第五章4硬件抗干扰技术讲义教材
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第4节: 系统硬件抗干扰技术
1、干扰的来源与传播途径。 2、硬件抗干扰措施。
计算机控制系统的被控变量分布在生产 现场的各个角落，因而计算机是处于干扰频繁 的恶劣环境中，干扰是有用信号以外的噪声， 这些干扰会影响系统的测控精度，降低系统的 可靠性，甚至导致系统的运行混乱，造成生产 事故。
但干扰是客观存在的，所以，人们必须 研究干扰，以采取相应的抗干扰措施。
利用光耦隔离器的开关特性，可传送数字信号而隔离 电磁干扰，即在数字信号通道中进行隔离。4.2 数字量 输入通道与4.3 数字量输出通道两节中给出了大量应用 于数字量输入输出通道中的电路实例，如图4-4开关量 输入信号调理电路中，光耦隔离器不仅把开关状态送 至主机数据口，而且实现了外部与计算机的完全电隔 离；又如图 4-11继电器输出驱动电路中，光耦隔离 器不仅把CPU的控制数据信号输出到外部的继电器， 而且实现了计算机与外部的完全电隔离。
Ia 干扰线
Un
C1
Us
计算机控制系统 Us C2 计算机控制系统
(a) 表现形式
(b) 产生原因
图8- 6 串模干扰
对串模干扰的抑制较为困难，因为干扰Un直 接与信号Us串联。目前常采用双绞线与滤波器两 种措施。
1．双绞线做信号引线
双绞线是由两根互相绝缘的导线扭绞缠绕组成，为 了增强抗干扰能力，可在双绞线的外面加金属编织 物或护套形成屏蔽双绞线，图8-7给出了带有屏蔽 护套的多股双绞线实物图。
内部干扰则是由系统的结构布局、制造工艺所引 入的。内部干扰环境如图8-2所示，有分布电容、 分布电感引起的耦合感应，电磁场辐射感应，长 线传输造成的波反射；多点接地造成的电位差引 入的干扰；装置及设备中各种寄生振荡引入的干 扰以及热噪声、闪变噪声、尖峰噪声等引入的干 扰；甚至元器件产生的噪声等。
数字地之间的共模电压Ucm在进入到放大
器以前将会被衰减到很小很小。余下的进 入到计算机系统内的共模电压在理论上几 乎为零。因此，这种浮地屏蔽系统对抑制 共模干扰是很有效的。
4.3.3长线传输干扰的抑制
由生产现场到计算机的连线往往长达几十米，甚至数百 米。即使在中央控制室内，各种连线也有几米到十几米。对 于采用高速集成电路的计算机来说，长线的“长”是一个相 对的概念，是否“长线”取决于集成电路的运算速度。例如， 对于纳秒级的数字电路来说，l 米左右的连线就应当作长钱 来看待；而对于10微妙级的电路，几米长的连线才需要当作 长线处理。
4.1 干扰的来源
干扰的来源是多方面的，有时甚至是错综复杂的。 干扰有的来自外部，有的来自内部。
外部干扰由使用条件和外部环境因素决定。外部干 扰环境如图1所示，有天电干扰，如雷电或大气电离 作用以及其他气象引起的干扰电波；天体干扰，如 太阳或其他星球辐射的电磁波；电气设备的干扰， 如广播电台或通讯发射台发出的电磁波，动力机械、 高频炉、电焊机等都会产生干扰；此外，荧光灯、 开关、电流断路器、过载继电器、指示灯等具有瞬 变过程的设备也会产生较大的干扰；来自电源的工 频干扰也可视为外部干扰。
1．变压器隔离
利用变压器把现场信号源的地与计算机的地隔离开来，也
就是把“模拟地”与“数字地”断开。被测信号通过变压器
耦合获得通路，而共模干扰电压由于不成回路而得到有效的
抑制。
Us
Us1
B
Us2
放大器 双绞线
调制器
解调器 A/D 计算机
模拟地
图8-10变压器隔离
数字地
2．光电隔离
光电耦合隔离器是目前计算机控制系统中最常用的一 种抗干扰方法。光电耦合隔离器的结构原理在4.1 光电 耦合隔离技术中已作过详细介绍。
C2
R1 R2
R1 R2 +
+ A
U0
C1 C2 计控
Us
系统 Ui
C1
计控 系统
屏蔽层
R4 R3
(a) 无源阻容滤波器
(b) 有源滤波器
图8-8 滤波电路
4.3.2 共模干扰的抑制
