计算机控制技术第三版第4章ppt课件.ppt
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1、第第4章章 计算机控制系统抗干扰技术计算机控制系统抗干扰技术 寒假来临,不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假。但是,目前社会上寒假招工的陷阱很多v 4.1 计算机控制系统主要干扰分析v 4.2 过程通道抗干扰技术v 4.3接地技术v 4.4 供电技术寒假来临,不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假。但是,目前社会上寒假招工的陷阱很多4.1 计算机控制系统主要干扰分析计算机控制系统主要干扰分析v v 4.1.1 干扰的来源v 4.1.2 干扰的传播途径v 4.1.3 过程通道中的干扰寒假来临,不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打
2、工。准备过一个充实而有意义的寒假。但是,目前社会上寒假招工的陷阱很多4.1.1 干扰的来源干扰的来源 干扰的来源是多方面的,有时甚至是错综复杂的,对于计算机控制系统来说,干扰既可能来自系统外部,也可能来自系统内部。外部干扰与系统结构无关,仅由使用条件和外部环境因素决定。内部干扰则是由系统的结构布局、制造工艺产生的。外部干扰主要来自空间电场或磁场的影响,如电气设备和输电线发出的电磁场,太阳或其他星球辐射的电磁波,通信广播发射的无线电波,雷电,火花放电、弧光放电等放电现象等。内部干扰主要有分布电容、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起的干扰,装置及
3、设备中各种寄生振荡引起的干扰,热噪声、闪变噪声、尖峰噪声等引起的干扰以及元器件产生的噪声等。寒假来临,不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假。但是,目前社会上寒假招工的陷阱很多图4.1 外部干扰环境寒假来临,不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假。但是,目前社会上寒假招工的陷阱很多4.1.2 干扰的传播途径干扰的传播途径v干扰传播的途径主要有三种,即静电耦合,磁场耦合与公共阻抗耦合。v静电耦合静电耦合v静电耦合是电场通过电容耦合途径窜入其他线路的。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
4、分布电容。寒假来临,不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假。但是,目前社会上寒假招工的陷阱很多v磁场耦合磁场耦合 v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。寒假来临,不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假。但是,目前社会上寒假招工的陷阱很多v公共阻抗耦合公共阻抗耦合v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
5、路,从而产生干扰噪声的影响。寒假来临,不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假。但是,目前社会上寒假招工的陷阱很多4.1.3 过程通道中的干扰过程通道中的干扰v串模干扰串模干扰v串模干扰是指叠加在被测信号上的干扰噪声,即干扰串联在信号源回路中。图4.5 串模干扰寒假来临,不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假。但是,目前社会上寒假招工的陷阱很多v共模干扰共模干扰v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。图4.6 共模干扰寒假来临,不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假
6、。但是,目前社会上寒假招工的陷阱很多v长线传输干扰长线传输干扰v由生产现场到计算机的连线往往长达数百米,甚至几千米。v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。v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。v如果传输线的终端阻抗与传输线的阻抗不匹配,入射波到达终端时会引起反射;同样,反射波到达传输线始端时,如果始端阻抗不匹配,又会引起新的反射,使信号波形严重畸变。寒假来临,不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假。但是,目前社会上寒假招工的陷阱很多4.2
7、过程通道抗干扰技术过程通道抗干扰技术v 4.2.1 串模干扰的抑制v 4.2.2 共模干扰的抑制v 4.2.3 长线传输干扰的抑制寒假来临,不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假。但是,目前社会上寒假招工的陷阱很多4.2.1 串模干扰的抑制串模干扰的抑制v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。串模干扰的抑制方法应从干扰信号的特性和来源入手,采取相应的措施,目前常用的措施有用双纹线和滤波器两种。v用双绞线作信号线用双绞线作信号线v串模干扰主要来自空间电磁场,采用双绞线作信号的目的就是减少电磁感应,并使各个小环路的感应电势互相呈反向抵消。寒假来临
8、,不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假。但是,目前社会上寒假招工的陷阱很多v滤波滤波v采用滤波器抑制串模干扰是一种常用的方法。v根据串模干扰频率与被测信号频率的分布特性,可以选用低通、高通、带通等滤波器。v如果串模干扰频率比被测信号频率高,则采用低通滤波器来抑制高频串模干扰;v如果串模干扰频率比被测信号频率低,则采用高通滤波器来抑制低频串模干扰;v如果串模干扰频率在被测信号频谱的两侧,则采用带通滤波器。寒假来临,不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假。但是,目前社会上寒假招工的陷阱很多图4.7 滤波电路寒假来临,不少的高中毕业生
9、和大学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假。但是,目前社会上寒假招工的陷阱很多4.2.2共模干扰的抑制共模干扰的抑制v共模干扰产生的原因:v不同“地”之间存在的电压;v模拟信号系统对地的漏阻抗引起的电压。v共模干扰电压的抑制:有效隔离两个地之间的电联系。v变压器隔离变压器隔离v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”断开的方法称为变压器隔离。寒假来临,不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假。但是,目前社会上寒假招工的陷阱很多v光电隔离v光电隔离是目前计算机控制系统中最常用的一种抗干扰方法,它使用光电耦合器来完成隔
10、离任务。v浮地屏蔽v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,从而抑制共模干扰的来源,使共模干扰降至很低的方法。寒假来临,不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假。但是,目前社会上寒假招工的陷阱很多图4.9 浮地输入双层屏蔽放大电路寒假来临,不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假。但是,目前社会上寒假招工的陷阱很多4.2.3长线传输干扰的抑制长线传输干扰的抑制v终端阻抗匹配v终端匹配方法如图4.10(a)、4.10((b)所示。图4.10 两种终端阻抗匹配电路
11、RRP 寒假来临,不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假。但是,目前社会上寒假招工的陷阱很多v始端阻抗匹配v在传输线始端串入电阻,也能基本上消除反射,达到改善波形的目的。如图4.11所示。v始端电阻 RRp一Rscv式中,Rsc为门A输出低电平时的输出阻抗。图4.11 始端阻抗匹配寒假来临,不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假。但是,目前社会上寒假招工的陷阱很多寒假来临,不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假。但是,目前社会上寒假招工的陷阱很多4.3 接地技术接地技术v 4.3.1 地线系统分析v
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