控制系统的电磁兼容性

　　1 概述

　　控制系统通过输入通道采集被控对象的相关运行参数，经中央数字处理单元 DPU 运算处理后通过输出通道发出控制指令，由执行结构调节控制对象的控制参数，最终使控制对象的被控参数跟随给定参数变化。控制系统的实际运行环境不可避免地充满作各种电磁干扰，闭环控制系统的各个环节因电磁干扰出现功能失常，都将造成被控参数偏离给定参数的要求，使产品质量下降。严重时会使被控对象停止运行，甚至损坏被控对象。提高控制系统的兼容性，使其在电磁干扰环境下也能顺利完成规定的控制任务具有非常重要的意义。

　　控制系统的电磁干扰主要有来自外部的：空间辐射干扰、电源线传导干扰、信号线传导的干扰、接地系统干扰;来自内部的：电源/地噪声、信号间串扰、信号传输反射干扰。控制系统的电磁兼容性设计任务是研究产生干扰的机制、抑制干扰的措施，保障控制系统在规定的干扰环境，能完成规定的任务。在偶然出现强干扰后，控制系统也能自动恢复正常运行，并且被控对象运行状态变化在可接受的范围内。我们可以从设法减小干扰源的强度、抑制干扰的传输、降低设备对干扰的敏感度等三个方面入手。

　　2 减小干扰源的强度

　　2.1 限制信号边沿时间

　　在控制的电子设备中，随着信号的传递必然伴随着电压或电流的变化。随着电路板工作频率的增加，要求信号边沿的上升时间和下降时间越来越小，电压或电流变化得越快干扰强度也越大。因此可能的情况下应尽量采用响应速度较低的器件，必要时可在信号驱动端的信号线在串联一个小电阻，减小信号变化速率。

　　2.2 降低地阻抗

　　信号地线公共阻抗上的电位差，对信号的传递会产生干扰。干扰随着信号瞬间电流增大、频率增高、阻抗增大而增大。采用完整地平面为信号提供低阻抗返回路径。对于1MHz以下部分常采用单点接地方式，更高频率部分常采用多点接地方式。

　　2.3 降低电源噪声

　　开关电源工作在高频开关状态，会产生高频电磁辐射沿导线和空间向外传播，干扰其它电子设备。通常在开关电源输入输出两端需设置高抑制比的π型滤波器，并且必要时还应加屏蔽罩。

　　在器件的电源地之间设置滤波电容、电感，不但可降低电源线的噪声，而且可减小对电源干扰的敏感度。

　　2.4 降低时钟信号噪声

　　时钟信号频率高、边沿陡峭易产生电磁干扰，应尽量减少时钟信号的走线长度，减少过孔，采用终端阻抗匹配以避免信号反射。给时钟信号提供完整的返回通路，尽量减小信号回路面积。用地线将时钟信号与敏感线路隔离。