抗干扰技术
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现波反射现象。
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；另外，如果传 输线的终端阻抗与传输线的波阻抗不匹配，那么当入射波到达终端时，便会 引起反射；同样，反射波到达传输线始端时，如果始端阻抗也不匹配，也会 引起新的反射。这种信号的多次反射现象，使信号波形严重地畸变，并且引 起干扰脉冲。
可靠性（Reliability）：系统的可靠程度。与系统的 内在质量、系统的设计水平、使用环境、运行维护水平 有关。是衡量系统的主要性能指标。
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。 干扰：有用信号以外的噪声或造成计算机设备不能正常
工作的破坏因素。 系统抗干扰策略：软硬结合抗干扰。硬件措施恰当， 将大部分干扰消除，但仍然有少部分干扰串入系统 中。
U cm Z s Zs Zi
U n1
U cm Z s Zi
2.差动输入：2个输入信号，1 个是高电平，一个是低电平， 以2个信号的差值来决定信 Us 号的幅值。
Ucm形成的串模干扰电 压Un2为：
U结n2论 ：Ic1提Zs1高 共Ic2模Zs2抑制 ZZ比cs11 除 ZZ了cs22
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
3.1.3
由于现场与计算机之间相差几米甚至几千米，取决于现 场情况和计算机的接地情况，Ucm可以是直流，也可以是交 流；幅值可以是几伏甚至几十伏。
共模干扰的影响：共模干扰对放大器的影响，是因转换 成串模干扰而加到输入端的。
一般来说，有效输入信号是缓变直流信号，串模干扰信号多 为变化较快的杂乱交变信号和工频干扰(50Hz)。在这种情 况下，通过滤波消除高频干扰是常用的方法。当干扰信号 与有效输入信号频率相近时，常规滤波就很难起作用，需 要靠消除干扰源或特定的滤波方法来抑制干扰。
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。
由系统结构、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。
5.1.1
2.外部干扰 由外界环境因素引起的干扰。 主要原因： (1)大功率设备、输 电线路发生的电磁场； (2)广播和通信设备 发射的无线电波； (3)自然界干扰，包括：天体 辐射、雷电、气温、湿度等。 *内外干扰本质相同，相互作用。通常采取消除干扰源、避 开干扰源、切断干扰传播途径的方法，有效消除干扰。
3.1.5 干扰传播的途径
干扰源产生的干扰信号是通过“路”和“场” 的途径进行传播的 ,以电路连接引入的干扰属 于“路”干扰，以电磁场感应形式引入的干扰 为“场”干扰。
抗干扰的基本出发点是消除干扰源以及切断干 扰传播的途径。
3.1.5 干扰传播的途径
1．电路传播的干扰： (1)漏电阻:绝缘不良造成与干扰源形成回路，引入干扰信号。虽然有时阻值很
3.1.3
1.单端输入：一个输入信号， 地端为参考电压；
共模干扰电压经输入回路 在信号源内阻上产生的 串模干扰电压为： Zs是信号源内阻，Zi是 输入阻抗 结论：提高系统输入回路 的输入阻抗，有利于提 高系统的抗共模干扰能 力。
Zs Us
Ic
Ucm
信号
Zi
A 接收 器
单端对地输入
U n1
IcZs
高，但如果干扰源电压很高，也会对微弱有效信号形成不可忽视的干扰。
有效信号
(2) 公共阻抗 多个电路共用电源时，
漏电阻 高压线
电源内阻和汇流条
便成为公共阻抗， 通过公共阻抗形成 回路间干扰。
汇流条
Rp1 Rp2
Rpn
…
回路间电压降为：
i1(Rp1 Βιβλιοθήκη Rn1)(i1 i2 )(Rp2 Rn2 )
n
