從硬件角度來抑制單片機(jī)電路中的EMI
對于單片機(jī)設(shè)計(jì)者來說,在設(shè)計(jì)過程中最令人頭疼的問題恐怕就是電磁干擾了。大部分人只關(guān)心干擾對最終測試的影響,卻忽略了其對輸入輸出的影響。單片機(jī)設(shè)計(jì)中的電磁干擾影響了單片機(jī)的性能和精確度,因此一款好的單片機(jī)設(shè)計(jì)必須充分考慮電磁干擾的情況,本文將為大家介紹單片機(jī)電磁干擾硬件設(shè)置的處理方法,大家快隨小編來一起看一看吧。
本文引用地址:http://m.butianyuan.cn/article/201808/386417.htm印刷線路板(PCB)的電磁兼容性設(shè)計(jì)
PCB是單片機(jī)系統(tǒng)中電路元件和器件的支撐件,它提供電路元件和器件之間的電氣連接。隨著電子技術(shù)的飛速發(fā)展,PCB的密度越來越高。PCB設(shè)計(jì)的好壞對單片機(jī)系統(tǒng)的電磁兼容性影響很大,實(shí)踐證實(shí),即使電路原理圖設(shè)計(jì)正確,印刷電路板設(shè)計(jì)不當(dāng),也會對單片機(jī)系統(tǒng)的可靠性產(chǎn)生不利影響。例如,假如印刷電路板的兩條細(xì)平行線靠的很近,會形成信號波形的延遲,在傳輸線的終端形成反射噪聲。因此,在設(shè)計(jì)印刷電路板的時候,應(yīng)留意采用正確的方法,遵守PCB設(shè)計(jì)的一般原則,并應(yīng)符合抗干擾的設(shè)計(jì)要求。要使電子電路獲得最佳性能,元器件的布局及導(dǎo)線的布設(shè)是很重要的。
輸入/輸出的電磁兼容性設(shè)計(jì)
在單片機(jī)系統(tǒng)中輸進(jìn)/輸出也是干擾源的傳導(dǎo)線,和接收射頻干擾信號的拾檢源,設(shè)計(jì)時一般要采取有效的措施:
①采用必要的共模/差模抑制電路,同時也要采取一定的濾波和防電磁屏蔽措施以減小干擾的進(jìn)進(jìn)。
②在條件許可的情況下盡可能采取各種隔離措施(如光電隔離或者磁電隔離),從而阻斷干擾的傳播。
單片機(jī)復(fù)位電路的設(shè)計(jì)
在的單片機(jī)系統(tǒng)中,看門狗系統(tǒng)對整個單片機(jī)的運(yùn)行起著特別重要的作用,由于所有的干擾源不可能全部被隔離或往除,一旦進(jìn)進(jìn)CPU干擾程序的正常運(yùn)行,那么復(fù)位系統(tǒng)結(jié)合軟件處理措施就成了一道有效的糾錯防御的屏障了。常用的復(fù)位系統(tǒng)有以下兩種:
①外部復(fù)位系統(tǒng)。外部“看門狗”電路可以自己設(shè)計(jì)也可以用專門的“看門狗”芯片來搭建。然而,他們各有優(yōu)缺點(diǎn),大部分專用“看門狗”芯片對低頻“喂狗”信號不能響應(yīng),而高頻“喂狗”信號都能響應(yīng),使其在低頻“喂狗”信號下產(chǎn)生復(fù)位動作而在高頻的“喂狗”信號下不產(chǎn)生復(fù)位動作,這樣,假如程序系統(tǒng)陷進(jìn)一個死循環(huán),而該循環(huán)中恰巧有著“喂狗”信號的話,那么該復(fù)位電路就無法實(shí)現(xiàn)它的應(yīng)有的功能了。然而,我們自己可以設(shè)計(jì)一個具有帶通的“喂狗”電路和其他復(fù)位電路構(gòu)成的系統(tǒng)就是一個很有效外部監(jiān)控系統(tǒng)了。
②現(xiàn)在越來越多的單片機(jī)都帶有自己的片上復(fù)位系統(tǒng),這樣用戶就可以很方便的使用其內(nèi)部的復(fù)位定時器了,但是,有一些型號的單片機(jī)它的復(fù)位指令太過于簡單,這樣也會存在像上述死循環(huán)那樣的“喂狗”指令,使其失去監(jiān)控作用。有一些單片機(jī)的片上復(fù)位指令就做的比較好,一般他們把“喂狗”信號做成固定格式的多條指令依順序來執(zhí)行,假如有一定錯誤則該“喂狗”操縱無效,這樣就大大進(jìn)步了復(fù)位電路的可靠性。
振蕩器
大部分的單片機(jī)都有一個耦合于外部晶體或陶瓷諧振器的振蕩器電路。在PCB上,要求外接是電容、晶體或陶瓷諧振器的引線越短越好。RC振蕩器對干擾信號有潛伏的敏感性,它能產(chǎn)生很短的時鐘周期,因而最好選晶體或陶瓷諧振器。另外,石英晶體的外殼要接地。
防雷擊措施
室外使用的單片機(jī)系統(tǒng)或從室外排擠引進(jìn)室內(nèi)的電源線、信號線,要考慮系統(tǒng)的防雷擊題目。常用的防雷擊器件有:氣體放電管、TVS等。氣體放電管是當(dāng)電源的電壓大于某一數(shù)值時,通常為數(shù)十V或數(shù)百V,氣體擊穿放電,將電源線上強(qiáng)沖擊脈沖導(dǎo)進(jìn)大地。TVS可以看成兩個并聯(lián)且方向相反的齊納二極管,當(dāng)兩端電壓高于某一值時導(dǎo)通。其特點(diǎn)是可以瞬態(tài)通過數(shù)百乃上千A的電流。
以上這些都是人們常說的硬件對與EMI電磁干擾當(dāng)中應(yīng)該注意的部分。當(dāng)然,在硬件方面采取措施并不能完全避免EMI的發(fā)生,還需要從軟件方面出發(fā)來采取進(jìn)一步的措施來進(jìn)行鞏固,小編將在下一篇文章中為大家進(jìn)行介紹。
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