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如何避免在電子系統設計中干擾問題

發布時間:2013-03-26 責任編輯:easonxu

 【導讀】在電子系統設計中,應充分考慮并滿足抗干擾性的要求,避免在設計完成后再去進行抗干擾的補救措施。抑制干擾源,切斷干擾傳播路徑,提高敏感器件的抗干擾性能是抗干擾設計的基本原則。


在電子系統設計中,為了少走彎路和節省時間,應充分考慮并滿足抗干擾性的要求,避免在設計完成后再去進行抗干擾的補救措施。形成干擾的基本要素有三個:

(1)干擾源,指產生干擾的元件、設備或信號,用數學語言描述如下:du/dt,di/dt大的地方就是干擾源。如:雷電、繼電器、可控硅、電機、高頻時鐘等都可能成為干擾源。
(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通過導線的傳導和空間的輻射。
(3)敏感器件,指容易被干擾的對象。如:A/D、D/A變換器,單片機,數字IC,弱信號放大器等。

抗干擾設計的基本原則是:抑制干擾源,切斷干擾傳播路徑,提高敏感器件的抗干擾性能。

圖1:在電子系統設計中干擾情況
圖1:在電子系統設計中干擾情況

抑制干擾源

抑制干擾源就是盡可能的減小干擾源的du/dt,di/dt。這是抗干擾設計中最優先考慮和最重要的原則,常常會起到事半功倍的效果。 減小干擾源的du/dt主要是通過在干擾源兩端并聯電容來實現。減小干擾源的di/dt則是在干擾源回路串聯電感或電阻以及增加續流二極管來實現。

抑制干擾源的常用措施如下:

(1)繼電器線圈增加續流二極管,消除斷開線圈時產生的反電動勢干擾。僅加續流二極管會使繼電器的斷開時間滯后,增加穩壓二極管后繼電器在單位時間內可動作更多的次數。
(2)在繼電器接點兩端并接火花抑制電路,減小電火花影響。
(3)給電機加濾波電路,注意電容、電感引線要盡量短。
(4)電路板上每個IC要并接一個0.01μF~0.1μFwww.pcbdate.cn高頻電容,以減小IC對電源的影響,注意高頻電容的布線
(5)布線時避免90度折線,減少高頻噪聲發射。
(6)可控硅兩端并接RC抑制電路,減小可控硅產生的噪聲。

切斷干擾傳播路徑

按干擾傳播路徑可分為傳導干擾和輻射干擾兩類。所謂傳導干擾是指通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同,可以通過在導線上增加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。所謂輻射干擾是指通過空間輻射傳播到敏感器件的干擾。一般的解決方法是增加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屏蔽罩。

切斷干擾傳播路徑的常用措施如下:

(1)充分考慮電源對單片機的影響,電源做得好,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,以減小電源噪聲對單片機的干擾。其中L為磁珠,也可用100Ω電阻代替。
(2)如果單片機的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。其中L為磁珠,也可用100Ω電阻代替。
(3)注意晶振布線。晶振與單片機引腳盡量靠近,用地線把時鐘區隔離起來,晶振外殼接地并固定。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。盡可能把干擾源(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,數字地與模擬地要分離,最后接于電源地。A/D、D/A芯片布線也以此為原則,廠家分配A/D、D/A芯片引腳排列時已考慮此要求。
(6)單片機和大功率器件的地線要單獨接地,以減小相互干擾。 大功率器件盡可能放在電路板邊緣。
(7)在單片機I/O口,電源線,電路板連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,可顯著提高電路的抗干擾

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