隔离器件范文10篇

隔离器件范文篇1

图中标明有两个现场设备1＃、2＃仪表向PLC传送信号以及PLC向两台现场设备3＃、4＃仪表发出信号。假定传送信号均为0-10VDC。理想情况下PLC及两个现场设备1＃、2＃仪表“地”电位完全相等，传送过程中又没有干扰。这样从PLC输入来看，接收正确。但如前所述，两个现场设备通常有“地”电位差。举例来讲，1#设备“地”与PLC“地”同电位，2#设备比它们的“地”电位高0.1V，这样1#设备给PLC的信号为0-10V，而2#设备给PLC的为0.1V-10.1V,误差就产生了.同时1#、2#设备的“地”线在PLC汇合联接，将0.1V电压施加在PLC地线条上，可能损坏PLC局部“地”线。同时显示错误的数据。由此引起的问题在现场调试中屡有出现。例如某大型建材公司生产线监控系统使用美国AB-PLC外接国内某厂家手操器。AB-PLC的每个数据采集板由八个通道组成，八个通道共用一个12位A/D，模拟量经过变换后由12个光耦隔离器实现与主机隔离。它的八个通道输入之间没有隔离，致使在输入信号时，每个通道单独输入到采集板均正常。但是同时输入两个或多于两个外部信号时，显示数字乱跳故障无法排除。又如航天某部门使用K型热偶作为传感器测试发动机各点温度。同上述相似，仅测试一个点时正常。但是向主机接入两点或两点以上温度信号时，显示的温度值明显错误。这两种情况在使用隔离器后，都正常了。

隔离器之所以能起到这个作用，就是它具有使输入/输出在电气上完全隔离的特点。换句话讲，输入/输出之间没有共同“地”，外来信号不管是0-10V，或带着共模干扰电压的0-10V经隔离后均为0-10V。即隔离后新建立的“地”与外部设备仪表“地”没关系。正是由于这个原因，也实现了输入到PLC主机的多个外接设备仪表信号之间隔离，即它们之间没有“地”的关系。

上面谈了输入信号和PLC信号的隔离，同样PLC向外部设备输出信号也有类似现象问题。显然采用隔离器就能解决问题。

这类电压/电压隔离器及电压/电流隔离转换器的产品型号是WS1521、WS1522。

1．不管PLC向外部设备仪表发送信号，还是外部设备仪表向其他设备发送信号，有一种情况经常遇到：要求一个信号即能向显示仪表输送信号，又能传送给诸如变频器之类的设备。这就有可能在两个设备之间产生干扰，若要彻底解决干扰问题，推荐使用隔离式信号分配器，它的二个输出之间也是隔离的。它能实现输入信号与外部设备隔离，同时实现接收信号设备之间隔离。

2．现场仪表在配套时有可能协调不利出现如下情况，接收信号设备(例如接收4-20mA)接口连接为二线制方式（即接收口为一个24V电源与一个250Ω相串联），接口的两根线一个为24V正极、一个为250Ω一端，适于连接现场二线制变送器。但现场设备为四线制变送器，输出4-20mA，这样进行直接连接将造成电源冲突。解决方法是采用隔离器将现场来的4-20mA接收并隔离，在隔离器的输出部份安装一个标准的二线变送器，以应对接收设备的接口。这个产品型号为WS9030。

隔离器要保证输入/输出两个部分隔离，外加工作电源24V在为输入、输出部份供电同时，必须确保在电气上与两个部分隔离。这种输入/输出/外加工作电源之间全部相互隔离的器件称为三隔离或全隔离器件.从理论上讲这种供电方式,不管隔离器数量多少，均可用一台24V电源供电，不会产生干扰。

3．对于常用的4-20mA到4-20mA电流信号的隔离，这里推荐一种不用另外再加电源的隔离器WS1562。

显然省去外接电源接线更为简捷，且功耗低、自身热量低、可靠性高。

WS1562的最大特点在于不需要外接电源,它带来了简捷可靠的优点同时也带来了使用上的局限性。WS1562对于4-20mA信号进行的隔离传送，从一个意义上讲是功率传送，内部肯定有功率损耗。损耗表现在输入端和输出端电流/电压乘积的差值上。以负载电阻RL=250Ω为例，当输出为20mA时输出端250Ω上的电压为5.0V，而输入端的两端间电压测试为8.8V。简单计算表明，内部损耗等于20mA×(8.8V-5.0V)=76(mW)，也即内部损耗为76毫瓦。从使用者角度来看，假若输出端负载电阻RL等于250Ω，那么从输入端看进去的等效电阻最大值为8.8V/20mA=440（Ω）。在这种情况下输入的4-20mA电流源必须具有驱动440Ω负载的能力，才能使WS1562无源隔离器在输出端负载电阻RL等于250Ω条件下正常工作。不过,从经验来看大部分现场仪表能满足这些条件。

4．再谈谈常用的二线制变送器（含压力、温度、流量…），从隔离角度可以分为隔离式及非隔离式。采用隔离式二线制变送器的主要目的是提高抗干扰能力。

二线制变送器的隔离有两种方式：一种方式是传感器和变送器一体而又必须放置在现场指定地点，对于这种情况一般把隔离器安置在中央控制室机柜中。对这种现场二线制变送器的电源配送有二种接口形式，要根据现场具体情况来定。图四给出了针对PLC与二线制变送器两种接口的连线图。

隔离器件范文篇2

图中标明有两个现场设备1＃、2＃仪表向PLC传送信号以及PLC向两台现场设备3＃、4＃仪表发出信号。假定传送信号均为0-10VDC。理想情况下PLC及两个现场设备1＃、2＃仪表“地”电位完全相等，传送过程中又没有干扰。这样从PLC输入来看，接收正确。但如前所述，两个现场设备通常有“地”电位差。举例来讲，1#设备“地”与PLC“地”同电位，2#设备比它们的“地”电位高0.1V，这样1#设备给PLC的信号为0-10V，而2#设备给PLC的为0.1V-10.1V,误差就产生了.同时1#、2#设备的“地”线在PLC汇合联接，将0.1V电压施加在PLC地线条上，可能损坏PLC局部“地”线。同时显示错误的数据。由此引起的问题在现场调试中屡有出现。例如某大型建材公司生产线监控系统使用美国AB-PLC外接国内某厂家手操器。AB-PLC的每个数据采集板由八个通道组成，八个通道共用一个12位A/D，模拟量经过变换后由12个光耦隔离器实现与主机隔离。它的八个通道输入之间没有隔离，致使在输入信号时，每个通道单独输入到采集板均正常。但是同时输入两个或多于两个外部信号时，显示数字乱跳故障无法排除。又如航天某部门使用K型热偶作为传感器测试发动机各点温度。同上述相似，仅测试一个点时正常。但是向主机接入两点或两点以上温度信号时，显示的温度值明显错误。这两种情况在使用隔离器后，都正常了。

隔离器之所以能起到这个作用，就是它具有使输入/输出在电气上完全隔离的特点。换句话讲，输入/输出之间没有共同“地”，外来信号不管是0-10V，或带着共模干扰电压的0-10V经隔离后均为0-10V。即隔离后新建立的“地”与外部设备仪表“地”没关系。正是由于这个原因，也实现了输入到PLC主机的多个外接设备仪表信号之间隔离，即它们之间没有“地”的关系。

上面谈了输入信号和PLC信号的隔离，同样PLC向外部设备输出信号也有类似现象问题。显然采用隔离器就能解决问题。

这类电压/电压隔离器及电压/电流隔离转换器的产品型号是WS1521、WS1522。

1．不管PLC向外部设备仪表发送信号，还是外部设备仪表向其他设备发送信号，有一种情况经常遇到：要求一个信号即能向显示仪表输送信号，又能传送给诸如变频器之类的设备。这就有可能在两个设备之间产生干扰，若要彻底解决干扰问题，推荐使用隔离式信号分配器，它的二个输出之间也是隔离的。它能实现输入信号与外部设备隔离，同时实现接收信号设备之间隔离。

2．现场仪表在配套时有可能协调不利出现如下情况，接收信号设备(例如接收4-20mA)接口连接为二线制方式（即接收口为一个24V电源与一个250Ω相串联），接口的两根线一个为24V正极、一个为250Ω一端，适于连接现场二线制变送器。但现场设备为四线制变送器，输出4-20mA，这样进行直接连接将造成电源冲突。解决方法是采用隔离器将现场来的4-20mA接收并隔离，在隔离器的输出部份安装一个标准的二线变送器，以应对接收设备的接口。这个产品型号为WS9030。

隔离器要保证输入/输出两个部分隔离，外加工作电源24V在为输入、输出部份供电同时，必须确保在电气上与两个部分隔离。这种输入/输出/外加工作电源之间全部相互隔离的器件称为三隔离或全隔离器件.从理论上讲这种供电方式,不管隔离器数量多少，均可用一台24V电源供电，不会产生干扰。

