第五章4硬件抗干扰技术讲义教材
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《抗干扰技术》幻灯片
3.1.3 共模干扰
共模干扰：共模干扰是系统2个输入端上共有的干扰电压。 也称对地干扰、共态干扰。
原因：被测信号的接地点和计算机输入信号的参考接地点， 存在一定的电位差。
A
信号 接收
Us
B端
Ucm
共模干扰示意图
UA=Us+Ucm
UB=Ucm
图9.3 串模干扰与共模干扰波形 (a) 直流信号； (b) 串模干扰； (c) 共模干扰； (d) 串模干扰与共模干扰共同作用
包括：硬件的可靠性、软件的可靠性。影响系统硬件可靠 性的主要因素就是干扰。
3.1 干扰源及干扰分类
3.1.1 干扰源
干扰源：干扰的来源或造成干扰的原因。 分类： 按干扰源来分，有内部干扰和外部干扰。 1.内部干扰
由系统构造、制造工艺、安装等内在原因引起的干扰。 主要原因： (1).元器件噪声； (2).分布电容、电感引起的电磁感应； (3).长线传输中波的反射； (4).多点接地引起的电位差； (5).电源系统引入的干扰。
2．使用双积分式A/D转换器 克服工频干扰以及对称干扰的影响。
使用高质量元器件、优化设计线路板等
3.2.1 串模干扰的抑制
1．滤波技术 滤波是抗串模干扰的通常做法，在有效信号和干扰
信号特性显著不同时，则滤波效果十分有效。 滤波器的形式： - 低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器等； - 模拟滤波器、数字滤波器； 模拟滤波器又分： - 无源滤波器和有源滤波器（滤波+放大）
干扰的危害：干扰对电路的影响, 轻则降低信号的质量, 影响
系统的稳定性; 重则破坏电路的正常功能, 造 成
逻辑关系混乱, 控制失灵。
研究的内容：干扰源、干扰类型、干扰传播途径、 抗干扰措施。
电磁干扰和抗干扰措施讲课讲稿
防静电手腕带
2024/10/23
46
防静电手腕带 的使用
接地
2024/10/23
47
2.信号地线
对于仪器、通讯、计算机等电子技术来 说，“地线”多是指电信号的基准电位， 也称为“公共参考端”，它除了作为各 级电路的电流通道之外，还是保证电路 工作稳定、抑制干扰的重要环节。它可 以接大地，也可以与大地隔绝。常将仪 器设备中的公共参考端称为信号地线。
2024/10/23
35
交流电源滤波器的内部电路（续）
差模电感
共模电感
2024/10/23
36
开关电源内部的电源滤波器及共模电感
2024/10/23
37
电源滤波器中的共模电感
当50Hz电流流经共模电感时，由于进线与出线 产生的磁场方向相反，相互抵消，不会产生压降， 但共模电感对共模干扰却有较大的感抗。
电磁干扰和抗干扰措施
三、电磁干扰的传播途径
电磁干扰的形成必须同时具备三项因素： 干扰源 干扰途径——传导型干扰（路）、辐射型干扰（场） 对电磁干扰敏感性较高的接收电路
消除或减弱电磁干扰，可针对这三项因素采取措施： 消除或抑制干扰源 切断干扰途径 削弱接受回路对干扰的敏感性
2024/10/23
镀铜电磁屏蔽盒
高频磁屏蔽是采用导电良好 的金属材料做成屏蔽罩、屏蔽盒 等不同的外形，将被保护的电路 包围在其中。它屏蔽的干扰对象 是高频（40kHz以上）磁场。 干 扰源产生的高频磁场遇到导电良 好的电磁屏蔽层时，就在其外表 面感应出同频率的电涡流，从而 消耗了高频干扰源磁场的能量。 其次，电涡流也将产生一个新的 磁场，抵消了一部分干扰磁场的 能量，从而使电磁屏蔽层内部的 电路免受高频干扰磁场的影响。
硬件抗干扰技术
这是因为导线充当了接收干扰和辐射干扰
的天线。当有导线要穿过屏蔽体时，必须
使用贯通滤波器，如图所示。这样可以将
导线接收到的干扰滤除到屏蔽体上，从而
RETN
避免干扰穿过屏蔽体。
STOP
NEXT
第 49 页
搭接
电子设备中，金属部件之间的低阻抗连接 称为搭接。例如：
•电缆屏蔽层与机箱之间搭接
•屏蔽体上不同部分之间的搭接
106
38.5 530
77
115
第8页
金属条与导线的阻抗比较
金属条阻抗/导线阻抗 0.6
0.5
0.4
0.3 RETN 0.2
STOP 0.1
NEXT
0
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 S / W
第9页
地线问题－地环路
RETN STOP NEXT
I1 VN
I2 地环路
IG
VG
第 10 页
隔离变压器
51.4 517 327 3.28m 5.29m 52.9m
1k 100k
429 7.14 632 8.91m 5.34m 53.9m m
42.6m 712m 54m 828m 71.6m 1.0
1M 426m 7.12 540m 8.28 714m 10
5M 2.13 35.5 2.7 41.3 3.57 50
RETN STOP NEXT
第4页
地线引发干扰问题的原因
V=IR
地线电压
RETN 电流走最小 阻抗路径
STOP
NEXT
我们并不知 道地电流的 确切路径
地线是等 电位的假 设不成立
地电流失 去控制
第5页
硬件抗干扰技术ppt课件
三、研究方法:分析干扰的来源及传播途径，然后采用相应的 措施。
6.1.1 干扰的来源和传播途径--干扰的来源
