电子系统抗干扰
电子系统的干扰及抗干扰技术分析
电子系统的干扰及抗干扰技术分析摘要:目前电子系统发展较为迅速,为了可以更好提升应用效果,应当避免系统受到的干扰。
在工作中需要针对系统的干扰问题进行分析,了解到产生干扰的因素,从根本上完成对电子干扰问题的解决。
实际问题处理当中,需要促使系统的抗干扰素力得到提升,不断优化系统的使用效果。
本文围绕系统中的抗干扰内容作为切入点,在系统中实施软件与硬件的整体抗干扰技术,完成系统化分析,以供参考。
关键词:电子系统;干扰;硬件;软件;抗干扰技术引言:目前系统已经呈现出高度集成化的特点,在相对于传统形式的系统在功能上做到更加完善。
强弱电相互结合也更加合理,在数字与模拟信号之间完成了系统化结合,使得智能化的特点得到了全面展现。
但与此同时,电子设备的系统之间存在多种芯片,芯片与芯片相互的影响导致电磁干扰问题在逐渐地加剧,由于这种问题的存在使系统经常存在相互干扰当中,严重会导致系统输出与输入信号都不够一致的问题。
从而引起系统故障,由此可见,针对系统中的干扰问题进行分析,结合干扰问题进行解决,对系统发展有重要意义。
1系统出现干扰的现状1.1空间干扰空间干扰是由于各种导体或者线路的电磁场问题产生,对于各种壳体所产生辐射所引起的噪声吸收等情况。
对于系统内部或者外部都会产生各种干扰问题。
系统的自身对部分也会具有干扰情况,在系统运行中,可以受到外部的干扰信号,但是空间干扰的整体效果强度较小。
1.2过程通道干扰系统要借助向前或者向后的通道来完成信息的传输,这些都是系统所产生信号的重要传输路径,而这些路径被称之为通道。
在各种通道的使用上,长线传输是导致信号削弱的主要因素,过程通道干扰问题也是重点内容。
特别是在信息类型属于脉冲波的时候由于外部干扰因素的存在,会导致传输信号出现畸变、延迟或者衰弱的情况。
而在通道干扰中,也会产生耦合现象。
1.3供电系统干扰供电系统中会出现电磁波,这些电磁波同样是影响系统的主要因素,即是供电系统干扰。
在供电线路输送上存在内部电阻,各种外界干扰信号会借助电源线对系统形成干扰。
电子系统的抗干扰设计
电子系统的抗干扰
程序的容错性设计
容错软件能大幅度地提高测控系统的可靠性和 稳定性。 容错设计可使测控系统即使受干扰发生程序执 行方面的错乱也不致系统停运或执行错误的工 作。
电子系统的抗干扰
指令的冗余
指令间加入空操作指令,不用地址的内容全用 NOP空操作指令填充,在程序块中,每隔若干 条指令也插入两句NOP指令,使后面的指令不 易出现“胡拼乱凑”的情况 对于一些重要的操作,部分在一段时间内重复 操作几次,以确保操作被执行。
电子系统的抗干扰
对开关量输入信号进行数字滤波
在测试系统中其着至关重要的作用,软件上对 输入的开关量进行一些简单的数字滤波。
重复检测法。每隔一定时间间隔采样一次,数次采 样中输入的状态均相同,则确认输入。 宽度判别法。干扰信号都是较窄的脉冲。采集到信 号后,连续N采样次;若无效信号,则认 采集中存在干扰。
电子系统的抗干扰
减小电路中耦合干扰 选择合适量值的退耦电容可消除电源干扰信号。 通常选择0.1µF的瓷片电容或独石电容。
电子系统的抗干扰
光电隔离电路的布线 要尽量降低隔离前后电路的耦合系数:
光电隔离电路中的器件不得交叉布置,即隔 离前的器件置于隔离器件的一侧,隔离后的 器件置于隔离器件的另一侧; 属于隔离电路前后的布线不能交叠,必须分 别置于隔离器件的(即使是在电路板的不同 布线层面);隔离器件前后的走线,尽量不 平行。
采用宽工作电压范围(AC85~265V)有隔离 作用的开关电源,提高系统抗电网电压波动 能力。 电源输入隔离变压器初级和次级间加入接地 的金属屏蔽层,减小因雷击和瞬时过电压引 起的地电位升高给测控系统造成的电源反击 干扰的可能。
电子系统的抗干扰
信号传输线干扰的消除
6电子系统抗干扰设计
❖空间干扰
➢ 空间干扰主要指电磁场在线路、导体、壳体上的辐射而 引起的噪声吸收与调制;
➢ 干扰来自于系统的内部和外部,系统本身既可能接受外 来干扰也可能对外产生空间干扰;
➢可在非代码区设置拦截程序措施, 使程序进入陷阱,然后可以迫使程 序进入初始状态,或进入错误处理 程序;
➢软件陷阱的设置方法是在数据区 的前后都设置相当数量的空操作代 码,并最后加入一条转向错误处理 程序的指令代码。
TABLE:
NOP …… NOP LJMP ERROR DB XX …… DB XX NOP …… NOP LJMP ERROR
2020/1/12
2. 设置自检程序
➢在软件中加设自检程序,在系统运行前和运行中不断循环测 试电子系统内部特定部位的运行状态,对出现的错误状态进行 及时处理,以保证系统运行的可靠性。
3. 软件冗余
➢对于条件控制系统,将对控制条件的一次采样、处理、控制 输出改为循环采样、处理、控制输出。这种方法对于惯性比较 大的控制系统具有良好的抗偶然因素干扰作用。
2020/1/12
❖抑制空间干扰
➢ 抑制空间干扰的主要措施有:
加大印刷板间的间隔,加大导线间、元器件间的间隔,导线之间添 加接地线等;
系统中敏感部件远离开关功率源; 长线传输使用双绞线、同轴电缆或屏蔽线进行传输; 使用金属机壳并接地屏蔽。
2020/1/12
2. 印刷电路板的抗干扰设计
➢ 可采用光电耦合隔离、双绞线传输、同轴电缆传输、阻抗匹 配及屏蔽等方法解决干扰问题。
数字电子系统的抗干扰设计
数字电子系统的抗干扰设计数字电子系统的抗干扰设计在数字电子系统的设计中,抗干扰是一个非常重要的问题。
数字电子系统中的电子器件容易受到各种干扰,包括来自电气设备、射频干扰等频谱范围的干扰,对电子器件的性能和稳定性造成影响。
因此,在数字电子系统的设计过程中,必须考虑到抗干扰设计。
首先,数字电子系统的抗干扰设计最主要的任务是抑制外来干扰信号的传入系统内部。
为了实现这一目标,可以在系统的组成部分上采取一些基本的抗干扰措施。
如设计时选用高门限器件,包括高电平输入端和低电平输入端,以便在输入信号的幅度波动很少的情况下,达到很高的信噪比。
同时,采用滤波器和隔离器等被动元件,可以有效地抑制外来干扰。
其次,数字电子系统设计中的抗干扰要考虑到不同而来的干扰信号,如EMI(电磁干扰)、ESD(静电放电)等。
在数字电子系统设计的时候,需要考虑到不同干扰信号的来源和其频率特性。
具体来讲,在电路设计中,可以采用各种滤波器来滤除来自各种频段的干扰信号。
例如,可采用串联式或并联式的RC滤波器、谐振电路等滤波器实现对正弦波、方波、脉冲等干扰信号的滤除和隔离。
另外,在数字电子系统设计的过程中,需要采取一些有效的措施,减小模块间的相互干扰。
其中,通过尽量采用短距离路线、合理地布置电源和地线、加强对铁氧体和芯片等地的屏蔽和隔离等措施,可以有效地减小模块间的相互干扰,确保系统的稳定性和可靠性。
