介紹單片機(jī)硬件抗干擾經(jīng)驗(yàn)

單片機(jī)硬件抗干擾經(jīng)驗(yàn)

在研制帶器的電子產(chǎn)品時(shí)，如何提高抗干擾能力和電磁兼容性？

一、下面的系統(tǒng)要特別注意抗電磁干擾：

1、微控制器時(shí)鐘頻率特別高，總線(xiàn)周期特別快的系統(tǒng)。

2、系統(tǒng)含有大功率，大電流驅(qū)動(dòng)電路，如產(chǎn)生火花的繼電器，大電流開(kāi)關(guān)等。

3、含微弱模擬信號(hào)電路以及高精度A/D變換電路的系統(tǒng)。

二、為系統(tǒng)的抗電磁干擾能力采取如下措施：

1、選用頻率低的微控制器

選用外時(shí)鐘頻率低的微控制器可以有效降低噪聲和提高系統(tǒng)的抗干擾能力。同樣頻率的方波和正弦波，方波中的高頻成份比正弦波多得多。雖然方波的高頻成份的波的幅度，比基波小，但頻率越高越發(fā)射出成為噪聲源，微控制器產(chǎn)生的最有影響的高頻噪聲大約是時(shí)鐘頻率的3倍。

2、減小信號(hào)傳輸中的畸變

微控制器主要采用高速CMOS技術(shù)制造。信號(hào)輸入端靜態(tài)輸入電流在1mA左右，輸入電容10PF左右，輸入阻抗相當(dāng)高，高速CMOS電路的輸出端都有相當(dāng)?shù)膸лd能力，即相當(dāng)大的輸出值，將一個(gè)門(mén)的輸出端通過(guò)一段很長(zhǎng)線(xiàn)引到輸入阻抗相當(dāng)高的輸入端，反射問(wèn)題就很?chē)?yán)重，它會(huì)引起信號(hào)畸變，系統(tǒng)噪聲。當(dāng)Tpd＞Tr時(shí)，就成了一個(gè)傳輸線(xiàn)問(wèn)題，考慮信號(hào)反射，阻抗匹配等問(wèn)題。

信號(hào)在印制板上的延遲時(shí)間與引線(xiàn)的特性阻抗有關(guān)，即與印制線(xiàn)路板材料的介電常數(shù)有關(guān)?？梢源致缘卣J(rèn)為，信號(hào)在印制板引線(xiàn)的傳輸速度，約為光速的1/3到1/2。微控制器構(gòu)成的系統(tǒng)中常用邏輯電話(huà)元件的Tr（標(biāo)準(zhǔn)延遲時(shí)間）為3到18ns。

在印制線(xiàn)路板上，信號(hào)通過(guò)一個(gè)7W的電阻和一段25cm長(zhǎng)的引線(xiàn)，線(xiàn)上延遲時(shí)間大致在4~20ns。也說(shuō)，信號(hào)在印刷線(xiàn)路上的引線(xiàn)越短越好，最長(zhǎng)不宜超過(guò)25cm。而且過(guò)孔數(shù)目也應(yīng)盡量少，最好不多于2個(gè)。

當(dāng)信號(hào)的上升時(shí)間快于信號(hào)延遲時(shí)間，就要快電子學(xué)。要考慮傳輸線(xiàn)的阻抗匹配，對(duì)于一塊印刷線(xiàn)路板上的集成塊的信號(hào)傳輸，要避免出現(xiàn)Td＞Trd的，印刷線(xiàn)路板越大系統(tǒng)的速度就越不能太快。

用以下結(jié)論歸納印刷線(xiàn)路板設(shè)計(jì)的一個(gè)規(guī)則：

信號(hào)在印刷板上傳輸，其延遲時(shí)間不應(yīng)大于所用器件的標(biāo)稱(chēng)延遲時(shí)間。

3、減小信號(hào)線(xiàn)間的交叉干擾

A點(diǎn)一個(gè)上升時(shí)間為T(mén)r的階躍信號(hào)通過(guò)引線(xiàn)AB傳向B端。信號(hào)在AB線(xiàn)上的延遲時(shí)間是Td。在D點(diǎn)，A點(diǎn)信號(hào)的向前傳輸，到達(dá)B點(diǎn)后的信號(hào)反射和AB線(xiàn)的延遲，Td時(shí)間以后會(huì)感應(yīng)出一個(gè)寬度為T(mén)r的頁(yè)脈沖信號(hào)。在C點(diǎn)，AB上信號(hào)的傳輸與反射，會(huì)感應(yīng)出一個(gè)寬度為信號(hào)在AB線(xiàn)上的延遲時(shí)間的兩倍，即2Td的正脈沖信號(hào)。這信號(hào)間的交叉干擾。干擾信號(hào)的強(qiáng)度與C點(diǎn)信號(hào)的di/at有關(guān)，與線(xiàn)間距離有關(guān)。當(dāng)兩信號(hào)線(xiàn)不是很長(zhǎng)時(shí)，AB上看到的是兩個(gè)脈沖的迭加。

CMOS工藝制造的微控制由輸入阻抗高，噪聲高，噪聲容限也很高，數(shù)字電路是迭加100~200mv噪聲并不影響其工作。若圖中AB線(xiàn)是一模擬信號(hào)，這種干擾就變?yōu)椴荒苋萑獭Ｈ缬∷⒕€(xiàn)路板為四層板，其中有一層是大面積的地，或雙面板，信號(hào)線(xiàn)的反面是大面積的地時(shí)，這種信號(hào)間的交叉干擾就會(huì)變小。原因是，大面積的地減小了信號(hào)線(xiàn)的特性阻抗，信號(hào)在D端的反射大為減小。特性阻抗與信號(hào)線(xiàn)到地間的介質(zhì)的介電常數(shù)的平方成反比，與介質(zhì)厚度的自然對(duì)數(shù)成正比。若AB線(xiàn)為一模擬信號(hào)，要避免數(shù)字電路信號(hào)線(xiàn)CD對(duì)AB的干擾，AB線(xiàn)下方要有大面積的地，AB線(xiàn)到CD線(xiàn)的距離要大于AB線(xiàn)與地距離的2~3倍。局部屏蔽地，在有引結(jié)的一面引線(xiàn)左右兩側(cè)布以地線(xiàn)。