ij g(Rpn Rnn )
j 1
i1
i2 …
in
Rn1
Rn2
Rnn
干扰的作用方式分类：串模干扰、共模干扰。
3.1.2 串模干扰
串模干扰：串联于有用信号回路之中的干扰，即直接叠加在有用信号之 上，也称为差模干扰、横向干扰、常模干扰或常态干扰。(直接干扰) 原因(1) 内部干扰（信号源内部叠加的干扰）
(2) 电磁耦合引入的外部干扰（长线传输、空间电磁场、工频干扰）
共模抑制比：衡量系统抑制共模干扰转化为串模干扰的 能力。
定义： CMRR = 20lg(Ucm/Un) (dB) Un:是共模干扰信号Ucm转换成串模干扰的电压幅值； 效果：Un越小，抗共模干扰的能力越强，即CMRR越 大。 共模干扰向串模干扰的转换 CMRR的高低与很多因素有关。其中，信号的输入方式十分 关键，分单端输入和差动输入2种形式。
Ucm
提高 Zc1 、Zc2 之外，
如果能使 Z s1/Zc1 与
Z s2/Zc2尽可能地相等，
也是一条重要途径。
Zs1 Ic1
Zs2
Ic2
Ucm
信号 Zc2A Zc1A 接收
器
差动输入
3.1.4 长线传输干扰
信号在长线中传输会遇到三个问题： 一是长线传输易受到外界干扰； 二是具有信号延时； 三是高速变化的信号在长线中传输时，还会出
Un Rs
被测 信号源
Us
干扰线
信号 接受端
Rs Us
Ia
C1
C2
串模干扰示意图
电磁耦合引入串模干扰
3.1.2
串模抑制比：衡量系统抑制串模干扰的能力。 定义： NMRR = 20lg(Un/△Ui) (dB)
Un:串模干扰信号的幅值； △Ui：Un引起输出的改变折合到输入端的偏移量。 效果：△Ui越小，抗串模干扰的能力越强，即NMRR越大。
抗干扰技术：从系统硬件运行环境着手，解决运行 中可能出现的影响系统可靠运行的问题，消除干扰因 素，改善运行条件。
内容：干扰源、干扰类型、干扰传播途径、抗干扰 措施。
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
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；另外，如果传 输线的终端阻抗与传输线的波阻抗不匹配，那么当入射波到达终端时，便会 引起反射；同样，反射波到达传输线始端时，如果始端阻抗也不匹配，也会 引起新的反射。这种信号的多次反射现象，使信号波形严重地畸变，并且引 起干扰脉冲。
可靠性（Reliability）：系统的可靠程度。与系统的 内在质量、系统的设计水平、使用环境、运行维护水平 有关。是衡量系统的主要性能指标。
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。 干扰：有用信号以外的噪声或造成计算机设备不能正常
工作的破坏因素。 系统抗干扰策略：软硬结合抗干扰。硬件措施恰当， 将大部分干扰消除，但仍然有少部分干扰串入系统 中。
U cm Z s Zs Zi
U n1
U cm Z s Zi
2.差动输入：2个输入信号，1 个是高电平，一个是低电平， 以2个信号的差值来决定信 Us 号的幅值。
Ucm形成的串模干扰电 压Un2为：
U结n2论 ：Ic1提Zs1高 共Ic2模Zs2抑制 ZZ比cs11 除 ZZ了cs22
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
3.1.3
由于现场与计算机之间相差几米甚至几千米，取决于现 场情况和计算机的接地情况，Ucm可以是直流，也可以是交 流；幅值可以是几伏甚至几十伏。
共模干扰的影响：共模干扰对放大器的影响，是因转换 成串模干扰而加到输入端的。
一般来说，有效输入信号是缓变直流信号，串模干扰信号多 为变化较快的杂乱交变信号和工频干扰(50Hz)。在这种情 况下，通过滤波消除高频干扰是常用的方法。当干扰信号 与有效输入信号频率相近时，常规滤波就很难起作用，需 要靠消除干扰源或特定的滤波方法来抑制干扰。
