对国家标准《GB/T13639-2008》的一点质疑

    1　问题的提出

    国家标准GB/T 13639-2008《工业过程测量和控制系统用模拟输入数字式指示仪》^[1](以下简称《GB/T 13639》)对模拟输入数字式指示仪应具备的共模干扰和串模干扰的抑制能力作了如下的规定:共模干扰抑制比CMRR≥120 dB;串模干扰抑制比SMRR≥40 dB。

    笔者认为,不考虑数字式指示仪的电量程FS和精确度等级a,而采用统一的CMRR≥120 dB和SMRR≥40 dB来表示指示仪应具备的抗干扰能力是不恰当的。下面就此问题展开讨论,并将讨论问题的范围扩展到所有的模拟量输入装置。

    2　从CMRR和SMRR的定义说起

    衡量一个模拟量输入装置(包括显示仪、记录仪等)抑制共模干扰和串模干扰的能力,可以用CMRR和SMRR来表示。其定义为:

式中　U_c———共模干扰的交流峰值电压, V;ΔU———施加共模干扰电压前后的示值变化所对应的电量值变化,V。

式中　U_s———串模干扰交流峰值电压,V;ΔU———施加串模干扰电压前后的示值变化所对应的电量值变化,V。

    作为测试用的U_c和U_s,国家标准和IEC标准^[2]作了如表1所列的规定。由表1可知,对应于某种形式的模拟量输入信号,U_c值和U_s值是一定的。

    即远小于a%,不但符合式(3)的要求,也说明作为指标值,CMRR还可以再小一点。

    如果FS =100 mV, a =0.1,代入式(3)得:

   (ΔU/FS)×100%= (0.354 mV/100 mV)×100%

=0.354%> a%=0.1%

    即大于a%,则不符合式(3)的要求,从而说明,作为指标值,CMRR =120 dB不能满足要求。

    显然,按ΔU≤Uc×10^-6计算出来的ΔU能否满足式(3)的要求,必须要考虑a以及对应的FS。同理,对串模干扰抑制比的讨论也一样。

    这就说明一台模拟量输入装置,允许的ΔU是和它的α以及对应的FS有关。即不同α和FS的模拟量输入装置,其CMRR和SMRR的指标值应该是不一样的。

    3　关于CMRR和SMRR的计算方法

    由式(3)可得:

    式(6)和式(7)的作用:在已知规范所规定的Uc和Us时,根据FS和a,就可以计算出CMRR和SMRR的指标值,而后合理地圆整,就可作为该模拟量输入装置抗干扰的技术指标。

    表2为部分模拟量输入装置按式(6)和式(7)计算的CMRR和SMRR的指标值。在计算SMRR时,Us是按IEC 61298标准进行的[即100 mVAC,50 Hz(0.141 4 V峰值)],如按国家标准[即50 mVAC,50 Hz(0.070 7 V峰值)]计算的话,SMRR指标值要偏小。