材料成型设备材料成型设备计算机控制系统抗干扰技术PPT学习教案.pptx

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1、会计学1材料成型设备材料成型设备 材料成型设备计算机控制材料成型设备计算机控制系统系统(kn zh x tn)抗干扰技术抗干扰技术第一页，共151页。5.15.1、材料成型设备计算机控制系统干扰途径、材料成型设备计算机控制系统干扰途径、材料成型设备计算机控制系统干扰途径、材料成型设备计算机控制系统干扰途径(tjng)(tjng)与分类与分类与分类与分类 干扰的途径干扰的途径 材材料料成成型型设设备备所所处处(su(su chch)的的工工作作环环境境是是相相当当恶恶劣劣的的，因因而而其其微微控控系系统统的的干干扰扰也也是是多多种种多多样样的的。对对于于电电磁磁干干扰扰而而言言，可可划划分分为为

2、传传导导，辐辐射射两两种种类类型型。材材料料成成型型设设备备由由于于其其功功率率大大，所所以以对对电电网网的的冲冲击击相相当当严严重重，大大容容量量焊焊机机的的开开启启是是网网压压跌跌落落几几十十伏伏是是很很普普通通的的事事情情；移移相相晶晶闸闸管管造造成成的的网网压压，波波形形畸畸变变和和感感性性负负荷荷造造成成的的浪浪涌涌几几乎乎是是无无法法避避免免的的；材材料料成成型型的的电电流流产产生生的的强强电电磁磁场场足足以以使使一一些些金金属属零零件件移移动动或或飞飞起起；大大接接触触器器通通断断时时还还伴伴有有严严重重的的高高频频电电压压加加入入网网路路。因因此此，对对材材料料成成型型现现场场

3、的的干干扰扰分分析析如如下下：传传播播类类型型的的干干扰扰是是指指通通过过金金属属体体（分分布布）电电感感（分分布布）电电容容和和变变压压器器传传播播的的；而而辐辐射射则则是是一一多多种种途途径径向向外外传传播播的的；如如透透过过设设备备的的外外壳壳以以及及外外壳壳上上的的缝缝隙隙，通通过过设设备备间间的的连连接接电电缆缆，装装配配不不好好的的联联结结器器，生生锈锈的的零零件件表表面面，编织屏蔽层的泄露，严格的讲甚至是一根导线本身等等。编织屏蔽层的泄露，严格的讲甚至是一根导线本身等等。第1页/共151页第二页，共151页。干扰干扰干扰干扰(gnr(gnr o)o)的分类的分类的分类的分类 传传

4、导导干干扰扰与与辐辐射射干干扰扰常常常常是是伴伴生生的的，并并且且在在干干扰扰吸吸收收体体上上还还是是(hi(hi shi)shi)互互相相转转化化的的。材料成型设备所受的干扰分如下几类：材料成型设备所受的干扰分如下几类：1.1.来自电网的干扰来自电网的干扰 由由于于我我国国采采用用的的是是220V220V的的高高内内阻阻电电网网，因因此此，来来自自电电网网的的干干扰扰比比国国外外严严重重。有有的的资资料料认认为为我我国国的的网网路路干干扰扰严严重重程程度度要要超超出出美美国国等等国国家家的的4 4倍倍以以上上。网网路路干干扰扰主主要要有有以以下下几几种：种：（1 1）高高频频串串扰扰 这这类

5、类干干扰扰主主要要是是由由于于大大容容量量的的接接触触器器工工作作时时产产生生并并通通过过网网路路馈馈电电线线传传导导和辐射。在网路上这种干扰的蜂值可以达到千伏级，频率达几十甚至几百千赫和辐射。在网路上这种干扰的蜂值可以达到千伏级，频率达几十甚至几百千赫（2 2）电电压压跌跌落落 在在我我国国大大容容量量电电焊焊机机集集中中的的地地方方，如如点点焊焊车车间间等等，焊焊机机工工作作是是争争峰峰值值的的现现象较为严重。象较为严重。（3 3）浪浪涌涌及及波波形形畸畸变变 大大功功率率的的晶晶闸闸管管在在非非零零触触发发时时往往往往形形波波形形畸畸变变，此此外外，在在网网路路上上还还有有可可能能产产生

6、生持持续续时时间间在在微微秒秒级级的的尖尖峰峰浪浪涌涌。上上述述这这些些干干扰扰出出现现后后，往往往往伴伴随随着着网网路路馈馈线线与与大大地地或或机机箱箱的的电电位位突突变变，这这些些干干扰扰通通过过电电源源通通道道进进入入系系统统，导导致致计计算算机机系系统统工作混乱。工作混乱。第2页/共151页第三页，共151页。2.2.来自来自来自来自(li z)(li z)微机控制系统外的空间的干扰微机控制系统外的空间的干扰微机控制系统外的空间的干扰微机控制系统外的空间的干扰 这种干扰的主要途径：第一是通过系统外壳吸收、调制、耦合，这种干扰的主要途径：第一是通过系统外壳吸收、调制、耦合，进而对内部电路