共模干扰是指计算机控制系统输入通道中信 号放大器两个输入端上共有的干扰电压，可以是 直流电压，也可以是交流电压，其幅值达几伏甚 至更高，这取决于现场产生干扰的环境条件和计 算机等设备的接地情况。其表现形式与产生原因 如图8-9所示。
地点之间存在一个电位差Ucm。这个Ucm是加在放大器
输入端上共有的干扰电压，故称共模干扰电压。
既然共模干扰产生的原因是不同“地”之间存在的电压， 以及模拟信号系统对地的漏阻抗。因此，共模干扰电压的 抑制就应当是有效的隔离两个地之间的电联系，以及采用 被测信号的双端差动输入方式。具体的有变压器隔离、光 电隔离与浮地屏蔽等三种措施。
2．磁场耦合
▪ 空间的磁场耦合是通过导体间的互感耦合进来的。在任
何载流导体周围空间中都会产生磁场，而交变磁场则对其周 围闭合电路产生感应电势。如设备内部的线圈或变压器的漏 磁会引起干扰，还有普通的两根导线平行架设时，也会产生 磁场干扰，如图8- 4所示。
如果导线1为承载着10kVA、220V的交流输电线， 导线2为与之相距1米并平行走线10米的信号线，两线 之间的互感M会使信号线上感应到的干扰电压Un高达 几十毫伏。如果导线2是连接热电偶的信号线，那么这 几十毫伏的干扰噪声足以淹没热电偶传感器的有用信号。
4.3.1 串模干扰的抑制
串模干扰是指迭加在被测信号上的干扰噪声， 即干扰源串联在信号源回路中。其表现形式与产
生原因如图8-6所示。图中Us为信号源，Un为 串模干扰电压，邻近导线(干扰线)有交变电流Ia 流过，由Ia产生的电磁干扰信号就会通过分布电 容C1和C2的耦合，引至计算机控制系统的输入
端。
节距(mm) 100 75 50 25
平行线
干扰衰减比
14 1
71 1
112
1
141
1
11
屏蔽效果 23 37 41 43 0
2．引入滤波电路
采用硬件滤波器抑制串模干扰是一种常用的方法。根 据串模干扰频率与被测信号频率的分布特性，可以选 用具有低通、高通、带通等滤波器。其中，如果干扰 频率比被测信号频率高，则选用低通滤波器；如果干 扰频率比被测信号频率低，则选用高通滤波器；如果 干扰频率落在被测信号频率的两侧时，则需用带通滤 波器。一般采用电阻R、电容C、电感L等无源元件构 成滤波器，图8-8（a）所示为在模拟量输入通道中引 入的一个无源二级阻容低通滤波器，但它的缺点是对 有用信号也会有较大的衰减。为了把增益与频率特性 结合起来，对于小信号可以采取以反馈放大器为基础 的有源滤波器，它不仅可以达到滤波效果，而且能够 提高信号的增益，如图8-8(b)所示。
❖ 引言 ❖ 4.3.1 串模干扰的抑制 ❖ 4.3.2 共模干扰的抑制 ❖ 4.3.3 长线传输干扰的抑制 ❖ 4.3.4 信号线的选择与敷设 ❖ 4.3.5 电源系统的抗干扰 ❖ 4.3.6 接地系统的抗干扰
引言
了解了干扰的来源与传播途径，我们就可 以采取相应的抗干扰措施。在硬件抗干扰措 施中，除了按照干扰的三种主要作用方式— —串模、共模及长线传输干扰来分别考虑外， 还要从布线、电源、接地等方面考虑。
I1 U1
导线1
R1
Un
M
R2
导线2 R3
图 8-4 导 线 之 间 的 磁 场 耦 合
3．公共阻抗耦合
公共阻抗耦合发生在两个电路的电流流经一个 公共阻抗时，一个电路在该阻抗上的电压降会 影响到另一个电路，从而产生干扰噪声的影响。 图8-5给出一个公共电源线的阻抗耦合示意图。
R3
R1
i2 A2
数字地
计 算 机 D /A
放大器
V CC
双绞线
执
行
器
RL
数字地
模拟地 （ b） 在 D /A 转 换 器 与 执 行 器 之 间 图 8-12 光 耦 隔 离 器 的 模 拟 信 号 隔 离
3．浮地屏蔽
浮地屏蔽是利用屏蔽层使输入信号的“模拟地” 浮空，使共模输入阻抗大为提高，共模电压在输 入回路中引起的共模电流大为减少，从而抑制了 共模干扰的来源，使共模干扰降至很低，图813给出了一种浮地输入双层屏蔽放大电路。
信号在长线中传输除了会受到外界干扰和引起信号延迟外， 还可能会产生波反射现象。当信号在长线中传输时，由于传 输线的分布电容和分布电感的影响，信号会在传输线内部产 生正向前进的电压波和电流波，称为入射波。