3．对于常用的4-20mA到4-20mA电流信号的隔离，这里推荐一种不用另外再加电源的隔离器WS1562。

显然省去外接电源接线更为简捷，且功耗低、自身热量低、可靠性高。

WS1562的最大特点在于不需要外接电源,它带来了简捷可靠的优点同时也带来了使用上的局限性。WS1562对于4-20mA信号进行的隔离传送，从一个意义上讲是功率传送，内部肯定有功率损耗。损耗表现在输入端和输出端电流/电压乘积的差值上。以负载电阻RL=250Ω为例，当输出为20mA时输出端250Ω上的电压为5.0V，而输入端的两端间电压测试为8.8V。简单计算表明，内部损耗等于20mA×(8.8V-5.0V)=76(mW)，也即内部损耗为76毫瓦。从使用者角度来看，假若输出端负载电阻RL等于250Ω，那么从输入端看进去的等效电阻最大值为8.8V/20mA=440（Ω）。在这种情况下输入的4-20mA电流源必须具有驱动440Ω负载的能力，才能使WS1562无源隔离器在输出端负载电阻RL等于250Ω条件下正常工作。不过,从经验来看大部分现场仪表能满足这些条件。

4．再谈谈常用的二线制变送器（含压力、温度、流量…），从隔离角度可以分为隔离式及非隔离式。采用隔离式二线制变送器的主要目的是提高抗干扰能力。

二线制变送器的隔离有两种方式：一种方式是传感器和变送器一体而又必须放置在现场指定地点，对于这种情况一般把隔离器安置在中央控制室机柜中。对这种现场二线制变送器的电源配送有二种接口形式，要根据现场具体情况来定。图四给出了针对PLC与二线制变送器两种接口的连线图。

隔离器件范文篇3

图中标明有两个现场设备1＃、2＃仪表向PLC传送信号以及PLC向两台现场设备3＃、4＃仪表发出信号。假定传送信号均为0-10VDC。理想情况下PLC及两个现场设备1＃、2＃仪表“地”电位完全相等，传送过程中又没有干扰。这样从PLC输入来看，接收正确。但如前所述，两个现场设备通常有“地”电位差。举例来讲，1#设备“地”与PLC“地”同电位，2#设备比它们的“地”电位高0.1V，这样1#设备给PLC的信号为0-10V，而2#设备给PLC的为0.1V-10.1V,误差就产生了.同时1#、2#设备的“地”线在PLC汇合联接，将0.1V电压施加在PLC地线条上，可能损坏PLC局部“地”线。同时显示错误的数据。由此引起的问题在现场调试中屡有出现。例如某大型建材公司生产线监控系统使用美国AB-PLC外接国内某厂家手操器。AB-PLC的每个数据采集板由八个通道组成，八个通道共用一个12位A/D，模拟量经过变换后由12个光耦隔离器实现与主机隔离。它的八个通道输入之间没有隔离，致使在输入信号时，每个通道单独输入到采集板均正常。但是同时输入两个或多于两个外部信号时，显示数字乱跳故障无法排除。又如航天某部门使用K型热偶作为传感器测试发动机各点温度。同上述相似，仅测试一个点时正常。但是向主机接入两点或两点以上温度信号时，显示的温度值明显错误。这两种情况在使用隔离器后，都正常了。

隔离器之所以能起到这个作用，就是它具有使输入/输出在电气上完全隔离的特点。换句话讲，输入/输出之间没有共同“地”，外来信号不管是0-10V，或带着共模干扰电压的0-10V经隔离后均为0-10V。即隔离后新建立的“地”与外部设备仪表“地”没关系。正是由于这个原因，也实现了输入到PLC主机的多个外接设备仪表信号之间隔离，即它们之间没有“地”的关系。

上面谈了输入信号和PLC信号的隔离，同样PLC向外部设备输出信号也有类似现象问题。显然采用隔离器就能解决问题。

这类电压/电压隔离器及电压/电流隔离转换器的产品型号是WS1521、WS1522。

1．不管PLC向外部设备仪表发送信号，还是外部设备仪表向其他设备发送信号，有一种情况经常遇到：要求一个信号即能向显示仪表输送信号，又能传送给诸如变频器之类的设备。这就有可能在两个设备之间产生干扰，若要彻底解决干扰问题，推荐使用隔离式信号分配器，它的二个输出之间也是隔离的。它能实现输入信号与外部设备隔离，同时实现接收信号设备之间隔离。如图二。

2．现场仪表在配套时有可能协调不利出现如下情况，接收信号设备(例如接收4-20mA)接口连接为二线制方式（即接收口为一个24V电源与一个250Ω相串联），接口的两根线一个为24V正极、一个为250Ω一端，适于连接现场二线制变送器。但现场设备为四线制变送器，输出4-20mA，这样进行直接连接将造成电源冲突。解决方法是采用隔离器将现场来的4-20mA接收并隔离，在隔离器的输出部份安装一个标准的二线变送器，以应对接收设备的接口。这个产品型号为WS9030。

隔离器要保证输入/输出两个部分隔离，外加工作电源24V在为输入、输出部份供电同时，必须确保在电气上与两个部分隔离。这种输入/输出/外加工作电源之间全部相互隔离的器件称为三隔离或全隔离器件.从理论上讲这种供电方式,不管隔离器数量多少，均可用一台24V电源供电，不会产生干扰。

3．对于常用的4-20mA到4-20mA电流信号的隔离，这里推荐一种不用另外再加电源的隔离器WS1562。如图三。

显然省去外接电源接线更为简捷，且功耗低、自身热量低、可靠性高。

WS1562的最大特点在于不需要外接电源,它带来了简捷可靠的优点同时也带来了使用上的局限性。WS1562对于4-20mA信号进行的隔离传送，从一个意义上讲是功率传送，内部肯定有功率损耗。损耗表现在输入端和输出端电流/电压乘积的差值上。以负载电阻RL=250Ω为例，当输出为20mA时输出端250Ω上的电压为5.0V，而输入端的两端间电压测试为8.8V。简单计算表明，内部损耗等于20mA×(8.8V-5.0V)=76(mW)，也即内部损耗为76毫瓦。从使用者角度来看，假若输出端负载电阻RL等于250Ω，那么从输入端看进去的等效电阻最大值为8.8V/20mA=440（Ω）。在这种情况下输入的4-20mA电流源必须具有驱动440Ω负载的能力，才能使WS1562无源隔离器在输出端负载电阻RL等于250Ω条件下正常工作。不过,从经验来看大部分现场仪表能满足这些条件。4．再谈谈常用的二线制变送器（含压力、温度、流量…），从隔离角度可以分为隔离式及非隔离式。采用隔离式二线制变送器的主要目的是提高抗干扰能力。

二线制变送器的隔离有两种方式：一种方式是传感器和变送器一体而又必须放置在现场指定地点，对于这种情况一般把隔离器安置在中央控制室机柜中。对这种现场二线制变送器的电源配送有二种接口形式，要根据现场具体情况来定。图四给出了针对PLC与二线制变送器两种接口的连线图。

隔离器件范文篇4

微机数字触发器的硬件电路主要以MCS-8096为控制核心，包括输入信号预处理电路、同步脉冲产生电路、脉冲的形成与输出电路、存储器扩展及附属电路等几个部分。硬件框图如力所示。

1.1同步脉冲产生电路

在各种晶闸管整流电路中，各晶闸管的触发脉冲必须与加在晶闸管上的交流主电源电压有相对固定的相位关系（即各管的触发时刻与主电源电压的某一个固定的相位点之间相差一个控制角α），对应这一触发时刻的脉冲称为同步脉冲，完成这一任务的电路就是同步脉冲产生电路。数字触发器根据同步脉冲的不同触发方式分为绝对触发和相对触发方式。所谓绝对触发方式是指每一触发脉冲的形成时刻均由同步基准决定，这在三相桥式电路中就需要有六个同步基准交流电压；而相对触发方式仅需一个同步基准。当第一个脉冲由同步基准产生后，再以第一个触发脉冲作为下一个触发脉冲的基准。在三相桥式电路中，两相邻触发脉冲之间相差60°电角度，但由于电网频率会在50Hz附近波动，所以必须进行电网周期的跟踪测量。

同步脉冲电压可以用相电压Ua，也可以用线电压Uac。当用线电压Uac作为同步电压时，同步基准在三相桥式电路中，它的上跳沿正好是α=0°的基准；而当用相电压Ua作同步电压时就有-30°的相位差。在本装置的同步脉冲电路中，以线电压Uac作为同步电压。电路如图2所示。线电压Uac经降压后加至LM339组成的电压比较器，输出高、低电平等宽的方波，经光电隔离器TIL117及电容、电阻组成的微分电路，形成微分信号，这个微分信号就是同步相位脉冲，其周期为电网的周期。

