如何提高電子產品的抗干擾能力和電磁相容

2021-06-27 08:51:47 字數 2527 閱讀 2656

在研製帶處理器的電子產品時,如何提高抗干擾能力和電磁相容性?

1、 下面的一些系統要特別注意抗電磁干擾:

(1) 微控制器時鐘頻率特別高,匯流排週期特別快的系統。

(2) 系統含有大功率,大電流驅動電路,如產生火花的繼電器,大電流開關等。

(3) 含微弱模擬訊號電路以及高精度a/d變換電路的系統。

2、 為增加系統的抗電磁干擾能力採取如下措施:

訊號在印製板上的延遲時間與引線的特性阻抗有關,即與印製線路板材料的介電常數有關。可以粗略地認為,訊號在印製板引線的傳輸速度,約為光速的1/3到1/2之間。微控制器構成的系統中常用邏輯**元件的tr(標準延遲時間)為3到18ns之間。

在印製線路板上,訊號通過乙個7w的電阻和一段25cm長的引線,線上延遲時間大致在4~20ns之間。也就是說,訊號在印刷線路上的引線越短越好,最長不宜超過25cm。而且過孔數目也應盡量少,最好不多於2個。

當訊號的上公升時間快於訊號延遲時間,就要按照快電子學處理。此時要考慮傳輸線的阻抗匹配,對於一塊印刷線路板上的整合塊之間的訊號傳輸,要避免出現td>trd的情況,印刷線路板越大系統的速度就越不能太快。 用以下結論歸納印刷線路板設計的乙個規則: 訊號在印刷板上傳輸,其延遲時間不應大於所用器件的標稱延遲時間。

cmos工藝製造的微控制由輸入阻抗高,雜訊高,雜訊容限也很高,數位電路是迭加100~200mv雜訊並不影響其工作。若圖中ab線是一模擬訊號,這種干擾就變為不能容忍。如印刷線路板為四層板,其中有一層是大面積的地,或雙面板,訊號線的反面是大面積的地時,這種訊號間的交叉干擾就會變小。原因是,大面積的地減小了訊號線的特性阻抗,訊號在d端的反射大為減小。特性阻抗與訊號線到地間的介質的介電常數的平方成反比,與介質厚度的自然對數成正比。若ab線為一模擬訊號,要避免數位電路訊號線cd對ab的干擾,ab線下方要有大面積的地,ab線到cd線的距離要大於ab線與地距離的2~3倍。可用區域性遮蔽地,在有引結的一面引線左右兩側布以地線。

對於雙面板,地線布置特別講究,通過採用單點接地法,電源和地是從電源的兩端接到印刷線路板上來的,電源乙個接點,地乙個接點。印刷線路板上,要有多個返回地線,這些都會聚到回電源的那個接點上,就是所謂單點接地。所謂模擬地、數字地、大功率器件地開分,是指佈線分開,而最後都匯集到這個接地點上來。與印刷線路板以外的訊號相連時,通常採用遮蔽電纜。對於高頻和數碼訊號,遮蔽電纜兩端都接地。低頻模擬訊號用的遮蔽電纜,一端接地為好。

對雜訊和干擾非常敏感的電路或高頻雜訊特別嚴重的電路應該用金屬罩遮蔽起來。

1uf,10uf電容,並行共振頻率在20mhz以上,去除高頻率雜訊的效果要好一些。在電源進入印刷板的地方和乙個1uf或10uf的去高頻電容往往是有利的,即使是用電池供電的系統也需要這種電容。           每10片左右的積體電路要加一片充放電電容,或稱為蓄放電容,電容大小可選10uf。最好不用電解電容,電解電容是兩層溥膜卷起來的,這種卷起來的結構在高頻時表現為電感,最好使用膽電容或聚碳酸醞電容。

去耦電容值的選取並不嚴格,可按c=1/f計算;即10mhz取0.1uf,對微控制器構成的系統,取0.1~0.01uf之間都可以。

3、 降低雜訊與電磁干擾的一些經驗。

(1) 能用低速晶元就不用高速的,高速晶元用在關鍵地方。

(2) 可用串乙個電阻的辦法,降低控制電路上下沿跳變速率。

(3) 盡量為繼電器等提供某種形式的阻尼。

(4) 使用滿足系統要求的最低頻率時鐘。

(5) 時鐘產生器盡量靠近到用該時鐘的器件。石英晶體振盪器外殼要接地(6) 用地線將時鐘區圈起來,時鐘線盡量短。

(7)i/o驅動電路盡量靠近印刷板邊,讓其盡快離開印刷板。對進入印製板的訊號要加濾波,從高雜訊區來的訊號也要加濾波,同時用串終端電阻的辦法,減小訊號反射。

(8) mcd無用端要接高,或接地,或定義成輸出端,積體電路上該接電源地的端都要接,不要懸空。

(9) 閒置不用的閘電路輸入端不要懸空,閒置不用的運放正輸入端接地,負輸入端接輸出端。

(10) 印製板盡量使用45折線而不用90折線佈線以減小高頻訊號對外的發射與耦合。

(11) 印製板按頻率和電流開關特性分割槽,雜訊元件與非雜訊元件要距離再遠一些。

(12) 單面板和雙面板用單點接電源和單點接地、電源線、地線盡量粗,經濟是能承受的話用多層板以減小電源,地的容生電感。

(13) 時鐘、匯流排、片選訊號要遠離i/o線和接外掛程式。

(14) 模擬電壓輸入線、參考電壓端要盡量遠離數位電路訊號線,特別是時鐘。

(15) 對a/d類器件,數字部分與模擬部分寧可統一下也不要交叉。

(16) 時鐘線垂直於i/o線比平行i/o線干擾小,時鐘元件引腳遠離i/o電纜。

(17) 元件引腳盡量短,去耦電容引腳盡量短。

(18) 關鍵的線要盡量粗,並在兩邊加上保護地。高速線要短要直。

(19) 對雜訊敏感的線不要與大電流,高速開關線平行。

(20) 石英晶體下面以及對雜訊敏感的器件下面不要走線。

(21) 弱訊號電路,低頻電路周圍不要形成電流環路。

(22) 任何訊號都不要形成環路,如不可避免,讓環路區盡量小。

(23) 每個積體電路乙個去耦電容。每個電解電容邊上都要加乙個小的高頻旁路電容。

(24) 用大容量的鉭電容或聚酷電容而不用電解電容作電路充放電儲能電容。使用管狀電容時,外殼要接地

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