打印
[技术问答]

单片机的抗干扰性问题

[复制链接]
1514|44
手机看帖
扫描二维码
随时随地手机跟帖
跳转到指定楼层
楼主
claretttt|  楼主 | 2025-2-28 23:59 | 只看该作者 回帖奖励 |倒序浏览 |阅读模式
影响单片机系统可靠安全运行的主要因素主要来自系统内部和外部的各种电气干扰,并受系统结构设计、元器件选择、安装、制造工艺的影响。这些都是单片机系统的干扰因素,长会导致单片机系统运行失常,轻则影响产品质量,重则会导致事故,造成重大经济损失。
形成干扰的基本要素有3个。
(1)干扰源。指产生干扰的元件、设备或信号,用数学语言描述为du/dt、di/dt大的地方就是干扰源,如雷电、继电器、可控硅、电机、高频时钟等可能成为干扰源。
(2)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。
(3)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。
干扰的分类
干扰的分类有好多种,通常可以按照噪声产生的原因、传导方式、波形特性等进行不同的分类。按产生的原因可分为放电噪声、高频振荡噪声、浪涌噪声。按传导方式可分为共模噪声和串模噪声。按波形可分为持续正弦波、脉冲电压、脉冲序列等。
干扰的耦合方式
干扰源产生的干扰信号是通过一定的耦合通道才对测控系统产生作用的。因此,有必要查看干扰源和被干扰对象之间的传递方式。
干扰的耦合方式主要有以下几种:
(1)直接耦合。比如干扰信号通过电源线侵入系统。对于这种形式,最有效的方法就是加入去偶电路,从而很好地抑制。
(2)公共阻抗耦合。这种形式常常发生在两个电路电流有共同通路的情况。为了防止这种耦合,通常在电路设计上就要考虑,使干扰源和被干扰对象间没有公共阻抗。
(3)电容耦合。是由于分布电容的存在而产生的耦合。
(4)电磁感应耦合。是由于分布电磁感应而产生的耦合。
(5)漏电耦合。这种耦合在绝缘不好时就会发生。
抗干扰的主要方法
采取的抗干扰手段主要有以下几种。
1.抑制干扰源
抑制干扰源的常用措施如下:
(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。
(2)在继电器接点两端并接火花抑制电路。
(3)给电机加滤波电容,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0.01uF~0.1uF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,这会影响滤波效果。
(5)布线时避免90°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。
2.切断干扰传播路径
切断干扰传播路径的常用措施如下:
(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。
(2)如果单片机的I/O口用来控制电机等噪声器件,应加隔离器件。
(3)注意晶振布线。
(4)电路板合理分区,如强、弱信号,数字、模拟信号,干扰源尽可能远离敏感元件。
(5)用地线隔离数字区与模拟区。
(6)单片机和大功率器件的地线要单独接地,以减小互相干扰。
(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,这样可显著提高电路的抗干扰性能。
测试单片机系统的可靠性
当一个单片机系统设计完成后,对于不同的单片机系统产品会有不同的测试项目和方法,但是有一些是必须测试的。
(1)测试单片机软件功能的完善性。这是针对所有单片机系统功能的测试,测试软件时候写的正确完整。
(2)上电、掉电测试。在使用中用户必然会遇到上电和掉电的情况,可以进行多次开关电源,测试单片机系统的可靠性。
(3)老化测试。测试长时间工作情况下,单片机系统和可靠性。必要的话可以放置在高温、高压以及强电磁干扰的环境下测试。
(4)ESD和EFT等测试。可以使用各种干扰模拟器来测试单片机系统的可靠性。例如使用静电模拟器测试单片机系统的抗静电ESD能力;使用突波杂讯模拟器进行快速脉冲抗干扰EFT测试等。

使用特权

评论回复
沙发
bestwell| | 2025-3-10 17:24 | 只看该作者
内部干扰:由单片机内部电路、时钟信号等产生。
外部干扰:由外部环境中的电磁辐射、电源波动、其他电子设备等引起。

使用特权

评论回复
板凳
10299823| | 2025-3-10 18:18 | 只看该作者
在电路板设计时,遵循布线规则,将电源线和信号线分开布线,减少它们之间的耦合。对于关键信号线,如时钟线、复位线等,要进行单独布线,并采取屏蔽措施,如使用屏蔽线或在信号线周围设置接地铜箔。