1．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，波阻抗RP的测量如图8-14所示。 图中的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。
ຫໍສະໝຸດ Baidu
采用双绞线作信号线的目的，就是因为外界电 磁场会在双绞线相邻的小环路上形成相反方向 的感应电势，从而互相抵消减弱干扰作用。双 绞线相邻的扭绞处之间为双绞线的节距，双绞 线不同节距会对串模干扰起到不同的的抑制效 果，见表8-1。
双绞线可用来传输模拟信号和数字信号，用于 点对点连接和多点连接应用场合，传输距离为 几公里，数据传输速率可达2Mbps。
Us
Zr
计控 系统
信号源 Us
计控 Zr 系统
Ucm
Ucm
(a) 表现形式
(b) 产生原因
图 8-9 共模干扰
在计算机控制系统中一般都用较长的导线把现场中的传感 器或执行器引入至计算机系统的输入通道或输出通道中， 这类信号传输线通常长达几十米以至上百米，这样，现场 信号的参考接地点与计算机系统输入或输出通道的参考接
利用光耦隔离器的线性放大区，也可传送模拟
信号而隔离电磁干扰，即在模拟信号通道中进 行隔离。例如在现场传感器与A/D转换器或 D/A转换器与现场执行器之间的模拟信号的线 性传送，如图8-12 所示。
Us
传 感 器
双绞线
放大器
V CC A /D 计 算 机
模拟地
（ a） 在 传 感 器 与 A /D 转 换 器 之 间
图8-3给出两根平行导线之间静电耦合的示意 电路，Cl 2是两个导线之间的分布电容，C1g、 C2g是导线对地的电容，R是导线2对地电阻。 如果导线1上有信号U1存在，那么它就会成为 导线2的干扰源，在导线2上产生干扰电压Un 。 显 然 ， 干 扰 电 压 Un 与 干 扰 源 U1 、 分 布 电 容 Cl2、C2g的大小有关。
双绞线
信号 A
RP
R 示波器
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。
i1 A1
R4
R2
图 8-5 公 共 电 源 线 的 阻 抗 耦 合
在一块印制电路板上，运算放大器A1和A2是两个独 立的回路，但都接入一个公共电源，电源回流线的等效
电阻R1、R2是两个回路的公共阻抗。当回路电流i1变化
时，在R1和R2上产生的电压降变化就会影响到另一个回
路电流i2。反之，也如此。
4.3 硬件抗干扰措施
信号源 屏蔽层 Us
Ucm
外屏蔽层 内屏蔽层
计
A
算 机
Zs1 I1
计
Us
Zs2 I2
算 机
Zs3 I3 Zc2 Zc1
Zc3 Ucm
(a) 原理框图
(b) 等效电路
图8-13 浮地输入双层屏蔽放大电路
计算机部分采用内外两层屏蔽，且内屏 蔽层对外屏蔽层(机壳地)是浮地的，而内层 与信号源及信号线屏蔽层是在信号端单点 接地的，被测信号到控制系统中的放大器 是采用双端差动输入方式。这样模拟地与
+5V
+5V
D0
D1
A /D 转换器
D2 D3 D4
D5
D6 D7
D0
D1 D2
C PU
D3
D4
D5
D6
D7
( a ) 在 A /D 转 换 器 与 C P U 之 间
+5V
+5V
C PU
D0 D1
D2
D3
D4
D5
D6
D7
D0
D1 D2 D3
D /A 转换器
D4
D5
D6
D7
( b ) 在 C P U 与 D /A 转 换 器 之 间 图 8-11 光 耦 隔 离 器 的 数 字 信 号 隔 离
4.2 干扰的传播途径
干扰的传播途径
干扰传播的途径主要有三种：静电耦合，磁场 耦合，公共阻抗耦合。
1．静电耦合
导线1
导线2
C 12
Un
C 1g
C 2g
U1
R
图 8-3 导 线 之 间 的 静 电 耦 合
