第三章计算机抗干扰技术

3.3 软件抗干扰措施
（5）输入输出数字信号的抗干扰措施 a.输入的数字信号，可以通过重复检查 的方法 b.反复向这些端口定期重写控制字、输 出状态字，来维持既定的输出端口状 态。 (重复输出同一数据)

3.3 软件抗干扰措施
2 提高软件自身的可靠性 （1）采取措施，减少软件设计中的错 误。 模块化设计、进行软件评审和对软件进 行测试等； （2）采用能提高可测试性的设计

3.1 干扰信号的类型及其传输形式
1.2按干扰与信号的关系分类 （1）串模干扰信号 串模干扰信号是指串联于有用信号源回路之中的干扰， 也称横向干扰或正态干扰。 当串模干扰的幅值与有用信号相接近时，系统就无法 正常工作，数据会严重失真，甚至是错误的。 产生串模干扰的原因主要是当两个电路之间存在分布 电容或磁坏链现象时，一个回路中的信号就可能在另 一个回路中产生感应电动势，形成串模干扰信号。另 外信号回路中元件参数的变化也是一种串模干扰信号。 （2）共模干扰信号

3.2 抗干扰技术
3、隔离技术 变压器隔离 继电器隔离 光电隔离

3.2 抗干扰技术
4、串模干扰的抑制 串模干扰 主要来自于电源(多为50Hz的工频干扰及其 高次谐波)、长线传输中的分布电感和分布 电容以及传感器固有噪声等。

3.2 抗干扰技术
抗串模干扰的技术措施有 ： (1)合理选用信号线。 (2)在信号电路中加装滤波器。 (3)选择合适的A／D转换器。 (4)采用调制解调技术。 (5)用光电耦合器隔离干扰。 (6)配备高质量的稳压电源 。

3.2 抗干扰技术

（2）浮地系统和接地系统 接地系统——是指设备的整个地线系统和大 地通过导体直接连接。 优点：对人员比较安全，也有利于抗干扰 。 缺点：可能会导致器件被击穿 。

3.2 抗干扰技术
（3）交流地与直流地分开 可以避免由于地电阻把交流电力线引进的干 扰传输到装置的内部，保证装置内的器件安 全和电路工作的稳定性 。

3.3 电源干扰的抑制
（4）整流后抑制干扰措施 a.直流稳压电源配置与抗干扰 b.整流后多级滤波

3.3 电源干扰的抑制
(3)微机用不间断电源UPS 不 间 断 电 源 (Uninterruptible Power System) 将交流市电变为直流电的整流／充电装置； 把直流电再转变为交流电的逆变器。
1.4按干扰源的类型分类 （1）外部干扰信号 （2）内部干扰信号 系统的结构布局、线路设计、元器件性能变化和漂移 等原因。。

3.1 干扰信号的类型及其传输形式
1.3按干扰信号的性质分类 （1）随机干扰信号 是指无规律的随机性干扰。 （2）周期干扰信号 交流声、啸叫、气船声等自激振荡。

3.2 抗干扰技术

3.2 抗干扰技术
5 共模干扰的抑制 抑制共模干扰包括抑制共模干扰本身、抑制 共模干扰向串模干扰的转变以及抑制已经 转换成串模的干扰三个方面。

3.2 抗干扰技术
6 长线传输中的抗干扰问题 在长线传输中，传输线路对于有用信号有下 列几种不利的作用 ： (1)滞后作用 (2)波形畸变衰减作用。 (3)外界电磁波、电磁场、静电场和其他传 输线的干扰作用。 （3）“长线效应”
第三章 计算机控制系统的抗干扰技术

3.1干扰信号的类型及其传输形式 3.2抗干扰技术 3.3电源干扰的抑制 3.3软件抗干扰措施

3.1 干扰信号的类型及其传输形式
什么是干扰源? 产生干扰的原因称为干扰源。 构成干扰的三个要素： 干扰源、传输途径及干扰对象。 1、干扰信号的类型 1.1按干扰耦合的形式分类 （1）静电干扰 静电耦合是干扰电场通过电容耦合方式窜入其他回 路中。

3.3 软件抗干扰措施
软件可靠性技术主要包括以下两个方面的 内容： 利用软件提高系统的可靠性； 提高软件自身的可靠性。

3.3 软件抗干扰措施
系统的可靠性也分硬件可靠性和软件可 靠性两个方面。 通过提高元器件的质量、采用冗余设计、 进行预防性维护、增设抗干扰装置等 措施，提高硬件的可靠性 ； 采用系统信息管理的软件，用软件进行 系统调度；编制诊断程序，及时发现 故障并排除。
3、隔离技术 隔离的实质是切断共地耦合通道，抑制因地 环路引入的干扰。隔离是将电气信号转变 为电、磁、光及其它物理量作为中间量，使 两侧的电流回路相对隔离又能实现信号的传 递。

3.2 抗干扰技术
3、隔离技术 隔离的实质是切断共地耦合通道，抑制因地 环路引入的干扰。隔离是将电气信号转变 为电、磁、光及其它物理量作为中间量，使 两侧的电流回路相对隔离又能实现信号的传 递。

3.3 软件抗干扰措施
（3）指令复执技术 可以将两指令复执技术是指在程序执行 过程中，一旦发现错误就重新执行被 错误干扰的现行指令。

3.3 软件抗干扰措施
（4）输入输出软件抗干扰处理 a.对模拟量多次采样。 b.为确保开关量正确输入，可采取多次 读入并比较的方法。 c.重复输出同一数据是软件最为有效的 输出抗干扰措施。
常用抑制干扰的措施主要有： 滤波、接地、 屏蔽、隔离、 设置干扰吸收网络 及合理布线等 。