7、产生第二次感应，第二是通过外壳的开孔和缝隙进进而对内部电路产生第二次感应，第二是通过外壳的开孔和缝隙进入系统。实践表明，在某种场合采用常规的将外壳用粗导线接地的入系统。实践表明，在某种场合采用常规的将外壳用粗导线接地的办法反而使干扰性能更加恶化。强烈的电磁干扰造成的电位突变使办法反而使干扰性能更加恶化。强烈的电磁干扰造成的电位突变使常规的屏蔽、接地技术抗干扰大大下降。因此对它的防治必须采取常规的屏蔽、接地技术抗干扰大大下降。因此对它的防治必须采取新的如下措施：就接地而言，干扰对系统的作用，是通过地线电阻新的如下措施：就接地而言，干扰对系统的作用，是通过地线电阻R R和地线分布电感和地线分布电感

8、L L两种方式产生的影响。对于含有高频成分的瞬变两种方式产生的影响。对于含有高频成分的瞬变干扰，分布电感干扰，分布电感L L的作用大为明显，因此，仅按常规的用粗线接地，的作用大为明显，因此，仅按常规的用粗线接地，一点接地等做法已经不能满足系统的抗干扰要求。对这种性质的空一点接地等做法已经不能满足系统的抗干扰要求。对这种性质的空间干扰，最根本的途径减小系统的空间体积，尽量减小地线走过的间干扰，最根本的途径减小系统的空间体积，尽量减小地线走过的空间，通过隔离，分割空间，通过隔离，分割(fng)(fng)为小共地系统，降低由于干扰造成的为小共地系统，降低由于干扰造成的不等位，以减小其分布参数不等位，

9、以减小其分布参数R R和和L L。在强干扰场合下如果系统外壳接。在强干扰场合下如果系统外壳接地，则干扰会使外壳成为强烈的干扰源形成地，则干扰会使外壳成为强烈的干扰源形成“有害屏蔽有害屏蔽”，因此，系，因此，系统外壳应浮地（即不接地，并与其他金属体绝缘），而与系统数字统外壳应浮地（即不接地，并与其他金属体绝缘），而与系统数字地相连，形成系统数字地与外壳等电位浮动的等位屏蔽地相连，形成系统数字地与外壳等电位浮动的等位屏蔽 第3页/共151页第四页，共151页。3.3.系统自身内部系统自身内部系统自身内部系统自身内部(nib)(nib)的干扰的干扰的干扰的干扰 n n 在系统内部往往强电与弱电共存，

10、各种执行元件如继电在系统内部往往强电与弱电共存，各种执行元件如继电器，晶闸管，高压采集电路与弱电线路，数字系统在同一空器，晶闸管，高压采集电路与弱电线路，数字系统在同一空间并存，使系统自身内部的干扰较为严重。此类干扰主要通间并存，使系统自身内部的干扰较为严重。此类干扰主要通过系统内部各单元之间的连线和与高压强电邻近的弱信号电过系统内部各单元之间的连线和与高压强电邻近的弱信号电路或数字电路耦合两种方式产生危害。对于这类干扰除前述路或数字电路耦合两种方式产生危害。对于这类干扰除前述的缩小空间和减小耦合空间的方法外，要在可能的情况下尽的缩小空间和减小耦合空间的方法外，要在可能的情况下尽量对各单元系统

11、单独屏蔽，并合理配置系统内各单元的位置量对各单元系统单独屏蔽，并合理配置系统内各单元的位置(wi zhi)(wi zhi)，同时在各连接处设置隔离，无法隔离的，要设置，同时在各连接处设置隔离，无法隔离的，要设置滤波。滤波。第4页/共151页第五页，共151页。4.4.从信号传输线传入从信号传输线传入从信号传输线传入从信号传输线传入(chun r)(chun r)的干扰的干扰的干扰的干扰 这种干扰来自两个方面：这种干扰来自两个方面：（1 1）信号源对干扰的耦合或信号源的燥声）信号源对干扰的耦合或信号源的燥声（2 2）传输线上的耦合感应）传输线上的耦合感应 这这类类干干扰扰的的性性质质主主要要是是

12、电电压压性性的的。它它是是通通过过以以下下的的方方式式对对系系统统发发生生作用的。作用的。1 1）由于干扰与信号的迭加造成信号失真。）由于干扰与信号的迭加造成信号失真。2 2）信信号号地地与与电电源源地地瞬瞬时时突突变变，使使其其与与之之信信号号线线地地相相联联接接的的局局部部电电 路路地地瞬瞬时时不不等等位位。防防治治方方法法主主要要有有：对对叠叠加加在在信信号号上上的的噪噪声声和和突突变变性性干干扰扰采采取取滤滤波波措措施施；对对已已知知性性质质及及规规律律性性的的缓缓变变性性干干扰扰，则则采采用用软软件件(ru(ru n n jin)jin)处处理理已已剔剔除除干干扰扰还还原原信信号号；

