電子計價秤抗靜電放電問題分析

2．2 問題描述
某型號電子秤正常工作時，正確顯示標(biāo)稱砝碼示值。當(dāng)對水平耦合板進行6 kV間接放電后，顯示屏示值出現(xiàn)紊亂，并且伴有出錯報警音，甚至死機。
2．3 干擾分析及抑制
常用電子計價秤系統(tǒng)框圖如圖4所示，被秤物品重量的變化將導(dǎo)致傳感器形變，輸出變化的模擬信號，信號放大后經(jīng)過必要的濾波傳送到模／數(shù)轉(zhuǎn)換模塊，轉(zhuǎn)換成便于處理的數(shù)字信號，微處理器對這些采集到的數(shù)字信號進行解析，最終將結(jié)果輸出到顯示屏顯示。

對水平耦合板施加的干擾主要是通過空間耦合到電子計價秤內(nèi)部。試驗過程中顯示屏示值出現(xiàn)紊亂，初步鎖定易受電磁波干擾的元器件。檢查線路板發(fā)現(xiàn)CPU微處理器的工作晶振外殼沒有接地，對晶振實施有效的接地后發(fā)現(xiàn)前期施加干擾時秤示值一直跳動，干擾停止后即可恢復(fù)正常，隨著干擾施加次數(shù)的增多，又重新出現(xiàn)紊亂現(xiàn)象，即使干擾停止也不能自行恢復(fù)正常。晶振接地可以起到一定的抗干擾作用，但還不足以從根本上解決示值偏移及工作穩(wěn)定性問題。
進一步分析原理圖發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)中還有一個很重要的模塊——模／數(shù)轉(zhuǎn)換芯片，該部分電路中應(yīng)注意地線的正確連接及地平面的完整性。地線的電平變化將對模擬電路部分的工作產(chǎn)生很強的干擾，數(shù)字噪聲容易重疊在模擬量輸入電壓中，使A／D轉(zhuǎn)換器工作不正常。針對這個切入點，分析了試品的PCB走線，發(fā)現(xiàn)線路板中模擬地和數(shù)字地分開，沒有進行有效的共地處理。從整個板子的角度分析，模／數(shù)轉(zhuǎn)換芯片內(nèi)部兩個地其實早已連接在一起，這個時候如果把模擬地和數(shù)字地分開，整個板子就會出現(xiàn)一個大的回路，引起回路噪聲。將模擬地和數(shù)字地進行共地連接后重新進行試驗發(fā)現(xiàn)試品在整個試驗過程中工作穩(wěn)定，有效地抑制了靜電放電干擾。整改后PCB板如圖5所示。

3 結(jié)語
系統(tǒng)的晶振接地對抑制干擾有一定的作用，布板時可以在封裝外圍做一個接地的焊盤，需要注意的是批量生產(chǎn)中回流波峰焊后需要手工補焊該點。靜電放電對環(huán)境濕度依賴性較大，操作者使用電子秤前應(yīng)事先采取措施除去靜電。同時適當(dāng)添加壓敏電阻、電容或者TVS管等補救措施都能在一定程度上抑制靜電放電。為了少走彎路和節(jié)省時間，在電子系統(tǒng)設(shè)計前期就應(yīng)充分考慮并滿足產(chǎn)品抗干擾性的要求，合理擺放敏感元器件，對PCB板做好必要的防靜電措施，如加大復(fù)位線、時鐘線與其他布線間的距離，鋪地時盡量避免尖角，并合理布局好過孔，避免在設(shè)計完成后再去進行抗干擾的補救措施，導(dǎo)致批量生產(chǎn)成本的提高。