目前電氣伺服控製係統中的主控製器主要是單片機芯片，檢測裝置是各種傳感器，信號轉換電路主要實現a/d轉換功能，執行機構通常使用各種力矩電機。其控製原理示意圖可以簡單的用圖1的(de)方(fang)塊(kuai)圖(tu)來(lai)表(biao)示(shi)。伺(si)服(fu)技(ji)術(shu)已(yi)經(jing)發(fa)展(zhan)為(wei)高(gao)精(jing)確(que)度(du)定(ding)位(wei)控(kong)製(zhi)

，對(dui)控(kong)製(zhi)精(jing)度(du)的(de)要(yao)求(qiu)越(yue)來(lai)越(yue)高(gao)，同(tong)時(shi)隨(sui)著(zhe)芯(xin)片(pian)集(ji)成(cheng)技(ji)術(shu)的(de)提(ti)高(gao)，電(dian)氣(qi)係(xi)統(tong)小(xiao)型(xing)化(hua)也(ye)成(cheng)為(wei)主(zhu)流(liu)趨(qu)勢(shi)。

圖1：伺服控製係統控製原理示意圖　　

在小型化的需求下，通常將整個控製電路集成在一塊電路板上，電路板密度較高。如果設計不當
，電路板會產生很大的噪聲
，影響到伺服控製精度，嚴重的甚至不能實現控製目的。zaidianqisifukongzhixitongzhong，kongzhidianlubandezaoshengyechengweiyingxiangkongzhijingdudeyigezhongyaoyinsu。yincishejihaodianlubandediancijianrongxing，jianxiaodianluzhongdezaoshengyechengledianlushejishibixukaolvdewenti。本文從模數電路的連接、地和電源的處理


、以及驅動電路設計等幾個方麵討論了伺服控製電路中一些電磁兼容性設計的方法，並通過實驗驗證了文種方法的有效性。
　　
伺服控製電路板的電磁兼容設計
　　
在zai伺si服fu控kong製zhi電dian路lu中zhong，傳chuan感gan器qi檢jian測ce到dao的de信xin號hao是shi模mo擬ni信xin號hao

