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          數(shù)字電路、單片機的抗干擾設(shè)計

          作者: 時間:2012-10-22 來源:網(wǎng)絡(luò) 收藏

          在電子系統(tǒng)中,為了少走彎路和節(jié)省時間,應(yīng)充分考慮并滿足性 的要求,避免在完成后再去進行的補救措施。形成干擾的基本要素有三個:

          本文引用地址:http://www.ex-cimer.com/article/170750.htm

          (1)干擾源,指產(chǎn)生干擾的元件、設(shè)備或信號,用數(shù)學(xué)語言描述如下:du/dt, di/dt大的地方就是干擾源。如:雷電、繼電器、可控硅、電機、高頻時鐘等都可 能成為干擾源。

          (2)傳播路徑,指干擾從干擾源傳播到敏感器件的通路或媒介。典型的干擾傳 播路徑是通過導(dǎo)線的傳導(dǎo)和空間的輻射。

          (3)敏感器件,指容易被干擾的對象。如:A/D、D/A變換器,IC, 弱信號放大器等。

          的基本原則是:抑制干擾源,切斷干擾傳播路徑,提高敏感器件的 抗干擾性能。(類似于傳染病的預(yù)防)

          1 抑制干擾源

          抑制干擾源就是盡可能的減小干擾源的du/dt,di/dt。這是抗干擾設(shè)計中最優(yōu) 先考慮和最重要的原則,常常會起到事半功倍的效果。 減小干擾源的du/dt主要是通過在干擾源兩端并聯(lián)電容來實現(xiàn)。減小干擾源的 di/dt則是在干擾源回路串聯(lián)電感或電阻以及增加續(xù)流二極管來實現(xiàn)。

          抑制干擾源的常用措施如下:

          (1)繼電器線圈增加續(xù)流二極管,消除斷開線圈時產(chǎn)生的反電動勢干擾。僅加續(xù)流二極管會使繼電器的斷開時間滯后,增加穩(wěn)壓二極管后繼電器在單位時間內(nèi)可動作更多的次數(shù)。

          (2)在繼電器接點兩端并接火花抑制(一般是RC串聯(lián),電阻一般選幾K 到幾十K,電容選0.01uF),減小電火花影響。

          (3)給電機加濾波,注意電容、電感引線要盡量短。

          (4)電路板上每個IC要并接一個0.01μF~0.1μF高頻電容,以減小IC對電源的 影響。注意高頻電容的布線,連線應(yīng)靠近電源端并盡量粗短,否則,等于增大了電 容的等效串聯(lián)電阻,會影響濾波效果。

          (5)布線時避免90度折線,減少高頻噪聲發(fā)射。

          (6)可控硅兩端并接RC抑制電路,減小可控硅產(chǎn)生的噪聲(這個噪聲嚴(yán)重時可能 會把可控硅擊穿的)。

          按干擾的傳播路徑可分為傳導(dǎo)干擾和輻射干擾兩類。

          所謂傳導(dǎo)干擾是指通過導(dǎo)線傳播到敏感器件的干擾。高頻干擾噪聲和有用信號的頻帶不同,可以通過在導(dǎo)線上增加濾波器的方法切斷高頻干擾 噪聲的傳播,有時也可加隔離光耦來解決。電源噪聲的危害最大, 要特別注意處理。 所謂輻射干擾是指通過空間輻射傳播到敏感器件的干擾。一般的解決方法是增加干擾源與敏感器件的距離,用地線把它們隔離和在敏感器件上加蔽罩。

          2 切斷干擾傳播路徑的常用措施如下:

          (1)充分考慮電源對的影響。電源做得好,整個電路的抗干擾就解決了一大半。許多對電源噪聲很敏感, 要給單片機電源加濾波電路或穩(wěn)壓器,以減小電源噪聲對單片機的干擾。比如,可以利用磁珠和電容組成π形濾波電路,當(dāng)然條件要求不高時也可用100Ω電阻代替磁珠。

          (2)如果單片機的I/O口用來控制電機等噪聲器件,在I/O口與噪聲源之間應(yīng)加隔離(增加π形濾波電路)。 控制電機等噪聲器件,在I/O口與噪聲源之間應(yīng)加隔離(增加π形濾波 電路)。

          (3)注意晶振布線。晶振與單片機引腳盡量靠近,用地線把時鐘區(qū)隔離起來,晶振外殼接地并固定。此措施可解決許多疑難問題。

          (4)電路板合理分區(qū),如強、弱信號,、模擬信號。盡可能把干擾源 (如電機,繼電器)與敏感元件(如單片機)遠離。

          (5)用地線把區(qū)與模擬區(qū)隔離,數(shù)字地與模擬地要分離,最后在一點接于電源地。A/D、D/A芯片布線也以此為原則,廠家分配A/D、D/A芯片 引腳排列時已考慮此要求。

          (6)單片機和大功率器件的地線要單獨接地,以減小相互干擾。 大功率器件盡可能放在電路板邊緣。

          (7)在單片機I/O口,電源線,電路板連接線等關(guān)鍵地方使用抗干擾元件 如磁珠、磁環(huán)、電源濾波器,屏蔽罩,可顯著提高電路的抗干擾性能。

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