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。
由系统结构、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。
5.1.1
2.外部干扰 由外界环境因素引起的干扰。 主要原因： (1)大功率设备、输 电线路发生的电磁场； (2)广播和通信设备 发射的无线电波； (3)自然界干扰，包括：天体 辐射、雷电、气温、湿度等。 *内外干扰本质相同，相互作用。通常采取消除干扰源、避 开干扰源、切断干扰传播途径的方法，有效消除干扰。
3.1.5 干扰传播的途径
干扰源产生的干扰信号是通过“路”和“场” 的途径进行传播的 ,以电路连接引入的干扰属 于“路”干扰，以电磁场感应形式引入的干扰 为“场”干扰。
抗干扰的基本出发点是消除干扰源以及切断干 扰传播的途径。
3.1.5 干扰传播的途径
1．电路传播的干扰： (1)漏电阻:绝缘不良造成与干扰源形成回路，引入干扰信号。虽然有时阻值很
3.1.3
1.单端输入：一个输入信号， 地端为参考电压；
共模干扰电压经输入回路 在信号源内阻上产生的 串模干扰电压为： Zs是信号源内阻，Zi是 输入阻抗 结论：提高系统输入回路 的输入阻抗，有利于提 高系统的抗共模干扰能 力。
Zs Us
Ic
Ucm
信号
Zi
A 接收 器
单端对地输入
U n1
IcZs
高，但如果干扰源电压很高，也会对微弱有效信号形成不可忽视的干扰。
有效信号
(2) 公共阻抗 多个电路共用电源时，
漏电阻 高压线
电源内阻和汇流条
便成为公共阻抗， 通过公共阻抗形成 回路间干扰。
汇流条
Rp1 Rp2
Rpn
…
回路间电压降为：
i1(Rp1 Βιβλιοθήκη Rn1)(i1 i2 )(Rp2 Rn2 )
n
ij g(Rpn Rnn )
j 1
i1
i2 …
in
Rn1
Rn2
Rnn
干扰的作用方式分类：串模干扰、共模干扰。
3.1.2 串模干扰
串模干扰：串联于有用信号回路之中的干扰，即直接叠加在有用信号之 上，也称为差模干扰、横向干扰、常模干扰或常态干扰。(直接干扰) 原因(1) 内部干扰（信号源内部叠加的干扰）
(2) 电磁耦合引入的外部干扰（长线传输、空间电磁场、工频干扰）
共模抑制比：衡量系统抑制共模干扰转化为串模干扰的 能力。
定义： CMRR = 20lg(Ucm/Un) (dB) Un:是共模干扰信号Ucm转换成串模干扰的电压幅值； 效果：Un越小，抗共模干扰的能力越强，即CMRR越 大。 共模干扰向串模干扰的转换 CMRR的高低与很多因素有关。其中，信号的输入方式十分 关键，分单端输入和差动输入2种形式。
Ucm
提高 Zc1 、Zc2 之外，
如果能使 Z s1/Zc1 与
Z s2/Zc2尽可能地相等，
也是一条重要途径。
Zs1 Ic1
Zs2
Ic2
Ucm
信号 Zc2A Zc1A 接收
器
差动输入
3.1.4 长线传输干扰
信号在长线中传输会遇到三个问题： 一是长线传输易受到外界干扰； 二是具有信号延时； 三是高速变化的信号在长线中传输时，还会出
Un Rs
被测 信号源
Us
干扰线
信号 接受端
Rs Us
Ia
C1
C2
串模干扰示意图
电磁耦合引入串模干扰
3.1.2
串模抑制比：衡量系统抑制串模干扰的能力。 定义： NMRR = 20lg(Un/△Ui) (dB)
Un:串模干扰信号的幅值； △Ui：Un引起输出的改变折合到输入端的偏移量。 效果：△Ui越小，抗串模干扰的能力越强，即NMRR越大。
抗干扰技术：从系统硬件运行环境着手，解决运行 中可能出现的影响系统可靠运行的问题，消除干扰因 素，改善运行条件。
内容：干扰源、干扰类型、干扰传播途径、抗干扰 措施。
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