13、对对信信号号线线采采取取屏屏蔽蔽措措施施，以以减减小小耦耦合合感感应应；采采取取抑抑制制电电位位突突变变措措施施包包括括对对信信号号线线地地与与连连接接处处电电路路之之间间采采取取抑抑制制器器；局局部部电电路路地地与与电电源源地地之之间间不不等等位位，可可采采取取在在局局部部电电路路地地与与电电源源之之间间加加去去耦耦电电容容，布布局局时减小局部电路地与电源地之间的时减小局部电路地与电源地之间的R R和和L L等措施。等措施。第5页/共151页第六页，共151页。5.5.其他类型其他类型其他类型其他类型(lixng)(lixng)的干扰的干扰的干扰的干扰 按照使微控系统脱离既定逻辑与模式和随机

14、性这两个按照使微控系统脱离既定逻辑与模式和随机性这两个要点，这里把由意外冲击和振动造成的电路搭接触不良，要点，这里把由意外冲击和振动造成的电路搭接触不良，断路和意外的温度升高断路和意外的温度升高(shn(shn o)o)使电路工作脱离既定使电路工作脱离既定的工作范围和因为线路连接部分选材不合理（如铜与铝的工作范围和因为线路连接部分选材不合理（如铜与铝的连接）造成在潮湿空气中形成电化腐蚀而使电路工作的连接）造成在潮湿空气中形成电化腐蚀而使电路工作失效等类故障亦称做干扰，并统称为机械性干扰。这类失效等类故障亦称做干扰，并统称为机械性干扰。这类干扰由于涉及面较广，原因复杂，故本书不专门介绍。干扰由于

15、涉及面较广，原因复杂，故本书不专门介绍。综上所述，微控系统的抗干扰问题，是一个十分复杂的综上所述，微控系统的抗干扰问题，是一个十分复杂的问题，它涉及到微控系统的设计，制造，调试等各个环问题，它涉及到微控系统的设计，制造，调试等各个环节，必须采取全方位的措施方能予以解决。在实际工作节，必须采取全方位的措施方能予以解决。在实际工作中应予以充分注意。中应予以充分注意。第6页/共151页第七页，共151页。5.2 5.2 电子电子电子电子(dinz(dinz)元器件选择原则元器件选择原则元器件选择原则元器件选择原则 n n元器件筛选方案的设计原则元器件筛选方案的设计原则n n 筛筛选选项项目目选选择择

16、越越多多，应应力力条条件件越越严严格格，劣劣品品淘淘汰汰得得越越彻彻底底，其其筛筛选选效效率率就就越越高高，筛筛选选出出的的元元器器件件可可靠靠性性水水平平也也越越接接近近于于产产品品的的固固有有可可靠靠性性水水平平。但但是是要要付付出出较较高高的的费费用用、较较长长的的周周期期，同同时时还还会会使使不不存存在在缺缺陷陷、性性能能(xngnng)(xngnng)良良好好的的产产品品的的可可靠靠性性降降低低。故故筛筛选选条条件件过过高高就就会会造造成成不不必必要要的的浪浪费费，条条件件选选择择过过低低则则劣劣品品淘淘汰汰不不彻彻底底，产产品品的的使使用用可可靠靠性性得得不不到到保保证证。由由此此

17、可可见见，筛筛选选强强度度不不够够或或筛筛选选条条件件过过严严都都对对整整批批产产品品的的可可靠靠性性不不利利。为为了了有有效效而而正正确确地地进进行行可可靠靠性性筛筛选选，必必须须合合理理地地确确定定筛筛选选项项目目和和筛筛选选应应力力，为为此此，必必须须了了解解产产品品的的失失效效机机理理。产产品品的的类类型型不不同同，生生产产单单位位不不同同以以及及原原材材料料及及工工艺艺流流程程不不同同时时，其其失失效效机机理理就就不不一一定定相相同同，因因而而可可靠靠性性筛筛选选的的条条件件也也应应有有所所不不同同。因因此此，必必须须针针对对各各种种具具体体产产品品进进行行大大量量的的可可靠靠性性试

18、试验验和和筛筛选选摸摸底底试试验验，从从而而掌掌握产品失效机理与筛选项目问的关系。元器件筛选方案的制订要拿握以下原则：握产品失效机理与筛选项目问的关系。元器件筛选方案的制订要拿握以下原则：n n （1 1）筛选要能有效地剔除早期失效的产品，但不应使正常产品提高失效率。）筛选要能有效地剔除早期失效的产品，但不应使正常产品提高失效率。n n（2 2）为提高筛选效率，可进行强应力筛选。但不应使产品产生新的失效模式。）为提高筛选效率，可进行强应力筛选。但不应使产品产生新的失效模式。n n（3 3）合理选择能暴露失效的最佳应力顺序。）合理选择能暴露失效的最佳应力顺序。n n（4 4）对被筛选对象可能的失