1.2触发脉冲隔离、驱动与输出电路

为了防止干扰和满足晶闸管的门极对触发脉冲功率的要求，由单片机发出的触发脉冲必须经隔离、驱动才能加至晶闸管的门极。此电路由缓冲器、光电隔离器、变压器等器件组成，如图3所示。

当单片机8096高速输出口HSO无脉冲信号时，光电隔离器TIL117截止，三极管BG截止，变压器无脉冲输出；当HSO有脉冲信号时，光隔TIL117导通，从而使相应的三极管BG导通，这样触发脉冲经脉冲变压器T输出，促使晶闸管触发导通。

1.3输入信号预处理电路

输入信号预处理电路的主要作用是产生脉冲移相控制信号。由于8096具有四路10位A/D转换通道，不需要再外接A/D转换电路。但8096单片机A/D转换器对外加控制电压有一定要求，它只允许0至+5V的标准电压进行转换。而实际的输入不仅有幅值的有效期异而且有极性的不同，因此设置输入信号预处理电路。它的任务主要是判断输入信号的极性，提取输入信号的幅值，将外加电压信号转换成0～5V的标准电压信号。

此外，微机数字触发器电路中，由于8096单片机具有64kB的寻址空间，

除了256个内部特殊存储器外，其余空间均需扩展，所以硬件电路中还包括用来存放系统控制程序、实时采样数据、各种中间结果等的存储器扩展电路以及复位电路、模拟基准高精度5V电源、12MHz晶振和用于显示的单片机附属电路。

2触发器的软件设计

触发器的软件设计主要分为主程序、脉冲同步与移相和脉冲的形成与输出等几个部分，分别说明如下。

2.1主程序

主程序是系统程序，主要完成系统初始化、α角度的显示及等待中断等功能，主程序框图如图4所示。

2.2脉冲同步与移相

在此装置中，当同步脉冲信号的上跳沿发生时，8096的HIS.0中断立即响应，获取并计算α值，以实现脉冲的同步与移相。

利用相邻同步信号上升沿之间的时间差来计算电网周期。设前一个同步脉冲基准到来时定时器T1计数值为t1，当前同步基准到来时定时器计数值为t2，则电风周期T=t2-t1。单位电角度对应时间为T/360°，电角度对应的时间T1U=αT/360°，T1U即为在同步脉冲上升沿发生后第一个脉冲解发时间。第一个脉冲产生时间的变化就意味着脉冲移相。脉冲同步与移相的子程序框图如图5所示。

2.3脉冲的形成与输出

利用8096软硬件定时器，高速输出通道HSO和高速输入通道HIS的功能，使用软件定时中断，在六路HSO口实现六路触发脉冲的输出。

当同步信号的正跳沿发生时，立即引起HIS.0外中断，由脉冲同步与移相的子程序，计算每周期第一个脉冲上升沿对应的定时值T1U。脉冲下降沿定时值T1D由其脉宽决定，设脉宽对应的电角度为15°，则T1D=（α+15°）T/360，将T1U、T1D值置入HSO的内容定址存储区CAM中，HSO通过与定时器T1比较，在T1U时刻输出高电平，在T1D时刻输出低电平这样就形成了1号触发脉冲。

隔离器件范文篇5

高压电磁通过电容的分布对仪表产生干扰。当带电容的回路动作时会使接触器产生火花，其会对仪表的数据产生影响。这些火花产生的干扰频率很高，但大部分化工仪表的工作状态都低频的，高频干扰产生的影响不大。（1）地电流所产生的影响。就是指大地中的电流，因大地的各个地方的电位不一致，化工仪表与大地有多个连接点，这些连接点的地位差，会对仪表的数据产生影响。（2）漏电流产生的影响。化工仪表的导线破损，出现漏电现象。

用铜或铝等导电能力良好的材料制成容器，这种方式能够较好地防止静电和电磁感应现象，可分为磁场屏蔽和电场屏蔽两种。磁场屏蔽用高导磁率的材料制造，它对磁通旁路进行干扰，避免其和被保护的电路进行交流，而且交变的干扰磁场，在一般情况下会在导电屏蔽层内形成涡流，这些涡流会对外界磁场进行削弱。电场屏蔽，在静电作用下，导体内部各点电位相等。把导电能力较好的容器与大地相接，保证外部的电场不影响其内部电场。其需要注意的问题是容器应当接地，如果没有接地，导体的外部仍有电力线，导体仍能受到附近电场的作用，起不到屏蔽效果。在化工仪表的入端，加置L-C滤波电路或R-C滤波电路来抑制交流干扰。使用多种方法依旧不能有效地消除外部干扰时，可考虑使用滤波法对化工仪表的外部干扰进行消除。滤波法大致可以分为两类，有运算放大器的有源滤波器和仅使用RC滤波电路的无源滤波器。当ω/ω0=10时，输入是输出的10倍。为了增强滤波的效果，可以增大RC的乘积，但是C变大后，电容器的体积也会随之变大。当R值变大时，对信号的减弱程度也会加大，使仪表的灵敏度下降。在保持仪表的灵敏度的同时，又要保证放大器输入阻抗和放大倍数。RC的不断增加会造成仪表的灵敏度下降，但却有利于保持仪表的稳定性。

当工作线路附近有较高的交流电压时，他们产生的感应电压可能比较大，可能有几十伏到几百伏。这些感应电压进入线路的话，会对设备造成伤害，因此就需要将这一部分电压进行隔离。常用的隔离方法有变压器隔离、光电隔离等【1】。变压器的原边与副边之间的绝缘效果较好。周边与副边的两个线圈在电路上被相互隔离，他们之间的信息只能通过电磁感应进行交流。根据这一原理，变压器可以选择让有用的信号在原边和副边之间通过，把有害的干扰信号Un的产生的地环电流隔断。变压只传递交流信号，不传递直流信号，遇到需要传递直流信号时，也要先把它换成交流信号，再通过变压器转换成所需要的直流电。光电隔离是一种更为简单的隔离方法，其使用光电器件对数字信号、频率调制或脉宽调制信号进行隔离。图1为光电隔离器为光电三极管型光耦合器：

综上所述，化工仪器受干扰的情况是比较复杂的，是来自多方面的。这种情况下，就需要对各种干扰逐一进行排查，确定干扰发生的原因，并了解干扰方式，然后选取适当的方法进行处理。同时，相关人员需要有良好的心理素质，对情况进行冷静的分析，细致地收集，研究故障的具体数据，正确及时地选择处理措施进行干扰排除。

本文作者：工作单位：中国石油乌鲁木齐石化分公

隔离器件范文篇6

在采取有效的试验验证之后，在电力系统中进行自动化装置，并细化每一个操作目标，尤其是在静电放电发生的时候，在静电电磁信号发出时候，这时就会造成不同程度的影响，也影响到整体功能的发挥。因此，从多方面探究静电放电技术的运用水平，具有很大的效用。一是采用机箱金属面板的方式，自动化装置可以不要采用具体的插件式金属机械设备，可以采用整体方式的金属面板或者通过整体式的金属机壳，形成整个面板的运行模式，并且打破插件式面板的干扰效能。在通过金属面板背面与机箱框架的接触，实现金属机壳与金属面板的实际效能，设立专用的接电线，这样能达到很好的实际效果。二是减少面板上的装置设计。可以通过将面板上的开关以及拨号开关、按钮、信号灯等都会将静电传入到地动画装置之中，如果干扰电磁信号一旦进入装置内部，就会形成内部元件的失控，因此，在必要的情况下，可以通过装置尽量少放入到面板上，尤其是对于液晶显示这样的设备，还可以采用软件进行相应的防护。三是全面覆盖板的运用。通过利用面板膜进行全面的覆盖设计，这样可以避免面板上的开关、按钮、信号灯以及各种液晶显示灯覆盖起来，阻止面板膜都能阻隔设备的静电释放带来的干扰。在电力自动化系统的运用中，可以采用多种方式，阻止瞬间信号的干扰。一是选用多层印刷板，这样可以更好的防止瞬间变化的信号带来的不良影响，尤其是电板电容的技术运用，可以防止电源上各类干扰脉冲，尤其是在器件布线空间大，就会全面降低整体的功能，降低各种回路间发生串扰耦合的几率。二是合理装置输出、输入回路的配线与布线。因为自动化装置存在许多输出、输入回路，在整屏布线的过程中很难一一分开布局，通常是许多根线捆绑在一起，这样会导致电缆通由各种槽、沟通道与各个控制点或者取样点连结，这样一来，分布电容的锅台、布线以及输出输入线路都有可能引入干扰。因此要自动化装置的内部精心安排输出和输入线路，在装置内布置了线路之后，尽快将其引入隔离器件，例如开关电源、CT、PT以及光耦等，布线不要过长，越短越好，注意避免与装置内部的连捆线扎在一起，或者避免交叉布线。合理科学的布线起到非常好的抗干扰效果，除此之外，还能减少工序、降低成本。在全面提升设备的抗干扰能力的时候，主要是降低设备本身对电磁干扰的敏感程度，从而减少对干扰信号的获取，并迅速从不正常的运行状态中恢复过来，尤其是从硬件抗干扰与软件抗干扰等两个方面来掌握，采用多个有效的cpu结构，并合宜的布置每一个硬件装置，采用电动化恢复功能运用，在软件的保护措施上，也使用另一种防护措施，全面配合设备机械、印制板、电路布局等全盘的选用，重点进行瞬间抗干扰能力的整体提升，减少电磁信号对电力自动化系统的整体干扰。接地母线与主接地极的连接要用焊接。接地导线与接地母线的连接最好用焊接，无条件时，可用直径不小于10mm的镀锌螺栓加防松装置拧紧连接，连接处应镀锡或镀锌。其连接和加固方法可用裸线绑扎时，沿接地母线轴向绑扎长度不得小于100mm；在混凝土及料石砌碹的机电硐室里，接地母线或辅助接地母线应用铁钩或卡子固定在接近地面的碹墙上。

