單片機溫度控制系統中的工頻干擾及抑制措施

0 引 言
在研制分析測溫儀時，盡管采取了有源濾波電路，但顯示出的溫度值個位仍然不穩定。根據A/D 轉換電路分析，檢測信號的不穩定電壓在 0~0.5mv 之間，干擾信號主要來自電網的工頻干擾。在電源整流過程中，產生了大量的高次諧波信號，這些干擾信號是造成顯示不穩定的主要因素。抑制和消除工頻干擾，我們采取了采樣頻率是工頻（50Hz）整數（偶數）倍的雙積分式 A/D 轉換器，有效地解決了工頻干擾問題。
1 干擾抑制原理分析
設A/D 轉換器的輸入信號為ui ，其包含真實信號uo 和 一系列工頻干擾諧波信號ue 即：

ui = uo + ue
式中ue 為：
ue = U1 sinωt +U2 sin2ωt + U3 sin3ωt + … （1）

對采樣時刻與采樣周期進行特殊處理，設T 為工頻周期，則采樣周期

即一個工頻周期采樣四次，采樣時刻分別為：

將這些采樣時刻分別代入（1）式，可得到四次采樣時刻的工頻諧波干擾信號：

將四次采樣值相加取平均值：

式中UO1，UO2，UO3，UO4 為每次采樣的真值。可見，后面的諧波干擾信號只剩下4 次和8次諧波兩項了，振幅較強的1 次、2 次、3 次諧波不存在了。其實，若對原信號在每一個工頻周期內采樣n 次，則n 個采樣值平均后僅存在n 的倍數項的諧波，其余諧波都將被消除。