19、效模式应有所掌握。）对被筛选对象可能的失效模式应有所掌握。n n（5 5）为为制制订订合合理理有有效效的的筛筛选选方方案案，必必须须了了解解各各有有关关元元器器件件的的特特性性、材材料料、封封装装及及制制造造技技术术。此此外，在遵循以上五条原则的同时，应结合生产周期，合理制定筛选时间。外，在遵循以上五条原则的同时，应结合生产周期，合理制定筛选时间。第7页/共151页第八页，共151页。元器件选择元器件选择元器件选择元器件选择(xu(xu nz)nz)的一般原则：的一般原则：的一般原则：的一般原则：n n 元元器器件件的的正正确确选选用用是是微微机机测测控控系系统统可可靠靠性性设设计计中中的的重

20、重要要环环节节。在在选选择择元元器器件件时时,不不但但要要满满足足性性能能要要求求,而而且且还还必必须须是是集集成成度度高高,抗抗干干扰扰能能力力强强,功功耗耗又又小小的的电电子子器器件件。在在系系统统设设计计中中半半导导体体器器件件的的选选择择对对系系统统的的性性能能和和可可靠靠性性影影响响极极大大。以以下下是是半半导体器件的选择原则导体器件的选择原则:n n（1 1）为为了了使使半半导导体体器器件件满满足足系系统统性性能能的的要要求求，必必须须深深入入了了解解元元器器件件的的电电气气参参数数。对对于于二二级级管管，应应考考虑虑最最大大反反向向电电压压，最最大大正正向向电电流流(dinli)

21、(dinli)，反反向向电电流流(dinli)(dinli)，正正向向压压降降和和工工作作频频率率。对对于于三三级级管管，主主要要考考虑虑最最大大集集成成电电极极电电压压、反反向向饱饱和和电电流流(dinli)(dinli)、最最大大集集成成电电极极功功耗耗、电电流流(dinli)(dinli)放放大大系系数数、燥燥声声系系数数、截截止止频频率率和和环环境境温温度度范范围围等等。对对于于集集成成电电路路，要要考考虑虑的的主主要要是是电电源源电电压压、负负载载电电流流(dinli)(dinli)、输输入入信号电压、输出电平、环境温度、扇出数以及封装形式等信号电压、输出电平、环境温度、扇出数以及封

22、装形式等n n（2 2）为为了了使使半半导导体体器器件件满满足足系系统统可可靠靠要要求求，应应注注意意温温度度对对器器件件性性能能的的影影响响，选选择择温温漂漂小小、稳稳定定性性好好的的元元器器件件。如如果果尽尽量量选选用用硅硅器器件件而而不不用用锗锗器器件件；对对于于高高精精度度放放大器，应选用温漂系数小的集成运放，而不用普通集成运放。大器，应选用温漂系数小的集成运放，而不用普通集成运放。n n（3 3）为为了了降降低低接接触触不不良良故故障障，就就要要减减小小焊焊点点数数量量。因因此此，尽尽量量选选用用集集成成电电路路，而而少少用用分分立立元元器器件件；尽尽量量选选用用大大规规模模、超超大

23、大规规模模集集成成电电路路，而而其其次次才才是是中中、小小规规模模集成电路。集成电路。第8页/共151页第九页，共151页。n n（4 4）微微机机测测控控系系统统所所处处外外部部环环境境往往往往有有严严重重干干扰扰，因因此此，尽尽量量选选用用抗抗干干扰扰性性能能好好的的元元器器件件。如如为为了了提提高高噪噪声声容容限限，可可选选用用CMOSCMOS器器件件；为为了了抑抑制制共共模模干干扰扰，可可选选用用测测量量放放大大器器；为为了了抑抑制制工工频频干干扰扰，可可选选用用积积分分型型A/DA/D转转换器等。换器等。n n（5 5）考考虑虑功功率率。在在野野外外作作业业的的单单片片机机智智能能测

24、测量量设设备备，由由于于用用电电池池供供电电，可供用功率小的可供用功率小的CMOSCMOS器件。器件。n n（6 6）选选用用资资源源高高，国国内内广广泛泛流流行行的的元元器器件件，这这对对于于设设备备的的安安装装、制制造造和和日后的维修是有利的。日后的维修是有利的。n n（7 7）尽尽可可能能以以软软代代硬硬，一一般般而而言言软软件件可可靠靠性性比比硬硬件件高高得得多多，因因此此系系统统的的可可靠靠性性可可得得到到较较大大幅幅度度的的提提高高，但但同同时时增增加加软软件件复复杂杂程程度度，降降低低软软件件可可靠性，具体应根据工程靠性，具体应根据工程(gngchng)(gngchng)需要综合

25、权衡。需要综合权衡。n n（8 8）注注意意元元器器件件装装配配工工艺艺对对可可靠靠性性的的影影响响，在在测测控控系系统统中中必必须须注注意意焊焊点点质质量量,防防止止虚虚焊焊;要要将将较较重重的的元元件件安安装装在在印印刷刷底底板板上上,并并使使用用专专门门的的紧紧固固件件,而而不不应应靠靠焊焊锡锡固固定定;接接插插件件也也要要安安装装可可靠靠,保保证证接接触触良良好好;结结构构、布布局局要要合合理理,各各种种走走线线(包包括括印印刷刷板板上上的的走走线线)要要尽尽量量缩缩短短,并并且且各各部部件件要要远远离离热热源源和干扰源。和干扰源。第9页/共151页第十页，共151页。元器件的降额设计

