硬件抗干扰设计

soso · 发表于 2012-10-25 09:42

硬件抗干扰设计 [复制链接]

东南大学电工电子实验中心赵良法

常用的硬件抗干扰措施
–滤波技术:低通，高通，带通，带阻
–去耦电路：去耦电容
–接地技术:浮地—屏蔽接地 ,数字地和模拟地分开布置
–隔离技术:模拟隔离,数字隔离

1、低通滤波：无源，有源

–有源低通滤波器设计实例

2、高通滤波：无源，有源

–有源高通滤波器设计实例

3、带通滤波：无源，有源

–有源带通滤波器设计实例

4、带阻滤波：无源，有源

–有源带阻滤波器设计实例

soso

5、去耦电容的配置

–由于微处理器三总线上的信息变化几乎是在同一时刻发生的，所产生的尖峰电流对系统的影响是不可忽视的。

–为了降低尖峰电流的影响，较为常用的办法是在门电路的电源线与地线端加接去耦电容。去耦电容一方面提供和吸收该集成电路开门关门瞬间的充放电能量，另一方面旁路掉该器件的高频噪声。去耦电容的典型值可作如下估算：

Di－尖峰电流的变化
Dt—持续时间
Du－电源端电压的变化

6、隔离电路 l

为确保系统可靠地工作，采用隔离技术，将地址信号、控制信号、数据信号用光电耦合器隔离开来，切断A/D与单片机之间的电气联系，以防止外部干扰信号及地线环路中产生的噪声信号通过公共地线进入单片机系统，提高了系统工作的可靠性。

–强弱电隔离: 变压器，光电
–A/D隔离
l模拟隔离：通常采用隔离放大器实现，由于所使用的隔离放大器必须满足A/D变换的精度和线性度的要求，因此采用的隔离放大器通常价格昂贵
l数字隔离：先将模拟量变成数字量，将数字量通过光电隔离，然后再进入单片机。这种方法可靠、方便、经济，不影响A/D变换的精度和线性度。主要缺点是速度低。

7、接地方式

–实践证明，微机测控系统的干扰与系统的接地方式有很大关系，接地技术往往是抑制噪声的重要手段
–浮地—屏蔽接地：把单片机测量装置的数字地与模拟地浮空，而系统设备外壳采用屏蔽接地。浮地方式可使微机系统不受大地电流的影响，提高了系统的抗干扰能力。由于强电设备采用保护接地，浮空技术切断了强电与弱电的联系，系统运行安全可靠。系统设备外壳采用屏蔽接地，无论从防止静电干扰和电磁感应干扰的角度，或是从人身设备安全的角度，都是十分必要的措施。
–数字地和模拟地分开布置：在线路设计中，将所有器件的数字地和模拟地分别相连，但数字地与模拟地仅在一点相连。这样可有效防止地线公共阻抗耦合干扰。

8、电源干扰的抑制l——常用的电源抗干扰措施：
–采用分立式供电：由附加直流电源、数字电源及模拟电源分别提供直流取样电路、数字电路和模拟电路的电源。这样可以有效地消除各单元间的电源线、地线间的耦合干扰，又提高了供电质量。
–电源变压器选用隔离变压器，并采取屏蔽措施
–在电源变压器的初级并联MOV压敏电阻，次级并联TVS瞬变电压二级管，用来抑制浪涌过电压、电网噪声等
–直流电源输出端经铁氧体引出，可有效防止高频电磁干扰信号引入单片机系统
–在印刷电路板的电源与地线之间并接去耦电容，即10μf的电解电容和一个0.01μf的磁介电容，可以消除电源线与地线中的脉冲电流干扰