第09章 电气测量系统的抗干扰技术 《电气测试技术》课件

R1
面积A
R2
图9-9 噪声磁场在被干扰电路的闭合回路中感应出噪声电压
A为闭合回路面积，B为角频率为 的正弦磁感应强度的有效值， 为 磁感应强度与曲面A法向量的夹角，如图9-9所示。 这一关系也可以用两个电路之间的互感M来表示。如图9-10所示， I1为干扰电路中流过的电流。
1 I1
R1
U1
M
2
UN jMI1
9.3.1 公共地阻抗耦合及其干扰抑制技术 最简单的公共地阻抗耦合的例子如图9-16。图中，电路2为干
扰源的相关电路，电路1为被干扰电路的敏感部分。电路2的噪声电 流，将通过公共地阻抗耦合到电路1的输入端，而对电路1造成干扰。
电路1
电路2
电路1
电路2
电路1的 地电位
地电流1
地电流2
电路2的 地电位
公共安全接地线，它们包括金属接地线、接地板、接地网以及把地
线接到公共水管或暖气管道等。分析公共地阻抗耦合的等效电路如
图9-17所示。
接线电阻 ZC1
ZS1 U1
ZC2 ZL1
干扰源回路的
ZS2
ZL2 UN
负载电阻
ZC
接收器回路 的始端阻抗
图9-17
UC
干扰电流在公共地阻抗（电阻） 上产生的共模干扰电压
（a）原理电路
公共地阻抗 （b）分析EMI的等效电路
图9-16 公共地阻抗耦合示意图
一般地说，所谓公共地阻抗耦合，是指一台电子设备内部的印制电
路板上的放大器或数字逻辑电路的信号回路。通过公共地线产生的
耦合；或者是两台以上的电子设备（系统）之间存在一段公共地线
产生的耦合。视具体情况，该公共地线可能是信号地线，也可能是
分析公共地阻抗耦合等效电路
加到接收器输入 端的干扰电压
9.3.2 公共电源阻抗耦合及其干扰抑制技术
最简单的公共电源阻抗耦合的例子如图9-18所示。图中1和2可
能是电路，也可能是一个测量系统或装置；电源可以是公共直流供
电电源，也可以是交流供电电源；公共阻抗ZC1、ZC2为供电母线的
阻抗，如前所述它们通常为感性的。显然，电流I1和I2在公共阻抗
电导性耦合
直接传导 电容性耦合
电磁噪声的耦合路径
传导
公共阻抗传电导感性公公耦共共合地电阻源抗阻耦抗合耦合
转移阻抗传导
辐射
近场耦合 远场耦合
9-1 电磁噪声的耦合方式
R
UN
RL
干扰源
传输导线 被干扰电路
(a) 电导传输的实际线路
RS
RtDC
RS
RtAC
Lt
UN
RL
CP
UN
U1 M12
I1
1
R1
M1S
S2
R2
1 I1
U1
R1
2
UN jM12I 1
R2
M12
R UN
M1S
US
S US jM1SI 1
R
（a）实际电路示意图
（b）等效电路
图9-4 屏蔽线和附近载流导体之间的相互耦合
C1G
U1
导线1
C12
1
U1
导线2
UN
C2G
R
（a）实际电路示意图
图9-5 两个导体之间的耦合
ZC1、ZC2上产生的压降，将使电路1和电路2产生耦合
I1 I2
ZC2
I1
电源
母线共模阻抗
电路1
电源内阻抗
ZC2 I2
电路2
图9-18 公共电路阻抗耦合示意图
BACK
9.4串、共模干扰及其干扰抑制技术
为了减小传感器的非线性，提高灵敏度，人们在测量时常采用差动 结构的传感器，并用差动电桥作为测量电路，图9-19所示为这类测 量电路的一般结构
(b) 低频等效电路
(c) 高频等效电路Biblioteka 图9-3 直接传导耦合示意图
RP
RL
9.2.2 电容性耦合及其干扰抑制技术 当干扰噪声源为高压小电流时，它对周围元器件或系
统（设备）的干扰，则主要表现为电容性耦合干扰。图9-4所 示为屏蔽线和附近载流导体之间的互相耦合。
两个导体之间的电容耦合，可用图9-5简单地示意。图 中，电容C12是导线1与2之间的杂散电容，电容C1G和C2G分别 是导体1和2与地之间的总电容（包括杂散电容及外接电容）， R是导体2对地外接的电阻。
声电压成正比。若 和 不变，为了减小电容耦合引起的传导干扰，
就必须减小R和C12。R常常是由电路本身要求所决定的，C12可以通过 增加两导体之间的距离d和减小导体本身的直径D来实现。
9.2.3 电感性耦合及其干扰抑制技术 最典型的电感性耦合例子是变压器，有用信号和噪声信号均可
以通过变压器传输到被干扰电路或系统。但是一般地说，电感性耦 合是指干扰源产生的噪声磁场与被干扰回路发生磁通交链，以互感 的形式产生传导性干扰，因此电感性耦合也称为磁场耦合。
第九章 电气测量系统的抗干扰技术
9.1 概述 9.2 直接传导耦合 9.3 共阻抗耦合 9.4 串、共模干扰及其干扰抑制技术 9.5 测量系统的接地与浮置 习题
9.1概述
广义地说，电磁场存在下宇宙中（包括太空、大气层、地球 表面及地下）。人类生活在某种特定的电磁环境中，这就是说，任 何地方均存在着电磁干扰，这些干扰会影响人们在工作中进行的每 一次电量或非电量的测量。问题是人们必须清醒地找出那些影响最 大，威胁最严重的电磁干扰源，并对它们进行特定的防范，使之不 致影响测量结果。为此，人们从不同的侧重点出发，常将干扰源作 以下分类： 按其干扰功能可分为：有意干扰和无意干扰；按其来源可分为；自 然干扰源和人为干扰源；按其干扰频域、时域特征可分为连续干扰 和瞬态干扰；又可按其耦合方式可分为：传导干扰和辐射干扰如图 9-1所示
导体2对地产生的噪声
C12
2
C1G
R UN
C2G
（b）等效电路
UN
j[C12 j 1/
/ (C12 C2G )] R(C12 C2G )
U1
通常情况下 R
1
所以
j(C12 C2G )
U N jRC12U1
（9-10）
式（9-10）表明，由电容耦合而产生的噪声电压与干扰源的频率、
被干扰电路的输入阻抗、干扰源与被干扰电路之间的杂散电容及噪
U
VCC
Z0 Z
R2 R
I1 U1
R1
R2
M
UN R
图9-10 两个电路通过互感产生耦合
BACK
9.3公共阻抗耦合
当干扰源的输出回路与被干扰电路存在一个公共阻抗时，两 者之间就会产生公共阻抗耦合。干扰源的电磁噪声将会通过公共 阻抗耦合到被干扰电路而产生干扰。公共阻抗耦合主要包括公共 地阻抗耦合和公共电源阻抗耦合。所谓“公共阻抗”常常不是人 们故意接入的阻抗，而是由公共地线和公共电源线的引线电感所 造成的阻抗和不同接地点间的地电位差造成的寄生耦合，这是讨 论公共阻抗耦合的重要立足点。