奥本海姆主讲——信号与系统：模拟与数字信号处理

今天给大家介绍一门经典的麻省理工学院公开课，1987年由麻省理工学院教授奥本海姆（Alan V. Oppenheim）主讲的《信号与系统：模拟与数字信号处理》。可以说，这是一门由信号与系统的祖师爷亲自讲授的《信号与系统》的鼻祖课程。虽然距离录制已过去三十年时间，但课程的魅力不减，许多观众反馈受到了点拨和启迪。

课程介绍了模拟与数字信号处理技术，主要内容包括线性系统的基本理论、信号与系统的基本概念、连续与离散信号的傅里叶变换、线性时不变系统等，条理清晰，生动直观，令学习者能透彻地理解各种信号系统的分析方法并比较其异同。

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收藏｜模拟量信号不稳定的常见解决办法

模拟量信号不稳定该怎么办？本文就来分析一下原因和解决办法。（以S7-1200 AI为例）

（一）原因分析

（1）可能模拟量输入模块和现场传感器分别使用了自供电或隔离的电源，而两个电源没有彼此连接，即模拟量输入模块的电源和现场传感器的信号地没有连接；这将会产生一个很高的上下振动的共模电压，影响模拟量输入值。

（2）另一个原因可能是模拟量输入模块接线太长或绝缘不好受到电磁干扰。

（二）检测方法和步骤

当 S7-1200 模拟量输入模块接收到测量值波动时，可通过如下图的步骤进行检查：

（三）解决办法

（1）模拟量输入模块的处理措施

①连接现场传感器的负端与模块上的公共M端以补偿此波动。确保这是两个电源系统之间的唯一联系，并且这种情况必须是以下背景：

○ 模拟量输入模块内部是非隔离的；

○ 共模电压必须小于12V且大于-12V；

○ 对于60Hz干扰信号的共模抑制比为40dB。

②使用模拟量输入滤波。点击“设备视图”，选择需要设置模拟量输入滤波器的模块；如图1所示：

○ 选择需要滤波的通道；

○ 选择滤波强度。

图1.设置模拟量输入滤波器

滤波得出的数值就是已采样的 n 个数值的平均值，而 n 就是周期数。如图2所示：

图2. “滤波”选项对应的采样次数

（2）为PLC系统有自己的专用接地： 做到这一点，很多干扰问题都会迎刃而解。实际上在很多案例中都是因为没有专用接地造成的。

（3）为PLC供电加隔离变压器或UPS： 可以从电源进线侧排除干扰源。

（4）为模拟量输入通道加1:1信号隔离器： 可以直接从信号源侧排除干扰源。

（5）为模拟量通道回路加磁环： 可以排除信号传输线路的干扰源。

（6）让开关量信号和模拟量信号分开布线： 模拟信号和数字信号不能合用同一根多芯电缆，更不能和电源线共用电缆，从综合布线的角度尽可能与干扰源分离。

（7）让模拟信号最好采用单独屏蔽双绞线： 而在PLC侧接地，直接保护信号源。有条件的可以先进行等电位绑定，再进行双端接地或多点接地。

（8）传感器信号类型最好采用4-20mA： 加强信号源。

（9）选粗一点的屏蔽双绞线： 模拟信号负载是电磁阀类的或传输距离比较远，最好能选1.5平方的线，减少信号源的衰减。

（10）让信号线缆要远离强干扰源： 如变频器、大功率硅整流装置和大型动力设备，尽可能让信号源远离强磁场干扰源。

（11）软件中处理： 采用数字滤波或斜坡函数等算法过滤干扰信号，没有办法的办法，软件弥补硬件缺陷。

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