•④从选择逻辑器件入手，利用逻辑器件的特性来抑制串 模干扰。 • ⑤采用双绞线作信号引线的目的是减少电磁感应，并且 使各个小环路的感应电势互相呈反向抵消。选用带有屏蔽 的双绞线或同轴电缆做信号线，且有良好接地，并对测量 仪表进行电磁屏蔽。
(2)共模干扰及其抑制方法
共模干扰：模/数转换器两个输入端上公有的干扰电压。共 模干扰也称为共态干扰。
A 示波器 双绞线 RP R
信号
图 8-14 传输线波阻抗的测量
• 为了避免外界干扰的影响，在计算机中常常采用双绞 线和同轴电缆作信号线。双绞线的波阻抗一般在
100～200Ω之间，绞花愈密，波阻抗愈低。同轴电缆
的波阻抗约50～100Ω范围。根据传输线的基本理论， 无损耗导线的波阻抗为：
L0 Rp C0
光电耦合器的特点
1. 密封在一个管壳里或模压塑料封装，不受外界光的干扰； 2. 靠光传递信号，切断了各部件电路之间的地线联系； 3. 发光二极管的动态电阻小，而干扰源的内阻一般比较大，能 够传送到光电耦合器输入端的干扰信号很小； 4. 光电耦合器的传输比和晶体管的放大倍数相比一般很小，远 不如晶体管对干扰信号灵敏，而光电耦合器的发光二极管只 在通过一定电流时才发光，因此即使在干扰电压幅值比较高 的情况下，由于没有足够的能量，仍不能使发光二极管发光， 从而可以有效抑制干扰信号。
•一般情况下，共模干扰电压Ucm总是转换成一定的串模干扰Un 出现在两个输入端之间。
•为了衡量一个输入电路抑制共模干扰的能力，常用共模抑制 比CMRR(Common Mode Rejection Ratio)来表示，即
U cm CMRR 20lg (dB) Un
•Ucm是共模干扰电压，Un是Ucm转化成的串模干扰电压。显然， 对于单端对地输入方式，由于Un=Ucm，所以CMRR=0，说明 无共模抑制能力。对于双端不对地输入方式来说，由Ucm引入 的串模干扰Un越小，CMRR就越大，所以抗共模干扰能力越 强。
•②当尖峰型串模干扰成为主要干扰源时，用双积分式A/D转 换器可以削弱串模干扰的影响。因为此类转换器是对输入信 号的积分值进行测量，而不是测量信号的瞬时值。若干扰信 号是周期性的而积分时间又为信号周期或信号周期的整数倍， 则积分后干扰值为零，对测量结果不产生误差。
•③对于串模干扰主要来自电磁感应的情况下，对被测信号应 尽可能早地进行前置放大，从而达到提高回路中的信号噪声 比的目的；或者尽可能早地完成模/数转换或采取隔离和屏蔽 等措施。
被测信号Us的参考接地点和计算机输入信号的参考接 地点之间往往存在着一定的电位差Ucm
共模干扰示意图
U cm UA Zc1 单端对地输入和双端不对地输入 Z s1 Zc1
U cm UB Zc 2 Z s 2 Zc 2
U AB Z c1 Zc 2 U A UB ( )U cm Z s1 Z c1 Z s 2 Z c 2
MAX1232的结构原理
MAX1232引脚图
MAX1232内部原理图
TOL为容差输入，TOL接地时选取5％的容差，TOL接Vcc时选取10％ 的容差。
RST为复位输入，RST产生的条件有①Vcc下降低于所选择的复位电 压阈值②PBRST变低③在最小暂停周期内ST未选通④加电源期间
MAX1232的结构原理
在计算机控制系统中，被测信号有单端对地输入和双端不对地 输入两种输入形式
对于存在共模干扰的场合，不能采用单端对地输入方式，因为此 时的共模干扰电压将全部成为串模干扰电压，如左图所示。所以必须 采用双端输入不对地方式，如右图所示。
ZS、ZS1、ZS2为信号源US的内阻抗，ZC、ZC1、ZC2为输入电路的输入 阻抗。共模干扰电压Ucm对两个输入端形成两个电流回路，每个输入端A 和B的共模电压和两个输入端之间的共模电压分别为：
共模干扰的抑制方法 ①变压器隔离
•利用变压器把模拟信号电路与数字信号电路隔离开来，也就是 把模拟地与数字地断开，以使共模干扰电压Ｕcm不成回路，从 而抑制了共模干扰。另外，隔离前和隔离后应分别采用两组互 相独立的电源，切断两部分的地线联系。
②光电隔离
•光电耦合器是由发光二极管和光敏三极管封装在一个管壳 内组成的，发光二极管两端为信号输入端，光敏三极管的集 电极和发射极分别作为光电耦合器的输出端，它们之间的信 号是靠发光二极管在信号电压的控制下发光，传给光敏三极 管来完成的。
• AD620（低功耗，低成本，集成仪表放大器），还有AD623 等等.
