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在系统设计之初，要反复强调运用抗干扰措施，这是许多现实案例的经验教训对设计者的谨示。这种技术措施是当今自动化控制系统中，克服前向过程通道最有效的抗干扰措施之一。通常采用的方式有信号导线的扭绞、屏蔽、接地、平衡、滤波、隔离等各种方法，一般会同时采取多种措施。

串模干扰的抑制

在控制系统中，主要的抗串模干扰措施是用低通输入滤波器滤除交流干扰，而对于直流串模干扰则采用补偿措施。常用的低通滤波器有RC 网络、LC 网络、双T 网络及有源滤波器。

RC 网络的特点简单，成本低，不需要调整，串模抑制比(SMR)不高，需串联2～3 级RC 网络才达到指标，而RC过大又影响放大器的动态特性。LC 网络的SMR 较高，但需要绕制电容，体积大，成本高。双 T 网络对一固定频率的干扰具有很高的SMR，偏离该频率后SMR 下降。主要用于滤除工频干扰，对高频不行，结构简单但调整比较复杂。

有源滤波器可获得较理想的频率特性，但作为仪表输入级，有源器件的共模抑制比(CMR)一般难以满足要求，本身带来的干扰也较大。所以工程实践中经常采用的是 RC 网络滤波，其典型应用原理图如图8.3 所示。选择RC参数时除了要满足SMR 指标外，还要考虑信号源的内阻抗，兼顾CMR 和放大器特性的要求，常用2 级RC 网络作为输入的滤波器。

此外双积分式 A/D 转换器可以削弱周期性的串模干扰的影响。因为A/D 转换器对输入信号的平均值而不是瞬时值进行转换，所以对周期性干扰有很强的抑制还可以通过提高阈值电平来抑制低噪声的干扰，或采用低速逻辑器件来抑制高频干扰；人为附加电容抑制高频干扰(脉冲干扰)。

若串模干扰的变化速度与被测信号相当，即频率相当时，则一般很难通过以上措施来抑制——对测量元器件或变送器进行良好的电磁屏蔽，信号线应选用带屏蔽的双绞线或电缆线，并应有良好的接地系统。

一般情况下可以考虑如下原则。

(1) 若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。

(2) 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。

(3) 如果干扰频率处于被测信号频谱的两侧，则使用带通滤波器较为适宜。

(4) 当尖峰型串模干扰成为主要干扰源，系统对采样速率要求不高时，使用双斜率积分式A/D 转换器可以削弱串模干扰的影响。

(5) 对于主要来自电磁感应的串模干扰，应尽可能早地对被测信号进行前置放大，以提高回路中的信噪比(SIN)，或尽可能早地完成A/D 转换或采用隔离和屏蔽等措施。

(6) 如果串模干扰的变化速度与被测信号相当，则应消除产生串模干扰的根源，并在软件中使用数字滤波技术。

共模干扰的抑制

采用双端输入的差分放大器作为仪表输入通道的前置放大器，是抑制共模干扰的有效方法。好的差分放大器在不平衡电阻为1kΩ的条件下，CMR 可达100～160dB。另外可以利用变压器或光耦把各种模拟负载与数字信号隔离开来，即把“模拟地”与“数字地”断开，被测信号通过变压器耦合或光电耦合获得通路，而共模干扰由于不成回路而被有效的抑制。

1. 变压器隔离

变压器隔离干扰的原理图如图 8.4 所示，利用变压器把模拟信号电路与数字信号电路隔离开来，即把模拟地与数字地断开，使共模干扰电压不成回路，抑制共模干扰。

脉冲变压器可实现数字信号的隔离。脉冲变压器的匝数较少，而且一次和二次绕组分别缠绕在铁氧体磁心的两侧，分布电容仅几皮法，所以可作为脉冲信号的隔离器件。脉冲变压器隔离法传递脉冲输入/输出信号时，不能传递直流分量，微机使用的数字量信号输入/输出的控制设备不要求传递直流分量，所以脉冲变压器隔离法在微机测控系统中得到广泛应用.