静电耦合是电场通过电容耦合途径窜入其它线 路的。两根并排的导线之间会构成分布电容， 如印制线路板上印制线路之间、变压器绕线之 间都会构成分布电容。
1、干扰的来源与传播途径。 2、硬件抗干扰措施。
计算机控制系统的被控变量分布在生产 现场的各个角落，因而计算机是处于干扰频繁 的恶劣环境中，干扰是有用信号以外的噪声， 这些干扰会影响系统的测控精度，降低系统的 可靠性，甚至导致系统的运行混乱，造成生产 事故。
但干扰是客观存在的，所以，人们必须 研究干扰，以采取相应的抗干扰措施。
利用光耦隔离器的开关特性，可传送数字信号而隔离 电磁干扰，即在数字信号通道中进行隔离。4.2 数字量 输入通道与4.3 数字量输出通道两节中给出了大量应用 于数字量输入输出通道中的电路实例，如图4-4开关量 输入信号调理电路中，光耦隔离器不仅把开关状态送 至主机数据口，而且实现了外部与计算机的完全电隔 离；又如图 4-11继电器输出驱动电路中，光耦隔离 器不仅把CPU的控制数据信号输出到外部的继电器， 而且实现了计算机与外部的完全电隔离。
Ia 干扰线
Un
C1
Us
计算机控制系统 Us C2 计算机控制系统
(a) 表现形式
(b) 产生原因
图8- 6 串模干扰
对串模干扰的抑制较为困难，因为干扰Un直 接与信号Us串联。目前常采用双绞线与滤波器两 种措施。
1．双绞线做信号引线
双绞线是由两根互相绝缘的导线扭绞缠绕组成，为 了增强抗干扰能力，可在双绞线的外面加金属编织 物或护套形成屏蔽双绞线，图8-7给出了带有屏蔽 护套的多股双绞线实物图。
内部干扰则是由系统的结构布局、制造工艺所引 入的。内部干扰环境如图8-2所示，有分布电容、 分布电感引起的耦合感应，电磁场辐射感应，长 线传输造成的波反射；多点接地造成的电位差引 入的干扰；装置及设备中各种寄生振荡引入的干 扰以及热噪声、闪变噪声、尖峰噪声等引入的干 扰；甚至元器件产生的噪声等。
数字地之间的共模电压Ucm在进入到放大
器以前将会被衰减到很小很小。余下的进 入到计算机系统内的共模电压在理论上几 乎为零。因此，这种浮地屏蔽系统对抑制 共模干扰是很有效的。
4.3.3长线传输干扰的抑制
由生产现场到计算机的连线往往长达几十米，甚至数百 米。即使在中央控制室内，各种连线也有几米到十几米。对 于采用高速集成电路的计算机来说，长线的“长”是一个相 对的概念，是否“长线”取决于集成电路的运算速度。例如， 对于纳秒级的数字电路来说，l 米左右的连线就应当作长钱 来看待；而对于10微妙级的电路，几米长的连线才需要当作 长线处理。
4.1 干扰的来源
干扰的来源是多方面的，有时甚至是错综复杂的。 干扰有的来自外部，有的来自内部。
外部干扰由使用条件和外部环境因素决定。外部干 扰环境如图1所示，有天电干扰，如雷电或大气电离 作用以及其他气象引起的干扰电波；天体干扰，如 太阳或其他星球辐射的电磁波；电气设备的干扰， 如广播电台或通讯发射台发出的电磁波，动力机械、 高频炉、电焊机等都会产生干扰；此外，荧光灯、 开关、电流断路器、过载继电器、指示灯等具有瞬 变过程的设备也会产生较大的干扰；来自电源的工 频干扰也可视为外部干扰。
1．变压器隔离
利用变压器把现场信号源的地与计算机的地隔离开来，也
就是把“模拟地”与“数字地”断开。被测信号通过变压器
耦合获得通路，而共模干扰电压由于不成回路而得到有效的
抑制。
Us
Us1
B
Us2
放大器 双绞线
调制器
解调器 A/D 计算机
模拟地
图8-10变压器隔离
数字地
2．光电隔离
光电耦合隔离器是目前计算机控制系统中最常用的一 种抗干扰方法。光电耦合隔离器的结构原理在4.1 光电 耦合隔离技术中已作过详细介绍。
C2
R1 R2
R1 R2 +
+ A
U0
C1 C2 计控
Us
系统 Ui
C1
计控 系统
屏蔽层
R4 R3
(a) 无源阻容滤波器
(b) 有源滤波器
图8-8 滤波电路
4.3.2 共模干扰的抑制
共模干扰是指计算机控制系统输入通道中信 号放大器两个输入端上共有的干扰电压，可以是 直流电压，也可以是交流电压，其幅值达几伏甚 至更高，这取决于现场产生干扰的环境条件和计 算机等设备的接地情况。其表现形式与产生原因 如图8-9所示。
