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                單片機方案開發硬件抗幹擾設計方法

                日期:2018-06-28 / 人氣: / 來源:www.gyxpcb.com

                電氣幹擾影響單片機方案可靠安全運行,電氣幹擾有來¤自外部的因素,也有★單片機方案自身的原因,並受系統結構設計、元器件選擇和安裝、制造工藝意思在里面影響。這些幹擾因素常會導致單片機方案運行失常,造成數據搓搓、控制失靈、程序失常等ζ問題。

                幹擾


                幹擾對單片機的影響

                電氣幹擾對單片機方案的影響,電氣〖幹擾會對單片機造成什麽後果

                增大數據誤差

                幹擾侵入單片機方案的輸入通道,使模擬信梦號失真,數字信號出錯。系統采集到這些失真的輸入信息,以此作出的反應必然ζ 是錯誤的。

                控制狀態失靈

                一般控制狀態的輸出多半是通過單片機小李啊方案的後向通道。由於控制信號輸出較大,所以不易直接受到外界幹擾。但是在單Ψ片機控制系統中,控制狀態輸出常常是依據某些條件狀態的輸入和條件狀態的○邏輯處理結果。在這些環節hbszdxpx中,由於幹擾的侵入,都會造成條件狀態偏差、失誤,致使輸出控制誤差加大,甚至控制ㄨ失常。

                數據幹【擾變化

                在↑單片機方案中,程序及表∮格、常數均存放火辣辣在EPROM或EEPROM中,這樣雖然避免了程序指令及表格、常數受幹擾破壞,但片內RAM、外部擴展RAM以及片內各種特殊功能寄存器等「狀態都有可能受外來幹擾而變化。根據幹擾串№入渠道,受※幹擾的數據性質不同,系統受損壞的狀況不同,有的造成數值誤差,有的使控制蒙面人立即认出了抓着地这个人失靈,有的改變程序狀態,有的改變某些部件(如串行端口等▆▆)的工作狀態,還有的可能破╱壞與中斷有關的專用寄存你怎么了器內容,從而改變中斷設置方式,關閉某些有╲用中斷,打開某些未使用中斷,引起意外的非法中斷』。

                程序運行①失常

                單片機方案受到幹擾後,使三總線上的數字信號錯亂,從而支持引發一系列後果。CPU得到錯誤的數據信息,使運行操作數失真,導致結果ω 出錯,並將這個錯誤一直傳遞下去,形成一系列錯誤∏。CPU得到錯誤的地址信息後九劫总纲,引起程序計數器PC出錯,使程序運行離開正常軌道,導致◆程序失控、程序出錯、死循環、系統癱瘓。


                產生對單片機幹擾的因素

                幹擾源

                指產生幹擾的元器件、設備◎或信號。如雷電、繼電器、可控矽、電機、高頻時鐘等都可能成為幹擾源

                傳播路徑

                指幹擾從幹擾源傳播到敏感器件的通路或媒眯着眼不知道在想些什么介。典型的幹擾傳播路徑是通過導線的傳導和空間的輻︾射

                敏感器件

                指容易被幹擾的對象,如A/D和D/A轉換器、單片機、數字IC、弱信號放〓大器等。


                單片機抗幹颂弃擾方法

                抑制幹擾源

                抑制幹擾源是單片機方案開發抗幹擾設計中最優先考慮和最重卐要的措施

                繼電器線圈增々加續流二極管,消除斷開▲線圈時產生的反電動勢幹擾。續流二極管會使繼電器的斷開々時間滯後,增加穩壓二極管後繼電器在單位時間內可動作更多的次數。

                • 在繼電器接點兩端並接火花抑制電路(一般是RC串聯電路,電阻一般選幾K到幾十K,電容選0.01uF),減小電火花影▂響。
                • 給電機加濾◤波電路,註意電容、電感☉引線要盡量短。
                • 電路↑板上每個IC要並接一個孟兄且慢0.01μF~0.1μF高頻電容,以減小IC對電源的影響。註意高頻電容的布線,連線應靠近電△源端並盡量粗短,否則,等於增大了電容的等效串聯電阻,會影響濾波效々果。
                • 布線時避面容免90度折線,減少高頻噪聲發射。
                • 可控矽兩端並接RC抑制電路,減小可控矽產生的噪聲(這個噪聲嚴重時可能會把可控矽擊穿的)。

                切斷幹擾ξ 傳播路徑

                幹擾按其傳播路徑可分為傳導幹擾和輻射幹擾兩☆類。所謂傳導幹擾是指通和煦過導線傳播到敏感器尐秘书件的幹擾。高頻幹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【器的方法切斷高頻幹擾噪聲的傳播,有時也可加隔◆離光耦來解決。電源→噪聲的危害最大,要特別註意處理。所謂輻射幹擾是指通過空間輻射傳播到敏感器件的幹擾。一般的解決方法是增加幹擾源與敏感︼器件的距離,用地線將它們隔離或者在↓敏感器件上加屏蔽罩。

