單片機系統(tǒng)抗干擾性能方面分析方案

前言

作為工業(yè)自動化核心部件的稱重儀表，不同于商用衡器，往往面臨更復雜的工況。對于拌和站電磁環(huán)境比較惡劣的情況下，一些大規(guī)模集成電路常常會受到干擾，導致不能正常工作或在錯誤狀態(tài)下運行，造成的后果往往是很嚴重的。因此對抗干擾性能的了解是稱量儀表選型的關(guān)鍵。我們在對珠海市長陸工業(yè)自動控制系統(tǒng)有限公司生產(chǎn)的UNI800與TR600和其它同類廠家產(chǎn)品進行反復比較過程中，獲得了一個好單片機系統(tǒng)（稱重儀表）應具備的抗干擾性能方面的分析經(jīng)驗。在此與同行分享，希望以此促進行業(yè)技術(shù)水平的提高。

儀表電磁兼容性（EMC）是一項重要指標，它包含系統(tǒng)的發(fā)射和敏感度兩方面的問題。如果一個單片機系統(tǒng)符條件合下面三個條件，則該系統(tǒng)是電磁兼容的：

1.對其他系統(tǒng)不產(chǎn)生干擾；

2.對其他系統(tǒng)的發(fā)射不敏感；

3.對系統(tǒng)本身不產(chǎn)生干擾；

假若干擾不能完全消除，但也要使干擾減少到最小。干擾的產(chǎn)生不是直接的（通過導體、公共阻抗耦合等），就是間接的（通過串擾或輻射耦合）。電磁干擾的產(chǎn)生是通過導體和通過輻射，很多磁電發(fā)射源、如光照、繼電器、DC電機和日光燈都可以引起干擾；AC電源線、互連電纜、金屬電纜和子系統(tǒng)的內(nèi)部電路也都可能產(chǎn)生輻射或接收到不希望的信號。在高速單片機系統(tǒng)中，時鐘電路通常是寬帶噪聲的最大產(chǎn)生源，這些電路可產(chǎn)生高達300MHz的諧波失真，在系統(tǒng)中應該把他們?nèi)サ?。另外，在單片機系統(tǒng)中最容易受影響的是復位線，中斷線和控制線。

1.干擾的耦合方式

（1）傳導性EMI

一種最明顯而往往被忽略的能引起電路中噪聲的路徑是經(jīng)過導體。一條穿過噪聲環(huán)境的導線可檢拾噪聲并把噪聲送到其他電路引起干擾。設(shè)計人員必須避免導線檢拾噪聲和在噪聲引起干擾前用去耦辦法去除噪聲。最普通的例子是噪聲通過電源進入電路。若電源本身或連接到電源的其他電路是干擾源，則在電源線進入電路之前必須對其去耦。

（2）公共阻抗耦合

當來自兩個不同電路的電流流經(jīng)一個公共阻抗時就會產(chǎn)生共阻抗耦合。阻抗上的壓降由兩個電路決定，來自兩個電路的地電流流過共地阻抗。電路a的地電位被電流b調(diào)制，噪聲信號或DC補償經(jīng)共地阻抗從電路b耦合到電路a。

（3）輻射耦合

經(jīng)輻射的耦合通稱串擾。串擾發(fā)生在電流流經(jīng)導體時產(chǎn)生電磁場，而電磁場在鄰近的導體中感應瞬態(tài)電流。

（4）輻射發(fā)射

輻射發(fā)射有兩種基本類型；差分模式（DM）和共模（CM）。共模輻射或單極天線輻射是由無意的壓降引起的，它使電路中所有地連接抬高到系統(tǒng)電地位之上。就電場大小而言，CM輻射是比DM輻射更為嚴重的問題。為使CM輻射最小，必須用切合實際的設(shè)計使共模電流降到零。