地点之间存在一个电位差Ucm。这个Ucm是加在放大器
输入端上共有的干扰电压，故称共模干扰电压。
既然共模干扰产生的原因是不同“地”之间存在的电压， 以及模拟信号系统对地的漏阻抗。因此，共模干扰电压的 抑制就应当是有效的隔离两个地之间的电联系，以及采用 被测信号的双端差动输入方式。具体的有变压器隔离、光 电隔离与浮地屏蔽等三种措施。
2．磁场耦合
▪ 空间的磁场耦合是通过导体间的互感耦合进来的。在任
何载流导体周围空间中都会产生磁场，而交变磁场则对其周 围闭合电路产生感应电势。如设备内部的线圈或变压器的漏 磁会引起干扰，还有普通的两根导线平行架设时，也会产生 磁场干扰，如图8- 4所示。
如果导线1为承载着10kVA、220V的交流输电线， 导线2为与之相距1米并平行走线10米的信号线，两线 之间的互感M会使信号线上感应到的干扰电压Un高达 几十毫伏。如果导线2是连接热电偶的信号线，那么这 几十毫伏的干扰噪声足以淹没热电偶传感器的有用信号。
4.3.1 串模干扰的抑制
串模干扰是指迭加在被测信号上的干扰噪声， 即干扰源串联在信号源回路中。其表现形式与产
生原因如图8-6所示。图中Us为信号源，Un为 串模干扰电压，邻近导线(干扰线)有交变电流Ia 流过，由Ia产生的电磁干扰信号就会通过分布电 容C1和C2的耦合，引至计算机控制系统的输入
端。
节距(mm) 100 75 50 25
平行线
干扰衰减比
14 1
71 1
112
1
141
1
11
屏蔽效果 23 37 41 43 0
2．引入滤波电路
采用硬件滤波器抑制串模干扰是一种常用的方法。根 据串模干扰频率与被测信号频率的分布特性，可以选 用具有低通、高通、带通等滤波器。其中，如果干扰 频率比被测信号频率高，则选用低通滤波器；如果干 扰频率比被测信号频率低，则选用高通滤波器；如果 干扰频率落在被测信号频率的两侧时，则需用带通滤 波器。一般采用电阻R、电容C、电感L等无源元件构 成滤波器，图8-8（a）所示为在模拟量输入通道中引 入的一个无源二级阻容低通滤波器，但它的缺点是对 有用信号也会有较大的衰减。为了把增益与频率特性 结合起来，对于小信号可以采取以反馈放大器为基础 的有源滤波器，它不仅可以达到滤波效果，而且能够 提高信号的增益，如图8-8(b)所示。
❖ 引言 ❖ 4.3.1 串模干扰的抑制 ❖ 4.3.2 共模干扰的抑制 ❖ 4.3.3 长线传输干扰的抑制 ❖ 4.3.4 信号线的选择与敷设 ❖ 4.3.5 电源系统的抗干扰 ❖ 4.3.6 接地系统的抗干扰
引言
了解了干扰的来源与传播途径，我们就可 以采取相应的抗干扰措施。在硬件抗干扰措 施中，除了按照干扰的三种主要作用方式— —串模、共模及长线传输干扰来分别考虑外， 还要从布线、电源、接地等方面考虑。
I1 U1
导线1
R1
Un
M
R2
导线2 R3
图 8-4 导 线 之 间 的 磁 场 耦 合
3．公共阻抗耦合
公共阻抗耦合发生在两个电路的电流流经一个 公共阻抗时，一个电路在该阻抗上的电压降会 影响到另一个电路，从而产生干扰噪声的影响。 图8-5给出一个公共电源线的阻抗耦合示意图。
R3
R1
i2 A2
数字地
计 算 机 D /A
放大器
V CC
双绞线
执
行
器
RL
数字地
模拟地 （ b） 在 D /A 转 换 器 与 执 行 器 之 间 图 8-12 光 耦 隔 离 器 的 模 拟 信 号 隔 离
3．浮地屏蔽
浮地屏蔽是利用屏蔽层使输入信号的“模拟地” 浮空，使共模输入阻抗大为提高，共模电压在输 入回路中引起的共模电流大为减少，从而抑制了 共模干扰的来源，使共模干扰降至很低，图813给出了一种浮地输入双层屏蔽放大电路。
信号在长线中传输除了会受到外界干扰和引起信号延迟外， 还可能会产生波反射现象。当信号在长线中传输时，由于传 输线的分布电容和分布电感的影响，信号会在传输线内部产 生正向前进的电压波和电流波，称为入射波。
