模拟地和数字地的认识 在
电子系统设计中
,为了少走弯路和节省时间,应充分考虑并满足抗干扰性 的要求,避免在
O/Y)&VG7 设计完成后再去进行抗干扰的补救措施。形成干扰的基本要素有三个:
x^= M6;: (1)干扰源,指产生干扰的元件、设备或信号,用数学语言描述如下:du/dt, di/dt大的地
9}tG\0tL* 方就是干扰源。如:雷电、继电器、可控硅、
电机、高频时钟等都可 能成为干扰源。
P&A|PY,P (2)传播路径,指干扰从干扰源传播到敏感器件的通路或媒介。典型的干扰传 播路径是通过
L\aBc} 导线的传导和空间的辐射。
RuRt0Sd3 (3)敏感器件,指容易被干扰的对象。如:A/D、D/A变换器,
单片机,数字IC, 弱信号放大
?w&SW{ I 器等。
*TdnB'Gd 抗干扰设计的基本原则是:抑制干扰源,切断干扰传播路径,提高敏感器件的 抗干扰性能。
=P77"Dd (类似于传染病的预防)
' P"g\;Ij 1 抑制干扰源
\+PIe7f_ 抑制干扰源就是尽可能的减小干扰源的du/dt,di/dt。这是抗干扰设计中最优 先考虑和最重要
3/6/G}s 的原则,常常会起到事半功倍的效果。 减小干扰源的du/dt主要是通过在干扰源两端并联电容
mj,fp2D;% 来实现。减小干扰源的 di/dt则是在干扰源回路串联电感或电阻以及增加续流二极管来实现。
WOytxE 抑制干扰源的
常用措施如下:
Ss?CfRM (1)继电器线圈增加续流二极管,消除断开线圈时产生的反电动势干扰。仅加 续流二极管会
=bt]JRU 使继电器的断开时间滞后,增加稳压二极管后继电器在单位时间内可动作更多的次数。
!Jfs?Hy (2)在继电器接点两端并接火花抑制
电路(一般是RC串联电路,电阻一般选几K 到几十K,电
#
'|'r+ 容选0.01uF),减小电火花影响。
hsLzj\)6 (3)给电机加滤波电路,注意电容、电感引线要尽量短。
!b|' Vp^U (4)电路板上每个IC要并接一个0.01μF~0.1μF高频电容,以减小IC对电源的 影响。注意
Oxx^[ju~ 高频电容的
布线,连线应靠近电源端并尽量粗短,否则,等于增大了电 容的等效串联电
Wa"(m*hW 阻,会影响滤波效果。
76fIC (5)布线时避免90度折线,减少高频噪声发射。
!$qKb_#nC (6)可控硅两端并接RC抑制电路,减小可控硅产生的噪声(这个噪声严重时可能 会把可控硅
~4,I7c7 击穿的)。
Z+:D)L 按干扰的传播路径可分为传导干扰和辐射干扰两类。
j8 ,n7!G 所谓传导干扰是指通过导线传播到敏感器件的干扰。高频干扰噪声和 有用信号的频带不同,可
f6=w3RS 以通过在导线上增加滤波器的方法切断高频干扰 噪声的传播,有时也可加隔离光耦来解决。电
_O:WG&a6 源噪声的危害最大, 要特别注意处理。 所谓辐射干扰是指通过空间辐射传播到敏感器件的干
J]/}ojW3 扰。 一般的解决方法是增加干扰源与敏感器件的距离,用地线把它们隔离和在敏感器件上加蔽
V~{
_3YY 罩。
SpTdj^ ]4> 2 切断干扰传播路径的常用措施如下:
ni CE\B~ (1)充分考虑电源对单片机的影响。电源做得好,整个电路的抗干扰就解决了一大半。许多单
- 0HkT Y 片机对电源噪声很敏感, 要给单片机电源加滤波电路或稳压器,以减小电源噪声对单片机
#&!G"x7 的干扰。比如,可以利用磁珠和电容组成π形滤波电路,当然条件要求不高时也可用100Ω
D@YP7 电阻代替磁珠。
"i)Yvh[y (2)如果单片机的I/O口用来控制电机等噪声器件,在I/O口与噪声源之间应加隔离(增加π
TQ :/RT 形滤波电路)。 控制电机等噪声器件,在I/O口与噪声源之间应加隔离(增加π形滤波
Tp%(I"H'_; 电路)。
vxlOh.a|/L (3)注意晶振布线。晶振与单片机引脚尽量靠近,用地线把时钟区隔离起来,晶振外壳接地
f>Td)s1
M 并固定。此措施可解决许多疑难问题。
*iXe^ <6v (4)电路板合理分区,如强、弱信号,数字、模拟信号。尽可能把干扰源 (如电机,继电
yWIm&Q: 器)与敏感元件(如单片机)远离。
2-If]Fc (5)用地线把数字区与模拟区隔离,数字地与模拟地要分离,最后在一点接于电源地。A/D、
:Waox"#=g D/A芯片布线也以此为原则,厂家分配A/D、D/A芯片 引脚排列时已考虑此要求。
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l5 (6)单片机和大功率器件的地线要单独接地,以减小相互干扰。 大功率器件尽可能放在电路
]n1dp2aH 板边缘。
mPZGA\ (7)在单片机I/O口,电源线,电路板连接线等关键地方使用抗干扰元件 如磁珠、磁环、电
c$E)P$<j 源滤波器,屏蔽罩,可显著提高电路的抗干扰性能。
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