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通过互感和互容电磁耦合到邻近线上产生的干扰。窜扰大小与信号频率、传输线阻抗及信号线的形式有关。频率越高、阻抗越高窜扰干扰越大。实践和理论证明,双绞线对窜扰抑制能力较强。
抑制方法:
①尽量地减小线路间连线长度;
②采用双绞线或同轴电缆作信号线;
③信号发送线和接收线间,或同相信号线间尽可能避免平行走线,采用分散、交叉形式走线。在必须走长线且平行的情况下,尽可能靠近地线走线,且尽量减小平行段的长度;
④ 在信号输入处加接施密特触发器,利用它具有可变阈值特性来消除窜扰信号,使其不至被逐级放大。
14.为提高智能仪器设备抗干扰性能,系统安排时应注意那些问题? 答:
1. 总体安排原则
在微机系统总体安排上要遵循以下原则。 ①微机和外部设备按各自体系要有明显界限,不能混装,即使小系统只有一块印制板也要有明显组群集合。图中印制板A为主机板,C为电源板,B板为弱电控制系统板。
②大功率电路和器件应与小信号电路分开。功率继电器装接C板内就根据这一原则。 ③噪声敏感器件应缩短连接的信号线。
④发热量大的器件如ROM、RAM等应尽量安排在较小影响关键电路的地方和通风冷却较好的地方,印制板垂直放置时发热量大器件应安置在最上面。 2.印制电路板布置及连接线的注意事项
(1)强电线路安装及布线
市电电网进入系统稳压电源,部分连线为强电线路,会对其它线路形成干扰。安装和布线时应注意以下问题。
①稳压电源应就近安装在交流电源进入系统的地方。并尽量缩短连线且用双绞线。 ②如接有电源滤波器,从滤波器到电源变压器连线要短。且使用屏蔽线。 ③强电输送线绝不能在系统内乱布。
(2)弱电线布线
①稳压后电源供电线应尽量短,往返二根线使用双绞线,绞距应<3cm。
②当直流稳压电源需较长距离供电时,应使用铜板结构的汇流条作为供电线路和零线。
③系统各部分信号传输线应采用双绞线或屏蔽线,并采用数字电路抗干扰措施
15.简述微机系统防幅射措施。
答:为防止减弱辐射的影响,可采取以下措施。 1. 改善电源线、地线的抗干扰性能
据测定,微型机电路中肖特基TTL及动态RAM等器件工作时,冲击电流较大,随着电流突变,电源线会产生强烈辐射。可采取以下措施: ①降低电源线对地阻抗;
②在冲击电流较大器件电源端上并接旁路电容,使冲击电流限制在很小环路上; ③地线阻抗尽可能地小,使系统有性能良好的地线。 2.信号线加阻尼
①对肖特基TTL及三态门等易产生幅射电路信号线上,串接10?电阻或加铁氧体磁珠。铁氧体磁珠根据阻抗特性的不同可分为电阻性的和电感性的,电阻性的对吸收高频成分防止
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辐射有一定效果。由于时钟电路易产生高频辐射,应首先考虑这种电路线上加铁氧体磁珠。 动态RAM输入电容大,用肖特基TTL电路驱动阻抗不匹配会产生振荡,在地址线上穿磁珠会有效抑制振荡和辐射。
②信号线上加噪声滤波器。 3.扁平电缆的抗干扰措施
为了提高扁平电缆抗干扰能力,扁平电缆除采用最外边的两根线接地外,每三条线中间一根传输线也接地,如实现有困难,每隔三根线传输线接一根地线。 4.注意印制线路的设计
①设计印制线路时,高速信号线要尽可能地短,信号返回所形成环路面积要小,主要信号线最好集中板中心,时钟发生电路在这中心附近。
②对于高速电路多余门避免较远线路所利用,宁可空闲不用。
③为减小线间耦合,可加大印制线间距离,避免长距离平行走线,或在线间加接地印制线作屏蔽隔离。
1. 屏蔽辐射源
屏蔽最好用高导磁率材料。在用塑料外壳场合,可用塑料喷涂金属粉末工艺,屏蔽效果也很好,这种屏蔽要注意零件结合部要有连续可靠电气接触,可用海绵状细金属丝编织带作填充物,若采用屏蔽效果不明显,应检查是否因电源线和信号电缆形成辐射。一般电源线和信号线有数米长,对振荡频率100MHz,波长为3m的信号,作为天线只要有波长的1/4就可,通常电缆线就是一种天线。 采取措施:
①电源线加电源滤波器,信号电缆采取屏蔽措施,传输低频信号时,在装置內部耦合了高频信号而产生辐射,可使用共模扼流圈,它采用铁氧体环形磁芯,只要让信号线成束地通过(0.5匝)就可(其中包括地线)。当在磁芯上绕1.5匝时,效果可增加三倍,多绕效果不明显。
②屏蔽电缆和插头座之间连接注意屏蔽体的连续性,采用外加铁氧体磁芯插头效果好。
2. 电源去耦,减小辐射能量