此外,在数字电子系统设计的过程中,还需要采取正确的引脚布局和地线隔离、信号绕线的分布设计等措施,以实现对不同频段干扰源的有效屏蔽。
该措施可以对于电子器件提供非常有效和可靠的保护,保障数字电子系统的正常工作。
总之,数字电子系统的抗干扰设计是一项非常重要的工作,需要在电路设计上充分考虑到,采取一些有效的措施来防止外来干扰的产生和传递,确保数字电子系统的稳定性和可靠性。
同时,需要对系统的组成部分进行彻底审核和测试,以确保其符合设计要求和性能指标,满足使用者的需求。
抗干扰技术在电子系统中的应用
抗干扰技术在电子系统中的应用近年来,随着科技的飞速发展,电子系统在我们的日常生活中扮演着越来越重要的角色。
然而,随之而来的是电磁干扰问题的不断加剧。
干扰源的增多,频谱资源的竞争,都给电子系统的正常运行带来了巨大的挑战。
为了保证电子系统的稳定性和可靠性,抗干扰技术成为了研究的热点之一。
抗干扰技术是指通过各种手段来消除或减小干扰对电子系统的影响,以确保系统正常运行的技术手段。
在电子系统中,抗干扰技术的应用非常广泛,涵盖了通信、电力、航空、军事等领域。
下面我们将从几个典型的应用角度来探讨抗干扰技术在电子系统中的应用。
首先,抗干扰技术在通信领域中发挥着重要作用。
随着移动通信技术的快速发展,移动通信设备的数量和使用范围都在不断增加。
然而,由于电磁干扰的存在,通信质量和通信速度可能会受到影响。
为了解决这个问题,抗干扰技术被广泛应用于通信设备的设计和制造中。
例如,利用抗干扰技术,可以设计出抗干扰能力强的天线系统,从而提高信号的接收和发送质量。
同时,抗干扰技术还可以应用于通信协议的设计中,通过优化协议的传输机制,提高通信的稳定性和可靠性。
其次,抗干扰技术在电力系统中也发挥着重要的作用。
电力系统是现代社会的基础设施之一,对电力的稳定供应要求非常高。
然而,电力系统往往会受到电磁干扰的影响,导致电力设备的故障和停电等问题。
为了保证电力系统的正常运行,抗干扰技术被广泛应用于电力设备的设计和运行中。
例如,利用抗干扰技术,可以设计出抗干扰能力强的电力传输线路,从而提高电力的传输效率和稳定性。
同时,抗干扰技术还可以应用于电力设备的监测和控制系统中,通过抗干扰技术的应用,可以提高电力设备的故障检测和故障处理能力。
此外,抗干扰技术在航空领域中也有着广泛的应用。
航空领域对电子系统的要求非常高,因为航空设备的正常运行直接关系到航空安全。
然而,航空设备往往会受到电磁干扰的影响,导致设备的故障和失效等问题。
为了保证航空设备的正常运行,抗干扰技术被广泛应用于航空设备的设计和制造中。
数字电子系统的抗干扰设计
数字电子系统的抗干扰设计数字电子系统是现代电子技术的重要组成部分,其应用范围十分广泛,如计算机、通信、控制等等。
数字电子系统有着高速、高精度、高可靠性等特点,但是在日常工作中受到各种干扰,会导致系统性能降低,甚至损坏系统。
所以,抗干扰设计是数字电子系统设计中不可忽视的重要方面。
数字电子系统受到的干扰主要包括两种:外部干扰和内部干扰。
外部干扰指来自于电磁波辐射等的环境干扰;内部干扰则主要指数字电子系统内部各个单元之间的相互干扰。
下面我们将分别从外部干扰和内部干扰两个方面来阐述如何进行数字电子系统的抗干扰设计。
一、外部干扰外部干扰主要源于数字电子系统周围环境中的电磁波辐射,这些干扰有可能来自于广播电视设备、无线电设备、电力设备等等。
为了避免该类型干扰造成数字电子系统的不稳定性和错误性,在设计数字电子系统时需要注意下面几点:1. 外部干扰源的避免:尽量将数字电子系统远离干扰源,或引入干扰源的干扰路径较远,这是避免外部干扰导入的有效方法。
2. 屏蔽设计:对输入和输出端口进行屏蔽设计,特别是对于信号输入端口,应尽量采用滤波器、隔离器等装置进行屏蔽。
3. 地线的使用:在数字电子系统的设计中合理使用地线,是有效防止外部干扰的方法之一。
地线的合理应用能够有效地将干扰信号借助于地线的屏蔽作用隔离掉,以避免干扰信号的传播。
二、内部干扰内部干扰是指在数字电子系统内部各个单元之间相互干扰,主要有以下几个方面的干扰:1.横向耦合:指两个电源线路之间的相互干扰,或两个信号线之间的干扰,由于距离较近存在互感效应。
2.纵向耦合:指由于不同单元之间的电阻电容等参数的存在,导致在同一条信号线上也存在互相影响的现象。
3.地线问题:数字电子系统中的地线存在接地电势差,或者由于遮蔽不良、接地电阻过大、信号路和地线之间的寄生电容等,也会产生较大的干扰。
因此,在设计数字电子系统时,需要进行抗干扰设计,下面介绍一些相应的方法:1.信号线的布局设计:为了避免信号干扰,应尽可能地对信号线和电源线进行规划,尽量将它们分开布置。
电子系统中的抗干扰技术_介绍
电子系统中的抗干扰技术摘要:应用硬件抗干扰措施是必不可少的一种有效方法。
本文中介绍了几种形式的干扰以及解决方法,如信号如何走线、接地的安全可靠、印制电路板避免干扰的设计、电源使用注意事项等几方面进行了阐述。
通过合理的硬件电路设计,可以削弱或抑制绝大部分干扰。
实践应用取得了良好的效果。
关键词:抗干扰、屏蔽、电磁辐射。
0 引言干扰是无处不在的,干扰可导致系统工作不正常,输出信息失真,严重可导致系统瘫痪。
抗干扰设计是设备长期稳定运行的保证;随着电子技术的发展、电子设备的普及应用,抗干扰技术的研究显得越来越重要,应用也越来越普及。
电子工程师从设备的研制阶段就应使用抗干扰技术,抗干扰技术始终贯穿于设备的设计、制造、安装、使用等各个阶段。
1 抗干扰技术应用1.1 电源使用方面有些电源在通断的一瞬间会对小功率电子设备造成损害,对附近的电子设备形成干扰。
例如,显示器附近有电源设备时,有时开关电源设备的一瞬问会导致显示器闪一下,如果电源功率较大或靠的太近,而显示器屏蔽效果又达不到要求,显示器就会出现波纹,影响使用。
解决方法是:电源设备加装屏蔽层,采取有效的接地措施,电源线也应带屏蔽层,显示器等易受干扰的设备应尽量远离电源。
1.2 信号传输方面信号在传输过程中由于线缆过长、过细,绝缘性能不好,没有采取有效的屏蔽、接地措施,信号传输就会受到干扰,特别是正电平信号受干扰影响较大。
解决方法有:(1)信号采用负电平传输。
(2)容易相互干扰的信号分开传输。
(3)高频信号单独采用同轴电缆传输。
(4)模拟信号、数字信号分开传输。
(5) (内部可采用一根信号线附近一根地线的接线形式)。
(6)尽量采用带有屏蔽层的电缆,屏蔽层接地。
线缆的绝缘性能要好。
(7)正确使用双绞线可起到消除电磁干扰的作用,通常网络线缆都是采用双绞的形式。
信号的传输可使用双绞线的形式,通常采用兰白双绞,兰色线接信号白色线接地,信号线和地线相邻。
(8)信号线远离电源线,对于无法远离的则要加装金属隔板;信号线尽量短,粗细应合适。
