基于單片機(jī)測(cè)控系統(tǒng)中的抗干擾技術(shù)

a) 隔離技術(shù)

隔離分對(duì)模擬信號(hào)的隔離和對(duì)數(shù)字信號(hào)的隔離，對(duì)數(shù)字信號(hào)的隔離通常采用光電耦合器。因這種方法信號(hào)的傳遞是通過(guò)光信號(hào)實(shí)現(xiàn)的沒(méi)有直接的電信號(hào)連接，因此隔離了干擾的傳遞途徑，但這種方法隔離不斷輻射，感應(yīng)干擾，且光電耦器件隔離傳導(dǎo)干擾的能力只有1kV左右。在具體電路設(shè)計(jì)時(shí)在A/D后和D/A前加光電耦合器，其電源與微機(jī)的電源必須獨(dú)立，地線必須分開(kāi)，保證微機(jī)與現(xiàn)場(chǎng)僅有光的聯(lián)系，切斷干擾通路也避免形成環(huán)流，對(duì)于強(qiáng)干擾或長(zhǎng)線傳輸可采用兩次隔離，既可消除干擾，又能解決長(zhǎng)線驅(qū)動(dòng)和阻抗匹配等問(wèn)題。對(duì)于模擬信號(hào)的隔離，通常采用隔離放大器，利用隔離放大器內(nèi)的變壓器將信號(hào)磁耦合，隔斷通路的線路連接，從而切斷干擾源，也可采用光電耦合器實(shí)現(xiàn)模擬信號(hào)隔離，即由電壓-頻率轉(zhuǎn)換器VFC把模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)再通過(guò)光電耦合器隔離，而光電耦合器的輸出信號(hào)在由頻率-電壓轉(zhuǎn)換器FVC轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)。在多點(diǎn)巡回檢測(cè)微機(jī)系統(tǒng)中若被測(cè)信號(hào)變化較慢，其多路模擬開(kāi)關(guān)可選用由干簧繼電器或濕簧繼電器做成的電容飛渡式多路模擬開(kāi)關(guān)來(lái)切斷被測(cè)信號(hào)與信號(hào)通道的連線，從而起到抗干擾作用。由于負(fù)脈沖傳輸抗干擾能力比正脈沖強(qiáng)，所以，一般在長(zhǎng)線傳輸時(shí)，采用負(fù)脈沖傳輸。而且速度不高時(shí)，在始端用驅(qū)動(dòng)器比用一般的TTL效果要好。用OC門(mén)作雙向總線傳輸可以把輸出端連在一起，直接用來(lái)單向、雙向總線傳輸。

b) 通道中器件選擇與抗干擾

多路轉(zhuǎn)換器的輸入常常受到各種環(huán)境噪聲的污染，尤其易受到共模噪聲的干擾。在多路轉(zhuǎn)換器輸入端接入共模扼流圈，可抑制外部傳感器引入的高頻共模噪聲。轉(zhuǎn)換器高頻采樣時(shí)產(chǎn)生的高頻噪聲，應(yīng)在單片機(jī)與A/D之間采用光電耦合器隔離。在傳感器工作環(huán)境復(fù)雜和惡劣時(shí)，應(yīng)選擇測(cè)量放大器，使其在微弱信號(hào)系統(tǒng)中廣泛用作前置放大器。為了防止共模噪聲竄入系統(tǒng)可以采用隔離放大器。采樣保持器電路(S/H)在采樣與保持兩種狀態(tài)轉(zhuǎn)換時(shí)，會(huì)竄入干擾，為了減少誤差，印刷電路布線時(shí)，使邏輯輸入端的走線與模擬輸入端盡可能距離遠(yuǎn)些，或者將模擬輸入端用地線包圍起來(lái)，以降低線間寄生電容耦合和隔斷漏電通路。降低邏輯輸入信號(hào)的幅度也可以減少寄生耦合和漏電耦合干擾。配置總線驅(qū)動(dòng)器可提高總線的負(fù)載能力，改善信號(hào)波形。當(dāng)總線的負(fù)載接近負(fù)載總線的驅(qū)動(dòng)能力時(shí)，可能會(huì)影響總線信號(hào)的邏輯電平，可通過(guò)連接某I/O線到數(shù)據(jù)線來(lái)改善總線的不平衡程度，提高系統(tǒng)的可靠性。在總線上適當(dāng)安裝上拉電阻也可提高總線信號(hào)傳輸?shù)目煽啃浴?

6 布線抗干擾設(shè)計(jì)

為防止長(zhǎng)線傳輸中的竄擾，采用交差走線是行之有效的辦法。長(zhǎng)線傳送時(shí)，功率線、載流線和信號(hào)線分開(kāi)，電位線和脈沖線分開(kāi)。把空余的輸入端與使用端并聯(lián)。把空余的輸入端通過(guò)一個(gè)電阻接高電平，這種方法適用于慢速、多干擾的場(chǎng)合。把空余的輸入端懸空，用一反相器接地。這種方法適用于要求嚴(yán)格的場(chǎng)合。在數(shù)字電路的每塊組件上，都要分別裝設(shè)高頻去耦電容，而且這些電容應(yīng)充分靠近集成塊，而不應(yīng)集中在印刷板上每一端。每塊印刷板的電源引進(jìn)端也應(yīng)加去耦電容。直流配電線的引出端應(yīng)盡量作成低阻抗傳輸線。由于快速邏輯電路產(chǎn)生高頻干擾，所以這些電路均應(yīng)按高頻電路處理，應(yīng)將邏輯電路的印刷板良好接地。存儲(chǔ)器的布線抗干擾設(shè)計(jì)，一般采取的措施有：數(shù)據(jù)線、地址線、控制線要盡量縮短，以減少對(duì)地電容。由于開(kāi)關(guān)噪聲嚴(yán)重，要在電源入口處以及每片存儲(chǔ)芯片的VCC與GND之間接入去耦電容。由于負(fù)載電流大，電源線和地線要加粗，走線盡量短。印制板兩面的三總線互相垂直，以防止總線之間的電磁干擾?？偩€的始端和終端要配置合適的上拉電阻，以提高高電平噪聲容限，增加存儲(chǔ)器端口在高阻狀態(tài)下抗干擾能力和削弱反射波干擾。三總線與其他擴(kuò)展板相連接時(shí)，通過(guò)三態(tài)緩沖門(mén)后連接?？梢杂行Х乐雇饨珉姶鸥蓴_，改善波形和削弱反射干擾。