電路設(shè)計(jì)中干擾問題的形成與抑制方法

在設(shè)計(jì)電路的時(shí)候，我們通常會(huì)遇到這樣的情況,，一個(gè)電路其程序明明是完完整整的從書上抄下來,，試驗(yàn)運(yùn)行結(jié)果卻不正確，這是為什么呢,，其實(shí)就是干擾在作祟,，所以我們?cè)谶M(jìn)行電子電路和程序設(shè)計(jì)的過程中一定要做好抗干擾措施。本篇文章針對(duì)干擾的形成與抑制進(jìn)行深入講解,，大家一起來學(xué)習(xí)一下吧,！

形成干擾的基本要素有三個(gè)：

（1）干擾源，指產(chǎn)生干擾的元件,、設(shè)備或信號(hào),，用數(shù)學(xué)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(jī),、高頻時(shí)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(dǎo)線的傳導(dǎo)和空間的輻射,。

（3）敏感器件,，指容易被干擾的對(duì)象。如：A/D、D/A變換器,，單片機(jī),，數(shù)字IC，弱信號(hào)等,。

抗干擾設(shè)計(jì)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,。（類似于傳染病的預(yù)防）

1,、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(shè)計(jì)中最優(yōu)先考慮和最重要的原則,，常常會(huì)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(lián)電容來實(shí)現(xiàn),。減小干擾源的di/dt則是在干擾源回路串聯(lián)電感或電阻以及增加續(xù)流二極管來實(shí)現(xiàn),。

抑制干擾源的常用措施如下：

（1）繼電器線圈增加續(xù)流二極管，消除斷開線圈時(shí)產(chǎn)生的干擾,。僅加續(xù)流二極管會(huì)使繼電器的斷開時(shí)間滯后,，增加穩(wěn)壓二極管后繼電器在單位時(shí)間內(nèi)可動(dòng)作更多的次數(shù)。

（2）在繼電器接點(diǎn)兩端并接火花抑制電路（一般是RC,，電阻一般選幾K到幾十K,，電容選0.01uF），減小電火花影響,。

（3）給電機(jī)加濾波電路,，注意電容、電感引線要盡量短,。

（4）電路板上每個(gè)IC要并接一個(gè)0.01μF～0.1μF高頻電容,，以減小IC對(duì)電源的影響。注意高頻電容的布線,，連線應(yīng)靠近電源端并盡量粗短,，否則，等于增大了電容的等效串聯(lián)電阻,，會(huì)影響濾波效果,。

（5）布線時(shí)避免90度折線，減少高頻噪,。

（6）可控硅兩端并接RC抑制電路,，減小可控硅產(chǎn)生的噪聲（這個(gè)噪聲嚴(yán)重時(shí)可能會(huì)把可控硅擊穿的）。

按干擾的傳播路徑可分為傳導(dǎo)干擾和輻射干擾兩類,。

所謂傳導(dǎo)干擾是指通過導(dǎo)線傳播到敏感器件的干擾,。高頻干擾噪聲和有用信號(hào)的頻帶不同,，可以通過在導(dǎo)線上增加濾波器的方法切斷高頻干擾噪聲的傳播，有時(shí)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蔽罩。

2,、切斷干擾傳播路徑的常用措施

（1）充分考慮電源對(duì)單片機(jī)的影響,。電源做得好，整個(gè)電路的抗干擾就解決了一大半,。許多單片機(jī)對(duì)電源噪聲很敏感,，要給單片機(jī)電源加濾波電路或穩(wěn)壓器，以減小電源噪聲對(duì)單片機(jī)的干擾,。比如,，可以利用磁珠和電容組成π形濾波電路，當(dāng)然條件要求不高時(shí)也可用100Ω電阻代替磁珠,。