26、元器件的降额设计元器件的降额设计元器件的降额设计(shj)(shj)n n 所谓降额设计，就是使元器件运行在比额定值低的应力状态的一种设计技术。所谓降额设计，就是使元器件运行在比额定值低的应力状态的一种设计技术。由元器件寿命试验表明，失效率将随着工作电压、环境温度的提高而成倍地增由元器件寿命试验表明，失效率将随着工作电压、环境温度的提高而成倍地增加。目前降额设计已成为提高系统可靠性的常用方法。为了提高元器件的使用加。目前降额设计已成为提高系统可靠性的常用方法。为了提高元器件的使用可靠性，必须有意识地降低施加在元器件上的工作应力，影响单片机系统运行可靠性，必须有意识地降低施加在元器件上的工作应力

27、，影响单片机系统运行可靠性的工作应力（如：电、热、力学应力等）。降额的条件及降额的数值必可靠性的工作应力（如：电、热、力学应力等）。降额的条件及降额的数值必须综合考虑，既保证系统能可靠地工作，又能保证其所需性能。降额的措施随须综合考虑，既保证系统能可靠地工作，又能保证其所需性能。降额的措施随元器件类型不同而有不同的规定，如电阻器，因工作时要产生热量，这不仅影元器件类型不同而有不同的规定，如电阻器，因工作时要产生热量，这不仅影响周围器件，而且电阻器本身阻值也会发生变化。因此，一般电阻器使用时，响周围器件，而且电阻器本身阻值也会发生变化。因此，一般电阻器使用时，实际负载功率要低于额定功率的实际负载

28、功率要低于额定功率的30%30%，装配精度要求很高时，应低于额定功率，装配精度要求很高时，应低于额定功率的的50%50%；电阻器使用的最高电压，最好只用到最高允许值的；电阻器使用的最高电压，最好只用到最高允许值的50%50%左右，或者更低左右，或者更低一些。在高压电路中，若考虑到由于尘埃和湿度的影响而导致漏电增多，以降一些。在高压电路中，若考虑到由于尘埃和湿度的影响而导致漏电增多，以降低电压低电压50%50%左右使用更好。电容器的使用应保持实际电压比额定电压低左右使用更好。电容器的使用应保持实际电压比额定电压低20%30%20%30%，不要十分接近，更不要超过其额定电压值，以免由于电源电压波动

29、，不要十分接近，更不要超过其额定电压值，以免由于电源电压波动而将电容器击穿，损坏其他元件。降额使用多用于无源元件、大功率器件、电而将电容器击穿，损坏其他元件。降额使用多用于无源元件、大功率器件、电源模块或大电流开关器件等源模块或大电流开关器件等,部分元器件降额参数见表部分元器件降额参数见表5-15-1。降额使用不适用于。降额使用不适用于TTLTTL器件，因为器件，因为TTLTTL电路对工作电压范围要求较严。另外，在降额设计时，应根电路对工作电压范围要求较严。另外，在降额设计时，应根据元器件的具体应用情况来确定适当的降额水平。因为降额不够则元器件的失据元器件的具体应用情况来确定适当的降额水平。因

30、为降额不够则元器件的失效率会比较大，不能达到可靠性要求；反之，降额过度，将使设备的重量、体效率会比较大，不能达到可靠性要求；反之，降额过度，将使设备的重量、体积、成本方面付出较大的代价，还可能使元器件的数量产生不必要的增加，这积、成本方面付出较大的代价，还可能使元器件的数量产生不必要的增加，这样样(zhyng)(zhyng)反而会使系统可靠性下降。反而会使系统可靠性下降。第10页/共151页第十一页，共151页。表表表表5-15-1部分部分部分部分(b fen)(b fen)元器件降额参数元器件降额参数元器件降额参数元器件降额参数 产品名称 降额参数降额使用范围通用元器件 温度 70%固定电阻

31、器 功率 60%可变电阻器 电流 70%热敏电阻器 功率 60%薄膜电容器 工作电压 80%90%电解电容器 工作电压 80%90%二级管 工作电流 60%晶体管 功耗 75%一般电容器 工作电压 75%线性集成电路 输出降额 85%数字集成电路 输出降额 80%电源变压器功率伏安数 60%第11页/共151页第十二页，共151页。集成电路选用时应注意集成电路选用时应注意集成电路选用时应注意集成电路选用时应注意(zh y)(zh y)的问题的问题的问题的问题 n n（1 1）所有集成电路，使用时不允许超过参数表规定的数值。）所有集成电路，使用时不允许超过参数表规定的数值。n n（2 2）对对于

