單片機系統抗干擾性能方面分析方案

2.影響EMC的因數

（1）電壓。

電源電壓越高，意味著(zhù)電壓振幅越大，發(fā)射就更多，而低電源電壓影響敏感度。

（2）頻率。高頻產(chǎn)生更多的發(fā)射，周期性信號產(chǎn)生更多的發(fā)射。在高頻單片機系統中，當器件開(kāi)關(guān)時(shí)產(chǎn)生電流尖峰信號；在模擬系統中，當負載電流變化時(shí)產(chǎn)生電流尖峰信號。

（3）接地。在所有EMC問(wèn)題中，主要問(wèn)題是不適當的接地引起的。有三種信號接地方法：?jiǎn)吸c(diǎn)、多點(diǎn)和混合。在頻率低于1MHz時(shí)，可采用單點(diǎn)接地方法，但不適宜高頻；在高頻應用中，最好采用多點(diǎn)接地?；旌辖拥厥堑皖l用單點(diǎn)接地，而高頻用多點(diǎn)接地的方法。地線(xiàn)布局是關(guān)鍵，高頻數字電路和低電平模擬電路的接地電路絕不能混合。

（4）PCB設計。適當的印刷電路板（PCB）布線(xiàn)對防止EMI是至關(guān)重要的。

（5）電源去耦。當器件開(kāi)關(guān)時(shí)，在電源線(xiàn)上會(huì )產(chǎn)生瞬態(tài)電流，必須衰減和濾掉這些瞬態(tài)電流。來(lái)自高di/dt源的瞬態(tài)電流導致地和線(xiàn)跡“發(fā)射”電壓，高di/dt產(chǎn)生大范圍的高頻電流，激勵部件和線(xiàn)纜輻射。流經(jīng)導線(xiàn)的電流變化和電感會(huì )導致壓降，減小電感或電流隨時(shí)間的變化可使該壓降最小。

3.稱(chēng)量?jì)x表對抗干擾與復雜工況處理的硬件要求

在硬件上我們要求儀表廠(chǎng)家必須具有以下措施：

（1）PCB及電路抗干擾措施

印刷電路板的抗干擾設計與具體電路有著(zhù)密切的關(guān)系，這里僅就PCB抗干擾設計的幾項常用措施作一些說(shuō)明。

①電源線(xiàn)設計

根據印刷線(xiàn)路板電流的大小，盡量加粗電源線(xiàn)寬度，減少環(huán)路電阻；同時(shí)，使電源線(xiàn)、地線(xiàn)的走向和數據傳遞的方向一致，這樣有助于增強抗噪聲能力。

②地線(xiàn)設計

在單片機系統設計中，接地是控制干擾的重要方法。如能將接地和屏蔽正確結合來(lái)使用，可解決大部分干擾問(wèn)題。單片機系統中地線(xiàn)結構大致有系統地、機殼地（屏蔽地）、數字地（邏輯地）和模擬地等。

在地線(xiàn)設計中應注意以下幾點(diǎn)：

a.正確選擇單點(diǎn)接地與多點(diǎn)接地。在低頻電路中，信號的工作頻率小于1MHz，它的布線(xiàn)和器件間的電感影響較小，而接地電路形成的環(huán)流對干擾影響較大，因而采用一點(diǎn)接地的方式。當信號工作頻率大于10MHz，地線(xiàn)阻抗變得很大，此時(shí)應盡量降低地線(xiàn)阻抗，應采用就近多點(diǎn)接地。當工作頻率在1～10MHz時(shí)，如果采用一點(diǎn)接地，其地線(xiàn)長(cháng)度不應超過(guò)波長(cháng)的1/20，否則應采用多點(diǎn)接地法。

b.數字地與模擬地分開(kāi)。電路板上既有高速邏輯電路，又有線(xiàn)性電路，應使它們盡量分開(kāi)，而兩者的地線(xiàn)不要相混，分別與電源端地線(xiàn)相連。低頻電路的地應盡量采用單點(diǎn)并聯(lián)接地，實(shí)際布線(xiàn)有困難時(shí)可部分串聯(lián)后再并聯(lián)接地；高頻元件周?chē)M量用柵格狀大面積地箔，要盡量加大線(xiàn)性電路的接地面積。

C.接地線(xiàn)應盡量加粗。若接地線(xiàn)用很細的線(xiàn)條，則接地電位會(huì )隨電流的變化而變化，致使電子產(chǎn)品的定時(shí)信號電平不穩，抗噪聲性能降低。

因此應將接地線(xiàn)盡量加粗，使它能通過(guò)三倍于印刷電路板的允許電流。如有可能，接地線(xiàn)的寬度應大于3mm。

d.接地線(xiàn)構成閉環(huán)路。設計只由數字電路組成的印刷電路板的地線(xiàn)系統時(shí)，將接地線(xiàn)做成閉路可以明顯地提高抗噪聲能力。其原因在于：印刷電路板上有很多集成電路元件，尤其遇有耗電多的元件時(shí)，因受接地線(xiàn)粗細的限制，會(huì )在地線(xiàn)上產(chǎn)生較大的電位差，引起抗噪聲能力下降；若將接地線(xiàn)構成環(huán)路，則會(huì )縮小電位差值，提高電子設備的抗噪聲能力。

③退耦電容配置

PCB設計的常規做法之一，是在印刷板的各個(gè)關(guān)鍵部位配置適當的退耦電容。退耦電容的一般配置原則是：

a.電源輸入端跨接10～100μF的電解電容器。如有可能，接100μF以上的更好。

b.原則上每個(gè)集成電路芯片都應布置一個(gè)0.01pF的瓷片電容。如遇印刷板空隙不夠，可每4～8個(gè)芯片布置一個(gè)1～10pF的鉭電容。

c.對于抗噪聲能力弱、關(guān)斷時(shí)電源變化大的器件，如RAM、ROM存儲器件，應在芯片的電源線(xiàn)和地線(xiàn)之間直接接入退耦電容。

d.電容引線(xiàn)不能太長(cháng)，尤其是高頻旁路電容不能有引線(xiàn)。

此外，還應注意以下兩點(diǎn)：

a.在印刷板中有接觸器、繼電器、按鈕等元件時(shí)，操作它們時(shí)均會(huì )產(chǎn)生較大火花放電，必須采用RC電路來(lái)吸收放電電流。一般R取1～2kΩ，C取2.2～47μF。

b.CMOS的輸入阻抗很高，且易受感應，因此在使用時(shí)，對不用端要接地或接正電源。