單片機系統抗干擾性能方面分析方案

前言

作為工業(yè)自動(dòng)化核心部件的稱(chēng)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，一些大規模集成電路常常會(huì )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?chē)乐氐?。因此?a class="contentlabel" href="http://dyxdggzs.com/news/listbylabel/label/抗干擾性">抗干擾性能的了解是稱(chēng)量?jì)x表選型的關(guān)鍵。我們在對珠海市長(cháng)陸工業(yè)自動(dòng)控制系統有限公司生產(chǎn)的UNI800與TR600和其它同類(lèi)廠(chǎng)家產(chǎn)品進(jìn)行反復比較過(guò)程中，獲得了一個(gè)好單片機系統（稱(chēng)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(jìn)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，它包含系統的發(fā)射和敏感度兩方面的問(wèn)題。如果一個(gè)單片機系統符條件合下面三個(gè)條件，則該系統是電磁兼容的：

1.對其他系統不產(chǎn)生干擾；

2.對其他系統的發(fā)射不敏感；

3.對系統本身不產(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(guò)導體、公共阻抗耦合等），就是間接的（通過(guò)串擾或輻射耦合）。電磁干擾的產(chǎn)生是通過(guò)導體和通過(guò)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(xiàn)、互連電纜、金屬電纜和子系統的內部電路也都可能產(chǎn)生輻射或接收到不希望的信號。在高速單片機系統中，時(shí)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，在系統中應該把他們去掉。另外，在單片機系統中最容易受影響的是復位線(xiàn)，中斷線(xiàn)和控制線(xiàn)。

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(guò)導體。一條穿過(guò)噪聲環(huán)境的導線(xiàn)可檢拾噪聲并把噪聲送到其他電路引起干擾。設計人員必須避免導線(xiàn)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(guò)電源進(jìn)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(xiàn)進(jìn)入電路之前必須對其去耦。

（2）公共阻抗耦合

當來(lái)自?xún)蓚€(gè)不同電路的電流流經(jīng)一個(gè)公共阻抗時(shí)就會(huì )產(chǎn)生共阻抗耦合。阻抗上的壓降由兩個(gè)電路決定，來(lái)自?xún)蓚€(gè)電路的地電流流過(guò)共地阻抗。電路a的地電位被電流b調制，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(chēng)串擾。串擾發(fā)生在電流流經(jīng)導體時(shí)產(chǎn)生電磁場(chǎng)，而電磁場(chǎng)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(lèi)型；差分模式（DM）和共模（CM）。共模輻射或單極天線(xiàn)輻射是由無(wú)意的壓降引起的，它使電路中所有地連接抬高到系統電地位之上。就電場(chǎng)大小而言，CM輻射是比DM輻射更為嚴重的問(wèn)題。為使CM輻射最小，必須用切合實(shí)際的設計使共模電流降到零。