单片机测控系统中的抗干扰技术

发布时间:2008/5/26 0:00:00 访问次数:506

摘要：本文针对单片机测控系统中的干扰因素，并结合实际应用系统给出了采取软、硬件两种方法抗干扰的具体措施。

关键词：单片机测控系统抗干扰

概述

干扰是造成单片机测控系统故障的主要原因之一。干扰对系统的影响轻则影响测量与控制精度，重则使工作系统完全失常。要消除干扰必须抓住形成干扰的三要素，即：干扰源、耦合通道和接收设备。

1干扰因素

在单片机测控系统中，主要存在空间辐射干扰、信号通道干扰、电源干扰和数字电路引起的干扰。

抗干扰就是针对干扰的产生性质、传播途径、侵入的位置和侵入的形式，采取适当的方法消除干扰源，抑制耦合通道，减弱电路对噪声干扰的敏感性，通常需要采取“综合治理”的措施。

(1) 合理选择元器件

根据电器参数选择合理器件以满足系统性能要求。尽量选用集成度高、温漂小、抗干扰性能好以及功耗小的元器件。

(2) 电源干扰的抑制

在交流电网进线端并接压敏电阻，吸收浪涌电压，也可防雷。高频电感与电路电容组成的低通滤波器，可抑制电网引入的高频噪声。可采取模拟电路与数字电路的电源分开、电源浮空技术、使用电源隔离变压器、隔离电源技术和电源滤波技术。在设计滤波器时必须注意让谐振频率远小于干扰频率。

(3) 电场、磁场干扰的抑制

采用由导电性能良好的金属作屏蔽盒，并接大地，则屏蔽盒内电力线不会影响外部，同时外部的电力线也不会穿透屏蔽盒进入内部，前者可抑制干扰源，后者可阻截干扰的传输途径，起电场隔离的作用。磁路屏蔽是采用高磁材料并以封闭式结构为妥，并接大地。

(4) 接地技术

单片机测控系统中的高频电路应就近多点接地，低频电路应一点接地；交流地和信号地不能共用；将系统的各个部分全部与大地浮置起来，但系统中的各机壳接地；对于数字地，印刷板中的地线应成网状，而且其他布线不要形成环路，特别是环绕外周的环路，印刷板中的条线不能长距离平行，不得已时，应加隔离电极和跨接线或屏蔽；当a/d转换器的模拟信号较弱时，可采用三线采样双层屏蔽浮地技术提高抗共模干扰的能力；系统中的高增益放大电路最好用金属罩屏蔽起来。将屏蔽体接到放大电路的公共端，将寄生电容短路防止反馈，避免放大器的震荡；对于功率地，由于地线的电流较大，接地线的线径应较粗，且与小信号地线分开，连直流地；对于小信号前置放大电路本身采用一点接地，不能一个电路多点接地，a/d前置放大电路一般浮空。内存放大电路的印刷电路板上一点入地，这类放大器的地线一定要远离功率地和噪声地。

(5) 通道干扰

a) 隔离技术

隔离分对模拟信号的隔离和对数字信号的隔离，对数字信号的隔离通常采用光电耦合器。因这种方法信号的传递是通过光信号实现的没有直接的电信号连接，因此隔离了干扰的传递途径，但这种方法隔离不断辐射，感应干扰，且光电耦器件隔离传导干扰的能力只有1kv左右。在具体电路设计时在a/d后和d/a前加光电耦合器，其电源与微机的电源必须独立，地线必须分开，保证微机与现场仅有光的联系，切断干扰通路也避免形成环流，对于强干扰或长线传输可采用两次隔离，既可消除干扰，又能解决长线驱动和阻抗匹配等问题。对于模拟信号的隔离，通常采用隔离放大器，利用隔离放大器内的变压器将信号磁耦合，隔断通路的线路连接，从而切断干扰源，也可采用光电耦合器实现模拟信号隔离，即由电压-频率转换器vfc把模拟信号转换成数字信号再通过光电耦合器隔离，而光电耦合器的输出信号在由频率-电压转换器fvc转换成模拟藕拧ｔ诙嗟阊不丶觳馕⒒低持腥舯徊庑藕疟浠下涠嗦纺ｄ饪乜裳∮糜筛苫杉痰缙骰蚴杉痰缙髯龀傻牡缛莘啥墒蕉嗦纺ｄ饪乩辞卸媳徊庑藕庞胄藕磐ǖ赖牧撸佣鸬娇垢扇抛饔谩ｓ捎诟郝龀宕淇垢扇拍芰ρ日龀迩浚裕话阍诔は叽涫保捎酶郝龀宕洹６宜俣炔桓呤保谑级擞们鞅扔靡话愕腡tl效果要好。用oc门作双向总线传输可以把输出端连在一起，直接用来单向、双向总线传输。

b) 通道中器件选择与抗干扰

多路转换器的输入常常受到各种环境噪声的污染，尤其易受到共模噪声的干扰。在多路转换器输入端接入共模扼流圈，可抑制外部传感器引入的高频共模噪声。转