一、干扰的来源：对于过程控制计算机系统来说，干扰既可 能来源于外部，也可能来源于内部。
1.外部干扰：指那些与系统结构无关，而是由外界环境因素 决定的。
外部干扰主要是空间电或磁的影响。如：输电线和电器设备 发出的电磁场，太阳或其他天体辐射出的电磁波，电源电网 的波动、大型用电设备(如天车、电炉、大电机、电焊机等) 的启停、传输电缆的共模干扰等。甚至气温、湿度等气象条 件也是外来干扰。
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。
可分为共电源干扰电压和共地干扰电压。
如印刷电路板上的“地”，实质上就是公共回流线，由于它 仍然有一定的电阻，各电路之间通过它产生信号耦合。
系统中往往是多个电路共用一个电源，各电路的电流都流 经电源内阻Rn和线路电阻RL，Rn和RL就成为各电路的公 共阻抗。每一个电路的电流在公共阻抗上造成的压降都将 成为其它电路的干扰信号。
源
Zs2 B
Zcm1
Ucm Ucm
单端对地输入方式
双端不对地输入方式
图中，Zs、Zs1、Zs2为信号源Us的内阻抗，Z1、Zcm1、Zcm2
是输入电路的输入阻抗。Ucm为共模干扰电压。
6.1.2 过程通道抗干扰技术--共模干扰的抑制
当放大器为单端输入时，由共模电压Ucm引入放大器输入端 的串模干扰电压Vn1为：
??双端输入双端输入??变压器隔离变压器隔离??光电隔离光电隔离??浮地屏蔽浮地屏蔽??采用仪表放大器提高共模抑制比采用仪表放大器提高共模抑制比us变压器或光电耦合器模拟地数字地ucm612过程通道抗干扰技术共模干扰的抑制gesibodepartmentautomation281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不成回路从而抑制了共模干扰
6.1.1 干扰的来源和传播途径--干扰的来源
一、干扰的来源：对于过程控制计算机系统来说，干扰既可 能来源于外部，也可能来源于内部。
1.外部干扰：指那些与系统结构无关，而是由外界环境因素 决定的。
外部干扰主要是空间电或磁的影响。如：输电线和电器设备 发出的电磁场，太阳或其他天体辐射出的电磁波，电源电网 的波动、大型用电设备(如天车、电炉、大电机、电焊机等) 的启停、传输电缆的共模干扰等。甚至气温、湿度等气象条 件也是外来干扰。
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。
可分为共电源干扰电压和共地干扰电压。
如印刷电路板上的“地”，实质上就是公共回流线，由于它 仍然有一定的电阻，各电路之间通过它产生信号耦合。
系统中往往是多个电路共用一个电源，各电路的电流都流 经电源内阻Rn和线路电阻RL，Rn和RL就成为各电路的公 共阻抗。每一个电路的电流在公共阻抗上造成的压降都将 成为其它电路的干扰信号。
源
Zs2 B
Zcm1
Ucm Ucm
单端对地输入方式
双端不对地输入方式
图中，Zs、Zs1、Zs2为信号源Us的内阻抗，Z1、Zcm1、Zcm2
是输入电路的输入阻抗。Ucm为共模干扰电压。
6.1.2 过程通道抗干扰技术--共模干扰的抑制
当放大器为单端输入时，由共模电压Ucm引入放大器输入端 的串模干扰电压Vn1为：
??双端输入双端输入??变压器隔离变压器隔离??光电隔离光电隔离??浮地屏蔽浮地屏蔽??采用仪表放大器提高共模抑制比采用仪表放大器提高共模抑制比us变压器或光电耦合器模拟地数字地ucm612过程通道抗干扰技术共模干扰的抑制gesibodepartmentautomation281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不成回路从而抑制了共模干扰
硬件抗干扰技术原理与方法
1.1 温度的影响（续）
③ 温度变化对电容的影响
温度变化引起介质损耗变化，影响其使用寿命。 温度变化引起阻容时间常数等参数变化。 温度过高造成热击穿。
1.2 湿度的影响
密封性差元件容易受到腐蚀，造成退化失效。 引起漏电耦合的主要原因。 腐蚀焊点和接线处，引起接触故障。
1.3 电压的影响
1. 无源滤波器（续）
1.7 双T滤波器---带阻滤波器
2C
R/2
Rf
等效电路和幅频特性？
2. 有源滤波器
无源滤波器的不足之处：
1、带负载能力差。 2、无放大作用。 3、特性不理想，边沿不陡。
2. 有源滤波器（续）
2.1 一阶低通有源滤波器
传递函数和幅频特性？
2. 有源滤波器（续）
2.1 一阶低通有源滤波器
2. 芯片配置与抗干扰
配置去耦电容--满足跳变电流和允许电压前提下，越小越好 数字输入端噪声抑制 ①保证有用脉冲、抑制脉冲噪声； ②提高输入端噪声容限； 总线上拉电阻的配置数字电路不用端处理 不使用端固定在高电平； 不使用端与有用信号输入端并联；
3. 译码电路可靠性分析
过渡干扰与译码选通
局部失效；
整体失效。
元件的失效直接受温度、湿度、电压、机械的影响 1.1 温度的影响
① 温度变化对半导体器件的影响
温度对二极管伏安特性的影响
1.1 温度的影响（续）
② 温度变化对电阻的影响
温度升高使电阻耗散功率下降，导致其寿命降低。 温度过高能使电阻噪声增大。 温度变化使电阻阻值发生变化。
译码方式与抗干扰
4. 复位电路可靠性分析