在电力系统自动化抗干扰技术的运用上，由于收到不同程度的影响，在干扰方式、传播途径等多方面都会危及到电力自动化装置的正常运行，因此，要引起电力工作人员的全盘关注，尤其是在静电信息干扰、电磁信号干扰等影响的分析上，也要形成全盘的控制的分析，围绕设备器件、印制板、电路布局、机箱面板材料、配线等的选用和设计，进行深入的探讨，更好的实现电力自动化系统的有效技术发挥，充分提升电力企业的整体效能。

本文作者：杨金全工作单位：宁夏发电集团有限责任公司

隔离器件范文篇7

关键词：无线通信；射频装置电路；硬件设计；影响因素分析；功能测试

随着技术快速发展，人们对无线通信技术的依赖程度越来越高，手机、电脑、IPAD等无线电子产品成为人们生活、娱乐的一部分。而随着移动通信技术的不断升级，移动通信设备硬件结构趋于小型化、智能化、模块化，产品性能日益稳定，日益满足人们日常生活家居、智能医疗、智能交通、商业交往的需要，无论在军事领域、生活领域都带来了巨大的变化。作为无线通信硬件结构中重要的部件，射频装置的性能决定了整个移动通信产品的性能，射频装置的研究也一直成为技术人员不断突破的关键技术之一。通过优化设计，不断强化射频装置的接收和发送信号的功能，减少各种辐射以及干扰影响，全面提升设备整体性能，从而满足提高频率资源的利用率，提升系统的稳定性，增强系统容量，解决系统操作的灵活性和安全性，满足不同层次的需求。另外对射频装置硬件的混频器、滤波器、D/A、A/D转换器进行合理设置，不断提升接收机的灵敏度、可靠度以及安全性要求[1]。

1射频装置结构布局

无线移动通信的射频装置一般采用双载波系统，主要由电源单元、基带单元和中射频小信号单元和功放单元组成。射频小信号部分由相对独立的两个收发载波组成。发射单元首将基带单元送来的I&Q信号一次上变频到发射频点上，经DVGA放大，功率放大，直接送到天馈系统发射出去。或者两个载波功率采用PBT的方式合路，再送到天馈系统发射出去；同时具有22个功率等级控制功能。接收部分将天线接收下来的微弱信号，经滤波放大分路后，送入双混频器下变频至71MHz，滤波后，送入基带单元解调出I/Q信号进行数字信号处理。中射频小信号单元由中频单元、发射单元、接收单元和频率源单元四个部分组成。环测功能由DVGA自身集成的混频器与其它电路配合完成[2]。在硬件电路设计上，采用集成模块化设计思路，尽量减少电路容积和体积，分立模块实现的电源、小信号、功放等整合到一块电路板上，大大提高了集成度。

2射频装置功能及对通信系统影响

2.1射频装置中频结构。中频部分包括ADC上行模块、DAC下行模块、功放功率检测和功放静态电流检测模块、功放栅压控制模块四个模块。DAC把基带送来的信号转换为模拟IQ输出至射频调制器；AD6650完成一个载频的接收主分集的中频信号处理，输出2倍符号速率的24bit基带IQ数据送到DSP进行均衡解调处理；功率检测电路把射频检波过来的电压信号经AD转换后送给基带处理；功放栅压控制电路检测功率放大器的静态工作电流，反馈给基带处理，基带对静态电流进行调整。2.2射频发射通道功能及影响。射频装置发射通道采用直接变频方案。首先由FPGA产生GMSK/8PSK已调数字IQ信号，送给DAC产生模拟I/Q信号，通过调制器直接把I/Q信号调制到GSM发射频段，发射信号经滤波放大后推动功放产生60W/GMSK或40W/8PSK两路输出功率信号，或经合路电桥合并为一路，再经过射频前端单元的双工滤波器送往天线发射出去。载频外部合路单元DCOM，已经在载频内部合路器使用，而在系统应用时还需再次合路时才能使用。下行方案采用直接变频方案，数据速率较低，所以对DA器件的要求较低。实际设计中基带IQ数据速率和时钟速率都只有6.5MHz，故利用到的DA带宽只有6.5MSPS。基带数字IQ经DA器件转成模拟IQ输出。系统设计要求DAC输出的模拟IQ信号峰峰值(VPP)为0-1.4V，直流偏置(DCBias)为0.5V。根据模数转换理论，由于采样脉冲非理想，有一定的宽度，输出信号包络会受Sinc函数调制。所以DAC输出的模拟IQ信号在频域会产生镜像信号，DAC输出需要加一个重建滤波器滤除镜像频率，另外该滤波器对远端杂散也有一定的抑制作用。为保证带内平坦，低通滤波器设计为巴特沃兹型。经过仿真和测试，滤波器要达到63dB的抑制，至少需要5阶。DAC输出的模拟IQ为差分形式，滤波器设计为5阶差分LC低通滤波电路。2.3射频接收通道功能及影响。天线接收的信号，经射频前端的低噪声放大器放大后，经DDPU送到载频接收输入端。在载频内接收通道仅通过一次下变频到中频频段211MHz，再经中频声表滤波器滤波后送到基带接收中频处理单元进行AGC放大、IQ解调、基带IQ采样和数字处理。整个下行通道的增益调整也由芯片max2059完成。其电路均按照器件资料建议的设计，保证足够的性能同时不增加冗余设计，包括电源的滤波，衰减器和放大器之间的隔直或匹配电容、外部电阻的精度等。考虑到52MHzVCO对整个收发信道的影响，例如和104MHz参考信号的谐波以及发射本振源或接收本振源混频产生在发射或接收带内，必须加强该路104MHz信号的隔离和谐波的滤波。基站正常工作时，需关闭环测本振源，以防环测本振源引起的各种干扰。在典型情况下，器件工作点回退最低处在MAX9995处。对于GMSK信号，回退0.8dB，由于GMSK信号恒包络，因此不影响解调。对于8PSK信号，各级回退都在10dB以上，满足设计要求。依靠BAV99的限幅作用，保证两种情况下到达AD6650的信号电平均低于AD6650的满刻度输入电平7dBm，AD6650工作不受影响[3]。射频接收通道的阻塞与杂散响应来自三个途径影响：（1）混频器高阶混频产物；（2）本振相噪通过倒易混频干扰有用信号；（3）中频信号采样混叠。其中，中频信号采样混叠问题在采用52M采样速率后可消除。2.4射频装置频率源功能及影响。射频装置由双载波组成，所以其频率源由三部分组成，分别为二个发射射频频率源、二个接收射频频率源、一个52MHz时钟频率源。其功能是完成协议规定的正常输出频点以及实现协议规定的时隙跳频。单板使用的频综是快锁型的，跳频的实现是由频综在保护时隙内完成，所以频综数量就减少了一半。影响频谱模板的主要因素有:（1）基带I&Q的频谱模板；（2）发射本振相噪和杂散；（3）发射机的非线性频谱扩散，包括调制器、放大器的非线性，主要影响6MHz内；（4）发射机底噪影响载波远端频谱。2.5环测功能及影响。射频装置发射通道环回测试功能的实现，环测信号取自IQ调制器的输出，采用DVGA芯片中集成的混频器，通过在环测时隙选通DVGA内部开关控制。同时采用参考时钟的二次谐波替代环测本振，发射频段RF信号衰减到一定的电平，再将此信号搬移104MHz到相应的接收频段，通过耦合器将环回的测试信号耦合到主分集接收通道进行接收处理。为了减少功耗以及环测频率源带来的干扰以及环测功能主要起维护作用，所以载波正常工作时，关断环测功能电路，防止带来单板干扰。环测时利用一路104MHz信号作为本振，由于104MHz比DSC1800上下行频率间隔95MHz大了9MHz，所以在环测时隙基带控制发射信号频点提高104-95MHz=9MHz，混频后的信号为对应的接收频点。接收频点衰减一定值后，再经过30dB的电阻耦合器输入到接收通道，最终由基带处理。影响EVM的主要因素有:（1）I&Q调制器的载波抑制度、I&Q平衡度、载波正交度；（2）载波的相位噪声；（3）非线性幅度压缩和幅相转换；（4）通道相频特性畸变和幅频特性畸变。环测104MHz参考时钟的滤波电路时，采用三阶带通滤波器L1=L3=22nH，C1=C3=100pF、L2=180nH、C2=12pF。如图1所示仿真电路。2.6功率放大功能及影响。功放主要实现以下功能：将DBRU发射单元输出的两路TXA、TXB信号分别放大到所需要的功率等级，输出给双工器，通过天馈口发射出去；或者将放大后的信号进行功率合成，将功率从合路口输出给双工器，再通过天馈口发射出去[4]。主要功能如表1所示。射频装置功放电路数字偏置部分，利用电流检测电路对功率放大器的静态工作电流进行采样，ADC将采集到的模拟电压信号转化为数字信号，送给控制器进行处理，控制器处理后发出控制信号，DAC将该控制信号转换为模拟电压信号，控制功率放大器的栅极，调整功率放大器的静态工作电流。功放为两级级联，为改善级间匹配，在驱动级和输出级间加入隔离器，输出用双节隔离器保护，输出采用开关连接器完成单独或合路输出的选择。

