扰抑制能力
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使用电池供电消除共模干扰举例
792A 热电型交流/直流转换标准
• 792A是目前市场上最准确的交流电压转换标准设备
―仪器分为两个部分：电池单元 和 转换器单元 ―电池平时由交流电源充电 ―每当按下测量键，交流电源连接自动切断， ―转换单元由电池供电 ―仪器有屏蔽保护端
高精度测量仪器的屏蔽和接地
• 通常测量仪器的内屏蔽与信号低端连接
― 可以用操作EXGRD键使之断开 ― 未采用EXGRD操作时，GUARD端钮悬空
• 使用屏蔽保护端连接，共模信号会被进一步衰减。
― 由内层屏蔽泄漏阻抗和输入屏蔽保护的分压器会对共模信号衰减
• 由泄漏阻抗和输入回路阻抗的分压器会对共模信号衰减进一步衰减
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专利的电源隔离技术
• 两组放大器/模数转换器的电源，以及测量回路的恒流源完全相互隔 离，彻底消除相互间的干扰• 相当于又变回为浮 Nhomakorabea的单层屏蔽
• 衰减系数为 rLO 和Z2的分压： rLO/(Z2+ rLO)
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无屏蔽外接端的双层屏蔽
• 这些仪器虽然采用了双层屏蔽技术，但是内层屏蔽接到了信号低端 • 为改善共模抑制能力，
测量时可以用粗导线连接被测信号低端和仪器机壳
•设置更长的采样时间，增加对工频干扰的抑制
― 有热电偶开路检测功能的，要取消检测
•必要时，使用电池供电消除共模干扰
测试仪器

加热
电源
R0
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MTV
测量温度时如何抑制共模干扰
测量电加热设备温度时的共模干扰 •可以使用电池供电消除共模干扰
―仪器机壳要置于绝缘的工作台，机壳不要接地，保证系统浮动 ―供电电池不要连接其他电器 ―最好用存储卡保存测量结果 ―如果连接计算机，计算机也须用电池供电 ―如果设置了热电偶开路检测，要取消设置
― 当转换速度加快，采样时间小于工频周期， 工频干扰抑制能力降低，甚至丧失 ― 50/60Hz 工频，要注意调整
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MTV
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测量端接地仪器的共模干扰
• 干扰信号同时加在输入高低端时，称为共模干扰信号 • 共模干扰信号会在输入端形成不同回路，在高低端产生不同的影 响，变成加在输入端的串模干扰
常通
Hi
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Lo
屏蔽GUARD
Presentation Title 16
高精度测量仪器的屏蔽和接地
8508A高精度数字表的屏蔽接地系统示意图
切换后状态
Hi
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Lo
屏蔽GUARD
Presentation Title 17
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Presentation Title
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测量仪器的共模抑制能力
•一般精密测量仪器的共模测量能力
―一般积分式A/D转换器，采样时间应为工频周期整数倍：20ms ―直流信号： 一般对工频干扰可以达到120dB~140dB 相当于衰减至一百万倍至一千万倍 ―交流信号： 一般对工频干扰可以达到70dB~90dB 相当于衰减至三百倍至三千倍
― 相当于又变回为浮动的单层屏蔽
• 为改善共模抑制能力，要将接入铂电阻的屏蔽（套管）用粗导线 连接仪器机壳—大地。
― 相当于将共模信号短路
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Presentation Title
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高精度测量仪器的屏蔽和接地
8508A高精度数字表的屏蔽接地系统示意图
默认状态
• 总计的衰减系数为
rLO/(Z1+ rLO)

rG/(Z2+
rG)
• 使用屏蔽外部连接的双层屏蔽 可以实现最好的共模抑制能力
5790A交流电压测量标准
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高精度测量仪器的屏蔽和接地
• 使用屏蔽外部连接的双层屏蔽可以实现最好的共模抑制能力 • 不使用屏蔽连接时，与浮动的单层屏蔽能力相同 • 此时，由输入回路阻抗和屏蔽泄漏阻抗组成的分压器会对共模信号衰减
― 将模拟测量电路单独屏蔽，称为GUARD ― 将输入引线屏蔽连接至GUARD