（2）如果單片機(jī)的I/O口用來控制電機(jī)等噪聲器件,，在I/O口與噪聲源之間應(yīng)加隔離（增加π形濾波電路）。

（3）注意晶振布線,。晶振與單片機(jī)引腳盡量靠近,，用地線把時(shí)鐘區(qū)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(qū)，如強(qiáng),、弱信號(hào),，數(shù)字、模擬信號(hào),。盡可能把干擾源（如電機(jī),，繼電器）與敏感元件（如單片機(jī)）遠(yuǎn)離。

（5）用地線把數(shù)字區(qū)與模擬區(qū)隔離,，與模擬地要分離,，最后在一點(diǎn)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(shí)已考慮此要求,。

（6）單片機(jī)和大的地線要單獨(dú)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(jī)I/O口,，電源線，電路板連接線等關(guān)鍵地方使用抗干擾元件如磁珠,、磁環(huán),、電源濾波器，屏蔽罩,，可顯著提高電路的抗干擾性能,。

3、提高敏感器件的抗干擾性能

提高敏感器件的抗干擾性能是指從敏感器件這邊考慮盡量減少對(duì)干擾噪聲的拾取,，以及從不正常狀態(tài)盡快恢復(fù)的方法,。

提高敏感器件抗干擾性能的常用措施如下：

（1）布線時(shí)盡量減少回路環(huán)的面積，以降低感應(yīng)噪聲,。

（2）布線時(shí),，電源線和地線要盡量粗。除減小壓降外,，更重要的是降低耦合噪聲,。

（3）對(duì)于單片機(jī)閑置的I/O口，不要懸空,，要接地或接電源,。其它IC的閑置端在不改變系統(tǒng)邏輯的情況下接地或接電源。

（4）對(duì)單片機(jī)使用電源監(jiān)控及看門狗電路,，如：IMP809,，IMP706，IMP813,，X25043,，X25045等，可大幅度提高整個(gè)電路的抗干擾性能,。

（5）在速度能滿足要求的前提下,，盡量降低單片機(jī)的晶振和選用低速數(shù)字電路。

（6）IC器件盡量直接焊在電路板上,，少用IC座,。

接下來再說說在這方面的經(jīng)驗(yàn)。

軟件方面

1,、常將不用的代碼空間全清成“0”,，因?yàn)檫@等效于NOP，可在程序跑飛時(shí)歸位;

2,、在跳轉(zhuǎn)指令前加幾個(gè)NOP,，目的同1;

3,、在無硬件WatchDog時(shí)可采用軟件模擬WatchDog，以監(jiān)測(cè)程序的運(yùn)行;

4,、涉及處理外部器件參數(shù)調(diào)整或設(shè)置時(shí),，為防止外部器件因受干擾而出錯(cuò)可定時(shí)將參數(shù)重新發(fā)送一遍，這樣可使外部器件盡快恢復(fù)正確;

5,、通訊中的抗干擾,，可加數(shù)據(jù)校驗(yàn)位，可采取3取2或5取3策略;

6,、在有通訊線時(shí),，如I2C、三線制等,，實(shí)際中我們發(fā)現(xiàn)將Data線,、CLK線、INH線常態(tài)置為高,，其抗干擾效果要好過置為低,。

硬件方面

1、地線,、電源線的布線肯定重要了,！

2、線路的去偶,；

3,、數(shù)、模地的分開,；

4,、每個(gè)數(shù)字元件在地與電源之間都要104電容；

5,、在有繼電器的應(yīng)用場(chǎng)合,，尤其是大電流時(shí)，防繼電器觸點(diǎn)火花對(duì)電路的干擾,，可在繼電器線圈間并一104和二極管,，在觸點(diǎn)和常開端間接472電容，效果不錯(cuò),！

6,、為防I/O口的串?dāng)_，可將I/O口隔離,，方法有二極管隔離,、門電路隔離、光偶隔離,、電磁隔離等,；

7,、當(dāng)然多層板的抗干擾肯定好過單層板，但成本卻高了幾倍,。

8,、選擇一個(gè)抗干擾能力強(qiáng)的器件比其他任何方法都有效，這點(diǎn)應(yīng)該最重要,。