2. 光电隔离

光耦合器，简称光耦，是以光为媒介传输信号的器件，其输入端配置发光源，输出端配置受光器，因而输入和输出在电气上是完全隔离的，如图8.5 所示。利用光耦完成信号的传送，实现电路的隔离。

数字量输入电路接入光耦之后，耦合器不是将输入侧和输出侧的电信号进行直接耦合，而是以光为媒介进行间接耦合，由于光耦的隔离作用，使夹杂在输入数字量中的各种干扰脉冲都被挡在输入回路的—侧，具有较高的电气隔离和抗干扰能力。

光耦具有相当好的安全保障作用，输入回路和输出回路之间耐压值达500～1000V，甚至更高。由于模拟量信号的有效状态有无数个，而数字量的状态只有两个，所以叠加在数字量信号上的任何干扰都会有实际意义而起到干扰作用，在光电耦合电路中，叠加在数字量信号上的干扰，只有在幅度和宽度都达到一定量时才起作用。

光耦可将长线完全悬浮起来，去掉长线两端的公共地线，不但可以有效地消除各逻辑电路的电流经过公共地线时产生的噪声电压之间的串扰，而且有效地解决了长线驱动和阻抗匹配的问题，当受控系统短路时也可以防止系统损坏。在光耦的 I/O 部分必须分别采用独立的电源，如果两端共用一个电源，则光耦的隔离作用将失去意义。

典型应用电路如图所示。

需要注意的是：抗干扰屏障的位置应在模拟量输出的出口位置处，对A/D 转换器，光耦应设在A/D 转换器和模拟量多路开关芯片的数字信号线上，对D/A 转换器，光耦应设在D/A 转换器和采样保持的数字信号线上。

3. 继电器隔离

利用继电器的线圈与触点之间没有电气联系的特点，在信号通道里加接继电器可实现强弱电之间的抗干扰隔离。常用电路如图8.7 所示。

4. 屏蔽方法

利用屏蔽方法使输入信号的“模拟地”浮空，从而达到抑制共模干扰的目的。

长线传输干扰的抑制

由于数字信号的频率很高，很多情况下传输线要按长线对待，例如，对于10ns 级的电路，几米长的连线应作为长线来考虑；而对于1ns 级的电路，1m 的连线就要当作长线处理。长线传输的缺点：易受到外界干扰，具有信号延时，高速度变化的信号在长线中传输时，会出现波反射现象。

1. 屏蔽信号线

在微机实时系统的长线传输中，双绞线是较常用的一种传输线，与同轴电缆相比，虽然频带较差，但波阻抗高，抗共模干扰能力强，双绞线能使各个小环路的电磁感应干抗相互抵消；其分布电容为几十皮法(pF)，距离信号源近，可起到积分作用，故双绞线对电磁场有一定抑制效果，但对接地与节距有一定要求。如将信号线加以屏蔽，可以大大地提高抗干扰能力。屏蔽信号线的办法：一种是采用双绞线，其中一根用作屏蔽线，另一根用作信号传输线。把信号输出线和返回线两根导线拧合，其视绞节距的长短与该导线的线径有关。线径越细、节距越短，抑制感应干扰的效果越明显。实际上，节距越短，所用的导线的长度便越长，从而增加了导线的成本，一般节距以5cm 为宜，如图8.8(b)所示。

另一种是采用金属网状编织的屏蔽线，金属编织网作屏蔽外层，芯线用来传输信号。一般的原则是：抑制静电感应干扰采用金属网的屏蔽线，抑制电磁感应干扰应该用双绞线。

如图所示，用于传递信号的屏蔽线的屏蔽层和RC 为共模电压Ucm 提供了共模电流的通道。由于 RC 的存在，共模电压Ucm 在RC 上会产生较小的共模信号，它将在模拟量输入回路中产生共模电流Icm2，Icm2 会在模拟量输入回路中产生串模干扰电压。由于RC