⼏招教你解决单⽚机硬件⼲扰问题
单⽚机系统运⾏失常,轻则影响产品质量和产量,重则会导致事故,造成重⼤经济损失。所以必须要重视这个。
形成单⽚机⼲扰的基本要素有三个:
(1)⼲扰源。指产⽣⼲扰的元件、设备或信号。如:雷电、继电器、可控硅、电机、⾼频时钟等都可能成为⼲扰源。
(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导线的传导和空间的辐射。大专可以考编制吗
(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,弱信号放⼤器等。
2 常⽤硬件抗⼲扰技术
公务员考试报名职位表针对形成⼲扰的三要素,采取的抗⼲扰主要有以下⼿段。
2.1 抑制⼲扰源
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。
抑制⼲扰源的常⽤措施如下:
(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。
(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,电容选0.01uF),减⼩电⽕花影响。
(3)给电机加滤波电路,注意电容、电感引线要尽量短。
(4)电路板上每个IC要并接⼀个0.01µF~0.1 µF⾼频电容,以减⼩IC对电源的影响。注意⾼频电容的布线,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阻,会影响滤波效果。
(5)布线时避免90度折线,减少⾼频噪声发射。
(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击穿的)。
2.2 切断⼲扰传播路径
按⼲扰的传播路径可分为传导⼲扰和辐射⼲扰两类。
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屏蔽罩。
切断⼲扰传播路径的常⽤措施如下:
(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的⼲扰。⽐如,可以利⽤磁珠和电容组成π形滤波
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电阻代替磁珠。
公务员考试常见题目及答案(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形滤波电路)。
(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,晶振外壳接地并固定。
(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、继电器)与敏感元件(如单⽚机)远离。
(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、D/A芯⽚布线也以此为原则。
(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板边缘。
(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、电源滤波器、屏蔽罩,可显著提⾼电路的抗⼲扰性能。
2.3 提⾼敏感器件的抗⼲扰性能
提⾼敏感器件的抗⼲扰性能是指从敏感器件这边考虑尽量减少对⼲扰噪声的拾取,以及从不正常状态尽快恢复的⽅法。
自考打印准考证提⾼敏感器件抗⼲扰性能的常⽤措施如下:
(1)布线时尽量减少回路环的⾯积,以降低感应噪声。
(2)布线时,电源线和地线要尽量粗。除减⼩压降外,更重要的是降低耦合噪声。
(3)对于单⽚机闲置的I/O⼝,不要悬空,要接地或接电源。其它IC的闲置端在不改变系统逻辑的情况下接地或接电源。
大专生可不可以考公务员(4)对单⽚机使⽤电源监控及看门狗电路,如: IMP809,IMP706,IMP813, X5043,X5045等,可⼤幅度提⾼整个电路的抗⼲扰性能。
(5)在速度能满⾜要求的前提下,尽量降低单⽚机的晶振和选⽤低速数字电路。
(6)IC器件尽量直接焊在电路板上,少⽤IC座。
2.4 其它常⽤抗⼲扰措施
(1)交流端⽤电感电容滤波:去掉⾼频低频⼲扰脉冲。
(2)变压器双隔离措施:变压器初级输⼊端串接电容,初、次级线圈间屏蔽层与初级间电容中⼼接点接⼤地,次级外屏蔽层接印制板地,这是硬件抗⼲扰的关键⼿段。次级加低通滤波器:吸收变压器产⽣的浪涌电压。
(3)采⽤集成式直流稳压电源:有过流、过压、过热等保护作⽤。
(4)I/O⼝采⽤光电、磁电、继电器隔离,同时去掉公共地。
(5)通讯线⽤双绞线:排除平⾏互感。
(6)防雷电⽤光纤隔离最为有效。
(7)A/D转换⽤隔离放⼤器或采⽤现场转换:减少误差。
(8)外壳接⼤地:解决⼈⾝安全及防外界电磁场⼲扰。
(9)加复位电压检测电路。防⽌复位不充分, CPU就⼯作,尤其有EEPROM的器件,复位不充份会改变EEPROM的内容。
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(10)印制板⼯艺抗⼲扰:
①电源线加粗,合理⾛线、接地,三总线分开以减少互感振荡。
② CPU、RAM、ROM等主芯⽚,VCC和GND之间接电解电容及瓷⽚电容,去掉⾼、低频⼲扰信号。
③独⽴系统结构,减少接插件与连线,提⾼可靠性,减少故障率。
④集成块与插座接触可靠,⽤双簧插座,最好集成块直接焊在印制板上,防⽌器件接触不良故障。
⑤有条件的采⽤四层以上印制板,中间两层为电源及地。