电子设备的抗干扰技术分析
电子设备的抗干扰技术分析在当今科技高速发展的时代,电子设备已经成为我们生活和工作中不可或缺的一部分。
从智能手机、电脑到各类工业控制系统,电子设备的广泛应用极大地提高了我们的生活质量和工作效率。
然而,随着电子设备的日益复杂和电磁环境的不断恶化,电子设备所面临的干扰问题也日益严重。
干扰不仅会影响电子设备的正常运行,还可能导致数据丢失、系统故障甚至引发安全事故。
因此,研究电子设备的抗干扰技术具有重要的现实意义。
电子设备所面临的干扰主要来自两个方面:一是外部干扰,二是内部干扰。
外部干扰包括自然干扰和人为干扰。
自然干扰主要有雷电、静电放电、太阳黑子活动等;人为干扰则包括无线电发射设备、电力设备、工业设备等产生的电磁辐射。
内部干扰主要是由于电子设备内部的电路设计不合理、元器件参数不一致、布线不当等原因引起的。
为了有效抑制外部干扰,我们通常采用屏蔽、滤波和接地等技术。
屏蔽技术是通过将电子设备包裹在金属屏蔽罩内,阻止外部电磁波进入设备内部。
屏蔽罩的材料通常选择导电性良好的金属,如铜、铝等,其屏蔽效果取决于屏蔽罩的材料、厚度、孔洞大小和形状等因素。
滤波技术则是通过在电子设备的电源输入端和信号输入端安装滤波器,滤除外部干扰信号。
滤波器的种类繁多,常见的有低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器和带阻滤波器等。
接地技术是将电子设备的金属外壳与大地连接,为干扰电流提供一个低阻抗的通路,从而减少干扰对设备的影响。
接地方式有单点接地、多点接地和混合接地等,选择合适的接地方式对于提高抗干扰效果至关重要。
对于内部干扰,我们可以通过优化电路设计、合理布线和选择合适的元器件来解决。
在电路设计方面,应尽量采用低噪声、低功耗的元器件,并合理安排电路的布局,减少信号的反射和串扰。
布线时,应遵循“短而直”的原则,避免形成环路,同时将强电信号和弱电信号分开布线。
此外,选择合适的电源管理芯片和去耦电容,也可以有效地降低电源噪声和纹波。
除了上述传统的抗干扰技术外,还有一些新兴的抗干扰技术正在不断发展和应用。
电子系统抗干扰设计
电子系统抗干扰设计一、电子系统的主要干扰形式1、空间干扰空间干扰主要指电磁场在线路、导体、壳体上的辐射而引起的噪声吸收与调制。
干扰来自于干扰系统的内部和外部,系统本身既可能接受外来干扰也可能对外产生空间干扰。
一般情况下空间干扰在强度上远小于过程通道干扰和供电系统干扰,而且空间干扰可用良好的屏蔽、正确的接地和布局设计加以解决。
2、过程通道干扰过程通道是电子系统利用前向通道、后向通道和相互通道进行信息传输的路径。
在过程通道中,长线传输是干扰产生的主要原因。
在电子系统中,尤其当传输为脉冲波时,它在传输线上的传输会出现迟延、琦变、衰减与通道干扰耦合(交扰),还可能接收来自空间电磁场的干扰。
为保证长线传输的可靠性,可采用光电耦合隔离、双绞线传输、同轴电缆传输、阻抗匹配及屏蔽等方法解决问题。
3、供电系统干扰电子系统中重要、危害最重要的干扰来自供电系统干扰。
由于任何电源及传输电线都存在内阻,所以电网中出现各种干扰信号都可能对电网中的各种设备包括电子系统产生干扰。
供电系统干扰问题可以通过稳压、隔离、滤波等措施加以解决。
二、电子系统抗干扰设计电子系统的抗干扰设计既有硬件方面的任务也有软件方面的任务,软件抗干扰措施虽然使用灵活、成本低廉,但增加了软件编程工作量和CPU运行时间,而且对于某些干扰也难以消除,因此在系统抗干扰设计时应将软、硬件抗干扰措施有机地结合起来,使他们相辅相成,保证系统运行的可靠性。
1、硬件抗干扰措施为了防止干扰通过前述三个渠道进入电子系统,一般采取的硬件抗干扰措施介绍如下:(1)、切断来自电源的干扰电源的设计中应用交流稳压、隔离变压、低通滤波和直流稳压及各种去耦等措施。
供电系统配置如图7-1所示。
(2)、切断来自过程通道的干扰过程通道的抗干扰措施有以下几种,设计时应视具体情况选择使用模拟信号通过各类隔离放大器进行隔离。
由于切断了系统与外界的一切电的传输联系,因而过程通道的干扰可以被有效地消除。
与模拟信号一样,数字信号采用光电耦合器隔离,也可有效地隔离过程通道中的干扰信号,特别是用于不同接地电位系统之间的信号传输,如图所示模拟地和数字地分开,避免公共地阻抗对模拟信号和数字信号产生耦合作用。
电子设备的抗干扰设计
电子设备的抗干扰设计在当今高度信息化的时代,电子设备已经成为我们生活和工作中不可或缺的一部分。
从智能手机、电脑到各类工业控制系统,电子设备的广泛应用给我们带来了极大的便利。
然而,与此同时,电子设备面临着各种各样的干扰,这些干扰可能会影响设备的正常运行,甚至导致设备故障或数据丢失。
因此,电子设备的抗干扰设计显得尤为重要。
电子设备所面临的干扰来源多种多样。
首先,自然环境中的电磁干扰是常见的一种。
例如,雷电、太阳黑子活动等都会产生强烈的电磁辐射,对电子设备造成干扰。
其次,电子设备之间也会相互干扰。
在一个复杂的电子系统中,不同设备的工作频率、信号强度等可能会相互影响,导致干扰的产生。
此外,电源的波动、静电放电等也可能对电子设备造成干扰。
为了有效地抵抗这些干扰,在电子设备的设计过程中,需要采取一系列的抗干扰措施。
首先,合理的布线是抗干扰设计的基础。
在电路板的设计中,应尽量缩短信号传输的路径,减少信号的反射和衰减。
同时,要将强电和弱电线路分开,避免强电线路对弱电信号产生干扰。
对于高频信号线路,应采用特殊的布线技术,如微带线、带状线等,以减少辐射和耦合干扰。
屏蔽技术也是常用的抗干扰手段之一。
通过使用金属外壳或屏蔽罩,可以将电子设备内部的电路与外界的电磁干扰隔离开来。
屏蔽罩的材料应具有良好的导电性和导磁性,能够有效地阻挡电磁波的穿透。
此外,对于接口和连接器等部位,也应采用屏蔽措施,防止外界干扰通过这些部位进入设备内部。
滤波技术在抗干扰设计中起着重要的作用。
电源滤波可以消除电源中的杂波和纹波,保证设备获得稳定、纯净的电源供应。
信号滤波则可以去除信号中的干扰成分,提高信号的质量。
常见的滤波器有电容滤波器、电感滤波器和有源滤波器等。
在选择滤波器时,需要根据干扰的频率特性和设备的工作要求进行合理的选型和设计。
接地技术是电子设备抗干扰设计中不可忽视的一环。
良好的接地可以为干扰电流提供低阻抗的通路,从而减少干扰对设备的影响。
6电子系统抗干扰设计
A
B
C
B RT
电子系统设计
➢ 数字信号地与模拟信号地分开连接,最终单点相连,消除地 电路经过公共阻抗而产生的干扰;
➢ 接地线尽量加粗,尽可能减小地线阻抗,从而减小因公共阻 抗耦合而产生的干扰;
➢ 将数字地做成闭合的网格,可以降低各元器件之间的地线电 位差,能明显提高抗干扰能力。
Y(k) 1 N X(i)
N i1
B RT
