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单片机方案开发硬件抗干扰设计方法

云南快乐十分走势图RIQI:2018-06-28 / RENQI: / LAIYUAN:aolongjixie.com

云南快乐十分走势图 DIANQIGANRAOYINGXIANGDANPIANJIFANGANKEKAOANQUANYUNXING,DIANQIGANRAOYOULAIZIWAIBUDEYINSU,YEYOUDANPIANJIFANGANZISHENDEYUANYIN,BINGSHOUXITONGJIEGOUSHEJI、YUANQIJIANXUANZEHEANZHUANG、ZHIZAOGONGYIYINGXIANG。ZHEIXIEGANRAOYINSUCHANGHUIDAOZHIDANPIANJIFANGANYUNXINGSHICHANG,ZAOCHENGSHUJUCUOCUO、KONGZHISHILING、CHENGXUSHICHANGDENGWENTI。

干扰


干扰对单片机的影响

DIANQIGANRAODUIDANPIANJIFANGANDEYINGXIANG,DIANQIGANRAOHUIDUIDANPIANJIZAOCHENGSHENMEHOUGUO

增大数据误差

GANRAOQINRUDANPIANJIFANGANDESHURUTONGDAO,SHIMONIXINHAOSHIZHEN,SHUZIXINHAOCHUCUO。XITONGCAIJIDAOZHEIXIESHIZHENDESHURUXINXI,YICIZUOCHUDEFANYINGBIRANSHICUOWUDE。

控制状态失灵

YIBANKONGZHIZHUANGTAIDESHUCHUDUOBANSHITONGGUODANPIANJIFANGANDEHOUXIANGTONGDAO。YOUYUKONGZHIXINHAOSHUCHUJIAODA,SUOYIBUYIZHIJIESHOUDAOWAIJIEGANRAO。DANSHIZAIDANPIANJIKONGZHIXITONGZHONG,KONGZHIZHUANGTAISHUCHUCHANGCHANGSHIYIJUMOUXIETIAOJIANZHUANGTAIDESHURUHETIAOJIANZHUANGTAIDELUOJICHULIJIEGUO。ZAIZHEIXIEHUANJIEZHONG,YOUYUGANRAODEQINRU,DOUHUIZAOCHENGTIAOJIANZHUANGTAIPIANCHA、SHIWU,ZHISHISHUCHUKONGZHIWUCHAJIADA,SHENZHIKONGZHISHICHANG。

数据干扰变化

ZAIDANPIANJIFANGANZHONG,CHENGXUJIBIAOGE、CHANGSHUJUNCUNFANGZAIEPROMHUOEEPROMZHONG,ZHEIYANGSUIRANBIMIANLECHENGXUZHILINGJIBIAOGE、CHANGSHUSHOUGANRAOPOHUAI,DANPIANNEIRAM、WAIBUKUOZHANRAMYIJIPIANNEIGEZHONGTESHUGONGNENGJICUNQIDENGZHUANGTAIDOUYOUKENENGSHOUWAILAIGANRAOERBIANHUA。GENJUGANRAOCHUANRUQUDAO,SHOUGANRAODESHUJUXINGZHIBUTONG,XITONGSHOUSUNHUAIDEZHUANGKUANGBUTONG,YOUDEZAOCHENGSHUZHIWUCHA,YOUDESHIKONGZHISHILING,YOUDEGAIBIANCHENGXUZHUANGTAI,YOUDEGAIBIANMOUXIEBUJIAN(RUCHUANXINGDUANKOUDENG)DEGONGZUOZHUANGTAI,HAIYOUDEKENENGPOHUAIYUZHONGDUANYOUGUANDEZHUANYONGJICUNQINEIRONG,CONGERGAIBIANZHONGDUANSHEZHIFANGSHI,GUANBIMOUXIEYOUYONGZHONGDUAN,DAKAIMOUXIEWEISHIYONGZHONGDUAN,YINQIYIWAIDEFEIFAZHONGDUAN。