3结论

射频装置在无线通信设计中，涉及重要的硬件电路布局、元器件参数、工艺焊接、EMC设计等影响，因此在设计过程需要统筹考虑，尽量减少各种影响，从而增强通信系统的整体功能，满足人民多方面需求。

参考文献

[1]高金河.基于射频的无线通信技术研究[J].工程技术(全文版),2013(17):00281-00281.

[2]刘中奇.浅析射频装置对无线通信的影响[J].数字技术与应用,2017(3):34-35.

[3]陈君.无线通信系统中的抗干扰技术[J].通信电源技术,2014,31(5):33-35.

[4]舒浩.新一代无线通信射频收发机系统的研究和实现[D].西安电子科技大学.

隔离器件范文篇8

关键词：单片机、可靠性、电磁兼容性

随着半导体技术的飞速发展，单片机本身的设计中不断采用了一些新的抗干扰技术，使单片机的可靠性不断提高。除选择抗干扰能力强的单片机外，单片机系统中其它辅助元器件的可靠性也至关重要，一些抑制干扰的元器件的使用有助于提高系统的可靠性。此外，单片机系统在电路设计、印制电路板的设计、布线与制造工艺、系统安装时有无良好的接地等，都直接影响应用系统的可靠性。

单片机自身的抗干扰措施

为提高单片机本身的可靠性。近年来单片机的制造商在单片机设计上采取了一系列措施以期提高可靠性。这些技术主要体现在以下几方面。

1.降低外时钟频率

外时钟是高频的噪声源，除能引起对本应用系统的干扰之外，还可能产生对外界的干扰，使电磁兼容检测不能达标。在对系统可靠性要求很高的应用系统中，选用频率低的单片机是降低系统噪声的原则之一。以8051单片机为例，最短指令周期1μs时，外时钟是12MHz。而同样速度的Motorola单片机系统时钟只需4MHz，更适合用于工控系统。近年来，一些生产8051兼容单片机的厂商也采用了一些新技术，在不牺牲运算速度的前提下将对外时钟的需求降至原来的1/3。而Motorola单片机在新推出的68HC08系列以及其16/32位单片机中普遍采用了内部琐相环技术，将外部时钟频率降至32KHz，而内部总线速度却提高到8MHz乃至更高。

2.低噪声系列单片机

传统的集成电路设计中，在电源、地的引出上通常将其安排在对称的两边。如左下角是地，右下角是电源。这使得电源噪声穿过整个硅片。改进的技术将电源、地安排在两个相邻的引脚上，这样一方面降低了穿过整个硅片的电流，一方面使外部去耦电容在PCB设计上更容易安排，以降低系统噪声。另一个在集成电路设计上降低噪声的例子是驱动电路的设计。一些单片机提供若干个大电流的输出引脚，从几十毫安到数百毫安。这些大功率的驱动电路集成到单片机内部无疑增加了噪声源。而跳变沿的软化技术可消除这方面的影响，办法是将一个大功率管做成若干个小管子的并联，再为每个管子输出端串上不同等效阻值的电阻。以降低di/dt。

3.时钟监测电路、看门狗技术与低电压复位

监测系统时钟，当发现系统时钟停振时产生系统复位信号以恢复系统时钟，是单片机提高系统可靠性的措施之一。而时钟监控有效与省电指令STOP是一对矛盾。只能使用其中之一。

看门狗技术是监测应用程序中的一段定时中断服务程序的运行状况，当这段程序不工作时判断为系统故障，从而产生系统复位。

低电压复位技术是监测单片机电源电压，当电压低于某一值时产生复位信号。由于单片机技术的发展，单片机本身对电源电压范围的要求越来越宽。电源电压从当初的5V降至3.3V并继续下降到2.7V、2.2V、1.8V。在是否使用低电压复位功能时应根据具体应用情况权衡一下。

4.EFT技术

新近推出的MotorolaM68HC08系列单片机采用EFT(ElectricalFastTransient)技术进一步提高了单片机的抗干扰能力。当振荡电路的正弦波信号受到外界干扰时，其波形上会叠加一些毛刺。以施密特电路对其整形时，这种毛刺会成为触发信号干扰正常的时钟信号。交替使用施密特电路和RC滤波可以使这类毛刺不起作用，这就是EFT技术。随着VLSI技术的不断发展，电路内部的抗干扰技术也在不断发展之中。

5.软件方面的措施

单片机本身在指令设计上也有一些抗干扰的考虑。非法指令复位或非法指令中断是当运行程序时遇到非法指令或非法寻址空间能产生复位或中断。单片机应用系统程序是事先写好的，不可能有非法指令或寻址。一定是系统受到干扰，CPU读指令时出错了。

以上提到的是当前广泛使用的单片机应该具有的内部抗干扰措施。在选用单片机时，要检查一下这些性能是否都有，以求设计出可靠性高的系统。

在应用软件设计方面，设计者都有各自的经验。这里要提醒的是最后对不用的ROM要做处理。原则是万一程序落到这里可以自恢复。

用于单片机系统的干扰抑制元件

1.去耦电容

每个集成电路的电源、地之间应配置一个去耦电容，它可以滤掉来自电源的高频噪声。作为储能元件，它吸收或提供该集成电路内部三极管导通、截止引起的电流变化(di/dt)，从而降低系统噪声。要选高频特性好的独石电容或瓷片电容作去耦电容。每块印制电路板电源引入的地方要安放一只大容量的储能电容。由于电解电容的缠绕式结构，其分布电感较大，对滤除高频干扰信号几乎不起作用。使用时要与去耦电容成对使用。钽电容则比电解电容效果更好。

2.抑制高频的电感

用粗漆包线穿入轴向有几个孔的铁氧体芯，就构成了高频扼制器件。将其串入电源线或地线中可阻止高频信号从电源/地线引入。这种元件特别适用于隔开一块印制电路板上的模拟电路区、数字电路区、以及大功率驱动区的供电。应该注意的是它必须放在该区储能电容与电源之间而不能放在储能电容与用电器件之间。

3.自恢复保险丝

这是用一种新型高分子聚合材料制成的器件，当电流低于其额定值时，它的直流电阻只有零点几欧。而电流大到一定程度，它的阻值迅速升高，引起发热，而越热电阻越大，从而阻断电源电流。当温度降下来以后能自动恢复正常。这种器件可防止CMOS器件在遇到强冲击型干扰时引起所谓“可控硅触发”现象。这种现象指集成电路硅片的基体变得导通，从而引起电流增大，导致CMOS集成电路发热乃至烧毁。室外使用的单片机系统或电源线、信号线从室外架空引入室内的，要考虑系统的防雷击问题。常用的防雷击器件有：气体放电管，TVS(TransientVoltageSupervention)等，气体放电管是当电源电压大于某一值时，通常为数十伏或数百伏，气体击穿放电，将电源线上强冲击脉冲导入大地，TVS可以看成两个并联且方向相反的齐纳二极管，当电两端电压高于某一额定值时导通。其特点是可以瞬态通过数百乃至上千安培的电流。这类元器件要和抗共模和抗差模干扰的电感配合使用以提高抗干扰效果。