电子系统设计
❖比较舍取法
➢ 此法特别适用于数字信号输入的情况;
➢ 当系统测量结果中有个别数据存在偏差时,为了剔除个 别错误数据,可采用比较舍取法;
➢ 对每个采样点连续采样几次,剔除个别不同的数据,取 相同的数据为采样结果。
❖一阶递推数字滤波
➢ 这种方法是利用软件完成RC低通滤波器的算法; ➢ 一阶递推数字滤波公式为:
B RT
电子系统设计
2. 印刷电路板的抗干扰设计
➢ 印刷电路板是电子系统中器件、信号线、电源线的 高密度集合体,印刷电路板设计的好坏对系统的抗 干扰能力影响很大;
➢ 常用的抗干扰措施有:
❖地线设计
A
B
C
➢ 单点接地与多点接地选择:
在低频电路中,导线与元器件间的电感影响较 小,而接地电路中的环流引起的干扰对系统影 响较大,因而采用一点接地;
用电流传输代替电压传输;
采用双绞线、同轴电缆或屏蔽线进 行传输;
长线传输的阻抗匹配。
B RT
电子系统设计
❖抑制空间干扰
➢ 抑制空间干扰的主要措施有:
加大印刷板间的间隔,加大导线间、元器件间的间隔,导线之间添 加接地线等;
电子系统的抗干扰设计与排除方法
电子系统的抗干扰设计与排除方法一、引言随着科技的不断发展,电子系统在各个领域的应用越来越广泛。
然而,电子系统在工作过程中常常会受到各种干扰,导致系统性能下降甚至工作故障。
因此,电子系统的抗干扰设计与排除方法显得尤为重要。
本文将详细介绍电子系统抗干扰设计和排除故障的方法。
二、电子系统抗干扰设计方法1. 电磁兼容性设计- 使用屏蔽材料:在设计阶段选用具有良好屏蔽效果的材料,如铁磁材料、金属层等,以减少电磁波的干扰。
- 合理布局:在布线时,合理安排信号线、电源线等,尽量缩短信号线长度,减少电磁波耦合和辐射。
- 优化地线设计:合理规划地线布置,减少接地电位差,提高系统的地电位均衡性。
- 使用滤波器:采用合适的滤波器对信号进行滤波,抑制高频干扰。
2. 良好的供电系统设计- 使用稳定的电源供应:选择稳压器或稳压电源,保证供电的稳定性,避免电源的突然波动对系统的影响。
- 添加滤波电容:在供电端添加适当的滤波电容,降低电源噪声干扰。
- 合理地排布电源线:尽量远离其他干扰源,如马达、电机等,避免其干扰。
3. 优化信号线布线- 信号线和电源线分离:电源线和信号线在布线过程中要分开走,避免电源线对信号线产生干扰。
- 信号线减少环路:信号线布线过程中,减少信号线的环路面积,避免环路产生的磁感应干扰。
4. 使用电磁屏蔽技术- 地屏蔽:在电子设备中引入地屏蔽,用于隔离内外部的电磁波干扰。
- 磁屏蔽:使用磁屏蔽材料,在敏感部件周围形成一个干扰屏蔽层,减少外部磁场对系统的影响。
三、电子系统故障排除方法1. 增加屏蔽:对于受到外界辐射干扰的电子系统,可以通过增加屏蔽材料或提供额外的屏蔽罩来减少干扰。
2. 使用滤波器:为了减少电源中的噪声干扰,可添加合适的滤波器,如低通滤波器、带通滤波器等。
3. 调整系统接地:在电子系统接地不良的情况下,可通过调整接地点或增加接地电阻,提高接地的效果。
4. 优化布线:对于信号线受到互相干扰或电源线干扰的情况,可以优化布线,分离信号线和电源线,减少干扰。
电子系统EMI排放与抗干扰设计
电子系统EMI排放与抗干扰设计在电子系统中,电磁干扰(EMI)是一种常见的问题,可能影响系统的性能和稳定性。
因此,设计工程师需要考虑如何降低系统的EMI排放,并增强系统的抗干扰能力。
以下是关于电子系统EMI排放与抗干扰设计的一些重要内容。
首先,对于EMI排放的控制,设计工程师可以采取以下措施:1. 合理布局PCB板:合理布局PCB板可以减少信号线之间的干扰,降低EMI 排放。
尽量将高频和低频信号线分开布置,并严格控制信号线的长度。
2. 使用屏蔽罩和屏蔽材料:在设计中增加屏蔽罩和屏蔽材料可以有效地阻挡EMI的辐射。
3. 地线设计:良好的地线设计可以减少共模噪声,降低系统的EMI排放。
合理挖洞布地和增加地孔可以改善系统的地线质量。
4. 滤波器的使用:在输入和输出端口添加滤波器可以有效地抑制高频噪声,降低EMI排放。
5. 选择合适的元器件:选择低噪声、低辐射的元器件可以减小系统的EMI排放。
其次,增强系统的抗干扰能力也是至关重要的。
以下是一些提高抗干扰能力的方法:1. 地线设计:良好的地线设计不仅可以减少系统的EMI排放,同时也可以提高系统的抗干扰能力。
合理挖洞布地和增加地孔可以改善系统的地线质量。
2. 使用滤波器:在输入和输出端口添加滤波器可以过滤掉干扰信号,提高系统的抗干扰能力。
3. 隔离磁性元件:使用隔离磁性元件可以有效地隔离外部磁场干扰,提高系统的抗干扰能力。
4. 使用屏蔽罩和屏蔽材料:增加屏蔽罩和屏蔽材料可以有效地屏蔽外部干扰,提高系统的抗干扰能力。
5. 电源滤波:在电源输入端添加电源滤波器可以过滤掉电源中的噪声,提高系统的抗干扰能力。
综上所述,电子系统的EMI排放和抗干扰设计是设计工程师需要考虑的重要因素。
通过合理的PCB布局、地线设计、滤波器的使用、屏蔽罩和屏蔽材料的增加,以及选择合适的元器件和使用隔离磁性元件等方法,可以有效地降低系统的EMI排放并增强系统的抗干扰能力,从而提高系统的性能和稳定性。
电力电子技术中的电力电子系统的抗干扰能力如何提升
电力电子技术中的电力电子系统的抗干扰能力如何提升电力电子技术在现代能源转换和控制系统中扮演着重要的角色。
然而,由于电力电子系统的工作环境存在各种干扰源,如电磁干扰、噪声等,其抗干扰能力对系统的性能和稳定性具有关键影响。
因此,提升电力电子系统的抗干扰能力是一个重要的研究方向。
本文将从设计和优化两个方面探讨电力电子系统的抗干扰能力提升方法。
1. 设计方面的提升方法1.1 电力电子系统的整体设计在电力电子系统的整体设计中,应考虑系统的抗干扰能力。
首先,合理选择和配置电力电子器件,并确保其工作在适当的工作点上。
其次,采用合适的隔离和屏蔽措施,以防止外部干扰源对系统产生影响。
此外,考虑到系统的地线布局和电源滤波等因素,能有效减少外部干扰的传导和辐射。
1.2 信号处理和滤波在电力电子系统中,各种信号会相互干扰,影响系统性能。
通过合理的信号处理和滤波设计,可以有效减少干扰对系统的影响。
例如,针对输入信号进行滤波,降低高频噪声的影响。
此外,应采用适当的电源滤波措施,减少电源干扰对系统的影响。
1.3 控制算法的优化电力电子系统的控制算法对系统的抗干扰能力具有重要影响。
通过优化控制算法,可以提高系统对干扰的响应能力。
例如,采用自适应控制算法,可以根据系统的工作状态实时调整控制参数,提高系统的动态响应能力。
此外,采用先进的数字信号处理技术,可以实时监测和处理系统信号,减少干扰对控制系统的影响。
2. 优化方面的提升方法2.1 提高系统的可靠性提高电力电子系统的可靠性是提升抗干扰能力的关键。
