单片机硬件抗干扰经验7页.pdfVIP

标题 [转贴]单片机硬件抗干扰经验 来源：技术交流 作者：xiaoyaodiy 在研制带处理器的电子产品时，如何提高抗干扰能力和电磁 兼容性？ 一、下面的一些系统要特别注意抗电磁干扰： 1、微控制器 时钟频率特别高，总线周期特别快的系统。2、系统含有大功率， 大电流驱动电路，如产生火花的继电器，大电流开关等。 3、含 微弱模拟信号电路以及高精度A/D变换电路的系统。二、为增加 系统的抗电磁干扰能力采取如下措施： 1、选用频率低的微控制器：选用外时钟频率低的微控制器 可以有效降低噪声和提高系统的抗干扰能力。同样频率的方波和 正弦波，方波中的高频成份比正弦波多得多。虽然方波的高频成 份的波的幅度，比基波小，但频率越高越容易发射出成为噪声源， 微控制器产生的最有影响的高频噪声大约是时钟频率的3倍。 2、减小信号传输中的畸 微控制器主要采用高速 CMOS技术制造。信号输入端静态输入电流在1mA左右，输入电 容10PF左右，输入阻抗相当高，高速CMOS电路的输出端都有 相当的带载能力，即相当大的输出值，将一个门的输出端通过一 段很长线引到输入阻抗相当高的输入端，反射问题就很严重，它 会引起信号畸 ，增加系统噪声。当Tpd＞Tr时，就成了一个传 输线问题，必须考虑信号反射，阻抗匹配等问题。 信号在印制板 的延迟时间与引线的特性阻抗有关，即与印制线 路板材料的介电常数有关。可以粗略地认为，信号在印制板引线 的传输速度，约为光速的1/3到1/2之间。微控制器构成的系统中 常用逻辑电话元件的Tr （标准延迟时间）为3到18ns之间。在印 制线路板 ，信号通过一个7W 的电阻和一段25cm长的引线，线 延迟时间大致在4~20ns之间。也就是说，信号在印刷线路 的引线越短越好，最长不宜超过25cm 。而且过孔数目也应尽 量少，最好不多于2个。 [ urlhref=/d.asp?i=topmanazhi]更多... 当信 号的上升时间快于信号延迟时间，就要按照快电子学处理。此时 要考虑传输线的阻抗匹配，对于一块印刷线路板 的集成块之间 的信号传输，要避免出现Td＞Trd的____爌 情况，印刷线路板越大 系统的速度就越不能太快。 用以下结论归纳印刷线路板设计的 一个规则： 信号在印刷板 传输，其延迟时间不应大于所用器 件的标称延迟时间。 3、减小信号线间的交叉干扰：A点一个上升时间为Tr的阶 跃信号通过引线AB传向B端。信号在AB线 的延迟时间是Td 。 在D点，由于A点信号的向前传输，到达B点后的信号反射和AB 线的延迟，Td时间以后会感应出一个宽度为Tr 的页脉冲信号。在 C点，由于AB 信号的传输与反射，会感应出一个宽度为信号在 AB线 的延迟时间的两倍，即2Td 的正脉冲信号。这就是信号间 的交叉干扰。干扰信号的强度与C点信号的di/at有关，与线间距 离有关。当两信号线不是很长时，AB上看到的实际是两个脉冲 的迭加。 CMOS工艺制造的微控制由输入阻抗高，噪声高，噪 声容限也很高，数字电路是迭加100~200mv噪声 不影响其工 作。若图中AB线是一模拟信号，这种干扰就变为不能容忍。如 印刷线路板为四层板，其中有一层是大面积的地，或双面板，信 号线的反面是大面积的地时，这种信号间的交叉干扰就会变小。 原因是，大面积的地减小了信号线的特性阻抗，信号在D端的反 射大为减小。特性阻抗与信号线到地间 第 1 页 标题 的介质的介电常数的平方成反比，与介质厚度的自然对数成正 比。若AB线为一模拟信号，要避免数字电路信号线CD对AB 的干 扰，AB线下方要有大面积的地，AB线到CD线的距离要大于AB 线与地距离的2~3倍。可用局部屏蔽地，在有引结的一面引线左 右两侧布以地线。 4 、减小来自电源的噪声 电源在向系统提供能源的同时，也将其噪声加到所供电的电源 。电路中微控制器的复位线，中断线，以及其它一些控制线最 容易受外界噪声的干扰。电网 的强干扰通过电源进入电路，即 使电池供电的系统，电池本身也有高频噪声。模拟电路中的模拟 信号更经受不住来自电源的干扰。 5、注意印刷线板与元器件的高频特性 在高频情况下，印刷 线路板 的引线，过孔，电阻、电容、接插件的分布电感与电容 等不可忽略。电容的分布电感不可忽略，电感的分布电容不可忽 略。电阻产生对高频信号的反射，引线的分布电容会起作用，当 长度大于噪声频率相应波长的1/20时，就产生天线效应