提高单片机系统抗干扰能力的主要手段

1.接地

这里的接地指接大地，也称作保护地。为单片机系统提供良好的地线，对提高系统的抗干扰能力极为有益。特别是对有防雷击要求的系统，良好的接地至关重要。上面提到的一系列抗干扰元件，意在将雷击、浪涌式干扰以及快脉冲群干扰去除，而去除的方法都是将干扰引入大地，如果系统不接地，或虽有地线但接地电阻过大，则这些元件都不能发挥作用。为单片机供电的电源的地俗称逻辑地，它们和大地的地的关系可以相通、浮空、或接一电阻，要视应用场合而定。不能把地线随便接在暖气管子上。绝对不能把接地线与动力线的火线、零线中的零线混淆。

2.隔离与屏蔽

典型的信号隔离是光电隔离。使用光电隔离器件将单片机的输入输出隔离开，一方面使干扰信号不得进入单片机系统，另一方面单片机系统本身的噪声也不会以传导的方式传播出去。屏蔽则是用来隔离空间辐射的，对噪声特别大的部件，如开关电源，用金属盒罩起来，可减少噪声源对单片机系统的干扰。对特别怕干扰的模拟电路，如高灵敏度的弱信号放大电路可屏蔽起来。而重要的是金属屏蔽本身必须接真正的地。

3.滤波

滤波指各类信号按频率特性分类并控制它们的方向。常用的有各种低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器。低通滤波器用在接入的交流电源线上，旨在让50周的交流电顺利通过，将其它高频噪声导入大地。低通滤波器的配置指标是插入损耗，选择的低通滤波器插入损耗过低起不到抑制噪声的作用，而过高的插入损耗会导致“漏电”，影响系统的人身安全性。高通、带通滤波器则应根据系统中对信号的处理要求选择使用。

印制电路板的布线与工艺

印制电路板的设计对单片机系统能否抗干扰非常重要。要本着尽量控制噪声源、尽量减小噪声的传播与耦合，尽量减小噪声的吸收这三大原则设计印制电路板和布线。当你设计单片机用印制电路板时，不仿对照下面的条条检查一下。

·印制电路板要合理区分，单片机系统通常可分三区，即模拟电路区(怕干扰)，数字电路区(即怕干扰、又产生干扰)，功率驱动区（干扰源）。

·印刷板按单点接电源、单点接地原则送电。三个区域的电源线、地线由该点分三路引出。噪声元件与非噪声元件要离得远一些。

·时钟振荡电路、特殊高速逻辑电路部分用地线圈起来。让周围电场趋近于零。

·I/O驱动器件、功率放大器件尽量靠近印刷板的边，靠近引出接插件。

·能用低速的就不用高速的,高速器件只用在关键的地方。

·使用满足系统要求的最低频率的时钟，时钟产生器要尽量靠近用到该时钟的器件。

·石英晶体振荡器外壳要接地，时钟线要尽量短，且不要引得到处都是。

·使用450的折线布线，不要使用900折线,以减小高频信号的发射。

·单面板、双面板，电源线、地线要尽量的粗。信号线的过孔要尽量少。

·4层板比双面板噪声低20dB。6层板比4层板噪声低10dB。经济条件允许时尽量用多层板。

·关键的线尽量短并要尽量粗，并在两边加上保护地。将敏感信号和噪声场带信号通过一条扁带电缆引出的话，要用地线-信号-地线......的方式引出。

·石英振荡器下面、噪声敏感器件下面要加大地的面积而不应该走其它信号线。

·任何信号线都不要形成环路，如不可避免，环路应尽量小。

·时钟线垂直于I/O线比平行于I/O线干扰小，时钟线要远离I/O线。

·对A/D类器件，数字部分与模拟部分宁可绕一下也不要交叉。噪声敏感线不要与高速线、大电流线平行。

·单片机及其它IC电路，如有多个电源、地端的话，每端都要加一个去耦电容。

·单片机不用的I/O端口要定义成输出。

·每个集成电路要加一个去耦电容，要选高频信号好的独石电容式瓷片电容作去耦电容。去耦电容焊在印制电路板上时，引脚要尽量短。

·从高噪声区来的信号要加滤波。继电器线圈处要加放电二极管。可以用串一个电阻的办法来软化I/O线的跳变沿或提供一定的阻尼。

·用大容量的钽电容或聚脂电容而不用电解电容作电路充电的储能电容。因为电解电容分布电感较大，对高频无效。使用电解电容时要与高特性好的去耦电容成对使用。

·需要时，电源线、地线上可加用铜线绕制铁氧体而成的高频扼流器件阻断高频噪声的传导。

·弱信号引出线、高频、大功率引出电缆要加屏蔽。引出线与地线要绞起来。

隔离器件范文篇9

关键词：单片机、可靠性、电磁兼容性

随着半导体技术的飞速发展，单片机本身的设计中不断采用了一些新的抗干扰技术，使单片机的可靠性不断提高。除选择抗干扰能力强的单片机外，单片机系统中其它辅助元器件的可靠性也至关重要，一些抑制干扰的元器件的使用有助于提高系统的可靠性。此外，单片机系统在电路设计、印制电路板的设计、布线与制造工艺、系统安装时有无良好的接地等，都直接影响应用系统的可靠性。

单片机自身的抗干扰措施

为提高单片机本身的可靠性。近年来单片机的制造商在单片机设计上采取了一系列措施以期提高可靠性。这些技术主要体现在以下几方面。

1.降低外时钟频率

外时钟是高频的噪声源，除能引起对本应用系统的干扰之外，还可能产生对外界的干扰，使电磁兼容检测不能达标。在对系统可靠性要求很高的应用系统中，选用频率低的单片机是降低系统噪声的原则之一。以8051单片机为例，最短指令周期1μs时，外时钟是12MHz。而同样速度的Motorola单片机系统时钟只需4MHz，更适合用于工控系统。近年来，一些生产8051兼容单片机的厂商也采用了一些新技术，在不牺牲运算速度的前提下将对外时钟的需求降至原来的1/3。而Motorola单片机在新推出的68HC08系列以及其16/32位单片机中普遍采用了内部琐相环技术，将外部时钟频率降至32KHz，而内部总线速度却提高到8MHz乃至更高。

2.低噪声系列单片机

传统的集成电路设计中，在电源、地的引出上通常将其安排在对称的两边。如左下角是地，右下角是电源。这使得电源噪声穿过整个硅片。改进的技术将电源、地安排在两个相邻的引脚上，这样一方面降低了穿过整个硅片的电流，一方面使外部去耦电容在PCB设计上更容易安排，以降低系统噪声。另一个在集成电路设计上降低噪声的例子是驱动电路的设计。一些单片机提供若干个大电流的输出引脚，从几十毫安到数百毫安。这些大功率的驱动电路集成到单片机内部无疑增加了噪声源。而跳变沿的软化技术可消除这方面的影响，办法是将一个大功率管做成若干个小管子的并联，再为每个管子输出端串上不同等效阻值的电阻。以降低di/dt。

3.时钟监测电路、看门狗技术与低电压复位

监测系统时钟，当发现系统时钟停振时产生系统复位信号以恢复系统时钟，是单片机提高系统可靠性的措施之一。而时钟监控有效与省电指令STOP是一对矛盾。只能使用其中之一。

看门狗技术是监测应用程序中的一段定时中断服务程序的运行状况，当这段程序不工作时判断为系统故障，从而产生系统复位。

低电压复位技术是监测单片机电源电压，当电压低于某一值时产生复位信号。由于单片机技术的发展，单片机本身对电源电压范围的要求越来越宽。电源电压从当初的5V降至3.3V并继续下降到2.7V、2.2V、1.8V。在是否使用低电压复位功能时应根据具体应用情况权衡一下。

4.EFT技术

新近推出的MotorolaM68HC08系列单片机采用EFT(ElectricalFastTransient)技术进一步提高了单片机的抗干扰能力。当振荡电路的正弦波信号受到外界干扰时，其波形上会叠加一些毛刺。以施密特电路对其整形时，这种毛刺会成为触发信号干扰正常的时钟信号。交替使用施密特电路和RC滤波可以使这类毛刺不起作用，这就是EFT技术。随着VLSI技术的不断发展，电路内部的抗干扰技术也在不断发展之中。

5.软件方面的措施

单片机本身在指令设计上也有一些抗干扰的考虑。非法指令复位或非法指令中断是当运行程序时遇到非法指令或非法寻址空间能产生复位或中断。单片机应用系统程序是事先写好的，不可能有非法指令或寻址。一定是系统受到干扰，CPU读指令时出错了。