通过采用可靠性较高的电力电子器件和元件,降低系统的故障率。
此外,采用合适的故障检测和诊断技术,及时发现并处理系统故障,保证系统的正常运行。
2.2 增强系统的故障容忍能力电力电子系统对故障的容忍能力决定了系统在故障状态下的运行稳定性。
通过优化系统结构和控制策略,提高系统对故障的检测、隔离和容错能力。
例如,采用冗余设计和故障保护回路,可以保证系统在故障发生时继续可靠运行。
电子干扰措施及抗干扰措施
电子干扰措施及抗干扰措施传统的电子对抗定义为使用电磁能量测定、利用、削弱或通过破坏、摧毁、阻止敌方使用电磁频谱,同时保障己方使用电磁频谱的军事行动。
1. 电子干扰措施或称电子对抗Electronic Countermeasures,ECM2. 电子抗干扰措施或称电子反对抗Electronic Counter-countermeasures,ECCM电子干扰措施指阻止或削弱敌方对电磁频谱的有效使用所采取的行动。
它包括有源电子干扰和无源电子干扰。
电子干扰的目的就是要破坏收发系统某个环节,使其不能正常工作或正常接收、处理信号:无源电子干扰用某种方式反射雷达电磁波以与真实目标的反射相抗衡,这种对抗一般用角反射器或箔条实现。
有源电子干扰系统通过发射适当的无线电电磁波束来扼制敌方电子设备效用,尽最大限度的减轻对己方的威胁。
距离欺骗干扰距离欺骗干扰用于干扰雷达的测距电路,以使敌方雷达得出错误的信息。
当干扰机接收到雷达信号时,便回答出一个在时间上比雷达信号提前或落后的强干扰信号,致使雷达距离自动跟踪系统的距离波门跟踪干扰信号造成测距误差,甚至丢失目标。
速度欺骗干扰速度欺骗干扰用来干扰利用多普勒原理进行工作的雷达设备。
通过改变雷达回波的多普勒频率造成雷达的测速误差。
角度欺骗角度欺骗是人为地发射一种模拟敌方雷达角度信息的特征,但与真正的角度信息不同的干扰信号,用于破坏敌方雷达角跟踪电路的正常工作。
倒相干扰就是一种比较典型的角度干扰,这种干扰专门用来对付圆锥扫描体制的雷达。
雷达干扰机目前国外现役雷达干扰机的干扰频段普遍在2~18千兆赫,部分设备经扩频后低端可达0.6兆赫,高端可达40千兆赫;脉冲干扰功率一般在1千瓦与数百千瓦之间,有的高达1兆瓦;普遍采用微处理机和模块化结构,自动化程度高。
通信干扰机现役通信干扰机多采用宽频段、多频段技术,其频段范围在1.5~500兆赫左右;干扰功率除摆放式、投掷式、飞航式等小型干扰机在10~100瓦左右外,车载式、机载式的功率都较大,一般为400瓦至数千瓦,最高达10千瓦。
电子电路的抗干扰控制措施
电子电路的抗干扰控制措施电气工程论文发表电子电路系统在运行中会产生一些干扰,而这些干扰具有较大危害性,电子电路抗干扰技术就是针对这一干扰危害所研发出来的。
电子电路系统非常容易受到电磁干扰,且有很大的危害性,单从电磁辐射干扰角度来看,只要一点的辐射干扰都会给电子电路系统带来较大影响,不能让其稳定运行,电子设备也不能正常工作,要是严重的话整个电子电路系统的正常运行都是非常困难的,让所有的电子电路系统配置失去工作能力,不能为电子电路系统提供任何服务。
所以说,采取有效的抗干扰方法能让电子电路系统安全运行,不会受到干扰的侵害。
1电子电路系统干扰的类型和危害1.1干扰的类型。
电磁干扰是在电子电路系统运行中存在的一种干扰源,要是从干扰的船舶途径来看,可以将电磁干扰划分成传导干扰以及空间辐射干扰。
传导干扰主要是通过电子电路中的所有电路单元还有所有的电路导线,在导线上发挥其干扰作用,然后在通过导线连接,让所有的干扰源都顺着导线开始传输,这样就会干扰到整个电子电路系统。
而空间辐射干扰主要的传统途径是电子电路的空间,它通过空间辐射去干扰整个电子电路系统,让其不能正常运行。
1.2干扰的危害。
首先是空间辐射干扰给电子电路系统带来的危害,在电磁干扰系统中,空间辐射干扰是电子电路系统中非常常见的一种干扰形式,这种干扰主要的传播干扰源就是空间,通过空间对整个电子电路进行干扰,让系统不能正常运行,要是细分的话还能将空间辐射干扰给分成远辐射干扰以及近耦合干扰。
空间辐射的干扰源就是电磁能量,而且干扰途径也非常多,有可能特定的条件下,电源电路、信号电路以及控制电路都有可能成为辐射天线,从而形成空间辐射的干扰途径,然后干扰源再通过的系统空间开始流动并产生辐射,这样一来,电子电路系统就会在电路导线的流动下干扰到电磁感应以及电容电感。
其次是传导传导干扰给电子电路系统带来的危害,这种电磁干扰主要是在电子电路系统中的各个导线上开始传播,然后对系统进行干扰。
浅析现代电子系统抗干扰问题
浅析现代电子系统抗干扰问题电子系统的干扰是现代电子系统领域难以避免的问题,文章针对现代电子系统的结构特性,论述电子系统的主要干扰问题。
为降低干扰给电子系统的正常运行带来的危害,从硬件角度对解决这些干扰的技术措施进行了介绍。
实践经验表明,在电子系统设计中综合运用这些措施,能够使电子系统的抗干扰能力进一步提高。
标签:电子系统;抗干扰;电磁干扰;静电1 引言随着数字化时代的到来,电子信息行业得到迅猛发展,电子系统的发展呈现出快速化、高集成度的发展现象;现代电子系统具有传统电子系统所没有的特点,具体表现为:功能完善、程度高、强弱电结合、数字与模拟信号结合的特点。
电子系统的这些新特性,使得其内部复杂的电路之间,集成芯片之间的干扰加重;此外,由于电子系统往往处在较为恶劣的电磁环境中,受到严重的干扰,导致其输出结果与输入指令相脱离,与预计的结果不一致,甚至会导致系统发生故障与发生不可预测的事故。
因此,认真分析现代电子系统的各种干扰,不断探究有效的抗干扰技术就显得非常有必要。
2 现代电子系统的干扰分类空间干扰。
这类干扰主要指的是由于电磁场在电子线路、壳体表面、导体辐射而引起的调制与噪声吸收。
系统本身是其主要来源,由于电子系统会接收外界的干扰,因此也能对系统外产生空间干扰。
一般而言,通道干扰与供电系统干扰的强度要远大于空间干扰的强度,而且空间干扰能够通过良好的屏蔽、正确的接地以及良好的布局设计进行解决。
过程通道的干扰。
这种干扰主要指的是电子系统利用后向、前向及相互通道之间进行信息传输的路径。
长线传输是过程通道产生干扰的主要原因,当传输信息为脉冲波时,这种干扰就会尤为明显,衰减、时延、畸变及通道干扰耦合都会在传输过程中出现,同时还会受到空间电磁场的干扰。
为了提高长线传输的可靠性,采用光同轴电缆传输、电耦合隔离、阻抗匹配、屏蔽、双绞线传输等方法解决这类干扰问题。
静电放电(ESD)干扰。
主要指静电放电对电子系统的辐射及干扰,在静电放电过程中产生强大的电磁脉冲,使电子系统中的敏感器件工作状态发生改变或者造成其损坏而无法正常工作。
电子系统抗干扰理论与基本技术
2020/11/24
电子系统抗干扰理论和基本技术
电子电路抗干扰技术基础
