数字及模拟电路的抗干扰设计及应用 点击:163 | 回复:0



lyf317

    
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发表于:2008-11-16 17:09:15
楼主
在电子系统设计中,为了少走弯路和节省时间,应充分满足抗干扰性的要求,避免在设计完成后在去进行抗干扰的补救措施。形成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辐射。
(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。
抗干扰设计的基本原则是:抑制干扰源,切断干扰传播路径,提高敏感器件的抗干扰性能。(类似于传染病的预防)
一、抑制干扰源:
抑制干扰源就是尽可能的减少干扰源的辐射量,这是抗干扰设计中的最优先考虑和最重要的原则,常常会起到事半功倍的效果。减少干扰源的辐射主要是通过在干扰源两端并联电容回路串联电感或电阻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响电动势干扰。仅增加续流管会使继电器的断开时间滞后,增加稳压二极管后在单位时间内可动作更多次数。
(2)在继电器接点两端并接火化抑制电路(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电源端都要并接一个0,01uf-0,1uf高频电容,以减少ic对电源的影响。注意高频电容的布线,连线应靠近电源端尽量短粗,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,减小高频噪声辐射。
(6)可控硅两端并联rc抑制电路,减少可控硅产生的噪声(这个噪声严重时可能会把可控硅揭穿)。
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按干扰的传波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带宽不同,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,有时也可加隔离光藕来解决。电源的噪声的危害最大,要特别注意处理。所谓辐射干扰是指通过空间辐射传导到敏感器件的干扰。一般的解决办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。
二、切断干扰传播路径的常用措施如下:
(1)充分考虑电源对控制芯片的影响。电源做的好,整个电路的抗干扰就解决了一大半。许多控制芯片对电源噪声很敏感,要给芯片组的电源加滤波电路或稳压器,以减少电源噪声对芯片组的干扰。比如,可利用磁珠和电容组成π形滤波器,当然要求不高时也可以用100ω电阻带替磁珠。
(2)如果单片机的i/o口用来控制电机等噪声器件,在i/o口与噪声之间加隔离(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短。用地线把时钟区隔离起来,晶振外壳接地并固定。此措施可以解决许多疑难问题。
(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)与敏感器件(如单片机)远离。
(5)用地线把数字区和模拟区隔离,数字的与模拟地要分离,最后在一点接与电源地。a/d、d/a芯片布线也以此为原则,厂家分配a/d、d/a芯片引脚排列时已考虑此要求。
(6)控制芯片和大功率输出器件的地线要单独接地,已减少相互干扰。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


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