對于防止單片機系統過(guò)程通道中干擾的探討

3.2 數字量輸出

單片機的數字輸出信號，在條件可能的情況下都需加隔離和驅動(dòng)電路，經(jīng)常使用的有光耦合器和繼電器隔離。輸出級都需要帶一定的負載，是整個(gè)系統耗電較多的一部分。為了防止輸出級的通斷干擾經(jīng)電源影響主機，一般也要采用獨立電源，并與主機不共地，這樣就可以很好地防止回饋干擾?，F在市場(chǎng)上可以買(mǎi)到各種標準的輸出模塊(固態(tài)繼電器)，這些模塊的輸入接口可以是TTL電平，也可以是CMOS電平，內部經(jīng)光電隔離輸出給交流開(kāi)關(guān)、直流開(kāi)關(guān)或繼電器驅動(dòng)大功率負載。

4 模擬通道的抗干擾設計

由于模擬量信號的有效狀態(tài)有無(wú)數個(gè)，所以疊加在模擬信號上的任何狀態(tài)都會(huì )起干擾作用。因此在硬件設計時(shí)，抗干擾屏蔽的位置越往外推越好。也就是說(shuō)，最好把光電耦合器設置在A(yíng)/D轉換模擬量輸入和D/A轉換模擬量輸出的位置上[2]。要想把光電耦合器設置在這兩個(gè)位置上，就要求光電耦合器具有能線(xiàn)性變換和傳輸的特性。此類(lèi)光電耦合器目前在市場(chǎng)上能見(jiàn)到。若沒(méi)線(xiàn)性的光電耦合器，則對于A/D電路來(lái)說(shuō)，光電耦合器應設在A(yíng)/D轉換芯片和模擬多路開(kāi)關(guān)等芯片的開(kāi)關(guān)量信號線(xiàn)上。還應注意光電耦合器兩邊的輸入輸出回路電源應分別供電，接地電路分開(kāi)。

4.1 模擬量輸入

由于集成電路內部電路復雜，因此它的噪聲干擾較大，即使是那些被稱(chēng)為極低噪聲的集成，在模擬量輸入幅值比較小時(shí)，其噪聲干擾也不容忽視。因此對需要放大的模擬量輸入信號可以采用前置放大差動(dòng)電路[3]，提高輸入電阻，采用對稱(chēng)的電路結構，獲得較大的共模抑制比。

對于直流變量模擬信號，在接口電路中必須采用直接級間耦合，要注意溫度對零點(diǎn)漂移的影響。在有特殊要求的場(chǎng)合可以采用MC7650斬波自穩零運算放大器，它的溫度漂移幾乎為零，達到10μV/℃。在對輸入量極小的進(jìn)行放大時(shí)，要在前置級盡量采用低輸入失調電壓的運放，避免由于器件的誤差而影響系統的精度。但由于模擬信號在傳輸過(guò)程中一般需共地，要實(shí)現接口與主機完全隔離就非常困難。因此，在設計接口時(shí)一定要很好地處理地線(xiàn)與信號線(xiàn)關(guān)系。還可以采用雙電源供電，為運算放大器單設電源，同時(shí)為計算機接口電路--A/D轉換器另設一套電源，這樣就可以防止電源的干擾。在處理兩套電路的地線(xiàn)時(shí)，在印制板上要各走自己的回路，兩種地線(xiàn)只在交匯處有一點(diǎn)連接。如圖5所示。

對于信號還要采取強有力的濾波措施，盡量消除一切尖峰干擾；對交流變量的模擬信號處理要簡(jiǎn)單些。首先用電容來(lái)完成級間耦合，溫度漂移對電路影響較小，只要注意適當添加消振電路就可以消除寄生振蕩和尖峰干擾，然后采用適當的檢波方法，把交流變成直流(脈動(dòng)直流也可)后，即可采用上面的方法進(jìn)行處理。

4.2 模擬量輸出

對于低速輸出，可以經(jīng)鎖存器保存單片機輸出的信息，經(jīng)光耦合器隔離驅動(dòng)D/A轉換器，將內部的二進(jìn)制碼轉換成直流電平，這樣經(jīng)隔離后就可以抑制輸出電路的干擾。

5 結束語(yǔ)

總之，在過(guò)程通道抗干擾方面需要研究的問(wèn)題很多，而且在大的系統中單片機要與眾多的現場(chǎng)狀態(tài)相聯(lián)系。要完全克服由輸入輸出引起的干擾是不可能的，但要盡可能地在電路結構、制造工藝、電源等方面綜合開(kāi)展工作，才會(huì )收到滿(mǎn)意的效果。