，主zhu控kong製zhi器qi和he執zhi行xing機ji構gou接jie收shou的de則ze都dou是shi數shu字zi信xin號hao
，電dian路lu分fen為wei模mo擬ni和he數shu字zi兩liang部bu分fen。如ru果guo設she計ji不bu當dang
，模mo擬ni電dian路lu和he數shu字zi電dian路lu之zhi間jian
，模mo擬ni電dian路lu自zi身shen以yi及ji數shu字zi電dian路lu自zi身shen都dou會hui出chu現xian噪zao聲sheng串chuan擾rao的de情qing況kuang
，會hui影ying響xiang到dao控kong製zhi精jing度du。如ru何he設she計ji電dian路lu中zhong的de電dian磁ci兼jian容rong性xing
，減jian小xiao電dian路lu中zhong的de噪zao聲sheng是shi提ti高gao控kong製zhi精jing度du的de一yi個ge重zhong要yao環huan節jie。下xia麵mian從cong幾ji個ge方fang麵mian討tao論lun伺si服fu控kong製zhi電dian路lu電dian磁ci兼jian容rong性xing設she計ji的de一yi些xie方fang法fa，以yi減jian小xiao電dian路lu中zhong的de噪zao聲sheng，避bi免mian噪zao聲sheng串chuan擾rao的de情qing況kuang。
　　
模擬電路和數字電路之間的連接
　　
youyuxinhaodexingzhi，shuzidianludepinlvgao，monidianludemingandujiaoqiang。zaimonidianluzhong，youyuchuanganqijiancedaodetongchangweixiaoxinhao，xuyaojingguofangdaqifangda，jixiaodezaoshengdianyadouhuiyinqishuchuxinhaodeyanzhongshizhen。zaishuzidianluzhong，ttl噪聲容限為0.4v～0.6v，cmos噪聲容限為vcc的0.3～0.45，因此數字電路具有較強的抗幹擾能力。數、模之間的大多數幹擾是通過電源和地總線產生的
，其中地線產生的噪聲幹擾最大。
　　
對dui於yu信xin號hao線xian來lai說shuo，高gao頻pin的de信xin號hao線xian應ying該gai盡jin可ke能neng的de遠yuan離li敏min感gan的de模mo擬ni電dian路lu器qi件jian。對dui於yu電dian源yuan線xian，數shu字zi電dian源yuan和he模mo擬ni電dian源yuan盡jin可ke能neng分fen開kai提ti供gong。對dui於yu地di線xian來lai說shuo，整zheng個gepcb板對外界隻有一個結點，所以必須在pcb板內部處理數
、模共地的問題。在pcb板內部，為了避免數字地上的噪聲對模擬地產生幹擾，通常將數字地和模擬地分開，它們之間互不相連
，隻在pcb與yu外wai界jie連lian接jie的de接jie口kou處chu有you一yi點dian短duan接jie。為wei了le避bi免mian數shu字zi地di上shang的de高gao頻pin噪zao聲sheng傳chuan送song到dao模mo擬ni地di上shang，短duan接jie通tong過guo磁ci珠zhu連lian接jie。磁ci珠zhu可ke以yi將jiang通tong過guo其qi的de高gao頻pin噪zao聲sheng吸xi收shou並bing且qie轉zhuan化hua成cheng熱re能neng散san發fa
，有you效xiao的de避bi免mian了le將jiang高gao頻pin噪zao聲sheng反fan射she回hui去qu或huo者zhe傳chuan輸shu過guo去qu。實shi驗yan證zheng明ming，選xuan用yong通tong頻pin帶dai和he阻zu抗kang合he適shi的de磁ci珠zhu和he直zhi接jie單dan點dian連lian接jie相xiang比bi，模mo擬ni地di上shang的de噪zao聲sheng減jian小xiao了le很hen大da一yi部bu分fen。
　　
電源噪聲和地噪聲的處理
　　
如果情況允許，pcb板ban盡jin量liang使shi用yong多duo層ceng板ban，用yong地di平ping麵mian代dai替ti地di線xian，電dian源yuan平ping麵mian代dai替ti電dian源yuan線xian

