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基于单片机测控系统中的抗干扰技术

作者:时间:2011-12-02来源:网络收藏
5 通道干扰

a) 隔离技术

隔离分对模拟信号的隔离和对数字信号的隔离,对数字信号的隔离通常采用光电耦合器。因这种方法信号的传递是通过光信号实现的没有直接的电信号连接,因此隔离了干扰的传递途径,但这种方法隔离不断辐射,感应干扰,且光电耦器件隔离传导干扰的能力只有1kV左右。在具体电路设计时在A/D后和D/A前加光电耦合器,其电源与微机的电源必须独立,地线必须分开,保证微机与现场仅有光的联系,切断干扰通路也避免形成环流,对于强干扰或长线传输可采用两次隔离,既可消除干扰,又能解决长线驱动和阻抗匹配等问题。对于模拟信号的隔离,通常采用隔离放大器,利用隔离放大器内的变压器将信号磁耦合,隔断通路的线路连接,从而切断干扰源,也可采用光电耦合器实现模拟信号隔离,即由电压-频率转换器VFC把模拟信号转换成数字信号再通过光电耦合器隔离,而光电耦合器的输出信号在由频率-电压转换器FVC转换成模拟信号。在多点巡回检测微机系统中若被测信号变化较慢,其多路模拟开关可选用由干簧继电器或湿簧继电器做成的电容飞渡式多路模拟开关来切断被测信号与信号通道的连线,从而起到抗干扰作用。由于负脉冲传输抗干扰能力比正脉冲强,所以,一般在长线传输时,采用负脉冲传输。而且速度不高时,在始端用驱动器比用一般的TTL效果要好。用OC门作双向总线传输可以把输出端连在一起,直接用来单向、双向总线传输。

b) 通道中器件选择与抗干扰

多路转换器的输入常常受到各种环境噪声的污染,尤其易受到共模噪声的干扰。在多路转换器输入端接入共模扼流圈,可抑制外部传感器引入的高频共模噪声。转换器高频采样时产生的高频噪声,应在单片机与A/D之间采用光电耦合器隔离。在传感器工作环境复杂和恶劣时,应选择测量放大器,使其在微弱信号系统中广泛用作前置放大器。为了防止共模噪声窜入系统可以采用隔离放大器。采样保持器电路(S/H)在采样与保持两种状态转换时,会窜入干扰,为了减少误差,印刷电路布线时,使逻辑输入端的走线与模拟输入端尽可能距离远些,或者将模拟输入端用地线包围起来,以降低线间寄生电容耦合和隔断漏电通路。降低逻辑输入信号的幅度也可以减少寄生耦合和漏电耦合干扰。配置总线驱动器可提高总线的负载能力,改善信号波形。当总线的负载接近负载总线的驱动能力时,可能会影响总线信号的逻辑电平,可通过连接某I/O线到数据线来改善总线的不平衡程度,提高系统的可靠性。在总线上适当安装上拉电阻也可提高总线信号传输的可靠性。


6 布线抗干扰设计

为防止长线传输中的窜扰,采用交差走线是行之有效的办法。长线传送时,功率线、载流线和信号线分开,电位线和脉冲线分开。把空余的输入端与使用端并联。把空余的输入端通过一个电阻接高电平,这种方法适用于慢速、多干扰的场合。把空余的输入端悬空,用一反相器接地。这种方法适用于要求严格的场合。在数字电路的每块组件上,都要分别装设高频去耦电容,而且这些电容应充分靠近集成块,而不应集中在印刷板上每一端。每块印刷板的电源引进端也应加去耦电容。直流配电线的引出端应尽量作成低阻抗传输线。由于快速逻辑电路产生高频干扰,所以这些电路均应按高频电路处理,应将逻辑电路的印刷板良好接地。存储器的布线抗干扰设计,一般采取的措施有:数据线、地址线、控制线要尽量缩短,以减少对地电容。由于开关噪声严重,要在电源入口处以及每片存储芯片的VCC与GND之间接入去耦电容。由于负载电流大,电源线和地线要加粗,走线尽量短。印制板两面的三总线互相垂直,以防止总线之间的电磁干扰。总线的始端和终端要配置合适的上拉电阻,以提高高电平噪声容限,增加存储器端口在高阻状态下抗干扰能力和削弱反射波干扰。三总线与其他扩展板相连接时,通过三态缓冲门后连接。可以有效防止外界电磁干扰,改善波形和削弱反射干扰。



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