程序运行失常

DANPIANJIFANGANSHOUDAOGANRAOHOU,SHISANZONGXIANSHANGDESHUZIXINHAOCUOLUAN,CONGERYINFAYIXILIEHOUGUO。CPUDEDAOCUOWUDESHUJUXINXI,SHIYUNXINGCAOZUOSHUSHIZHEN,DAOZHIJIEGUOCHUCUO,BINGJIANGZHEIGECUOWUYIZHICHUANDIXIAQU,XINGCHENGYIXILIECUOWU。CPUDEDAOCUOWUDEDIZHIXINXIHOU,YINQICHENGXUJISHUQIPCCHUCUO,SHICHENGXUYUNXINGLIKAIZHENGCHANGGUIDAO,DAOZHICHENGXUSHIKONG、CHENGXUCHUCUO、SIXUNHUAN、XITONGTANHUAN。


产生对单片机干扰的因素

干扰源

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传播路径

云南快乐十分走势图 ZHIGANRAOCONGGANRAOYUANCHUANBODAOMINGANQIJIANDETONGLUHUOMEIJIE。DIANXINGDEGANRAOCHUANBOLUJINGSHITONGGUODAOXIANDECHUANDAOHEKONGJIANDEFUSHE

敏感器件

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单片机抗干扰方法

抑制干扰源

YIZHIGANRAOYUANSHIDANPIANJIFANGANKAIFAKANGGANRAOSHEJIZHONGZUIYOUXIANKAOLVHEZUIZHONGYAODECUOSHI

云南快乐十分走势图 JIDIANQIXIANQUANZENGJIAXULIUERJIGUAN,XIAOCHUDUANKAIXIANQUANSHICHANSHENGDEFANDIANDONGSHIGANRAO。XULIUERJIGUANHUISHIJIDIANQIDEDUANKAISHIJIANZHIHOU,ZENGJIAWENYAERJIGUANHOUJIDIANQIZAIDANWEISHIJIANNEIKEDONGZUOGENGDUODECISHU。

  • 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。
  • 给电机加滤波电路,注意电容、电感引线要尽量短。
  • 电路板上每个IC要并接一个0.01μF~0.1μF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。
  • 布线时避免90度折线,减少高频噪声发射。
  • 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)。

切断干扰传播路径

GANRAOANQICHUANBOLUJINGKEFENWEICHUANDAOGANRAOHEFUSHEGANRAOLIANGLEI。SUOWEICHUANDAOGANRAOSHIZHITONGGUODAOXIANCHUANBODAOMINGANQIJIANDEGANRAO。GAOPINGANRAOZAOSHENGHEYOUYONGXINHAODEPINDAIBUTONG,KEYITONGGUOZAIDAOXIANSHANGZENGJIALVBOQIDEFANGFAQIEDUANGAOPINGANRAOZAOSHENGDECHUANBO,YOUSHIYEKEJIAGELIGUANGOULAIJIEJUE。DIANYUANZAOSHENGDEWEIHAIZUIDA,YAOTEBIEZHUYICHULI。SUOWEIFUSHEGANRAOSHIZHITONGGUOKONGJIANFUSHECHUANBODAOMINGANQIJIANDEGANRAO。YIBANDEJIEJUEFANGFASHIZENGJIAGANRAOYUANYUMINGANQIJIANDEJULI,YONGDIXIANJIANGTAMENGELIHUOZHEZAIMINGANQIJIANSHANGJIAPINGBIZHAO。

干扰屏蔽箱

  • 采用粗导线作为电源连接线;
  • 地线应尽量短而直接走线;
  • 对于插件式线路板,应多给电源线、地线分配几个沿插头方向均匀分布的插针;
  • 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;
  • 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;
  • 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;
  • 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;
  • 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;
  • 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;
  • 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。

提高敏感器件的抗干扰性能

TIGAOMINGANQIJIANDEKANGGANRAOXINGNENGSHIZHICONGMINGANQIJIANZHEIBIANKAOLVJINLIANGJIANSHAODUIGANRAOZAOSHENGDESHIQU,YIJICONGBUZHENGCHANGZHUANGTAIJINKUAIHUIFUDEFANGFA。TIGAOMINGANQIJIANKANGGANRAOXINGNENGDECHANGYONGCUOSHIYOU:

