对于防止单片机系统过程通道中干扰的探讨

3.2 数字量输出

单片机的数字输出信号，在条件可能的情况下都需加隔离和驱动电路，经常使用的有光耦合器和继电器隔离。输出级都需要带一定的负载，是整个系统耗电较多的一部分。为了防止输出级的通断干扰经电源影响主机，一般也要采用独立电源，并与主机不共地，这样就可以很好地防止回馈干扰。现在市场上可以买到各种标准的输出模块(固态继电器)，这些模块的输入接口可以是TTL电平，也可以是CMOS电平，内部经光电隔离输出给交流开关、直流开关或继电器驱动大功率负载。

4 模拟通道的抗干扰设计

由于模拟量信号的有效状态有无数个，所以叠加在模拟信号上的任何状态都会起干扰作用。因此在硬件设计时，抗干扰屏蔽的位置越往外推越好。也就是说，最好把光电耦合器设置在A/D转换模拟量输入和D/A转换模拟量输出的位置上[2]。要想把光电耦合器设置在这两个位置上，就要求光电耦合器具有能线性变换和传输的特性。此类光电耦合器目前在市场上能见到。若没线性的光电耦合器，则对于A/D电路来说，光电耦合器应设在A/D转换芯片和模拟多路开关等芯片的开关量信号线上。还应注意光电耦合器两边的输入输出回路电源应分别供电，接地电路分开。

4.1 模拟量输入

由于集成电路内部电路复杂，因此它的噪声干扰较大，即使是那些被称为极低噪声的集成，在模拟量输入幅值比较小时，其噪声干扰也不容忽视。因此对需要放大的模拟量输入信号可以采用前置放大差动电路[3]，提高输入电阻，采用对称的电路结构，获得较大的共模抑制比。

对于直流变量模拟信号，在接口电路中必须采用直接级间耦合，要注意温度对零点漂移的影响。在有特殊要求的场合可以采用MC7650斩波自稳零运算放大器，它的温度漂移几乎为零，达到10μV/℃。在对输入量极小的进行放大时，要在前置级尽量采用低输入失调电压的运放，避免由于器件的误差而影响系统的精度。但由于模拟信号在传输过程中一般需共地，要实现接口与主机完全隔离就非常困难。因此，在设计接口时一定要很好地处理地线与信号线关系。还可以采用双电源供电，为运算放大器单设电源，同时为计算机接口电路--A/D转换器另设一套电源，这样就可以防止电源的干扰。在处理两套电路的地线时，在印制板上要各走自己的回路，两种地线只在交汇处有一点连接。如图5所示。

对于信号还要采取强有力的滤波措施，尽量消除一切尖峰干扰；对交流变量的模拟信号处理要简单些。首先用电容来完成级间耦合，温度漂移对电路影响较小，只要注意适当添加消振电路就可以消除寄生振荡和尖峰干扰，然后采用适当的检波方法，把交流变成直流(脉动直流也可)后，即可采用上面的方法进行处理。

4.2 模拟量输出

对于低速输出，可以经锁存器保存单片机输出的信息，经光耦合器隔离驱动D/A转换器，将内部的二进制码转换成直流电平，这样经隔离后就可以抑制输出电路的干扰。

5 结束语

总之，在过程通道抗干扰方面需要研究的问题很多，而且在大的系统中单片机要与众多的现场状态相联系。要完全克服由输入输出引起的干扰是不可能的，但要尽可能地在电路结构、制造工艺、电源等方面综合开展工作，才会收到满意的效果。