复位电路的可靠性与抗干扰分析 电路结构形式与抗干扰分析； 复位按钮传输线的影响； 供电电源稳定过程对复位的影响； I/O接口芯片的延时复位
《抗干扰技术》课程教学大纲.doc
《抗干扰技术》课程教学大纲课程代码:030132008课程英文名称：Anti-jamming Technique课程总学时：24讲课：24实验：0上机：0适用专业：自动化大纲编写（修订）时间：2010.7—、大纲使用说明（-）课程的地位及教学目标本课程是自动化专业的选修课，教授学生掌握提高应用系统抗干扰能力的基本理论和基本方法，培养学生独立排除自动控制系统干扰影响的技能。
（-）知识、能力及技能方面的基本要求知识方面。
针对课程地位及教学目标，该课程的知识系统结构应围绕常见的自动控制系统所遇到的干扰的影响和防护措施的分析来展开。
为此在知识方面应紧密联系实际自动控制装置的结构及相关的理论知识。
能力方面。
首先，要有自学能力，才能保证赶上时代飞速发展的步伐。
通迫本课程的教学，要培养和提高学生对所学知识进行整理、概括、消化吸收的能力，以及围绕课堂教学内容，阅读参考书籍和资料，自我扩充知识领域的能力。
其次，是形成思维有序，有据，会归纳、演绎的逻辑思维方法，以提高分析能力（主要是对电子设备电磁兼容性进行分析的能力的培养）。
然后，要学会从正反两方面看问题，并学会从全局出发，摆正位置去处理事情的辩证思维方法。
最后，要求具备联想与类比的设计能力以建立创新思维的体系。
技能方面。
应在通晓基本自动控制系统的基础上，能确定可能的干扰因素，采取有效、可行的抗干扰措施，确保自动控制装置正常运行。
（三）实施说明素质教育要求在本课程教学过程中，站在培养人才的整体高度上，去看待本课程所应承担的职责。
在讲授具体内容时，也要求分清每一部分内容在课程整体中所处的地位，对不同内容采用相应的处理方法，只有这样才能在大纲的具体实施中事半功倍，取得好的教学效果。
要提高学生的基本素质，必须合理选取教材，启发和引导学生从被动吸收知识的状态下，转化到主动索取知识的状态中来。
要注重方法的传授和能力的培养，而不纠缠细节，这样就可以将学生的注意力引导到教学的主题上来，在明确学习的目的后，学生就有能力去索取和掌握自己需要的知识，能充分的调动学生的内在潜力，培养出高质量的技术人才。
抗干扰技术
为什么要掌握抗干扰技术（电磁兼容）？
❖ 智能仪表及其他微机系统的广泛应用；
❖ 工业现场工作环境比较恶劣和复杂；
❖ 影响系统可靠安全运行的主要因素是：
各种内外电磁干扰，包括：
❖系统结构设计；
内部
❖元器件选择；
❖安装、制造工艺；
❖外部环境条件。
第1页
课程简介
❖ 基本要求 ❖ 课程基本内容 ❖ 时间分配 ❖ 教材及参考书
第2页
基本要求
注重物理概念和应用背景，避免空 洞理论和复杂公式
内容实用，实践性强 培养解决电磁干扰的综合能力（基
本理论、分析方法、问题解决能力 等）
第3页
课程基本内容
❖ 可靠性与抗干扰技术的基本概念 ❖ 元器件的选择与主要抗干扰技术
❖滤波 ❖屏蔽 ❖接地
❖ 单片机系统配置与抗干扰技术
❖主机单元；测量单元；A/D、D/A单元； ❖功率接口；键盘／显示单元；电源
教材及参考书
王幸之等 《单片机应 用系统抗干扰技术》
北京航空航天大学出版 社 2000年版
第6页
参考书
杨士元 《模拟系统的故障诊断与可靠性设 计》 清华大学出版社
杨士元 《数字系统的故障诊断与可靠性设 计》 清华大学出版社
张松春等 《电子控制设备抗干扰技术及其 应用》 机械工业出版社
第7页
❖ 软件抗干扰技术
第4页
课时安排
❖ 可靠性与抗干扰技术概述（4课时）
❖ 常用元件及硬件抗干扰技术（8课时）
❖ 单片机系统配置与抗干扰技术（8课时）
❖ 数字电路的抗干扰措施（2课时）
❖ 电源的干扰与抑制（2课时）
❖ 软件抗干扰技术（4课时）
❖ 印刷电路板抗干扰措施（2课时）
❖ 智能仪表及其他微机系统的广泛应用；
❖ 工业现场工作环境比较恶劣和复杂；
❖ 影响系统可靠安全运行的主要因素是：
各种内外电磁干扰，包括：
❖系统结构设计；
内部
❖元器件选择；
❖安装、制造工艺；
❖外部环境条件。
第1页
课程简介
❖ 基本要求 ❖ 课程基本内容 ❖ 时间分配 ❖ 教材及参考书
第2页
基本要求
注重物理概念和应用背景，避免空 洞理论和复杂公式
内容实用，实践性强 培养解决电磁干扰的综合能力（基
本理论、分析方法、问题解决能力 等）
第3页
课程基本内容
❖ 可靠性与抗干扰技术的基本概念 ❖ 元器件的选择与主要抗干扰技术
❖滤波 ❖屏蔽 ❖接地
❖ 单片机系统配置与抗干扰技术
❖主机单元；测量单元；A/D、D/A单元； ❖功率接口；键盘／显示单元；电源
教材及参考书
王幸之等 《单片机应 用系统抗干扰技术》
北京航空航天大学出版 社 2000年版
第6页
参考书
杨士元 《模拟系统的故障诊断与可靠性设 计》 清华大学出版社
杨士元 《数字系统的故障诊断与可靠性设 计》 清华大学出版社
张松春等 《电子控制设备抗干扰技术及其 应用》 机械工业出版社
第7页
❖ 软件抗干扰技术
第4页
课时安排
❖ 可靠性与抗干扰技术概述（4课时）
❖ 常用元件及硬件抗干扰技术（8课时）
❖ 单片机系统配置与抗干扰技术（8课时）
❖ 数字电路的抗干扰措施（2课时）
❖ 电源的干扰与抑制（2课时）
❖ 软件抗干扰技术（4课时）
❖ 印刷电路板抗干扰措施（2课时）
(最新整理)第五章抗干扰技术