1．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，波阻抗RP的测量如图8-14所示。 图中的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。
ຫໍສະໝຸດ Baidu
采用双绞线作信号线的目的，就是因为外界电 磁场会在双绞线相邻的小环路上形成相反方向 的感应电势，从而互相抵消减弱干扰作用。双 绞线相邻的扭绞处之间为双绞线的节距，双绞 线不同节距会对串模干扰起到不同的的抑制效 果，见表8-1。
双绞线可用来传输模拟信号和数字信号，用于 点对点连接和多点连接应用场合，传输距离为 几公里，数据传输速率可达2Mbps。
Us
Zr
计控 系统
信号源 Us
计控 Zr 系统
Ucm
Ucm
(a) 表现形式
(b) 产生原因
图 8-9 共模干扰
在计算机控制系统中一般都用较长的导线把现场中的传感 器或执行器引入至计算机系统的输入通道或输出通道中， 这类信号传输线通常长达几十米以至上百米，这样，现场 信号的参考接地点与计算机系统输入或输出通道的参考接
利用光耦隔离器的线性放大区，也可传送模拟
信号而隔离电磁干扰，即在模拟信号通道中进 行隔离。例如在现场传感器与A/D转换器或 D/A转换器与现场执行器之间的模拟信号的线 性传送，如图8-12 所示。
Us
传 感 器
双绞线
放大器
V CC A /D 计 算 机
模拟地
（ a） 在 传 感 器 与 A /D 转 换 器 之 间
图8-3给出两根平行导线之间静电耦合的示意 电路，Cl 2是两个导线之间的分布电容，C1g、 C2g是导线对地的电容，R是导线2对地电阻。 如果导线1上有信号U1存在，那么它就会成为 导线2的干扰源，在导线2上产生干扰电压Un 。 显 然 ， 干 扰 电 压 Un 与 干 扰 源 U1 、 分 布 电 容 Cl2、C2g的大小有关。
双绞线
信号 A
RP
R 示波器
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。
i1 A1
R4
R2
图 8-5 公 共 电 源 线 的 阻 抗 耦 合
在一块印制电路板上，运算放大器A1和A2是两个独 立的回路，但都接入一个公共电源，电源回流线的等效
电阻R1、R2是两个回路的公共阻抗。当回路电流i1变化
时，在R1和R2上产生的电压降变化就会影响到另一个回
路电流i2。反之，也如此。
4.3 硬件抗干扰措施
信号源 屏蔽层 Us
Ucm
外屏蔽层 内屏蔽层
计
A
算 机
Zs1 I1
计
Us
Zs2 I2
算 机
Zs3 I3 Zc2 Zc1
Zc3 Ucm
(a) 原理框图
(b) 等效电路
图8-13 浮地输入双层屏蔽放大电路
计算机部分采用内外两层屏蔽，且内屏 蔽层对外屏蔽层(机壳地)是浮地的，而内层 与信号源及信号线屏蔽层是在信号端单点 接地的，被测信号到控制系统中的放大器 是采用双端差动输入方式。这样模拟地与
+5V
+5V
D0
D1
A /D 转换器
D2 D3 D4
D5
D6 D7
D0
D1 D2
C PU
D3
D4
D5
D6
D7
( a ) 在 A /D 转 换 器 与 C P U 之 间
+5V
+5V
C PU
D0 D1
D2
D3
D4
D5
D6
D7
D0
D1 D2 D3
D /A 转换器
D4
D5
D6
D7
( b ) 在 C P U 与 D /A 转 换 器 之 间 图 8-11 光 耦 隔 离 器 的 数 字 信 号 隔 离
4.2 干扰的传播途径
干扰的传播途径
干扰传播的途径主要有三种：静电耦合，磁场 耦合，公共阻抗耦合。
1．静电耦合
导线1
导线2
C 12
Un
C 1g
C 2g
U1
R
图 8-3 导 线 之 间 的 静 电 耦 合
静电耦合是电场通过电容耦合途径窜入其它线 路的。两根并排的导线之间会构成分布电容， 如印制线路板上印制线路之间、变压器绕线之 间都会构成分布电容。