以上提到的是当前广泛使用的单片机应该具有的内部抗干扰措施。在选用单片机时，要检查一下这些性能是否都有，以求设计出可靠性高的系统。

在应用软件设计方面，设计者都有各自的经验。这里要提醒的是最后对不用的ROM要做处理。原则是万一程序落到这里可以自恢复。

用于单片机系统的干扰抑制元件

1.去耦电容

每个集成电路的电源、地之间应配置一个去耦电容，它可以滤掉来自电源的高频噪声。作为储能元件，它吸收或提供该集成电路内部三极管导通、截止引起的电流变化(di/dt)，从而降低系统噪声。要选高频特性好的独石电容或瓷片电容作去耦电容。每块印制电路板电源引入的地方要安放一只大容量的储能电容。由于电解电容的缠绕式结构，其分布电感较大，对滤除高频干扰信号几乎不起作用。使用时要与去耦电容成对使用。钽电容则比电解电容效果更好。

2.抑制高频的电感

用粗漆包线穿入轴向有几个孔的铁氧体芯，就构成了高频扼制器件。将其串入电源线或地线中可阻止高频信号从电源/地线引入。这种元件特别适用于隔开一块印制电路板上的模拟电路区、数字电路区、以及大功率驱动区的供电。应该注意的是它必须放在该区储能电容与电源之间而不能放在储能电容与用电器件之间。

3.自恢复保险丝

这是用一种新型高分子聚合材料制成的器件，当电流低于其额定值时，它的直流电阻只有零点几欧。而电流大到一定程度，它的阻值迅速升高，引起发热，而越热电阻越大，从而阻断电源电流。当温度降下来以后能自动恢复正常。这种器件可防止CMOS器件在遇到强冲击型干扰时引起所谓“可控硅触发”现象。这种现象指集成电路硅片的基体变得导通，从而引起电流增大，导致CMOS集成电路发热乃至烧毁。4.防雷击器件

室外使用的单片机系统或电源线、信号线从室外架空引入室内的，要考虑系统的防雷击问题。常用的防雷击器件有：气体放电管，TVS(TransientVoltageSupervention)等，气体放电管是当电源电压大于某一值时，通常为数十伏或数百伏，气体击穿放电，将电源线上强冲击脉冲导入大地，TVS可以看成两个并联且方向相反的齐纳二极管，当电两端电压高于某一额定值时导通。其特点是可以瞬态通过数百乃至上千安培的电流。这类元器件要和抗共模和抗差模干扰的电感配合使用以提高抗干扰效果。

提高单片机系统抗干扰能力的主要手段

1.接地

这里的接地指接大地，也称作保护地。为单片机系统提供良好的地线，对提高系统的抗干扰能力极为有益。特别是对有防雷击要求的系统，良好的接地至关重要。上面提到的一系列抗干扰元件，意在将雷击、浪涌式干扰以及快脉冲群干扰去除，而去除的方法都是将干扰引入大地，如果系统不接地，或虽有地线但接地电阻过大，则这些元件都不能发挥作用。为单片机供电的电源的地俗称逻辑地，它们和大地的地的关系可以相通、浮空、或接一电阻，要视应用场合而定。不能把地线随便接在暖气管子上。绝对不能把接地线与动力线的火线、零线中的零线混淆。

2.隔离与屏蔽

典型的信号隔离是光电隔离。使用光电隔离器件将单片机的输入输出隔离开，一方面使干扰信号不得进入单片机系统，另一方面单片机系统本身的噪声也不会以传导的方式传播出去。屏蔽则是用来隔离空间辐射的，对噪声特别大的部件，如开关电源，用金属盒罩起来，可减少噪声源对单片机系统的干扰。对特别怕干扰的模拟电路，如高灵敏度的弱信号放大电路可屏蔽起来。而重要的是金属屏蔽本身必须接真正的地。

3.滤波

滤波指各类信号按频率特性分类并控制它们的方向。常用的有各种低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器。低通滤波器用在接入的交流电源线上，旨在让50周的交流电顺利通过，将其它高频噪声导入大地。低通滤波器的配置指标是插入损耗，选择的低通滤波器插入损耗过低起不到抑制噪声的作用，而过高的插入损耗会导致“漏电”，影响系统的人身安全性。高通、带通滤波器则应根据系统中对信号的处理要求选择使用。

印制电路板的布线与工艺

印制电路板的设计对单片机系统能否抗干扰非常重要。要本着尽量控制噪声源、尽量减小噪声的传播与耦合，尽量减小噪声的吸收这三大原则设计印制电路板和布线。当你设计单片机用印制电路板时，不仿对照下面的条条检查一下。

·印制电路板要合理区分，单片机系统通常可分三区，即模拟电路区(怕干扰)，数字电路区(即怕干扰、又产生干扰)，功率驱动区（干扰源）。

·印刷板按单点接电源、单点接地原则送电。三个区域的电源线、地线由该点分三路引出。噪声元件与非噪声元件要离得远一些。

·时钟振荡电路、特殊高速逻辑电路部分用地线圈起来。让周围电场趋近于零。

·I/O驱动器件、功率放大器件尽量靠近印刷板的边，靠近引出接插件。

·能用低速的就不用高速的,高速器件只用在关键的地方。

·使用满足系统要求的最低频率的时钟，时钟产生器要尽量靠近用到该时钟的器件。

·石英晶体振荡器外壳要接地，时钟线要尽量短，且不要引得到处都是。

·使用450的折线布线，不要使用900折线,以减小高频信号的发射。

·单面板、双面板，电源线、地线要尽量的粗。信号线的过孔要尽量少。

·4层板比双面板噪声低20dB。6层板比4层板噪声低10dB。经济条件允许时尽量用多层板。

·关键的线尽量短并要尽量粗，并在两边加上保护地。将敏感信号和噪声场带信号通过一条扁带电缆引出的话，要用地线-信号-地线......的方式引出。

·石英振荡器下面、噪声敏感器件下面要加大地的面积而不应该走其它信号线。

·任何信号线都不要形成环路，如不可避免，环路应尽量小。

·时钟线垂直于I/O线比平行于I/O线干扰小，时钟线要远离I/O线。

·对A/D类器件，数字部分与模拟部分宁可绕一下也不要交叉。噪声敏感线不要与高速线、大电流线平行。

·单片机及其它IC电路，如有多个电源、地端的话，每端都要加一个去耦电容。

·单片机不用的I/O端口要定义成输出。

·每个集成电路要加一个去耦电容，要选高频信号好的独石电容式瓷片电容作去耦电容。去耦电容焊在印制电路板上时，引脚要尽量短。

·从高噪声区来的信号要加滤波。继电器线圈处要加放电二极管。可以用串一个电阻的办法来软化I/O线的跳变沿或提供一定的阻尼。

·用大容量的钽电容或聚脂电容而不用电解电容作电路充电的储能电容。因为电解电容分布电感较大，对高频无效。使用电解电容时要与高特性好的去耦电容成对使用。

·需要时，电源线、地线上可加用铜线绕制铁氧体而成的高频扼流器件阻断高频噪声的传导。

·弱信号引出线、高频、大功率引出电缆要加屏蔽。引出线与地线要绞起来。

隔离器件范文篇10

外时钟是高频的噪声源，除能引起对本应用系统的干扰之外，还可能产生对外界的干扰，使电磁兼容检测不能达标。在对系统可靠性要求很高的应用系统中，选用频率低的单片机是降低系统噪声的原则之一。以8051单片机为例，最短指令周期1μs时，外时钟是12MHz。而同样速度的Motorola单片机系统时钟只需4MHz，更适合用于工控系统。近年来，一些生产8051兼容单片机的厂商也采用了一些新技术，在不牺牲运算速度的前提下将对外时钟的需求降至原来的1/3。而Motorola单片机在新推出的68HC08系列以及其16/32位单片机中普遍采用了内部琐相环技术，将外部时钟频率降至32KHz，而内部总线速度却提高到8MHz乃至更高。

2.低噪声系列单片机

传统的集成电路设计中，在电源、地的引出上通常将其安排在对称的两边。如左下角是地，右下角是电源。这使得电源噪声穿过整个硅片。改进的技术将电源、地安排在两个相邻的引脚上，这样一方面降低了穿过整个硅片的电流，一方面使外部去耦电容在PCB设计上更容易安排，以降低系统噪声。另一个在集成电路设计上降低噪声的例子是驱动电路的设计。一些单片机提供若干个大电流的输出引脚，从几十毫安到数百毫安。这些大功率的驱动电路集成到单片机内部无疑增加了噪声源。而跳变沿的软化技术可消除这方面的影响，办法是将一个大功率管做成若干个小管子的并联，再为每个管子输出端串上不同等效阻值的电阻。以降低di/dt。

3.时钟监测电路、看门狗技术与低电压复位

监测系统时钟，当发现系统时钟停振时产生系统复位信号以恢复系统时钟，是单片机提高系统可靠性的措施之一。而时钟监控有效与省电指令STOP是一对矛盾。只能使用其中之一。