在集成电路电源端与地线之间接一陶瓷电容,就可有效抑制环路向外辐射。
16.图4-86所示为某智能仪器印制电路板示意图,这样安排有何不妥之处, 请详细说明理由。并在同一块印制电路板上画出正确的示意图,且说明理由。
解:
画出正确的示意图画如下图所示。
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原印制电路板存在以下问题:
⑴发热器件没有放在利于散发热量的印制板的上部。
⑵交流220V与+5V电源输出线平行,易对+5V电源造成干扰,对其他板的电路造成干扰。
⑶8255至外部控制板的输出线与+5V电源输出线平行,易对+5V电源造成干扰,对其他板的电路造成干扰。
⑷交流220V引入线与电源滤波器至变压器距离过大,易对其他器件造成干扰。
第5章习题与思考题
5-1 示波器由哪几部分组成?各部分的作用是什么? 答:示波器由以下几部分组成:
⑴示波管。其用途是将电信号转变成光信号并显示出来 2⑵垂直偏转系统(Y通道)。Y通道的任务是检测被观察的信号,并将它无失真或失真很小地传输到示波管的垂直偏转板上。
⑶水平偏转系统(X通道)。水平偏转系统的作用是产生一个与时间呈线性关系的锯齿波扫描电压,并加到示波管的水平偏转板上,使电子射线沿水平方向线性地偏移。
⑷Z轴电路(Z通道)。示波器屏幕上波形的亮度,通常由X通道的扫描闸门信号、Y通道的断续消隐信号、外接Z轴输入调辉信号以及面板上辉度电位器所控制。
⑸校准信号发生器。是一个固定频率和幅度,并具有较高准确度的内部信号源。用作自校水平扫速和垂直偏转因数,同时还可用来对10:1探头的高频补偿进行校准。
⑹ 电源 。 除示波管灯丝供电外,还给示波器提供低压直流电源和高压直流电源。
5-2 示波器Y通道内为什么既接入衰减器又接入放大器?
答:因为示波器既要能观测小信号(mV数量级),又要能观测大信号(几十伏至几百伏),而示波管垂直偏转的灵敏度一般为4~10V/cm。显然要直接显示幅度相差如此之大的信号,仅用示波管是无法完成的。为此,要将被测信号进行放大接入放大器,或衰减接入衰减器,以满足观测不同信号的需要。
5-3 什么是内同步?什么是外同步? 答:
当扫描电压周期与被测信号电压周期相等或整数倍时,每个扫描周期光点运动的轨迹才能完全重合,从而稳定地显示出完整的信号波形,这个过程称同步。示波器中常用被测信号电压来触发控制锯齿波电压的周期,使它们的周期之间成整数倍关系,达到保持同步的目的,
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扫描周期是被测信号周期的几倍则显示几个周期的被测信号,这种同步方式称为内同步。此外还有外同步方式。
5-4 简述示波器的波形显示原理。 答:
把被测信号的正弦波电压加垂直偏转板上,同时把锯齿波电压加到水平偏转板上,而且两个信号的频率和相位都相同,则在两对偏转板上电场的控制作用下,荧光屏上的光点就会沿0、1、2、3、4的轨迹运动。当一个信号周期完了,锯齿波电压由高到低很快回扫,于是重复以上的周期变化,这样在荧光屏上就能显示出一个被测信号的波形,如图5-10所示。
5-5 XJ4328 示波器有何特点? 答:
XJ4328双踪示波器是一种便携式通用示波器,它有二个独立Y通道可同时测量二路信号。由于在整机中采用了集成电路,所以XJ4328示波器具有体积小、重量轻、耗电省等特点,且操作简单,可应用于现场维修,生产线调试及实验室一般性测量等方面。
5-6 示波器的检修程序有哪些? 答:一般示波器的检修程序如下: ⑴了解故障情况 ⑵初步表面检查 ⑶检修前的定性测试 ⑷电源电压的测试 ⑸关键节点波形的观测 ⑹研究电路工作原理
⑺故障的分析、诊断和修复
5-7 检修示波器有哪些注意事项? 答:
在示波器检修过程中要注意以下问题:
①检修前必须准备待修示波器的说明书。示波器种类繁多,线路较复杂,往往同一型号的示波器,不同生产厂家线路也不同。若说明书中有详细的线路图和电路说明,有结构布局、印制板布线图、各测试点的工作电压和波形等,这对排除故障有较大帮助。若无上述资料,应搜集资料,甚至进行电路测绘,画出电路图,测出关键节点的电位、波形等。
②检修前应掌握示波器的工作原理、整机框图以及各单元的线路,了解各测试点的工作电压和波形,做到心中有数。
③在开启电源开关时,手最好不要先离开电源开关,当机内有杂音、打火、焦味、冒烟等异常情况时,应立即关机,以免扩大故障。
④修理时,示波器的电路结构、元器件参数不可任意改变,电感线圈的可调磁芯、微调