使用特权

评论回复
地板
yeates333| | 2025-3-12 18:53 | 只看该作者
采用高质量的电源模块,并进行合理的滤波、稳压处理,以减少电源波动和纹波。例如,使用LC滤波器、电解电容等进行电源滤波,确保电源的稳定性。

使用特权

评论回复
5
pixhw| | 2025-3-14 13:11 | 只看该作者
每个IC的电源引脚附近放置适当的去耦电容(通常是0.1μF和10μF的组合),减少电源线上的瞬态电压变化。

使用特权

评论回复
6
sheflynn| | 2025-3-14 17:28 | 只看该作者
在程序中适当插入一些空操作指令(NOP)或重复执行一些关键指令,以确保程序在受到干扰后能够正确执行。当程序计数器 PC 受到干扰而出现错误时,这些冗余指令可以使 PC 回到正确的程序轨道上。

使用特权

评论回复
7
houjiakai| | 2025-3-14 21:58 | 只看该作者
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、屏蔽罩等,以提高电路的抗干扰性能。

使用特权

评论回复
8
yorkbarney| | 2025-3-15 01:21 | 只看该作者
使用差分信号传输,可以有效抵抗共模噪声,提高信号的抗干扰能力。

使用特权

评论回复
9
bestwell| | 2025-3-15 12:37 | 只看该作者
利用看门狗定时器(WDT)对程序的运行进行监控。当程序出现异常或死机时,看门狗定时器会超时溢出,产生复位信号,使单片机重新启动,恢复正常运行。

使用特权

评论回复
10
wwppd| | 2025-3-15 17:29 | 只看该作者
通过编写软件滤波算法,对输入信号进行滤波处理,去除噪声和干扰。常见的软件滤波算法有均值滤波、中值滤波、卡尔曼滤波等。

使用特权

评论回复
11
elsaflower| | 2025-3-15 20:34 | 只看该作者
单片机内部的晶振电路、数字电路等也可能产生干扰。例如,晶振电路的稳定性直接影响单片机的时钟信号,如果晶振电路受到干扰,可能导致时钟频率偏移,进而影响整个系统的运行。

使用特权

评论回复
12
51xlf| | 2025-3-16 11:09 | 只看该作者
在电源输入端安装交流电源滤波器。
在直流电源输出端加设LC滤波电路。
在电源旁路并联0.1μF的瓷片电容,以滤除高频干扰。

使用特权

评论回复
13
wwppd| | 2025-3-16 11:33 | 只看该作者
在满足系统速度要求的前提下,尽量降低单片机的晶振频率和选用低速数字电路,以减少噪声和干扰问题。

使用特权

评论回复
14
jkl21| | 2025-3-16 12:27 | 只看该作者
在系统设计时考虑冗余和错位设计,以提高系统的稳定性和可靠性。

使用特权

评论回复
15
phoenixwhite| | 2025-3-16 13:15 | 只看该作者
电路板应合理分区,如强、弱信号区,数字、模拟信号区等,干扰源应尽可能远离敏感元件。
使用地线隔离数字区与模拟区,单片机和大功率器件的地线要单独接地,以减小互相干扰。

使用特权

评论回复
16
1988020566| | 2025-3-16 13:29 | 只看该作者
对单片机及其周边电路进行良好的屏蔽,防止外部电磁干扰的侵入。同时,合理设计接地系统,降低接地电阻,避免公共阻抗干扰。

使用特权

评论回复
17
febgxu| | 2025-3-16 14:01 | 只看该作者
采用多层PCB设计,设置专用的电源层和地层,不仅可以降低阻抗,还能增强抗干扰能力。

使用特权

评论回复
18
xiaoyaodz| | 2025-3-16 15:21 | 只看该作者
对于复杂系统,可以考虑使用星形拓扑的地线布局,以最小化不同模块之间的相互干扰。

使用特权

评论回复
19
SophiaOP| | 2025-3-17 20:50 | 只看该作者
可以上屏蔽

使用特权

评论回复
20
hilahope| | 2025-3-18 19:33 | 只看该作者
在PCB设计中使用连续的地平面,可以提供良好的屏蔽效果和低阻抗的接地路径。

使用特权

评论回复
发新帖 我要提问
您需要登录后才可以回帖 登录 | 注册

本版积分规则

66

主题

1498

帖子

0

粉丝