                幹擾⌒屏蔽箱

                • 采用粗两千订阅兄弟導線作為電源連接線;
                • 地線應盡量短而直接走線;
                • 對於插件式線路板,應多給√電源線、地線分配幾個沿插頭方向均勻分布的插針;
                • 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你练剑之后幹擾;
                • 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;
                • 註意晶振◢布線。晶振與單片◥機引腳盡量靠近,用ζ 地線把時鐘區隔離起來,晶振外殼接地並★固定;
                • 電路板合理分上面用纸写着四个字儿——高压危险區,如強、弱信號,數字、模擬信號。盡可能把幹擾源(如電機、繼電器)與敏感元件(如單片機)遠離;
                • 用■地線把數字區與模擬區隔離。數字地與模擬地』要分離,最後在一點接於∞電源地。A/D、D/A芯片∮布線也以此為原則;
                • 單片機和大功率器件的地線要單獨接地,以減小相互幹擾。大功率器件盡可能放在電路让铁云有了喘息板邊緣;
                • 在單片機I/O口、電源線、電路板連接線等關鍵地方使用抗幹擾元件如磁珠、磁環、電源濾波器ㄨ、屏蔽罩,可顯著提高電路的抗幹擾性能。

                提高敏感器☉件的抗幹擾性能

                提高敏感器件的三十万两银票抗幹擾性能是指從敏感器件這邊考慮盡量減少對幹擾噪聲的拾取,以及從不正常狀態盡快♂恢復的方法。提Ψ高敏感器件抗幹擾性能的常用措施有:

                • 布線時,盡量減少回路環◥的面積,以他们曾经那么欺负你降低感應噪聲;
                • 布線時,電源線和地線要盡量粗,降低耦合噪聲;
                • 對於單片機閑置的I/O口,不要懸空,要接地或接電↘源,其他IC的閑置端在不改變系⊙統邏輯的情況下▆接地或接電源;
                • 對單片機使用電源監控及看門狗電路;
                • 在表面上虽然无动于衷速度能滿足要求的前提下,盡量降低單片機的晶振和選用低速數字電路;
                • IC器件盡量直接焊在電路板上,少用IC座

                印刷電路〗板采用抗幹擾設計

                單片機電路板抗幹擾設計

                印刷電路板是單片機「方案中器件、信號線、電源線的』高密度集合體。印刷電路板設計得好壞對抗幹擾能力影響很大,故印刷電路板設計決不用手将朱俊州單是器件、線路的簡單布局安排,還必須符合抗幹◣擾的設計原則。

                地線設計

                • 在工作頻率№小於@ @ 1MHz的低頻電路中,要單點接地;頻率大於10MHz時,要多點接遗憾地;
                • 數字地和模擬地分開設計,在電源端與兩種地線相■連,且地線應盡◆量加粗。

                電源ζ線設計

                電源線除了要根據電流的大▽小,盡量加粗導體寬度外,還應使電源線、地線的走向與數據傳遞的方向一致,這將有助於增強抗噪聲能力。

                去耦電容配∞置

                • 在印刷電路板的各個︻關鍵部位配置去耦電容¤應視為印刷電路板設計的一項常規做法。
                • 電源輸入端跨接是你老婆huā了五百万请我来10~100/µF的電解電容器。如有可能,接100µF以上更好;
                • 原則上每個集成電路芯片都應安置一個0.1~0.01µF的瓷片〇電容,如遇印刷電路板空隙小裝不下時,可每4~10個芯片安置一』個1~10µF的限噪聲用電容咳咳器(鉭電容器)。這種器件的高頻阻抗特別小,在500kHz~20MHz範圍內阻抗小於1?,而且漏電流很Ψ 小(0.5µA以下);
                • 對於抗噪聲能力弱、中斷時▂電流變化大的器件和ROM、RAM存儲器件,應在芯片的電源線(VCC)和地線(GND)間直接接入去耦電容;
                • 電容引線不马车停下能太長,特別是高頻旁路電容不能帶引線。

                印刷電路板的尺寸與器件布置

                • 印刷電路板大小要▲適中。PCB板過大阻⊙抗增加,抗幹擾能力下降;過小易受鄰近線條幹擾;
                • 器件布局把相互有關的器件盡量放得靠近些,以獲得較好的抗噪聲效果;
                • 時鐘發生器、晶振和CPU的時鐘輸入端都易產生噪聲,要相㊣ 互靠近些;
                • 易產生噪聲的器◥件、小電流電路、大電流電路等應盡量遠離計算機邏輯電路,如有可可能能應另做電路板;
                • 電路板要考慮在機箱中放置的方向,將放熱量大的器件放置在上方。

                其他常用▓抗幹擾措施

                交流端用電感、電容濾波,去掉高頻、低△頻幹擾脈沖;

                變壓器雙隔離措声音消失了施;

                次級加低通濾波器,吸收變壓器產生的浪湧電壓;

                采用集成式直流穩壓○電源;

                I/O采用光電、磁電、繼電器隔離;

                通信線用雙〓絞線,排除平行互感;

                加復位電壓檢測電路;


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                單片機方案開發〗流程

                【格亞信電子】是專業咽了一口唾沫從事電子產品設計、電子方案開發、電子產品PCBA加工的深圳電子方案公司,主要設計電子產品包括工控、汽車、電源、通信、安防、醫療電∴子產品開發。

                公◢司核心業務是提供以工控電子、汽車電子、醫療電子、安防電子、消費電子、通訊電子、電源電子等多領域的電子產品設計、方案開發及加工生產的一站式PCBA服務,為滿足不同客戶怎么称呼需求可提供中小批量PCBA加工。

                公司產品涵蓋工業生產設備控制設備電子開發、汽車MCU電子控制系統方↑案設計、伺服控制板PCBA加工、數卐控機床主板PCBA加工,智能爱岗敬业啊家居電子研發、3D打印機控制板PCBA加工等領域。業務流程包括電子方案開發設計ㄨ、PCB生產、元器件采購、SMT貼片加工、樣機制作♂調試、PCBA中小批量加工生產、後期質保維護一站式PCBA加工服務。

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                作者:單片機


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