看單片機和數字電路怎麼抗干擾

(1)干擾源,指產生干擾的元件、設備或信號,用數學語言描述以下:du/dt,di/dt大的地方就是干擾源。如:雷電、繼電器、可控硅、電機、高頻時鐘等均可能成爲干擾源。性能

 

(2)傳播路徑,指干擾從干擾源傳播到敏感器件的通路或媒介。典型的干擾傳播路徑是經過導線的傳導和空間的輻射。設計

 

(3)敏感器件,指容易被幹擾的對象。如:A/D、D/A變換器,單片機,數字IC,弱信號等。對象

 

抗干擾設計的基本原則是:抑制干擾源,切斷干擾傳播路徑,提升敏感器件的抗干擾性能。(相似於傳染病的預防)數學

 

 

1監控

抑制干擾源軟件

抑制干擾源就是儘量的減少干擾源的du/dt,di/dt。這是抗干擾設計中最優先考慮和最重要的原則,經常會起到事半功倍的效果。減少干擾源的du/dt主要是經過在干擾源兩端並聯電容來實現。減少干擾源的di/dt則是在干擾源迴路串聯電感或電阻以及增長續流二極管來實現。硬件

 

抑制干擾源的經常使用措施以下:程序

 

(1)繼電器線圈增長續流二極管,消除斷開線圈時產生的干擾。僅加續流二極管會使繼電器的斷開時間滯後,增長穩壓二極管後繼電器在單位時間內可動做更多的次數。方法

 

(2)在繼電器接點兩端並接火花抑制電路(通常是RC,電阻通常選幾K到幾十K,電容選0.01uF),減少電火花影響。經驗

 

(3)給電機加濾波電路,注意電容、電感引線要儘可能短。

 

(4)電路板上每一個IC要並接一個0.01μF~0.1μF高頻電容,以減少IC對電源的影響。嵌入式物聯網等更多內容加企鵝意義氣嗚嗚吧久零就易,注意高頻電容的佈線,連線應靠近電源端並儘可能粗短,不然,等於增大了電容的等效串聯電阻,會影響濾波效果。

 

(5)佈線時避免90度折線,減小高頻噪。

 

(6)可控硅兩端並接RC抑制電路,減少可控硅產生的噪聲(這個噪聲嚴重時可能會把可控硅擊穿的)。

 

按干擾的傳播路徑可分爲傳導干擾和輻射干擾兩類。

 

所謂傳導干擾是指經過導線傳播到敏感器件的干擾。高頻干擾噪聲和有用信號的頻帶不一樣,能夠經過在導線上增長濾波器的方法切斷高頻干擾噪聲的傳播,有時也可加隔離光耦來解決。電源噪聲的危害最大,要特別注意處理。

 

所謂輻射干擾是指經過空間輻射傳播到敏感器件的干擾。通常的解決方法是增長干擾源與敏感器件的距離,用地線把它們隔離和在敏感器件上加蔽罩。

 

2

切斷干擾傳播路徑的經常使用措施以下

 

(1)充分考慮電源對單片機的影響。電源作得好,整個電路的抗干擾就解決了一大半。許多單片機對電源噪聲很敏感,要給單片機電源加濾波電路或穩壓器,以減少電源噪聲對單片機的干擾。好比,能夠利用磁珠和電容組成π形濾波電路,固然條件要求不高時也可用100Ω電阻代替磁珠。

 

(2)若是單片機的I/O口用來控制電機等噪聲器件,在I/O口與噪聲源之間應加隔離(增長π形濾波電路)。控制電機等噪聲器件,在I/O口與噪聲源之間應加隔離(增長π形濾波電路)。

 

(3)注意晶振佈線。晶振與單片機引腳儘可能靠近,用地線把時鐘區隔離起來,晶振外殼接地並固定。此措施可解決許多疑難問題。

 

(4)電路板合理分區,如強、弱信號,數字、模擬信號。儘量把干擾源(如電機,繼電器)與敏感元件(如單片機)遠離。

 

(5)用地線把數字區與模擬區隔離,與模擬地要分離,最後在一點接於電源地。A/D、D/A芯片佈線也以此爲原則,廠家分配A/D、D/A芯片引腳排列時已考慮此要求。

 

(6)單片機和大的地線要單獨接地,以減少相互干擾。大功率器件儘量放在電路板邊緣。

 

(7)在單片機I/O口,電源線,電路板鏈接線等關鍵地方使用抗干擾元件如磁珠、磁環、電源濾波器,屏蔽罩,可顯着提升電路的抗干擾性能。

 

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提升敏感器件的抗干擾性能

 

提升敏感器件的抗干擾性能是指從敏感器件這邊考慮儘可能減小對干擾噪聲的拾取,以及從不正常狀態儘快恢復的方法。

 

提升敏感器件抗干擾性能的經常使用措施以下:

 

(1)佈線時儘可能減小回路環的面積,以下降感應噪聲。

 

(2)佈線時,電源線和地線要儘可能粗。除減少壓降外,更重要的是下降耦合噪聲。

 

(3)對於單片機閒置的I/O口,不要懸空,要接地或接電源。其它IC的閒置端在不改變系統邏輯的狀況下接地或接電源。

 

(4)對單片機使用電源監控及看門狗電路,如:IMP809,IMP706,IMP813,X25043,X25045等,可大幅度提升整個電路的抗干擾性能。

 

(5)在速度能知足要求的前提下,儘可能下降單片機的晶振和選用低速數字電路。

 

(6)IC器件儘可能直接焊在電路板上,少用IC座。

 

接下來再說說在這方面的經驗。

 

軟件方面:

 

一、常將不用的代碼空間全清成「0」,由於這等效於NOP,可在程序跑飛時歸位;

 

二、在跳轉指令前加幾個NOP,目的同1;

 

三、在無硬件WatchDog時可採用軟件模擬WatchDog,以監測程序的運行;

 

四、涉及處理外部器件參數調整或設置時,爲防止外部器件因受干擾而出錯可定時將參數從新發送一遍,這樣可以使外部器件儘快恢復正確;

 

五、通信中的抗干擾,可加數據校驗位,可採起3取2或5取3策略;

 

六、在有通信線時,如I^2C、三線制等,實際中咱們發現將Data線、CLK線、INH線常態置爲高,其抗干擾效果要好過置爲低。

 

硬件方面:

 

一、地線、電源線的部線確定重要了!

 

二、線路的去偶。

 

三、數、模地的分開。

 

四、每一個數字元件在地與電源之間都要104電容。

 

五、在有繼電器的應用場合,尤爲是大電流時,防繼電器觸點火花對電路的干擾,可在繼電器線圈間並一104和二極管,在觸點和常開端間接472電容,效果不錯!

 

六、爲防I/O口的串擾,可將I/O口隔離,方法有二極管隔離、門電路隔離、光偶隔離、電磁隔離等。

 

七、固然多層板的抗干擾確定好過,但成本卻高了幾倍。

 

八、選擇一個抗干擾能力強的器件比之任何方法都有效,這點應該最重要。