提高單片機係統抗幹擾能力的主要手段
發布時間:2013-03-19 責任編輯:Lynnjiao
【導讀】近年來單片機的製造商在單片機設計上采取了一係列措施以期提高可靠性。本文將介紹幾種提高單片機係統抗幹擾能力的主要手段。
接地
這(zhe)裏(li)的(de)接(jie)地(di)指(zhi)接(jie)大(da)地(di),也(ye)稱(cheng)作(zuo)保(bao)護(hu)地(di)。為(wei)單(dan)片(pian)機(ji)係(xi)統(tong)提(ti)供(gong)良(liang)好(hao)的(de)地(di)線(xian),對(dui)提(ti)高(gao)係(xi)統(tong)的(de)抗(kang)幹(gan)擾(rao)能(neng)力(li)極(ji)為(wei)有(you)益(yi)。特(te)別(bie)是(shi)對(dui)有(you)防(fang)雷(lei)擊(ji)要(yao)求(qiu)的(de)係(xi)統(tong),良(liang)好(hao)的(de)接(jie)地(di)至(zhi)關(guan)重(zhong)要(yao)。上(shang)麵(mian)提(ti)到(dao)的(de)一(yi)係(xi)列(lie)抗(kang)幹(gan)擾(rao)元(yuan)件(jian),意(yi)在(zai)將(jiang)雷(lei)擊(ji)、浪lang湧yong式shi幹gan擾rao以yi及ji快kuai脈mai衝chong群qun幹gan擾rao去qu除chu,而er去qu除chu的de方fang法fa都dou是shi將jiang幹gan擾rao引yin入ru大da地di,如ru果guo係xi統tong不bu接jie地di,或huo雖sui有you地di線xian但dan接jie地di電dian阻zu過guo大da,則ze這zhe些xie元yuan件jian都dou不bu能neng發fa揮hui作zuo用yong。為wei單dan片pian機ji供gong電dian的de電dian源yuan的de地di俗su稱cheng邏luo輯ji地di,它ta們men和he大da地di的de關guan係xi可ke以yi相xiang通tong、浮空、或接一電阻,要視應用場合而定。不能把地線隨便接在暖氣管子上。絕對不能把接地線與動力線的火線、零線中的零線混淆。
隔離與屏蔽

圖題:光電隔離
典dian型xing的de信xin號hao隔ge離li是shi光guang電dian隔ge離li。使shi用yong光guang電dian隔ge離li器qi件jian將jiang單dan片pian機ji的de輸shu入ru輸shu出chu隔ge離li開kai,一yi方fang麵mian使shi幹gan擾rao信xin號hao不bu得de進jin入ru單dan片pian機ji係xi統tong,另ling一yi方fang麵mian單dan片pian機ji係xi統tong本ben身shen的de噪zao聲sheng也ye不bu會hui以yi傳chuan導dao的de方fang式shi傳chuan播bo出chu去qu。屏ping蔽bi則ze是shi用yong來lai隔ge離li空kong間jian輻fu射she的de,對dui噪zao聲sheng特te別bie大da的de部bu件jian,如ru開kai關guan電dian源yuan,用yong金jin屬shu盒he罩zhao起qi來lai,可ke減jian少shao噪zao聲sheng源yuan對dui單dan片pian機ji係xi統tong的de幹gan擾rao。對dui特te別bie怕pa幹gan擾rao的de模mo擬ni電dian路lu,如ru高gao靈ling敏min度du的de弱ruo信xin號hao放fang大da電dian路lu可ke屏ping蔽bi起qi來lai。而er重zhong要yao的de是shi金jin屬shu屏ping蔽bi本ben身shen必bi須xu接jie真zhen正zheng的de地di。
濾波
