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单片机计划开辟硬件抗搅扰设想体例

日期:2018-06-28 / 人气: / 来历:dqjinhe.com

电气搅扰影响单片机计划靠得住宁静运转,电气搅扰有来自内部的身分,也有单片机计划本身的缘由,并受体系规划设想、元器件挑选和装置、建造工艺影响。这些搅扰身分常会致使单片机计划运转变态,组成数据搓搓、节制失灵、法式变态等题目。

搅扰


搅扰对单片机的影响

电气搅扰对单片机计划的影响,电气搅扰会对单片机组成甚么结果

增大数据偏差

搅扰侵入单片机计划的输出通道,使摹拟旌旗灯号失真,数字旌旗灯号犯错。体系收罗到这些失真的输出信息,以此作出的反映一定是毛病的。

节制状况失灵

普通节制状况的输出多数是经由过程单片机计划的后向通道。因为节制旌旗灯号输出较大,以是不易间接遭到外界搅扰。可是在单片机节制体系中,节制状况输出经常是按照某些条件状况的输出和条件状况的逻辑处置成果。在这些关头中,因为搅扰的侵入,城市组成条件状况偏差、失误,致使输出节制偏差加大,乃至节制变态。

数据搅扰变更

在单片机计划中,法式及表格、常数均寄放在EPROM或EEPROM中,如许固然防止了法式指令及表格、常数受搅扰粉碎,但片内RAM、内部扩大RAM和片内各类出格功效寄放器等状况都有能够受外来搅扰而变更。按照搅扰串入渠道,受搅扰的数据性子差别,体系受粉碎的状况差别,有的组成数值偏差,有的使节制失灵,有的转变法式状况,有的转变某些部件(如串行端口等)的任务状况,另有的能够粉碎与间断有关的公用寄放器内容,从而转变间断设置体例,封闭某些有效间断,翻开某些未操纵间断,激发不测的不法间断。

法式运转变态

单片机计划遭到搅扰后,使三总线上的数字旌旗灯号紊乱,从而激发一系列结果。CPU取得毛病的数据信息,使运转操纵数失真,致使成果犯错,并将这个毛病一向通报下去,组成一系列毛病。CPU取得毛病的地点信息后,激发法式计数器PC犯错,使法式运转分隔普通轨道,致使法式失控、法式犯错、死轮回、体系瘫痪。


发生对单片机搅扰的身分

搅扰源

指发生搅扰的元器件、装备或旌旗灯号。如雷电、继电器、可控硅、电机、高频时钟等都能够成为搅扰源

传布途径

指搅扰从搅扰源传布到敏感器件的通路或前言。典范的搅扰传布途径是经由过程导线的传导和空间的辐射

敏感器件

指轻易被搅扰的工具,如A/D和D/A转换器、单片机、数字IC、弱旌旗灯号缩小器等。


单片机抗搅扰体例

按捺搅扰源

按捺搅扰源是单片机计划开辟抗搅扰设想中最优先斟酌和最首要的办法

继电器线圈增添续流二极管,消弭断开线圈时发生的反电动势搅扰。续流二极管会使继电器的断开时候滞后,增添稳压二极管后继电器在单位时候内可举措更多的次数。

  • 在继电器接点两头并接火花按捺电路(普通是RC串连电路,电阻普通选几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,注重电容、电感引线要尽能够短。
  • 电路板上每一个IC要并接一个0.01μF~0.1μF高频电容,以减小IC对电源的影响。注重高频电容的布线,连线应接近电源端并尽能够粗短,不然,即是增大了电容的等效串连电阻,会影响滤波结果。
  • 布线时防止90度折线,削减高频噪声发射。
  • 可控硅两头并接RC按捺电路,减小可控硅发生的噪声(这个噪声严峻时能够会把可控硅击穿的)。

堵截搅扰传布途径

搅扰按其传布途径可分为传导搅扰和辐射搅扰两类。所谓传导搅扰是指经由过程导线传布到敏感器件的搅扰。高频搅扰噪声和有效旌旗灯号的频带差别,能够经由过程在导线上增添滤波器的体例堵截高频搅扰噪声的传布,偶然也可加断绝光耦来处置。电源噪声的风险最大,要出格注重处置。所谓辐射搅扰是指经由过程空间辐射传布到敏感器件的搅扰。普通的处置体例是增添搅扰源与敏感器件的间隔,用地线将它们断绝或在敏感器件上加屏障罩。