(12) 1/f噪声或闪烁噪声 晶体管、场效应管等器件在低频端所产生的一种噪声 ,其噪声功率与频率成反比地增大,故称1/f噪声。对这 种噪声产生的机理,目前尚有不同见解,但已经知道它 与半导体材料制作时清洁处理有关。 (13)天线热噪声 天线本身的热噪声是非常小的。但是,天线周围的介 质微粒处于热运动状态,这种热运动产生扰动的电磁波 辐射被天线接收,然后又由天线辐射出去。当接收与辐 射的噪声功率相等时,天线和周围的介质处于热平衡状 态,这样天线中就有了这种天线热噪声。 (14)电化电势噪声 这是电路中的金属在腐蚀时产生的一种电池效应,这 种电他效应形成的噪声称电化电势噪声。
电子电路抗干扰技术基础Fra bibliotek噪声是一种电子信号,而干扰是指的某种效应,是由于噪 声原因对电路造成的一种不良反应。
电路中存在着噪声,却不一定形成干扰。在数字电路中。 往往可以用示波器观察到在正常的脉冲信号上混有一些小的尖 峰脉冲,这种小尖峰脉冲是不期望的一种噪声。由于电路特性 关系,这些小尖峰脉冲还不致于使数字电路的逻辑受到影响而 发生混乱,所以可以认为是没有干扰。当然,噪声与干扰的区 分有时候也是比较困难的,特别是由于人们在判别是否受到干 扰这个问题的认识上有差异,故不容易区分哪些应叫做噪声, 哪些应称为干扰。
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电子电路抗干扰技术基础
(3)辉光放电噪声 当两个接点间的气体被电离时,在两个接点间就会产生一 种再生的、能自己维持的辉光放电。辉光放电经常在继电器 触点、开关接点处发生,这种放电除了能引起高频辐射外, 还在配电线上引起电压电流的冲击。 (4)脉冲式噪声 数字电路中的脉冲信号、晶体振荡产生的时钟频率脉冲等 ,通过各种方式对其他电路产生干扰。 (5)开关式噪声 在开关电路中如晶体管、可控硅开关在工作时所产生的尖 峰脉冲噪声,特别是在断开电感负载时产生的开关式噪声特 别强烈。 (6)电波噪声 高频电路、无线电广播和通讯设备所辐射出的电磁波是对 电路影响的一种电波噪声。
电子系统抗干扰技术及应用
本科毕业论文电子系统抗干扰技术及应用系院:电子科学与工程系学生姓名:黄耀学号:0508110203专业:电子科学与技术年级:05级完成日期:2009年5月指导教师:文桦摘要随着电子技术的不断进步,人们对电子产品的需求越来越多,从而对电子产品的要求也越来越高,这就促使人们想方设法提高电子系统的稳定性、可靠性。
本文从电子系统干扰及抗干扰技术的角度出发,分析和探讨了现阶段抗干扰技术在电子系统中的应用。
进一步对电子系统抗干扰技术提出了观点和看法。
电子系统的抗干扰措施有硬件措施和软件措施。
在系统设计初期如果硬件抗干扰措施得当,可将绝大部分干扰拒之门外,但仍然会有少数干扰进入电子系统,故软件抗干扰措施作为第二道防线必不可少。
本文介绍了几种形式的干扰以及解决方法,并以干扰对单片机应用系统及PLC控制系统的影响及其所采取的抗干扰措施为例进行阐述。
其中通过合理的硬件电路设计,可以削弱或抑制绝大部分干扰。
软件抗干扰技术是当系统受干扰后,使系统恢复正常运行或输入信号受干扰后去伪存真的一种辅助方法。
此技术属于一种被动抗干扰措施,但是由于软件抗干扰设计灵活,节省硬件资源,操作起来方便可行,所以软件抗干扰技术越来越受人们的重视。
一个成功的抗干扰系统是由硬件和软件相结合构成的。
关键词:电子系统;硬件抗干扰;软件抗干扰AbstractWith the continuous advancement of technology, there is growing demand for electronic products, and thus the requirements for electronic products have become more sophisticated, which prompted people to find ways to improve the stability of the electronic system. Electronic systems from jamming and anti-jamming technology point of view, at this stage of analysis and anti-jamming technology in the electronic system, and further anti-jamming technology for the electronic system and put forward a perspective view of an electronic system to further anti-jamming technology deeper study.Anti-interference measures are measures of hardware and software. If the hardware anti-jamming measures properly, the vast majority of interference can be excluded, but there would be a small number of interference with access to electronic systems, software, anti-jamming measures it as an essential second line of defense. In this paper, some type of jamming and some ways and means of solutions are introduced in detail, such as the distribution of signal flow, grounding, the design of how effectively avoid the jamming in printed circuit and some notices of power supply, and so on. A majority of the jamming can be eliminated or controlled by the logical hardware design. Software anti-jamming technology is subject to interference when the system after the system resumed normal operation or after the input