2021/7/26
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第二节 硬件抗干扰技术
o 接地技术 o 屏蔽技术 o 长线传输的干扰及抑制 o 共模干扰的抑制 o 差模干扰的抑制 o 供电系统抗干扰 o 印刷电路板抗干扰
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5.2.1接地技术
一、接地的基本概念 “地”――电路或系统中为各个信号提供参
考电位的一个等电位点或等电位面 “接地”――将某点与一个等电位点或等电
变阻二极管(或压敏电阻)——抑制交流 电源线上的瞬时干扰。
电源变压器采用双重屏蔽措施——使混 入初级的噪声干扰不致进入次级。
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整流滤波电路（采用了电解电容和无感 高频电容的并联组合）——减小高频噪 声。
稳压——抑制电网电压的波动。
每个电路的RC或LC退耦滤波电路—— 避免通过电源内阻造成几个电路间互相 干扰。
UN
jCmZi 1jCmZi
En
UNjCmZiEN
A Cm
～ EN
B
Zi
UN
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12
UN C12RU 1
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13
图5－1－2 静电电容耦合示意图
结论：
1、当干扰源的电压U1和角频率ω一定时，要 降低静电电容性耦合效应就必须减小电路的 等效输入阻抗R和寄生电容C12。
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42
7.2.4共模干扰的抑制
一、隔离技术――断开地环路，阻止共模噪 声通过但允许差模信号通过。
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43
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图5－2－14 隔离原理
1、隔离变压器
适用于50Hz以上的信号，不适用于低频， 特别是超低频。
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- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
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。
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。
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。
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
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。
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
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。
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Байду номын сангаас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。
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。
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
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
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。
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。
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。
4.1 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。
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。
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。
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
❖ 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。
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