，電dian源yuan平ping麵mian和he地di平ping麵mian要yao盡jin量liang相xiang鄰lin
，減jian少shao環huan路lu麵mian積ji。在zai必bi須xu使shi用yong電dian源yuan線xian和he地di線xian的de時shi候hou，要yao盡jin量liang加jia寬kuan電dian源yuan線xian和he地di線xian。
　　
伺(si)服(fu)控(kong)製(zhi)電(dian)路(lu)中(zhong)通(tong)常(chang)使(shi)用(yong)穩(wen)壓(ya)模(mo)塊(kuai)或(huo)者(zhe)電(dian)源(yuan)模(mo)塊(kuai)來(lai)提(ti)供(gong)直(zhi)流(liu)電(dian)源(yuan)。為(wei)了(le)減(jian)小(xiao)直(zhi)流(liu)電(dian)源(yuan)中(zhong)的(de)交(jiao)流(liu)噪(zao)聲(sheng)對(dui)電(dian)子(zi)元(yuan)器(qi)件(jian)產(chan)生(sheng)幹(gan)擾(rao)，在(zai)電(dian)子(zi)元(yuan)器(qi)件(jian)電(dian)源(yuan)的(de)輸(shu)入(ru)端(duan)和(he)地(di)之(zhi)間(jian)接(jie)旁(pang)路(lu)電(dian)容(rong)濾(lv)波(bo)。為(wei)了(le)保(bao)證(zheng)濾(lv)波(bo)效(xiao)果(guo)，通(tong)常(chang)使(shi)用(yong)兩(liang)個(ge)容(rong)值(zhi)相(xiang)差(cha)100倍bei的de電dian容rong並bing聯lian作zuo為wei旁pang路lu電dian容rong。這zhe是shi為wei了le避bi免mian在zai高gao速su電dian路lu中zhong，由you於yu引yin線xian產chan生sheng電dian感gan，與yu電dian容rong發fa生sheng諧xie振zhen，造zao成cheng旁pang路lu電dian容rong失shi效xiao的de情qing況kuang。一yi般ban電dian路lu中zhong常chang使shi用yong10u和0.1u的電容作為旁路電容。旁路電容要盡可能的接近元器件的電源輸入端，越接近電源輸入端濾波效果越好。
　　
a/d轉換器使用時的布線技巧
　　
a/d轉換器中同時包括了數字部分和模擬部分，采樣/保持
、比較器、數shu模mo轉zhuan換huan器qi的de大da部bu分fen都dou是shi模mo擬ni的de，電dian路lu的de其qi餘yu部bu分fen是shi數shu字zi的de
，因yin此ci，轉zhuan換huan器qi所suo需xu的de大da部bu分fen電dian流liu都dou用yong於yu內nei部bu模mo擬ni電dian路lu，數shu字zi電dian路lu隻zhi需xu要yao很hen少shao的de電dian流liu。轉zhuan換huan器qi可ke能neng有you多duo個ge電dian源yuan和he地di引yin腳jiao。因yin為wei引yin腳jiao標biao號hao分fen為wei數shu字zi和he模mo擬ni兩liang種zhong，所suo以yi引yin腳jiao名ming經jing常chang會hui引yin起qi誤wu解jie。其qi實shi這zhe些xie標biao號hao並bing非fei刻ke意yi描miao述shu轉zhuan換huan器qi到daopcb的連接，而是確定了數字和模擬電流如何流出芯片。因此為了避免數字電路噪聲對模擬部分的幹擾，通常在模擬平麵上連接a/d轉換器的所有電源和地引腳。
　　
通常從a/d轉換器引出兩種地引腳：agnd和dgnd。當對a/d轉換器進行布線時
，agnd和dgnddouyinggailianjiedaodizaoshengdemonidipingmianshang。moniheshuzidianyuanyeyinggailianjiedaomonidianyuanpingmianhuozhezhishaolianjiedaomonidianyuanxian，zaimeigedianyuanyinjiaojieshidangdepangludianrong
，qieerzhejinkenengdikaojin。yushuruxinhaoyouguandecom引腳或in引腳應該盡量靠近信號地連接。

對於高分辨率的逐次逼近型a/d轉換器（16位以上），在(zai)將(jiang)這(zhe)些(xie)器(qi)件(jian)與(yu)單(dan)片(pian)機(ji)相(xiang)連(lian)時(shi)，盡(jin)管(guan)這(zhe)些(xie)類(lei)型(xing)的(de)轉(zhuan)換(huan)器(qi)通(tong)常(chang)在(zai)數(shu)字(zi)輸(shu)出(chu)側(ce)有(you)內(nei)部(bu)雙(shuang)緩(huan)衝(chong)器(qi)，還(hai)是(shi)要(yao)使(shi)用(yong)外(wai)部(bu)的(de)三(san)態(tai)輸(shu)出(chu)數(shu)字(zi)緩(huan)衝(chong)器(qi)緩(huan)衝(chong)。這(zhe)些(xie)緩(huan)衝(chong)器(qi)除(chu)了(le)具(ju)有(you)高(gao)驅(qu)動(dong)能(neng)力(li)外(wai)，還(hai)有(you)隔(ge)模(mo)擬(ni)和(he)數(shu)字(zi)電(dian)路(lu)的(de)作(zuo)用(yong)，可(ke)進(jin)一(yi)步(bu)將(jiang)轉(zhuan)換(huan)器(qi)中(zhong)的(de)模(mo)擬(ni)電(dian)路(lu)與(yu)數(shu)字(zi)總(zong)線(xian)噪(zao)聲(sheng)隔(ge)離(li)開(kai)。這(zhe)種(zhong)係(xi)統(tong)的(de)正(zheng)確(que)電(dian)源(yuan)策(ce)略(lve)如(ru)圖(tu)2所示。