32、于数数字字集集成成电电路路，设设计计时时应应考考虑虑其其速速度度，航航干干扰扰能能力力和和价价格格。一一般般速速度度愈愈高高，抗抗干干扰能力愈强。则价格愈高。扰能力愈强。则价格愈高。n n（3 3）集集成成电电路路参参数数优优劣劣和和稳稳定定可可靠靠性性两两者者没没有有直直接接关关系系。即即电电参参数数好好的的可可靠靠性性不不一一定定高高，电电参参数数差差一一些些的的可可靠靠性性不不一一定定低低。因因此此，从从稳稳定定可可靠靠来来论论，并并不不一一定定要要求求使使用用高高档档产产品品。也也就就是是说说，一一般般性性的的产产品品，经经过过合合适适的的老老化化、筛筛选选措措施施，仍仍然然能能够够得

33、得到到可可靠靠性性高高、稳稳定定性性好的集成电路，这样成本将会有所降低。好的集成电路，这样成本将会有所降低。n n （4 4）CMOSCMOS电路使用中注意事项电路使用中注意事项n nCMOSCMOS电电路路是是电电压压控控制制器器件件，它它的的输输入入电电阻阻极极大大，对对干干扰扰信信号号十十分分敏敏感感，因因此此输输入入端端不不应应开开路路(kil)(kil)。可可以以根根据据使使用用时时具具体体情情况况，将将不不用用与与使使用用端端并并联联，或或将将不不用用端端接接电电源源或或接接地地。如如果果输输入入引引脚脚浮浮空空，在在输输入入引引脚脚上上很很容容易易积积累累电电荷荷，产产生生较较大

34、大的的静静电电电电压压。尽尽管管输输入入脚脚都都有有保保护护电电路路，静静电电电电压压一一般般不不会会损损坏坏器器件件，很很容容易易使使输输入入脚脚电电位位处处于于0 0到到1 1之之间间的的过过渡渡区区域域，使使得得反反相相器器上上、下下两两个个场场效效应应管管均均会会导导通通，是是电电路路功功率率增增加加；输输入入信信号号幅幅度度应应当当在在供供电电电电压压范范围围之之内内，若若输输入入信信号号幅幅度度超超过过供供电电电电压压，则则容容易易使使输输入入端端电电流流过过大大，损损坏坏输输入入端端保保护护二级管；同时过大的输入信号还容易触发寄生可控硅现象造成电路损坏；二级管；同时过大的输入信号

35、还容易触发寄生可控硅现象造成电路损坏；第12页/共151页第十三页，共151页。n nCMOSCMOS电电路路驱驱动动能能力力不不大大，因因而而对对TTLTTL电电路路的的扇扇出出系系数数不不大大。但但由由于于CMOSCMOS电电路路的的输输入入电电阻阻很很大大，输输入入电电流流仅仅仅仅几几个个微微安安，因因而而CMOSCMOS对对CMOSCMOS电电路路的的扇扇出出系系数数可可达达5050以以上上；不不能能带带电电拔拔插插集集成成块块，输输出出端端所所驱驱动动的的电电容容负负载载不不要要大大于于500pF500pF，否否则则输输出出功功率率过过大大会会损损坏坏电电路路；CMOSCMOS集集成

36、成电电路路，具具有有极极高高的的输输入入阻阻抗抗，少少量量电电荷荷就就会会产产生生较较高高电电压压。为为防防止止栅栅极极感感应应击击穿穿，要要求求一一切切测测试试仪仪器器，电电烙烙铁铁、电电路路本本身身有有良良好好接接地地。特特别别是是信信号号源源和和交交流流测测量量仪仪器器。同同时时操操作作人人员员应应减减少少走走动动，下下穿穿尼尼龙龙服服装装(或或穿穿防防静静电电工工作作服服、工工作作鞋鞋)。贮贮存存时时，为为防防止止外外界界感感应应电电势势击击穿穿栅栅极极，必必须须将将此此电路放置在防静电的包装容器、金属屏蔽盒或用金属箱包装好的装置内。电路放置在防静电的包装容器、金属屏蔽盒或用金属箱包装

37、好的装置内。n n（5 5）集成电路焊接时应注意的问题）集成电路焊接时应注意的问题n n 焊焊接接温温度度不不宜宜过过高高，25w25w为为宜宜，并并应应良良好好接接地地；焊焊接接时时间间不不宜宜过过长长，一一般般应应3 3秒秒为为宜宜；一一般般使使用用松松香香的的酒酒精精溶溶液液作作焊焊别别，不不能能使使用用有有腐腐蚀蚀性性的的焊焊剂剂。焊焊接接后后应应用用酒酒精精轻轻擦擦焊焊点点，但但不不允允许许整整块块电电路路板板放放入入溶溶剂剂中中浸浸泡泡；在在整整机机中中需需要要更更换换集集成成电电路路时时(指指焊焊接接的的)，必必须须关关机机切切断断电电源源后后内内焊焊接接，防防让让电电烙烙铁铁漏