濾波指各類信號按頻率特性分類並控製它們的方向。常用的有各種低通濾波器、高通濾波器、帶通濾波器。低通濾波器用在接入的交流電源線上,旨在讓50zhoudejiaoliudianshunlitongguo,jiangqitagaopinzaoshengdaorudadi。ditonglvboqidepeizhizhibiaoshicharusunhao,xuanzededitonglvboqicharusunhaoguodiqibudaoyizhizaoshengdezuoyong,erguogaodecharusunhaohuidaozhi“漏電”,影響係統的人身安全性。高通、帶通濾波器則應根據係統中對信號的處理要求選擇使用。
印製電路板的布線與工藝
印製電路板的設計對單片機係統能否抗幹擾非常重要。要本著盡量控製噪聲源、盡jin量liang減jian小xiao噪zao聲sheng的de傳chuan播bo與yu耦ou合he,盡jin量liang減jian小xiao噪zao聲sheng的de吸xi收shou這zhe三san大da原yuan則ze設she計ji印yin製zhi電dian路lu板ban和he布bu線xian。當dang你ni設she計ji單dan片pian機ji用yong印yin製zhi電dian路lu板ban時shi,不bu仿fang對dui照zhao下xia麵mian的de條tiao條tiao檢jian查zha一yi下xia。
•印製電路板要合理區分,單片機係統通常可分三區,即模擬電路區(怕幹擾),數字電路區(即怕幹擾、又產生幹擾),功率驅動區(幹擾源)。
•印刷板按單點接電源、單點接地原則送電。三個區域的電源線、地線由該點分三路引出。噪聲元件與非噪聲元件要離得遠一些。
•時鍾振蕩電路、特殊高速邏輯電路部分用地線圈起來。讓周圍電場趨近於零。
•I/O驅動器件、功率放大器件盡量靠近印刷板的邊,靠近引出接插件。
•能用低速的就不用高速的,高速器件隻用在關鍵的地方。
•使用滿足係統要求的最低頻率的時鍾,時鍾產生器要盡量靠近用到該時鍾的器件。
•石英晶體振蕩器外殼要接地,時鍾線要盡量短,且不要引得到處都是。
•使用450的折線布線,不要使用900折線,以減小高頻信號的發射。
•單麵板、雙麵板,電源線、地線要盡量的粗。信號線的過孔要盡量少。
•4 層板比雙麵板噪聲低20dB。6層板比4層板噪聲低10dB。經濟條件允許時盡量用多層板。
•關鍵的線盡量短並要盡量粗,並在兩邊加上保護地。將敏感信號和噪聲場帶信號通過一條扁帶電纜引出的話,要用地線-信號-地線......的方式引出。
•石英振蕩器下麵、噪聲敏感器件下麵要加大地的麵積而不應該走其它信號線。
•任何信號線都不要形成環路,如不可避免,環路應盡量小。
•時鍾線垂直於I/O線比平行於I/O線幹擾小,時鍾線要遠離I/O線。
•對A/D類器件,數字部分與模擬部分寧可繞一下也不要交叉。噪聲敏感線不要與高速線、大電流線平行。
•單片機及其它IC電路,如有多個電源、地端的話,每端都要加一個去耦電容。
•單片機不用的I/O端口要定義成輸出。
•每個集成電路要加一個去耦電容,要選高頻信號好的獨石電容式瓷片電容作去耦電容。去耦電容焊在印製電路板上時,引腳要盡量短。
•從高噪聲區來的信號要加濾波。繼電器線圈處要加放電二極管。可以用串一個電阻的辦法來軟化I/O線的跳變沿或提供一定的阻尼。
•yongdarongliangdetandianronghuojuzhidianrongerbuyongdianjiedianrongzuodianluchongdiandechunengdianrong。yinweidianjiedianrongfenbudianganjiaoda,duigaopinwuxiao。shiyongdianjiedianrongshiyaoyugaotexinghaodequoudianrongchengduishiyong。
•需要時,電源線、地線上可加用銅線繞製鐵氧體而成的高頻扼流器件阻斷高頻噪聲的傳導。
•弱信號引出線、高頻、大功率引出電纜要加屏蔽。引出線與地線要絞起來。
•印刷板過大、或信號線頻率過高,使得線上的延遲時間大於等於信號上升時間時,該線要按傳輸線處理,要加終端匹配電阻。
•盡量不要使用IC 插座,把IC直接焊在印刷板上,IC座有較大的分布電容。
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