圖2：高分辨率逐次逼近型a/d轉換器的使用　　

驅動電路中的電磁兼容性設計
　　
由於單片機給出的驅動信號功率較小，所以控製指令先通過功放（放大裝置）放fang大da後hou才cai傳chuan送song給gei作zuo為wei驅qu動dong機ji構gou的de電dian機ji。功gong放fang的de開kai關guan過guo程cheng和he電dian機ji的de運yun動dong通tong常chang會hui帶dai來lai能neng量liang較jiao大da的de高gao頻pin噪zao聲sheng
，對dui數shu字zi電dian路lu和he模mo擬ni電dian路lu產chan生sheng較jiao大da影ying響xiang。因yin此ci驅qu動dong電dian路lu需xu要yao額e外wai考kao慮lv一yi些xie電dian磁ci兼jian容rong性xing的de設she計ji。
　　
為了避免驅動電路中的高頻噪聲對數字電路和模擬電路產生影響，在pcb板上單獨劃出一塊地方，作為驅動電路的布線區域。提供獨立的電源和地給驅動電路。該電源和地與數字電源

、地和模擬電源、地(di)都(dou)不(bu)相(xiang)連(lian)。對(dui)於(yu)信(xin)號(hao)，在(zai)驅(qu)動(dong)電(dian)路(lu)和(he)數(shu)字(zi)電(dian)路(lu)之(zhi)間(jian)接(jie)光(guang)耦(ou)進(jin)行(xing)光(guang)電(dian)隔(ge)離(li)，以(yi)保(bao)證(zheng)驅(qu)動(dong)電(dian)路(lu)中(zhong)的(de)高(gao)頻(pin)噪(zao)聲(sheng)不(bu)會(hui)傳(chuan)送(song)到(dao)數(shu)字(zi)部(bu)分(fen)和(he)模(mo)擬(ni)部(bu)分(fen)。總(zong)之(zhi)保(bao)證(zheng)驅(qu)動(dong)電(dian)路(lu)上(shang)所(suo)有(you)的(de)電(dian)源(yuan)
、地、信號都與電路的其它部分完全隔離。
　　
實驗結果
　　
圖3直觀的給出了文中提及的電磁兼容性設計方案。　

圖3：伺服控製電路中的電磁兼容性設計示意圖

通(tong)過(guo)前(qian)後(hou)兩(liang)次(ci)對(dui)某(mou)導(dao)引(yin)頭(tou)位(wei)標(biao)器(qi)穩(wen)定(ding)平(ping)台(tai)伺(si)服(fu)控(kong)製(zhi)的(de)實(shi)驗(yan)進(jin)行(xing)比(bi)較(jiao)
，在(zai)不(bu)考(kao)慮(lv)電(dian)磁(ci)兼(jian)容(rong)性(xing)設(she)計(ji)之(zhi)前(qian)
，模(mo)擬(ni)電(dian)路(lu)中(zhong)的(de)高(gao)頻(pin)噪(zao)聲(sheng)幅(fu)值(zhi)達(da)十(shi)幾(ji)個(ge)毫(hao)伏(fu)量(liang)級(ji)；采用文中所述方法進行電磁兼容性設計以後，模擬電路中的噪聲降低到5mv以下。實驗證明，這些電磁兼容性設計方法可以有效地降低直流伺服控製電路中的噪聲，提高伺服控製的精度。
　
根據前麵討論的幾部分內容，在直流伺服控製電路中
，為了避免噪聲的串擾
，提高控製精度
，需要考慮以下幾個方麵：數字電路和模擬電路要隔開，數字電源

、地和模擬電源、地分開提供；數字地和模擬地之間的連接通過磁珠單點短接
；驅動電路單獨放置，電源和地單獨提供，與數字電路之間的信號傳輸通過光耦隔離。