38、漏电电烧烧坏坏集集成成片片；扁扁平平形形集集成成电电路路外外引引线线成成形形、焊焊接接时时。应应与与印印制制板板平平行行、不得穿引扭焊，外引线不得自根部弯折；不得穿引扭焊，外引线不得自根部弯折；n n（6 6）双列直插式集成电路块，应采用集成电路插座。）双列直插式集成电路块，应采用集成电路插座。n n（7 7）功功率率集集成成电电路路外外壳壳或或散散热热片片与与适适当当的的散散热热器器或或散散热热板板紧紧密密接接触触，以以保保证证(b(b ozhng)ozhng)良良好好的的散热。散热。n n（8 8）数字集成电路剩余的输入端，可采取如下三种处理方法。即悬空、并联或提高电位。）数字集成电路剩余

39、的输入端，可采取如下三种处理方法。即悬空、并联或提高电位。第13页/共151页第十四页，共151页。5.3 5.3 材料成型材料成型材料成型材料成型(chngxng)(chngxng)设备计算机控制系统硬件抗干扰技设备计算机控制系统硬件抗干扰技设备计算机控制系统硬件抗干扰技设备计算机控制系统硬件抗干扰技术术术术 n n n n随着单片机在材料成型设备测控系统中的应用愈来愈广泛，单片机应用系统的可靠性随着单片机在材料成型设备测控系统中的应用愈来愈广泛，单片机应用系统的可靠性成为人们愈来愈关注的重要问题。如何防止外界对系统的干扰，确保单片机系统安全成为人们愈来愈关注的重要问题。如何防止外界对系统的

40、干扰，确保单片机系统安全可靠的正常运行，可靠的正常运行，般从两大方面入手，一是充分发挥控制系统中计算机在软件编程般从两大方面入手，一是充分发挥控制系统中计算机在软件编程方向的灵活性，采用各种软件抗干扰措施，二是在电路设计上采用硬件抗干扰措施，方向的灵活性，采用各种软件抗干扰措施，二是在电路设计上采用硬件抗干扰措施，硬件抗干扰措施目的是尽可能切断干扰进入计算机过程控制系统的通道，下面从接地硬件抗干扰措施目的是尽可能切断干扰进入计算机过程控制系统的通道，下面从接地技术技术(jsh)(jsh)、屏蔽技术、屏蔽技术(jsh)(jsh)、看门狗技术、看门狗技术(jsh)(jsh)、滤波技术、滤波技术(j

41、sh)(jsh)和隔离技术和隔离技术(jsh)(jsh)等方等方面论述材料成型设备计算机控制系统硬件抗干扰技术面论述材料成型设备计算机控制系统硬件抗干扰技术(jsh)(jsh)。n n接地技术接地技术(jsh)(jsh)n n 1.1.接地的概念接地的概念n n 所谓所谓“地地”，有两种含义，即实际地和虚地。实际地是指大地，电子仪器往往是以地，有两种含义，即实际地和虚地。实际地是指大地，电子仪器往往是以地球的电位为基准即以大地作为零电位；虚地是以电路系统中某一点电位为基准，即设球的电位为基准即以大地作为零电位；虚地是以电路系统中某一点电位为基准，即设该点为相对零电位，如电子电路中往往以设备的金

42、属底座、机架、外壳和公共导线作该点为相对零电位，如电子电路中往往以设备的金属底座、机架、外壳和公共导线作为零电位，即为零电位，即“地地”电位，这种电位，这种“地地”不一定与大地等电位。接地是指让电子、电器设备不一定与大地等电位。接地是指让电子、电器设备的基准电位点与大地保持同电位。的基准电位点与大地保持同电位。第14页/共151页第十五页，共151页。n n2.2.计算机控制系统中地线的形式计算机控制系统中地线的形式n n 在在计计算算机机控控制制系系统统中中，由由于于电电子子、电电器器设设备备的的基基准准电电位位点点可可以以有有不不同同的的类类型型，如如金金属属外外壳壳或或箱箱体体基基准准，

43、输输入入输输出出公公共共接接点点基基准准等等，这这样样，在在控控制制系系统统中中，就就形形成成了了各各种种各各样的地线。样的地线。n n 屏蔽地：又称为安全地或机壳地，包括机架、外壳、屏蔽罩等。屏蔽地：又称为安全地或机壳地，包括机架、外壳、屏蔽罩等。n n 模拟地：作为模拟地：作为A ADD转换器、前置放大器等模拟部分的零电位。转换器、前置放大器等模拟部分的零电位。n n 数字地：即逻辑地，作为逻辑开关网络的零电位。数字地：即逻辑地，作为逻辑开关网络的零电位。n n 功率地：作为大电流网络部件的零电位。功率地：作为大电流网络部件的零电位。n n 信号地：是传感器本身的零信号电位基准公共线，传感

44、器可看作是测量装置的信号源。信号地：是传感器本身的零信号电位基准公共线，传感器可看作是测量装置的信号源。n n 系系统统地地：是是上上述述几几种种地地线线的的最最终终回回流流点点，它它将将最最终终与与大大地地相相连连。而而以以大大地地电电位位作作为为基基准零电位准零电位n n 直流地：直流电源的接地线。直流地：直流电源的接地线。n n交流地：一般指交流地：一般指50HZ50HZ交流电源接地线。交流电源接地线。n n3.3.电磁兼容接地电磁兼容接地n n出出于于电电磁磁兼兼容容设设计计而而要要求求的的接接地地,屏屏蔽蔽接接地地为为了了防防止止电电路路之之间间由由于于寄寄生生电电容容存存在在产产生