3.长线传输干扰及其抑制方法
•(1)长线传输干扰
• ① 长线的“长”是相对的； • ②信号在长线中传输遇到三个问题： • • 一是长线传输易受到外界干扰， 二是具有信号延时，
• 三是高速度变化的信号在长线中传输时，还会出现波反射 现象。（阻抗不连续，信号在传输线末端突然遇到电缆阻抗很 小甚至没有，信号在这个地方就会引起反射。这种信号反射的 原理，与光从一种媒质进入另一种媒质要引起反射是相似的。 消除这种反射的方法，就必须在电缆的末端跨接一个与电缆的 特性阻抗同样大小的终端电阻，使电缆的阻抗连续。）
MAX1232引脚图
MAX1232内部原理图
RST为复位输入，低电平有效，产生条件同RST GND为地 Vcc为＋5V电源
ST为选通输入Watchdog定时输入
电源监控
• 电压检测器监控 Vcc 。每当 Vcc 低于所选择的容限时 (5% 容限
时的电压典型时为 4 ．62V， 10% 容限时的电压典型时为 4 ． 37V)
2.过程通道抗干扰技术
干扰沿过程通道进入计算机系统的主要原因是过程通道与主机 之间存在公共地线。
(1)串模干扰及其抑制方法 串模干扰：指叠加在被测信号上的干扰噪声。 抑制方法：应根据干扰信号的特性和来源采用不同的措施。
串模干扰的抑制方法
•①如果串模干扰频率比被测信号频率高，则采用输入低通滤 波器来抑制高频率串模干扰；如果串模干扰频率比被测信号频 率低，则采用高通滤波器来抑制低频串模干扰；如果串模干扰 频率落在被测信号频谱的两侧，则应用带通滤波器。 • 一般情况下，串模干扰均比被测信号变化快，故常用二级 阻容低通滤波网络作为模/数转换器的输入滤波器。当被测信 号变化较快时，应相应改变网络参数，以适当减小时间常数。
按钮复位延迟时间，当PBRST升高到大于一定的电压值后， 复位输出保持至少250ms的宽度。 • 一个机械按钮或一个有效的逻辑信号都能驱动 PBRST ， 无锁按钮输入至少忽略了 1ms的输入抖动，并且被保证能识 别出20ms或更大的脉冲宽度。该PBRST在芯片内部被上拉到 大约100μ A的Vcc上，因而不需要附加的上拉电阻。
硬件抗干扰技术
• 硬件抗干扰技术
(一) 计算机控制系统中的干扰源及途径
(二)抗干扰措施
过程通道抗干扰技术
系统供电
CPU抗干扰技术 接地技术
1干扰源及其转播路径
干扰源：外部干扰源与内部干扰源 外部：与系统结构无关，由外部环境因素决定。主要是 空间电或磁的影响，环境温度、湿度等气象条件，如各种 电气装置（电机、电焊机、家电和交通工具等）的起停以 及运行中发出的电磁波，太阳以及其它天体发出的电磁波、 供电电源的波动以及沿供电线路串入的干扰等。 内部：由系统结构、制造工艺决定。如不同信号的感应 （分布电容、分布电感引起的耦合感应，电磁场辐射感 应），多点接地造成的电位差，长线传输的波反射，元器 件产生的噪声等。
就输出并保持复位信号。
• • • 选择5%的容许极限时，TOL端接地； 选择10%的容许极限时，TOL端接Vcc。 当Vcc恢复到容许极限内，复位输出信号至少保持250ms的宽
度，才允许电源供电并使微处理器稳定工作。
按钮复位输入
• MAX1232的PBRST 端靠手动强制复位输出，该端保持tPBD
电磁场屏蔽：作用是防止高频电磁场对电路的影响。方法是屏 蔽加滤波，屏蔽罩用非磁性材料做，不能有孔缝，并让屏蔽罩接 地，在受干扰设备地输入端加入LC组合的滤波器。
对于由于空间感应引起的干扰，主要采用屏蔽技术来消除干扰。
磁场屏蔽：作用是将低频磁场干扰限制在屏蔽体内，方法是 利用高导磁率的金属材料做屏蔽罩。要求屏蔽罩不能有孔缝， 屏蔽物的厚度影响屏蔽效果。 导线屏蔽：在信号线上加一个金属编织的网状屏蔽套从而 屏蔽两点之间由于单根导线连接而产生的干扰。在使用屏蔽套 时，屏蔽套必须接地。 目前常用双绞线传输信号以抵消磁场干扰。因为双绞线的每 一分节形成一个相互靠近的环路，环路空间中电流方向相反， 故产生的磁场相互抵消。
干扰的主要传播路径：空间电磁感应、过程I/O通道、供 电系统、接地系统。如下图所示：
空间感应 过程I/O通道 干扰信号 供电系统 接地系统 微机系统
2 抗干扰措施 1、屏蔽技术
电场屏蔽：作用是抑制电路之间由于分布电容的耦合而产生的 电场干扰，方法是利用低电阻金属材料的屏蔽体，屏蔽效果依赖 于该屏蔽体对地的连接质量。
B.始端阻抗匹配
• 在传输线始端串入电阻R，如图所示，也能基本上消除反射， 达到改善波形的目的。一般选择始端匹配电阻R为
R Rp Rsc
Rsc －门A输出低电平时的输
图 8-16 始端阻抗匹配
• 这种匹配方法的优点是波形的高电平不变，缺点是 波形低电平会抬高。其原因是终端门B的输入电流在 始端匹配电阻R上的压降所造成的。显然，终端所带 负载门个数越多，则低电平抬高得越显著。
3、 CPU抗干扰技术
• 计算机控制系统的CPU抗干扰措施： • ①Watchdog(俗称看门狗)
•
• •
②电源监控(掉电检测及保护)
③复位 MAX1232微处理器监控电路给微处理器提供辅助功能 以及电源供电监控功能。MAX1232通过监控微处理器系统
电源供电及监控软件的执行，来增强电路的可靠性，它
波阻抗的测量
• 为了进行阻抗匹配，必须事先知道信号传输线的波阻抗RP。 信号传输线为双绞线，在传输线始端通过与非门加入标准 信号，用示波器观察门A的输出波形，调节传输线终端的 可变电阻R，当门A输出的波形不畸变时，即是传输线的波 阻抗与终端阻抗完全匹配，反射波完全消失，这时的R值 就是该传输线的波阻抗，即RP＝R。