基于單片機測控系統(tǒng)中的抗干擾技術(shù)

a) 隔離技術(shù)

隔離分對模擬信號的隔離和對數(shù)字信號的隔離，對數(shù)字信號的隔離通常采用光電耦合器。因這種方法信號的傳遞是通過光信號實現(xiàn)的沒有直接的電信號連接，因此隔離了干擾的傳遞途徑，但這種方法隔離不斷輻射，感應(yīng)干擾，且光電耦器件隔離傳導(dǎo)干擾的能力只有1kV左右。在具體電路設(shè)計時在A/D后和D/A前加光電耦合器，其電源與微機的電源必須獨立，地線必須分開，保證微機與現(xiàn)場僅有光的聯(lián)系，切斷干擾通路也避免形成環(huán)流，對于強干擾或長線傳輸可采用兩次隔離，既可消除干擾，又能解決長線驅(qū)動和阻抗匹配等問題。對于模擬信號的隔離，通常采用隔離放大器，利用隔離放大器內(nèi)的變壓器將信號磁耦合，隔斷通路的線路連接，從而切斷干擾源，也可采用光電耦合器實現(xiàn)模擬信號隔離，即由電壓-頻率轉(zhuǎn)換器VFC把模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號再通過光電耦合器隔離，而光電耦合器的輸出信號在由頻率-電壓轉(zhuǎn)換器FVC轉(zhuǎn)換成模擬信號。在多點巡回檢測微機系統(tǒng)中若被測信號變化較慢，其多路模擬開關(guān)可選用由干簧繼電器或濕簧繼電器做成的電容飛渡式多路模擬開關(guān)來切斷被測信號與信號通道的連線，從而起到抗干擾作用。由于負脈沖傳輸抗干擾能力比正脈沖強，所以，一般在長線傳輸時，采用負脈沖傳輸。而且速度不高時，在始端用驅(qū)動器比用一般的TTL效果要好。用OC門作雙向總線傳輸可以把輸出端連在一起，直接用來單向、雙向總線傳輸。

b) 通道中器件選擇與抗干擾

多路轉(zhuǎn)換器的輸入常常受到各種環(huán)境噪聲的污染，尤其易受到共模噪聲的干擾。在多路轉(zhuǎn)換器輸入端接入共模扼流圈，可抑制外部傳感器引入的高頻共模噪聲。轉(zhuǎn)換器高頻采樣時產(chǎn)生的高頻噪聲，應(yīng)在單片機與A/D之間采用光電耦合器隔離。在傳感器工作環(huán)境復(fù)雜和惡劣時，應(yīng)選擇測量放大器，使其在微弱信號系統(tǒng)中廣泛用作前置放大器。為了防止共模噪聲竄入系統(tǒng)可以采用隔離放大器。采樣保持器電路(S/H)在采樣與保持兩種狀態(tài)轉(zhuǎn)換時，會竄入干擾，為了減少誤差，印刷電路布線時，使邏輯輸入端的走線與模擬輸入端盡可能距離遠些，或者將模擬輸入端用地線包圍起來，以降低線間寄生電容耦合和隔斷漏電通路。降低邏輯輸入信號的幅度也可以減少寄生耦合和漏電耦合干擾。配置總線驅(qū)動器可提高總線的負載能力，改善信號波形。當總線的負載接近負載總線的驅(qū)動能力時，可能會影響總線信號的邏輯電平，可通過連接某I/O線到數(shù)據(jù)線來改善總線的不平衡程度，提高系統(tǒng)的可靠性。在總線上適當安裝上拉電阻也可提高總線信號傳輸?shù)目煽啃浴?

6 布線抗干擾設(shè)計

為防止長線傳輸中的竄擾，采用交差走線是行之有效的辦法。長線傳送時，功率線、載流線和信號線分開，電位線和脈沖線分開。把空余的輸入端與使用端并聯(lián)。把空余的輸入端通過一個電阻接高電平，這種方法適用于慢速、多干擾的場合。把空余的輸入端懸空，用一反相器接地。這種方法適用于要求嚴格的場合。在數(shù)字電路的每塊組件上，都要分別裝設(shè)高頻去耦電容，而且這些電容應(yīng)充分靠近集成塊，而不應(yīng)集中在印刷板上每一端。每塊印刷板的電源引進端也應(yīng)加去耦電容。直流配電線的引出端應(yīng)盡量作成低阻抗傳輸線。由于快速邏輯電路產(chǎn)生高頻干擾，所以這些電路均應(yīng)按高頻電路處理，應(yīng)將邏輯電路的印刷板良好接地。存儲器的布線抗干擾設(shè)計，一般采取的措施有：數(shù)據(jù)線、地址線、控制線要盡量縮短，以減少對地電容。由于開關(guān)噪聲嚴重，要在電源入口處以及每片存儲芯片的VCC與GND之間接入去耦電容。由于負載電流大，電源線和地線要加粗，走線盡量短。印制板兩面的三總線互相垂直，以防止總線之間的電磁干擾?？偩€的始端和終端要配置合適的上拉電阻，以提高高電平噪聲容限，增加存儲器端口在高阻狀態(tài)下抗干擾能力和削弱反射波干擾。三總線與其他擴展板相連接時，通過三態(tài)緩沖門后連接?？梢杂行Х乐雇饨珉姶鸥蓴_，改善波形和削弱反射干擾。