電子學習之微控制器的抗干擾性問題

2021-10-07 23:08:30 字數 1883 閱讀 6487

摘自《微控制器應用開發例項》

影響微控制器系統可靠安全執行的主要因素主要來自系統內部和外部的各種電氣干擾,並受系統結構設計、元器件選擇、安裝、製造工藝的影響。這些都是微控制器系統的干擾因素,長會導致微控制器系統執行失常,輕則影響產品質量,重則會導致事故,造成重大經濟損失。

形成干擾的基本要素有3個。

(1)干擾源。指產生干擾的元件、裝置或訊號,用數學語言描述為du/dt、di/dt大的地方就是干擾源,如雷電、繼電器、可控矽、電機、高頻時鐘等可能成為干擾源。

(2)傳播路徑。指干擾從干擾源傳播到敏感器件的通路或媒介。典型的干擾傳播路徑是通過導線的傳導和空間的輻射。

(3)敏感器件。指容易被干擾的物件,如a/d、d/a變換器,微控制器,數字ic,弱訊號放大器等。

干擾的分類

干擾的分類有好多種,通常可以按照雜訊產生的原因、傳導方式、波形特性等進行不同的分類。按產生的原因可分為放電雜訊、高頻振盪雜訊、浪湧雜訊。按傳導方式可分為共模雜訊和串模雜訊。按波形可分為持續正弦波、脈衝電壓、脈衝序列等。

干擾的耦合方式

干擾源產生的干擾訊號是通過一定的耦合通道才對測控系統產生作用的。因此,有必要檢視干擾源和被干擾物件之間的傳遞方式。

干擾的耦合方式主要有以下幾種:

(1)直接耦合。比如干擾訊號通過電源線侵入系統。對於這種形式,最有效的方法就是加入去偶電路,從而很好地抑制。

(2)公共阻抗耦合。這種形式常常發生在兩個電路電流有共同通路的情況。為了防止這種耦合,通常在電路設計上就要考慮,使干擾源和被干擾物件間沒有公共阻抗。

(3)電容耦合。是由於分布電容的存在而產生的耦合。

(4)電磁感應耦合。是由於分布電磁感應而產生的耦合。

(5)漏電耦合。這種耦合在絕緣不好時就會發生。

抗干擾的主要方法

採取的抗干擾手段主要有以下幾種。

1.抑制干擾源

抑制干擾源的常用措施如下:

(1)繼電器線圈增加續流二極體,消除斷開線圈時產生的反電動勢干擾。

(2)在繼電器接點兩端並接火花抑制電路。

(3)給電機加濾波電容,注意電容、電感引線要盡量短。

(4)電路板上每個ic要並接乙個0.01uf~0.1uf高頻電容,以減小ic對電源的影響。注意高頻電容的佈線,連線應靠近電源端並盡量粗短,否則,等於增大了電容的等效串聯電阻,這會影響濾波效果。

(5)佈線時避免90°折線,減少高頻雜訊發射。

(6)可控矽兩端並接rc抑制電路,減小可控矽產生的雜訊。

2.切斷干擾傳播路徑

切斷干擾傳播路徑的常用措施如下:

(1)充分考慮電源對微控制器的影響。電源做得好,整個電路的抗干擾就解決了一大半。

(2)如果微控制器的i/o口用來控制電機等雜訊器件,應加隔離器件。

(3)注意晶振佈線。

(4)電路板合理分割槽,如強、弱訊號,數字、模擬訊號,干擾源盡可能遠離敏感元件。

(5)用地線隔離數字區與模擬區。

(6)微控制器和大功率器件的地線要單獨接地,以減小互相干擾。

(7)在微控制器i/o口、電源線、電路板連線線等關鍵地方使用抗干擾元件,如磁珠、磁環、電源濾波器、遮蔽罩,這樣可顯著提高電路的抗干擾性能。

測試微控制器系統的可靠性

當乙個微控制器系統設計完成後,對於不同的微控制器系統產品會有不同的測試專案和方法,但是有一些是必須測試的。

(1)測試微控制器軟體功能的完善性。這是針對所有微控制器系統功能的測試,測試軟體時候寫的正確完整。

(2)上電、掉電測試。在使用中使用者必然會遇到上電和掉電的情況,可以進行多次開關電源,測試微控制器系統的可靠性。

(3)老化測試。測試長時間工作情況下,微控制器系統和可靠性。必要的話可以放置在高溫、高壓以及強電磁干擾的環境下測試。

(4)esd和eft等測試。可以使用各種干擾模擬器來測試微控制器系統的可靠性。例如使用靜電模擬器測試微控制器系統的抗靜電esd能力;使用突波雜訊模擬器進行快速脈衝抗干擾eft測試等。

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