  • 布线时,尽量减少回路环的面积,以降低感应噪声;
  • 布线时,电源线和地线要尽量粗,降低耦合噪声;
  • 对于单片机闲置的I/O口,不要悬空,要接地或接电源,其他IC的闲置端在不改变系统逻辑的情况下接地或接电源;
  • 对单片机使用电源监控及看门狗电路;
  • 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;
  • IC器件尽量直接焊在电路板上,少用IC座

印刷电路板采用抗干扰设计

单片机电路板抗干扰设计

云南快乐十分走势图 YINSHUADIANLUBANSHIDANPIANJIFANGANZHONGQIJIAN、XINHAOXIAN、DIANYUANXIANDEGAOMIDUJIHETI。YINSHUADIANLUBANSHEJIDEHAOHUAIDUIKANGGANRAONENGLIYINGXIANGHENDA,GUYINSHUADIANLUBANSHEJIJUEBUDANSHIQIJIAN、XIANLUDEJIANDANBUJUANPAI,HAIBIXUFUHEKANGGANRAODESHEJIYUANZE。

地线设计

  • 在工作频率小于1MHz的低频电路中,要单点接地;频率大于10MHz时,要多点接地;
  • 数字地和模拟地分开设计,在电源端与两种地线相连,且地线应尽量加粗。

电源线设计

DIANYUANXIANCHULEYAOGENJUDIANLIUDEDAXIAO,JINLIANGJIACUDAOTIKUANDUWAI,HAIYINGSHIDIANYUANXIAN、DIXIANDEZOUXIANGYUSHUJUCHUANDIDEFANGXIANGYIZHI,ZHEIJIANGYOUZHUYUZENGQIANGKANGZAOSHENGNENGLI。

去耦电容配置

  • 在印刷电路板的各个关键部位配置去耦电容应视为印刷电路板设计的一项常规做法。
  • 电源输入端跨接10~100/µF的电解电容器。如有可能,接100µF以上更好;
  • 原则上每个集成电路芯片都应安置一个0.1~0.01µF的瓷片电容,如遇印刷电路板空隙小装不下时,可每4~10个芯片安置一个1~10µF的限噪声用电容器(钽电容器)。这种器件的高频阻抗特别小,在500kHz~20MHz范围内阻抗小于1Ω,而且漏电流很小(0.5µA以下);
  • 对于抗噪声能力弱、中断时电流变化大的器件和ROM、RAM存储器件,应在芯片的电源线(VCC)和地线(GND)间直接接入去耦电容;
  • 电容引线不能太长,特别是高频旁路电容不能带引线。

印刷电路板的尺寸与器件布置

  • 印刷电路板大小要适中。PCB板过大阻抗增加,抗干扰能力下降;过小易受邻近线条干扰;
  • 器件布局把相互有关的器件尽量放得靠近些,以获得较好的抗噪声效果;
  • 时钟发生器、晶振和CPU的时钟输入端都易产生噪声,要相互靠近些;
  • 易产生噪声的器件、小电流电路、大电流电路等应尽量远离计算机逻辑电路,如有可能应另做电路板;
  • 电路板要考虑在机箱中放置的方向,将放热量大的器件放置在上方。

其他常用抗干扰措施

JIAOLIUDUANYONGDIANGAN、DIANRONGLVBO,QUDIAOGAOPIN、DIPINGANRAOMAICHONG;

BIANYAQISHUANGGELICUOSHI;

CIJIJIADITONGLVBOQI,XISHOUBIANYAQICHANSHENGDELANGYONGDIANYA;

云南快乐十分走势图 CAIYONGJICHENGSHIZHILIUWENYADIANYUAN;

I/OCAIYONGGUANGDIAN、CIDIAN、JIDIANQIGELI;

云南快乐十分走势图 TONGXINXIANYONGSHUANGJIAOXIAN,PAICHUPINGXINGHUGAN;

云南快乐十分走势图 JIAFUWEIDIANYAJIANCEDIANLU;


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作者:单片机


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