signal to the pseudo-interference of a complementary method of seeking truth. This technology is a passive anti-interference measures, but the melancholy anti-jamming software designed with the flexibility to save hardware resources, to facilitate the operation viable, so the software more and more anti-jamming technology attention. A successful anti-jamming system is a combination of hardware and software composition.Key words:electronic systems; hardware anti-jamming; software anti-jamming目录1引言 (1)1.1 电子系统抗干扰技术发展的背景及现状 (1)1.2 电子系统抗干扰技术研究的意义 (1)1.3 本论文研究的主要内容 (1)2 电子系统产生干扰的原因 (2)2.1形成干扰的基本因素 (2)2.2干扰的来源 (2)2.3干扰的分类 (2)2.4干扰对电子系统的影响 (3)2.4.1 干扰对单片机应用系统的影响 (3)2.4.2 干扰对PLC控制系统的影响 (3)3 电子系统的抗干扰技术 (6)3.1 硬件抗干扰技术 (6)3.1.1 抑制干扰源的基本方法 (6)3.1.2抑制干扰源的常用措施 (6)3.1.3切断干扰传播途径的常用措施 (6)3.1.4提高热敏器件的抗干扰性能 (7)3.2 软件抗干扰技术 (8)3.2.1软件工程开发方法 (8)3.2.2 故障自诊断技术 (9)4 硬件抗干扰技术及应用 (10)4.1 抗干扰技术在单片机应用系统上的应用 (10)4.2 抗干扰技术在PLC控制系统上的应用 (11)5 软件抗干扰技术及应用 (14)5.1 软件抗干扰设计 (14)5.2 软件拦截技术 (14)6 结束语 (19)参考文献 (20)致谢 (21)1引言1.1 电子系统抗干扰技术发展的背景及现状随着电子技术的迅速发展,现代的电子设备已广泛地应用于人类生活的各个领域。
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电子系统抗干扰一.概述在电子系统设计中,应充分考虑并满足抗干扰性的要求。
形成干扰的基本要素有三个:1)干扰源,指产生干扰的元件、设备或信号;2)耦合路径,指干扰从干扰源传播到敏感器件的通路或媒介;3)敏感器件,指容易被干扰的对象。
抗干扰设计的基本原则是:抑制干扰源,切断干扰耦合路径,提高敏感器件的抗干扰性能。
二.干扰源用数学语言描述,du/dt、di/dt大的地方就是干扰源。
电磁干扰源主要包括雷电、静电放电、开关电源、传送器(通信设备)、瞬时功率执行元件(如继电器、起辉器)、可控硅、电机、高频时钟等。
系统各部件之间也会相互干扰。
抑制干扰源就是要尽可能的减小干扰源的du/dt、di/dt。
这是抗干扰设计中最优先考虑和最重要的原则。
减小干扰源的du/dt可以通过在干扰源两端并联电容来实现。
减小干扰源的di/dt则通过在干扰源回路中串联电感或电阻以及增加续流二极管来实现。
抑制干扰源的常用措施如下:1对电源部分进行PCB设计时,要使用大面积铺地,尽量增大供电线宽度以降低噪声。
并对电源部分采取滤波措施。
2,对电机、继电器等线圈器件增加续流二极管,消除断开线圈时产生的反向电动势的干扰。
并在线圈两端并接火花抑制电路(可用RC串联电路)。
3,给电机加滤波电路,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的高频电容,以减小IC对电源的影响。
高频电容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,会影响滤波效果。
5,布线时避免90度折线,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(这个噪声严重时可能会把可控硅击穿)。
三.耦合路径按干扰的传播路径可将其分为传导干扰和辐射干扰两类。
3.1 传导干扰:所谓传导干扰是指通过导线传播到敏感器件的干扰。
多发生在低频电路中。
例如一条导线在一个有噪声的环境中经过,这条导线通过感应将接受这个噪声并且将它传递到电路的其余部分。
例如两个电路共享电源导线及接地导线,则其中一个电路中的变压波动会通过电源线及接地线传导至另一电路中。
噪声和有用信号的频带不同,可以通过在导线上增加滤波器的方法切断噪声的传播,有时也可加隔离光耦来解决。
电源噪声的危害最大,要特别注意处理。
3.2 辐射干扰所谓辐射干扰是指通过空间辐射传播到敏感器件的干扰。
多发生在高频电路中。
一般的解决方法是增加干扰源与敏感器件的距离,用地线把它们隔离和在敏感器件上加屏蔽罩。
3.3 切断耦合路径的常用措施: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。
许多单片机对电源噪声很敏感,要给单片机电源加滤波电路或稳压器,以减小电源噪声对单片机的干扰。
滤波器可分为吸收式滤波器和反射式滤波器。
反射式滤波器一般由电容和电感组成,能阻止无用信号并将其反射回信号源。
吸收式滤波器一般由铁氧体材料制成,能将不希望的信号吸收掉。
2,如果单片机的I/O口用来控制电机等噪声器件,在I/O口与噪声源之间应加隔离(滤波或光电隔离)。
3,注意晶振布线。
晶振与单片机引脚尽量靠近,用地线把时钟区隔离起来,晶振外壳接地并固定。
此措施可解决许多疑难问题。
4,电路板合理分区,如强、弱信号,数字、模拟信号。
尽可能让干扰源(如电机,继电器)远离敏感元件(如单片机)。
5,单片机和大功率器件的地线要单独接地,以减小相互干扰。
大功率器件尽可能放在电路板边缘或单独制板。
6,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,可显著提高电路的抗干扰性能。
四敏感器件其实所有的电子电路都会接受传送的电磁干扰。
在微控制器系统中,A/D 、D/A 变换器,单片机,数字 IC,弱信号放大器等容易受到噪声的影响。
在数字电路部分,临界信号最容易受到电子干扰的影响,包括复位、中断和控制信号。
提高敏感器件的抗干扰性能是指从敏感器件这边考虑,尽量减少对干扰噪声的拾取,以及从不正常状态尽快恢复。
