电路的抗干扰

作者&投稿:豆卢郎 (若有异议请与网页底部的电邮联系)
简述pcb布局抗干扰的常用四种方法~

  在电子系统设计中,为了少走弯路和节省时间,应充分考虑并满足抗干扰性 的要求,避免在设计完成后再去进行抗干扰的补救措施。形成干扰的基本要素有三个:
  干扰三要素
  干扰源
  指产生干扰的元件、设备或信号,用数学语言描述如下:du/dt, di/dt大的地方就是干扰源。如:雷电、继电器、可控硅、电机、高频时钟等都可 能成为干扰源。
  传播路径
  指干扰从干扰源传播到敏感器件的通路或媒介。典型的干扰传 播路径是通过导线的传导和空间的辐射。
  敏感器件
  指容易被干扰的对象。如:A/D、D/A变换器,单片机,数字IC, 弱信号放大器等。
  抗干扰设计原则
  抑制干扰源,切断干扰传播路径,提高敏感器件的抗干扰性能。(类似于传染病的预防)
  抑制干扰源
  抑制干扰源就是尽可能的减小干扰源的du/dt,di/dt。这是抗干扰设计中最优 先考虑和最重要的原则,常常会起到事半功倍的效果。减小干扰源的du/dt主要是通过在干扰源两端并联电容来实现。减小干扰源的 di/dt则是在干扰源回路串联电感或电阻以及增加续流二极管来实现。
  抑制干扰源常用措施
  1. 继电器线圈增加续流二极管 ,消除断开线圈时产生的反电动势干扰。仅加 续流二极管会使继电器的断开时间滞后,增加稳压二极管后继电器在单位时间内可 动作更多的次数。
  2. 在继电器接点两端并接火花抑制电路(一般是RC串联电路,电阻一般选几K 到几十K,电容选0.01uF),减小电火花影响。
  3. 给电机加滤波电路,注意电容、电感引线要尽量短。
  4. 电路板上每个IC要并接一个0.01μF~0.1μF高频电容,以减小IC对电源的 影响。注意高频电容的布线,连线应靠近电源端并尽量粗短,否则,等于增大了电 容的等效串联电阻,会影响滤波效果。
  5. 布线时避免90度折线,减少高频噪声发射。
  6. 可控硅两端并接RC抑制电路,减小可控硅产生的噪声(这个噪声严重时可能 会把可控硅击穿的)。
  切断干扰传播路径措施
  按干扰的传播路径可分为传导干扰和辐射干扰两类。
  所谓传导干扰是指通过导线传播到敏感器件的干扰。高频干扰噪声和 有用信号的频带不同,可以通过在导线上增加滤波器的方法切断高频干扰噪声的传播,有时也可加隔离光耦来解决。电源噪声的危害最大,要特别 注意处理。所谓辐射干扰是指通过空间辐射传播到敏感器件的干扰。一般的解决方法是增加干扰源与敏感器件的距离,用地线把它们隔离和在敏感 器件上加蔽罩。
  1. 充分考虑电源对单片机的影响。电源做得好,整个电路的抗干扰就 解决了一大半。许多单片机对电源噪声很敏感,要给单片机电源加滤波电路或稳压器,以减小电源噪声对单片机的干扰。比如,可以利用磁珠和电容 组成π形滤波电路,当然条件要求不高时也可用100Ω电阻代替磁珠。
  2. 如果单片机的I/O口用来控制电机等噪声器件,在I/O口与噪声源之 间应加隔离(增加π形滤波电路)。 控制电机等噪声器件,在I/O口与噪声源之 间应加隔离(增加π形滤波电路)。
  3. 注意晶振布线。晶振与单片机引脚尽量靠近,用地线把时钟区隔离 起来,晶振外壳接地并固定。此措施可解决许多疑难问题。
  4. 电路板合理分区,如强、弱信号,数字、模拟信号。尽可能把干扰源(如电机,继电器)与敏感元件(如单片机)远离。
  5. 用地线把数字区与模拟区隔离,数字地与模拟地要分离,最后在一 点接于电源地。A/D、D/A芯片布线也以此为原则,厂家分配A/D、D/A芯片 引脚排列时已考虑此要求。
  6. 单片机和大功率器件的地线要单独接地,以减小相互干扰。 大功率 器件尽可能放在电路板边缘。
  7. 在单片机I/O口,电源线,电路板连接线等关键地方使用抗干扰元件 如磁珠、磁环、电源滤波器,屏蔽罩,可显著提高电路的抗干扰性能。
  提高敏感器件抗干扰性能措施
  1. 布线时尽量减少回路环的面积,以降低感应噪声。
  2. 布线时,电源线和地线要尽量粗。除减小压降外,更重要的是降低耦 合噪声。
  3. 对于单片机闲置的I/O口,不要悬空,要接地或接电源。其它IC的闲置 端在不改变系统逻辑的情况下接地或接电源。
  4. 对单片机使用电源监控及看门狗电路,如:IMP809,IMP706,IMP813, X25043,X25045等,可大幅度提高整个电路的抗干扰性能。
  5. 在速度能满足要求的前提下,尽量降低单片机的晶振和选用低速数字 电路。
  6. IC器件尽量直接焊在电路板上,少用IC座。
部分内容参考:http://www.pcbhf.com/pcbchaoban/pcbchaoban/228.html
http://www.pcbhf.com/

