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工業(yè)稱(chēng)重儀表的抗干擾與處理攪拌系統復雜工況的要求

作者： 時(shí)間：2013-04-09 來(lái)源：網(wǎng)絡(luò ) 收藏


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3 mm。

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。

輸入/輸出的電磁兼容性設計

在單片機系統中輸入/輸出也是干擾源的傳導線(xiàn)，和接收射頻干擾信號的拾檢源，稱(chēng)重儀表設計時(shí)一般要采取有效的措施：

①．采用必要的共模/差模抑制電路，同時(shí)也要采取一定的濾波和防電磁屏蔽措施以減小干擾的進(jìn)入。

②．在條件許可的情況下盡可能采取各種隔離措施（如光電隔離或者磁電隔離），從而阻斷干擾的傳播。

（3）單片機復位電路的設計

在單片機系統中，看門(mén)狗系統對整個(gè)單片機的運行起著(zhù)特別重要的作用，因為所有的干擾源不可能全部被隔離或去除，一旦進(jìn)入CPU干擾程序的正常運行，那么復位系統結合軟件處理措施就成了一道有效的糾錯防御的屏障了。常用的復位系統有以下兩種：

①．外部復位系統。外部“看門(mén)狗”電路可以自己設計也可以用專(zhuān)門(mén)的“看門(mén)狗”芯片來(lái)搭建。然而，他們各有優(yōu)缺點(diǎn)，大部分專(zhuān)用“看門(mén)狗”芯片對低頻“喂狗”信號不能響應，而高頻“喂狗”信號都能響應，使其在低頻“喂狗”信號下產(chǎn)生復位動(dòng)作而在高頻的“喂狗”信號下不產(chǎn)生復位動(dòng)作，這樣，如果程序系統陷入一個(gè)死循環(huán)，而該循環(huán)中恰巧有著(zhù)“喂狗”信號的話(huà)，那么該復位電路就無(wú)法實(shí)現它的應有的功能了。然而，我們自己可以設計一個(gè)具有帶通的“喂狗”電路和其他復位電路構成的系統就是一個(gè)很有效外部監控系統了。

②．現在越來(lái)越多的單片機都帶有自己的片上復位系統，這樣用戶(hù)就可以很方便的使用其內部的復位定時(shí)器了，但是，有一些型號的單片機它的復位指令太過(guò)于簡(jiǎn)單，這樣也會(huì )存在象上述死循環(huán)那樣的“喂狗”指令，使其失去監控作用。有一些單片機的片上復位指令就做的比較好，一般他們把“喂狗”信號做成固定格式的多條指令依順序來(lái)執行，如果有一定錯誤則該“喂狗”操作無(wú)效，這樣就大大提高了復位電路的可靠性。

（4）振蕩器

大部分的單片機都有一個(gè)耦合于外部晶體或陶瓷諧振器的振蕩器電路。在PCB上，要求外接是電容、晶體或陶瓷諧振器的引線(xiàn)越短越好。RC振蕩器對干擾信號有潛在的敏感性，它能產(chǎn)生很短的時(shí)鐘周期，因而最好選晶體或陶瓷諧振器。另外，石英晶體的外殼要接地。

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