提高敏感器件抗干扰性能的常用措施如下:1)布线时尽量减少回路环的面积,以降低感应噪声。
2)布线时,电源线和地线要尽量粗。
除减小压降外,更重要的是降低耦合噪声。
3)对于单片机闲置的I/O口,不要悬空,要接地或接电源。
其它IC的闲置端在不改变系统逻辑的情况下接地或接电源。
4)对单片机使用电源监控及看门狗电路,可大幅度提高整个电路的抗干扰性能。
5)在速度能满足要求的前提下,尽量降低单片机的晶振和选用低速数字电路。
6)IC 器件尽量直接焊在电路板上,少用 IC 座。
五.接地设计接地是电路和设备最基本的要求之一,也是EMC设计的重要措施。
采取何种接地方式要根据实际情况决定,任何接地方式都有其应用范围和局限性。
例如在低频电路中,要避免形成接地环路,因为这会造成地基准电位的变化。
而在高频电路中,主要是防止形成天线效应,故要采用多点接地,虽然可能形成接地环路,但在设计时也是允许的。
5.1 接地的分类1.安全地,通过一个低阻抗通路连接到大地的接地方式,定义为安全地。
安全地的目的是不允许存在危险电压,设备不会因为电路问题导致安全故障。
2.信号电压“零电位”地从电压的角度考虑,“地”被定义为一个等电位点,用来作为两个或更多系统的参考电平。
从电流的角度考虑,“地”定义为一个低阻抗的路径,信号电流经此路径返回其源。
设计工程师主要应该关心的是电流,在设计产品时,要时时关注电路的回流路径。
根据电路模块性质的不同,信号地又常被大家细分为模拟地、数字地、高频地、电源地、屏蔽地等。
5.2 系统接地系统接地的方式可分为浮地、单点接地、多点接地、混合接地几种。
浮地指设备内部工作地与外部隔离绝缘,系统的任何地线不通过任何形式最终接到大地上。
此接地方式多用于塑料外壳、使用安全电压的小型设备。
单点接地指系统或设备上仅一点接地,也称为星型接地。
要求每个电路只接地一次,且接在同一个点上。
低频设备多使用这种接地方式。
在高频电路中必须使用多点接地,并要求每根接地线的长度小于信号波长的1/20。
各线路或部件分别采用最短的接地线并多处进行接地。
对射频信号进行多点接地,其它部分单点接地,即为混合接地。
系统接地线比较好的搭接方式是焊接。
可以保证信号回流路径的顺畅。
若采用压接等其它搭接方式,对搭接的表面要进行必要的处理,保证搭接的表面是面接触。
5.3 PCB接地设计因为不同性质的电路对电压基准的精度要求不同,噪声容限不同,所以不同性质的电路要设置不同的信号回流通道。
对于几种不同性质的电路混在一起的复合电路来讲,各种地的关系应遵循电位基准相同但不互相干扰的原则。
电位基准相同与不互相干扰是一对矛盾,电位基准相同要求不同的地相连。
不相互干扰要求分开,具体考虑不同的地是否相连和在何处相连时要考虑哪个是主要矛盾。
如果两种电路对电压基准一致性要求特高而又不怕干扰或没有干扰,那么他们的地完全可以直接相连而不必拉到远端才相连,甚至合二为一。
如果两种电路对电压基准的一致性没有要求,那么就根本不需要相连。
在单层PCB 中,接地线的宽度应尽可能的宽。
跳线和地线宽度的改变应尽量少,否则将引起线路阻抗与电感的变化。
在双层PCB中,地线应以树杈形状连接各元器件的地线,推荐支线地宽度不小于50mil,母线地宽度不小于100mil。
对较高频率部分,推荐另一层的相对应部分做出接地参考平面。
推荐汇接点在内部电源或外部输入电源的大滤波电容的接地点处。
4层PCB板,分层次序为:信号、地、电源、信号。
地层最好不作划分,除非存在非常好划分的地层,并且没有信号线跨越地层。
重要的信号层一定要紧靠地层走线。
六层PCB板,推荐的分层次序为:信号、地层、信号、电源、地层、信号。
此分层方式可以保证信号充分的回流平面,并且电源和地层间的电容较大,阻抗较小,有利于电源解耦。
为减小边缘效应造成的电磁辐射,要求电源平面物理上比其相邻的地平面小20H(电源与地层间距的20倍)。
六.单板传输线的设计PCB的布线设计主要考虑反射和串扰的影响6.1 反射信号的反射是由于源端、传输线、负载端的阻抗不匹配而照成的。
控制传输反射,主要从以下三个方面考虑:1,降低系统频率以便在另一个信号加到传输线上之前传输线的反射达到稳态;2,缩短PCB走线以便反射在短时间达到稳态;3,阻抗匹配消除反射;常用的阻抗匹配的方法包括:串联匹配、并联匹配、戴维南匹配、RC网络匹配、二极管匹配。
串联匹配:在信号源端阻抗低于传输线特征阻抗的条件下,在信号的源端和传输线之间串接一个电阻R,使源端的输出阻抗与传输线的特征阻抗相匹配,抑制从负载端反射回来的信号发生再次反射。
并联匹配:在信号源端阻抗很小的情况下,通过增加并联电阻使负载端输入阻抗与传输线的特征阻抗相匹配,达到消除负载端反射的目的。
戴维南匹配是双电阻形式的并联匹配,一个电阻上拉,一个电阻下拉。
这种端接方法可以完全吸收发送的波而消除反射,但会增加系统功耗并降低噪声容限(限制了信号的上下限)。
RC网络匹配功耗低,有一定的滤波效果,在TTL和CMOS电路中用的较多二极管网络匹配常用于限制走线过程中的过冲。
6.2 串扰串扰,一般是指某一回路中的电流或电压在邻近回路产生了感应的电流或电压,从而影响了该邻近回路的正常工作。
产生串扰的主要因素为传输线间的数据切换模式、线与线的间距以及驱动器的开关速度。
减少串扰的主要措施如下:1,尽量拉大传输线间的距离;2,使布线层与参考平面间的介质层尽可能薄;3,对关键传输线,改用差分线传输,或将关键信号线夹在两个地平面内(多层板),或包地线保护(双层板);4,相邻两层的信号层走线方向应该垂直,尽量不要平行走线;5,在保证时序的情况下,尽量选用低速元器件;6,两平行走线间距离间隔必须不小于单一走线宽度的3倍(3W原则)。
七.电容的选型电容种类繁多,性能各异,选择合适的电容可以解决许多 EMC 问题。
7.1 常用电容简介铝质电解电容通常是在绝缘薄层之间以螺旋状缠绕金属箔而制成,这样可在单位体积内得到较大的电容值,但也使得该部分的内部感抗增加。
钽电容由一块带直板和引脚连接点的绝缘体制成,其内部感抗低于铝电解电容。
陶质电容的结构是在陶瓷绝缘体中包含多个平行的金属片。
其主要寄生为片结构的感抗,通常这将在低于1MHz 的区域造成阻抗。
绝缘材料的不同频响特性意味着一种类型的电容会比另一种更适合于某种应用场合。
铝电解电容和钽电解电容适用于低频终端,主要是存储器和低频滤波器领域。
在中频范围内(从1KHz 到1MHz),陶质电容比较适合,常用于去耦电路和高频滤波。
特殊的低损耗(通常价格比较昂贵)陶质电容和云母电容适合于甚高频应用和微波电路。
为得到最好的EMC特性,电容具有低的ESR(Equivalent Series Resistance,等效串联电阻)值是很重要的,因为它会对信号造成大的衰减,特别是在应用频率接近电容谐振频率的场合。