通俗点说,就是电路在有干扰的环境中正常工作的性能。现在电路工作的环境越来越小,越来越恶劣,对于电路正常工作有很大的挑战,有些电路设计的好,就可以面对比较复杂的环境,而设计简单的电路就经受不住考验。


提高电子电路抗干扰能力的方法:
一、减小来自电源的噪声
电源在向系统提供能源的同时,也将其噪声加到所供电的电源上。电路中微控制器的复位线,中断线,以及其它一些控制线最容易受外界噪声的干扰。
电网上的强干扰通过电源进入电路。即使电池供电的系统,电池本身也有高频噪声。模拟电路中的模拟信号更经受不住来自电源的干扰。因此设计电源时要采取一定的抗干扰措施:(如输入电源与强电设备动力线分开;采用隔离变压器;采用低通滤波器;采用独立功能块单独供电等)。
二、减小信号传输中的畸变
微控制器主要采用高速CMOS技术制造。信号输入端静态输入电流在1mA左右,输入电容10pF左右,输入阻抗相当高。高速CMOS电路的输出端都有相当的带载能力,即相当大的输出值,将一个门的输出端通过一段很长线引到输入阻抗相当高的输入端,反射问题就很严重。它会引起信号畸变,增加系统噪声。当Tpd>Tr时,就成了一个传输线问题,必须考虑信号反射、阻抗匹配等问题。
信号在印制板上的延迟时间与引线的特性阻抗有关,即与印制线路板材料的介电常数有关。可以粗略地认为,信号在印制板引线的传输速度,约为光速的1/3到1/2之间。微控制器构成的系统中常用逻辑电子元件的Tr(标准延迟时间)为3到18ns之间。
在印制线路板上,信号通过一个7W的电阻和一段25cm长的引线,线上延迟时间大致在4~20ns之间。也就是说,信号在印刷线路上的引线越短越好,最长不宜超过25cm。而且过孔数目也应尽量少,最好不多于2个。
当信号的上升时间快于信号延迟时间,就要按照快电子学处理。此时要考虑传输线的阻抗匹配,对于一块印刷线路板上的集成块之间的信号传输,要避免出现Td>Trd的情况,印刷线路板越大系统的速度就越不能太快。
用以下结论归纳印刷线路板设计的一个规则:信号在印刷板上传输,其延迟时间不应大于所用器件的标称延迟时间。
·电源电路:产生各种电子电路的所需求电源。
·电子电路:亦称电气回路。
·基频电路,基频,低频率,使用基频元件。
·高频电路,高频,高频率,使用高频元件。
·基频、高频混合电路
·被动元件:如电阻、电容、电感、二极体…等,有分基频被动元件、高频被动元件。
·主动元件:如电晶体、微处理器…等有分基频主动元件、高频主动元件。
【微处理器电路】:亦称微控制器电路,形成计算机、游戏机、(播放器影、音)、各式各样家电、滑鼠、键盘、触控…等。
【电脑电路】:为微处理器电路进阶电路,形成桌上型电脑、笔记型电脑、掌上型电脑、工业电脑…各样电脑等。
【通讯电路】:形成电话、手机、有线网路、有线传送、无线网路、无线传送、光通讯、红外线、光纤、微波通讯、卫星通讯等。
【显示器电路】:形成萤幕、电视、仪表等各类显示器。
【光电电路】:如太阳能电路。
【电机电路】:常运用於大电源设备、如电力设备、运输设备、医疗设备、工业设备…等。
【串联电路】:使同一电流通过所有相连接器件的联结方式
【并联电路】: 使同一电压施加于所有相连接器件的联结方式




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装到铝制饭盒里面

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