看门狗技术是监测应用程序中的一段定时中断服务程序的运行状况，当这段程序不工作时判断为系统故障，从而产生系统复位。

低电压复位技术是监测单片机电源电压，当电压低于某一值时产生复位信号。由于单片机技术的发展，单片机本身对电源电压范围的要求越来越宽。电源电压从当初的5V降至3.3V并继续下降到2.7V、2.2V、1.8V。在是否使用低电压复位功能时应根据具体应用情况权衡一下。

4.EFT技术

新近推出的MotorolaM68HC08系列单片机采用EFT(ElectricalFastTransient)技术进一步提高了单片机的抗干扰能力。当振荡电路的正弦波信号受到外界干扰时，其波形上会叠加一些毛刺。以施密特电路对其整形时，这种毛刺会成为触发信号干扰正常的时钟信号。交替使用施密特电路和RC滤波可以使这类毛刺不起作用，这就是EFT技术。随着VLSI技术的不断发展，电路内部的抗干扰技术也在不断发展之中。

5.软件方面的措施

单片机本身在指令设计上也有一些抗干扰的考虑。非法指令复位或非法指令中断是当运行程序时遇到非法指令或非法寻址空间能产生复位或中断。单片机应用系统程序是事先写好的，不可能有非法指令或寻址。一定是系统受到干扰，CPU读指令时出错了。

以上提到的是当前广泛使用的单片机应该具有的内部抗干扰措施。在选用单片机时，要检查一下这些性能是否都有，以求设计出可靠性高的系统。

在应用软件设计方面，设计者都有各自的经验。这里要提醒的是最后对不用的ROM要做处理。原则是万一程序落到这里可以自恢复。

用于单片机系统的干扰抑制元件

1.去耦电容

每个集成电路的电源、地之间应配置一个去耦电容，它可以滤掉来自电源的高频噪声。作为储能元件，它吸收或提供该集成电路内部三极管导通、截止引起的电流变化(di/dt)，从而降低系统噪声。要选高频特性好的独石电容或瓷片电容作去耦电容。每块印制电路板电源引入的地方要安放一只大容量的储能电容。由于电解电容的缠绕式结构，其分布电感较大，对滤除高频干扰信号几乎不起作用。使用时要与去耦电容成对使用。钽电容则比电解电容效果更好。

2.抑制高频的电感

用粗漆包线穿入轴向有几个孔的铁氧体芯，就构成了高频扼制器件。将其串入电源线或地线中可阻止高频信号从电源/地线引入。这种元件特别适用于隔开一块印制电路板上的模拟电路区、数字电路区、以及大功率驱动区的供电。应该注意的是它必须放在该区储能电容与电源之间而不能放在储能电容与用电器件之间。

3.自恢复保险丝

这是用一种新型高分子聚合材料制成的器件，当电流低于其额定值时，它的直流电阻只有零点几欧。而电流大到一定程度，它的阻值迅速升高，引起发热，而越热电阻越大，从而阻断电源电流。当温度降下来以后能自动恢复正常。这种器件可防止CMOS器件在遇到强冲击型干扰时引起所谓“可控硅触发”现象。这种现象指集成电路硅片的基体变得导通，从而引起电流增大，导致CMOS集成电路发热乃至烧毁。

4.防雷击器件

室外使用的单片机系统或电源线、信号线从室外架空引入室内的，要考虑系统的防雷击问题。常用的防雷击器件有：气体放电管，TVS(TransientVoltageSupervention)等，气体放电管是当电源电压大于某一值时，通常为数十伏或数百伏，气体击穿放电，将电源线上强冲击脉冲导入大地，TVS可以看成两个并联且方向相反的齐纳二极管，当电两端电压高于某一额定值时导通。其特点是可以瞬态通过数百乃至上千安培的电流。这类元器件要和抗共模和抗差模干扰的电感配合使用以提高抗干扰效果。

提高单片机系统抗干扰能力的主要手段

1.接地

这里的接地指接大地，也称作保护地。为单片机系统提供良好的地线，对提高系统的抗干扰能力极为有益。特别是对有防雷击要求的系统，良好的接地至关重要。上面提到的一系列抗干扰元件，意在将雷击、浪涌式干扰以及快脉冲群干扰去除，而去除的方法都是将干扰引入大地，如果系统不接地，或虽有地线但接地电阻过大，则这些元件都不能发挥作用。为单片机供电的电源的地俗称逻辑地，它们和大地的地的关系可以相通、浮空、或接一电阻，要视应用场合而定。不能把地线随便接在暖气管子上。绝对不能把接地线与动力线的火线、零线中的零线混淆。

2.隔离与屏蔽

典型的信号隔离是光电隔离。使用光电隔离器件将单片机的输入输出隔离开，一方面使干扰信号不得进入单片机系统，另一方面单片机系统本身的噪声也不会以传导的方式传播出去。屏蔽则是用来隔离空间辐射的，对噪声特别大的部件，如开关电源，用金属盒罩起来，可减少噪声源对单片机系统的干扰。对特别怕干扰的模拟电路，如高灵敏度的弱信号放大电路可屏蔽起来。而重要的是金属屏蔽本身必须接真正的地。

3.滤波

滤波指各类信号按频率特性分类并控制它们的方向。常用的有各种低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器。低通滤波器用在接入的交流电源线上，旨在让50周的交流电顺利通过，将其它高频噪声导入大地。低通滤波器的配置指标是插入损耗，选择的低通滤波器插入损耗过低起不到抑制噪声的作用，而过高的插入损耗会导致“漏电”，影响系统的人身安全性。高通、带通滤波器则应根据系统中对信号的处理要求选择使用。

印制电路板的布线与工艺

印制电路板的设计对单片机系统能否抗干扰非常重要。要本着尽量控制噪声源、尽量减小噪声的传播与耦合，尽量减小噪声的吸收这三大原则设计印制电路板和布线。当你设计单片机用印制电路板时，不仿对照下面的条条检查一下。

·印制电路板要合理区分，单片机系统通常可分三区，即模拟电路区(怕干扰)，数字电路区(即怕干扰、又产生干扰)，功率驱动区（干扰源）。

·印刷板按单点接电源、单点接地原则送电。三个区域的电源线、地线由该点分三路引出。噪声元件与非噪声元件要离得远一些。

·时钟振荡电路、特殊高速逻辑电路部分用地线圈起来。让周围电场趋近于零。

·I/O驱动器件、功率放大器件尽量靠近印刷板的边，靠近引出接插件。

·能用低速的就不用高速的,高速器件只用在关键的地方。

·使用满足系统要求的最低频率的时钟，时钟产生器要尽量靠近用到该时钟的器件。

·石英晶体振荡器外壳要接地，时钟线要尽量短，且不要引得到处都是。

·使用450的折线布线，不要使用900折线,以减小高频信号的发射。

·单面板、双面板，电源线、地线要尽量的粗。信号线的过孔要尽量少。

·4层板比双面板噪声低20dB。6层板比4层板噪声低10dB。经济条件允许时尽量用多层板。

·关键的线尽量短并要尽量粗，并在两边加上保护地。将敏感信号和噪声场带信号通过一条扁带电缆引出的话，要用地线-信号-地线......的方式引出。

·石英振荡器下面、噪声敏感器件下面要加大地的面积而不应该走其它信号线。

·任何信号线都不要形成环路，如不可避免，环路应尽量小。

·时钟线垂直于I/O线比平行于I/O线干扰小，时钟线要远离I/O线。

·对A/D类器件，数字部分与模拟部分宁可绕一下也不要交叉。噪声敏感线不要与高速线、大电流线平行。

·单片机及其它IC电路，如有多个电源、地端的话，每端都要加一个去耦电容。

·单片机不用的I/O端口要定义成输出。

·每个集成电路要加一个去耦电容，要选高频信号好的独石电容式瓷片电容作去耦电容。去耦电容焊在印制电路板上时，引脚要尽量短。

·从高噪声区来的信号要加滤波。继电器线圈处要加放电二极管。可以用串一个电阻的办法来软化I/O线的跳变沿或提供一定的阻尼。

·用大容量的钽电容或聚脂电容而不用电解电容作电路充电的储能电容。因为电解电容分布电感较大，对高频无效。使用电解电容时要与高特性好的去耦电容成对使用。

·需要时，电源线、地线上可加用铜线绕制铁氧体而成的高频扼流器件阻断高频噪声的传导。

·弱信号引出线、高频、大功率引出电缆要加屏蔽。引出线与地线要绞起来。

·印刷板过大、或信号线频率过高，使得线上的延迟时间大于等于信号上升时间时，该线要按传输线处理，要加终端匹配电阻。

·尽量不要使用IC插座，把IC直接焊在印刷板上，IC座有较大的分布电容。