45、生干干扰扰、电电路路辐辐射射电电场场或或对对外外界界电电场场敏敏感感,必必须须进进行行必必要要的的隔隔离离和和屏屏蔽蔽,这这些些隔隔离离和和屏屏蔽蔽的的金金属属必必须须接接地地；滤滤波波器器接接地地时时滤滤波波器器中中一一般般都都包包含含(bohn)(bohn)信信号号线线或或电电源源线线到到地地的的旁旁路路电电容容,当当滤滤波波器器不不接接地地时时,这这些些电电容容就就处处于于悬悬浮浮状状态态,起起不不到到旁旁路路的的作作用用；噪噪声声和和干干扰扰抑抑制制对对内内部部噪噪声声和和外外部部干干扰扰的的控控制制需需要要设设备备或或系系统统上上的的许许多多点点与与地地相相连连,从从而而为为干干扰扰

46、信信号号提提供供“最最低低阻阻抗抗”通通道道；电电路路之之间间信信号号要要正正确确传传输输,必必须须有有一一个个公公共共电电位位参参考考点点,这这个个公公共共电电位位参参考考点点就就是是地地。因因此此所所有有互互相相连连接接的的电电路路必必须须接接地地。以以上上所所有有理理由由形形成成了了接接地地的的综综合合要要求求。但但是是,一一般般在在设设计计要要求求时时仅仅明明确确安安全全和和雷雷电电防防护护接接地地的的要要求求,其其它它均均隐隐含含在在用用户户对对系系统统或或设设备的电磁兼容要求中。备的电磁兼容要求中。第15页/共151页第十六页，共151页。n n 在在复复杂杂的的大大系系统统中中,

47、既既有有高高频频信信号号,又又有有低低频频信信号号;既既有有强强电电电电路路,又又有有弱弱电电电电路路;既既有有频频繁繁开开关关动动作作的的设设备备,又又有有极极为为敏敏感感的的弱弱信信号号装装置置。这这样样的的综综合合性性系系统统,仅仅仅仅将将电电路路按按需需要要设设置置接接地地方方式式是是不不能能满满足足电电磁磁兼兼容容性性要要求求的的,还还必必须须采采用用分分门门别别类类的的方方法法将将不不同同类类型型的的信信号号电电路路分分成成若若干干类类型型,以以同同类类电电路路构构成成接接地地系系统统。一一般般有有两两种种分分类类法法:四四类类法法和和三三类类法法。四四类类法法是是将将所所有有电电

48、路路按按信信号特性分成四类号特性分成四类,分别接地分别接地,形成四个独立的接地系统形成四个独立的接地系统,每个每个“地地”系统可能采用不同的接地方式。系统可能采用不同的接地方式。n n四四类类法法的的第第一一类类是是敏敏感感信信号号和和小小信信号号“地地”系系统统。包包括括低低电电平平电电路路、弱弱信信号号检检测测电电路路、传传感感器器输输入入电电路路、前前级级放放大大电电路路、混混频频器器等等,由由于于这这些些电电路路工工作作电电平平低低,信信号号幅幅度度弱弱项项,特特别别容容易易受受到到干干扰而失效或降级扰而失效或降级,因此它们的地线应避免混杂于其他电路中。因此它们的地线应避免混杂于其他电

49、路中。n n 第第二二类类是是不不敏敏感感信信号号和和大大信信号号电电路路的的的的线线系系统统。它它包包括括高高电电平平电电路路、末末级级放放大大器器、大大功功率率电电路路等等。因因为为在在这这些些电电路路中中,工工作作电电流流都都比比较较大大,地地线线系系统统中中的的电电流流也也比比较较大大,因因此此必必须须和和小小信信号号电电路路的的地地线线分分开开设设置置,否否则则通通过过地地线线的的耦耦合合作作用用必必然然对对小小信信号号电电路路造造成成干干扰扰,使使电电路路不不能能正正常常工工作。作。n n第第三三类类是是干干扰扰源源设设备备地地系系统统,它它包包括括电电动动机机、继继电电器器、接接

50、触触器器等等。由由于于这这类类元元件件在在工工作作时时产产生生火火花花或或冲冲击击电电流流等等,往往往往对对电电子子电电路路产产生生严严重重的的干干扰扰,除除了了要要采采取取屏屏蔽蔽隔隔离离技技术术(jsh)(jsh)外外,地地线线必必须和电子电路分开设置。须和电子电路分开设置。n n 第第四四类类是是金金属属构构件件地地。它它包包括括机机壳壳、底底板板、机机门门、面面板板等等。为为了了防防止止发发生生人人身身触触电电事事故故、雷雷击击事事故故、外外界界电电磁磁场场的的干干扰扰以以及及摩摩擦擦产产生生静静电电等等,必必须须将将机机壳壳等等接接地地。由由于于“四四类类法法”中中四四种种电电路路的