3.2 抗干扰技术
1、接地技术 将电路、单元与充作信号电位公共 参考点的一个等位点或等位面实现低阻 抗连接——称为接地 。

3.2 抗干扰技术
1、接地技术 一是为了安全——即安全接地
位必须是大地电位 ）
。（基准电

3.1 干扰信号的类型及其传输形式
1.2按干扰与信号的关系分类 （2）共模干扰信号 是指对地电位的变化所形成的干扰信号，也称对地干 扰或不平衡干扰。 容易被忽略而难处理。 产生原因很多，主要产生原因有： 通过对地分布电容和漏电导耦合； 同一系统的多点接地点之间形成的电位差。

3.1 干扰信号的类型及其传输形式

3.2 抗干扰技术
（3）“长线效应” 由于分布电容和分布电感的影响，线路中存 在着前向电压波和前向电流波，当线路终端 阻抗不匹配时，有用信号还会产生反射波， 当线路始端阻抗不匹配时，反射信号会再次 产生反射波。反射信号与有用信号叠加在一 起，使有用信号波形变坏，这就是一般所 说的“长线效应”。


3.3 电源干扰的抑制
1 电源干扰的基本类型 （1）电源线中的高频干扰 （2）感性负载产生的瞬变干扰 （3）晶闸管通断时产生的干扰 （4）电网电压的短时下降干扰 （5）拉闸过程形成的高频干扰

3.3 电源干扰的抑制
2 电源抗干扰的基本方法 （1）交流电源滤波器 在交流电源的进线端，即电源变压器 的初级串联一个电源滤波器，可以有 效地抑制高频干扰的侵入。
第三章 计算机控制系统的抗干扰技术



如何提高计算机控制系统的可靠性? 干扰的主要类型有哪些?这些干扰如何对控制 系统产生作用? 电源干扰的主要类型有哪些?电源干扰耦合系 统的主要途径有哪些? 抑制电源干扰的主要方法有哪些?

3.3 软件抗干扰措施
（1）程序运行监视系统 程序运行监视系统WDT，直译为“看 门狗”，是一种软硬件结合的抗程序 “跑飞”的措施。 缺点：WDT是一种被动的抗干扰措 施，它只能在一定程度上减少干扰造成 的损失。其困难之处在于定时时间T 长短的选择较困难。

3.3 软件抗干扰措施
（2）软件陷阱 为了使“乱飞”程序在程序区迅速纳入 正常轨道，应该对其使用单字节指令， 并在关键地方人为地插入一些单字节 指令NOP，或将有效单字节指令重写， 这种方式称之为指令冗余 。 缺点：软件陷阱对陷入死循环的“跑飞” 程序则无能为力，WDT这方面则更 可靠，者结合使用。
二是为了给系统提供一个基准电位，并 给高频干扰提供低阻通路——即工作接 地。

3.2 抗干扰技术
1、接地技术
几种常用的接地处理原则及技术： （1）接地方式 “安全接地”——均采用一点接地方式。 “工作接地”——依工作电流频率不同而有 一点接地和多点接地两种 。

3.2 抗干扰技术
（2）浮地系统和接地系统 浮地系统——是指设备的整个地线系统和大 地之间无导体连接，它是以悬浮的地作为系 统的参考电平。 优点：不受大地电流的影响；机内器件不会 因高压感应而击穿 。 缺点：对设备与地的绝缘电阻较高；外壳带 电，不安全。

3.2 抗干扰技术
（2)电磁屏蔽 防止高频电磁场对电路的影响。电磁屏蔽包 括对电磁感应干扰及电磁辐射干扰的屏蔽。 （3）磁场屏蔽 对于低频磁场干扰，用上述电磁屏蔽方法往 往难以奏效，一般采用高导磁率材料作屏蔽 体，利用其磁阻较小的特点，给干扰磁通提 供一个低磁阻通路，使其限制在屏蔽体内。

3.2 抗干扰技术

3.1 干扰信号的类型及其传输形式
1.1按干扰耦合的形式分类 （2）电磁干扰 在任何通电导体周围空间都会产生磁场，而且电流 的变化必然引起磁场的变化，变化的磁场就要在其 周围闭合回路中产生感应电动势。 在设备内部，线圈或变压器的漏磁会引起干扰；在 设备外部，当两根导线在很长的一段区间架设时， 也会引起干扰。
3.2 抗干扰技术
长线传输中如何抗干扰？ 长选用同轴电缆或双绞线，不宜选用一般平 行导线。 同轴电缆——对于电场干扰有较好的抑制作 用， 双绞线——对于磁场干扰有较好的抑制作用。

3.3 电源干扰的抑制
在计算机控制系统中，最重要也是危害 最严重的干扰就是来自于电源的干扰 ； 70％的干扰是通过电源耦合进来的。

3.2 抗干扰技术
（4）模拟地与数字地分开 （5)印刷电路板的地线安排 加宽地线，以降低地线，阻抗 ; 充分利用地线的屏蔽作用。 (6)屏蔽地

3.2 抗干扰技术
2、屏蔽技术 按需屏蔽的干扰场的性质，屏蔽可分为电场 屏蔽、磁场屏蔽和电磁屏蔽三种 。 （1)电场屏蔽 抑制电路之间由于分布电容的耦合而产生的 电场干扰。