PCB設計原則千千萬,抑制干擾源占一半。所謂抑制干擾源,就是通過切斷干擾傳播路徑,提高敏感器件的抗干擾能力和及時把干擾消除。
(1)抑制干擾源的方法
1.繼電器線圈增加續流二極管 ,消除斷開線圈時產生的反電動勢干擾。僅加 續流二極管會使繼電器的斷開時間滯后,增加穩壓二極管后繼電器在單位時間內可 動作更多的次數。
2. 在繼電器接點兩端并接火花抑制電路(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。
3. 給電機加濾波電路,注意電容、電感引線要盡量短。
4. 電路板上每個IC要并接一個0.01μF~0.1μF高頻電容,以減小IC對電源的 影響。注意高頻電容的布線,連線應靠近電源端并盡量粗短,否則,等于增大了電 容的等效串聯電阻,會影響濾波效果。
5. 布線時避免90度折線,減少高頻噪聲發射。
6. 可控硅兩端并接RC抑制電路,減小可控硅產生的噪聲(這個噪聲嚴重時可能 會把可控硅擊穿的)。
(2)切斷干擾傳播路徑措施
1. 充分考慮電源對單片機的影響。電源做得好,整個電路的抗干擾就 解決了一大半。許多單片機對電源噪聲很敏感,要給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干擾。比如,可以利用磁珠和電容 組成π形濾波電路,當然條件要求不高時也可用100Ω電阻代替磁珠。
2. 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(增加π形濾波電路)。 控制電機等噪聲器件,在I/O口與噪聲源之 間應加隔離(增加π形濾波電路)。
3. 注意晶振布線。晶振與單片機引腳盡量靠近,用地線把時鐘區隔離 起來,晶振外殼接地并固定。此措施可解決許多疑難問題。
4. 電路板合理分區,如強、弱信號,數字、模擬信號。盡可能把干擾源(如電機,繼電器)與敏感元件(如單片機)遠離。
5. 用地線把數字區與模擬區隔離,數字地與模擬地要分離,最后在一 點接于電源地。A/D、D/A芯片布線也以此為原則,廠家分配A/D、D/A芯片 引腳排列時已考慮此要求。
6. 單片機和大功率器件的地線要單獨接地,以減小相互干擾。
7.大功率元器件盡可能放在電路板邊緣。
(3)提高敏感器件抗干擾性能措施
1. 布線時盡量減少回路環的面積,以降低感應噪聲。
2. 布線時,電源線和地線要盡量粗。除減小壓降外,更重要的是降低耦 合噪聲。
3. 對于單片機閑置的I/O口,不要懸空,要接地或接電源。其它IC的閑置 端在不改變系統邏輯的情況下接地或接電源。
4. 對單片機使用電源監控及看門狗電路,如:IMP809,IMP706,IMP813, X25043,X25045等,可大幅度提高整個電路的抗干擾性能。5. 在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。
(4)PCB走線的干擾消除的方法
又來到我們老生常談的走線環節了,一塊PCB設計的功底,主要體現在走線上嘛。首先要有良好的地線層,良好的地線層處處等電位,不會產生共模電阻耦合,也不會經底線形成天線效應。良好的地線層能使EMI以最短的路徑進入地線而消失。建立良好的地線層的方法是采用多層板,一層專門有做地線成,如果只能有雙面板,盡量從正面走線,反面有做地線成,不得已才從反面過線。
1.保持足夠的距離。對于可能出現有害耦合或輻射的兩個線或兩組要保持足夠的距離,如濾波器的輸入與輸出,光耦的輸入與輸出,交流電源線與弱信號線等
2.長線架低通濾波器。走線盡量短捷 ,不得已走的長線應當在合理的位置插入C,RC,或LC低通濾波器
3.除了地線能用細線的不要用粗線,因為PCB上的每一根走線及時有用信號的載體,又是接受輻射干擾的干線,走線越長,越粗,天線效應越強。
(5)利用軟件抗干擾技術
除了硬件上要采取一系列的抗干擾措施外,在軟件上也要采取例如數字濾波、設置軟件陷阱、利用看門狗程序冗余設計等措施使系統穩定可靠地運行。PCB處于某一工作狀態的時間較長時,在主循環中應不斷地檢測狀態,我們在采集某一開關量信號時,利用干擾信號多為毛刺型,作用時間短的特點。在多次運行中把干擾排除,也是增強可靠性的一個方法。
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原文標題:混合型抗干擾設計,必看!
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