搅扰屏障箱

  • 接纳粗导线作为电源毗连线;
  • 地线应尽能够短而间接走线;
  • 对插件式线路板,应多给电源线、地线分派几个沿插头标的目的平均散布的插针;
  • 单片电机源加滤波电路或稳压器,以减小电源噪声对单片机的搅扰;
  • 若是单片机的I/O口用来节制电机等噪声器件,在I/O口与噪声源之间应加断绝;
  • 注重晶振布线。晶振与单片机引脚尽能够接近,用地线把时钟区断绝起来,晶振外壳接地并牢固;
  • 电路板公道分区,如强、弱旌旗灯号,数字、摹拟旌旗灯号。尽能够把搅扰源(如电机、继电器)与敏感元件(如单片机)阔别;
  • 用地线把数字区与摹拟区断绝。数字地与摹拟地要分手,最初在一点接于电源地。A/D、D/A芯片布线也以此为准绳;
  • 单片机和大功率器件的地线要零丁接地,以减小彼此搅扰。大功率器件尽能够放在电路板边缘;
  • 在单片机I/O口、电源线、电路板毗连线等关头处所操纵抗搅扰元件如磁珠、磁环、电源滤波器、屏障罩,可明显进步电路的抗搅扰机能。

进步敏感器件的抗搅扰机能

进步敏感器件的抗搅扰机能是指从敏感器件这边斟酌尽能够削减对搅扰噪声的拾取,和从不普通状况尽快规复的体例。进步敏感器件抗搅扰机能的经常操纵办法有:

  • 布线时,尽能够削减回路环的面积,以降落感到噪声;
  • 布线时,电源线和地线要尽能够粗,降落耦合噪声;
  • 对单片机闲置的I/O口,不要悬空,要接地或接电源,其余IC的闲置端在不转变体系逻辑的环境下接地或接电源;
  • 对单片机操纵电源监控及看门狗电路;
  • 在速率能知足请求的条件下,尽能够降落单片机的晶振和选用低速数字电路;
  • IC器件尽能够间接焊在电路板上,罕用IC座

印刷电路板接纳抗搅扰设想

单片电机路板抗搅扰设想

印刷电路板是单片机计划中器件、旌旗灯号线、电源线的高密度调集体。印刷电路板设想得黑白匹敌搅扰才能影响很大,故印刷电路板设想决不但是器件、线路的简略规划支配,还必须合适抗搅扰的设想准绳。

地线设想

  • 在任务频次小于1MHz的低频电路中,要单点接地;频次大于10MHz时,要多点接地;
  • 数字地和摹拟地分隔设想,在电源端与两种地线相连,且地线应尽能够加粗。

电源线设想

电源线除要按照电流的巨细,尽能够加粗导体宽度外,还应使电源线、地线的走向与数据通报的标的目的分歧,这将有助于加强抗噪声才能。

去耦电容设置装备摆设

  • 在印刷电路板的各个关头部位设置装备摆设去耦电容应视为印刷电路板设想的一项惯例做法。
  • 电源输出端跨接10~100/µF的电解电容器。若有能够,接100µF以上更好;
  • 准绳上每一个集成电路芯片都应安顿一个0.1~0.01µF的瓷片电容,如遇印刷电路板空地小装不下时,可每4~10个芯片安顿一个1~10µF的限噪声用电容器(钽电容器)。这类器件的高频阻抗出格小,在500kHz~20MHz规模内阻抗小于1Ω,并且泄电流很小(0.5µA以下);
  • 匹敌噪声才能弱、间断时电流变更大的器件和ROM、RAM存储器件,应在芯片的电源线(VCC)和地线(GND)间间接接入去耦电容;
  • 电容引线不能太长,出格是高频旁路电容不能带引线。

印刷电路板的尺寸与器件安排

  • 印刷电路板巨细要适中。PCB板过大阻抗增添,抗搅扰才能降落;太小易受临近线条搅扰;
  • 器件规划把彼此有关的器件尽能够放得接近些,以取得较好的抗噪声结果;
  • 时钟发生器、晶振和CPU的时钟输出端都易发生噪声,要彼此接近些;
  • 易发生噪声的器件、小电流电路、大电流电路等应尽能够阔别计较机逻辑电路,若有能够应另做电路板;
  • 电路板要斟酌在机箱中安排的标的目的,将放热量大的器件安排在上方。

其余经常操纵抗搅扰办法

交换端用电感、电容滤波,去掉高频、低频搅扰脉冲;

变压器双断绝办法;

次级加低通滤波器,接收变压器发生的浪涌电压;

接纳集成式直流稳压电源;

I/O接纳光电、磁电、继电器断绝;

通讯线用双绞线,解除平行互感;

加复位电压检测电路;


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作者:单片机


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