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測控系統(tǒng)的抗干擾措施

來源:成都科大勝英科技有限公司   2023年11月14日 09:40  

1、切斷干擾的傳播途徑

1)增加干擾源與敏感元件的距離,用地線把它們隔離或在敏感元件上架屏蔽罩

2)電路板合理分區(qū),將強(qiáng)信號、弱信號、數(shù)字信號、模擬信號電路合理地分區(qū)域布置

3)單片機(jī)和大功率器件要接地,大功率器件盡量布置在電路板邊緣

4)在單片機(jī)I/O口,電路板連接線等關(guān)鍵地方,使用抗干擾元件可顯著提高電路的抗干擾性能。

5)晶振與單片機(jī)引腳盡量靠近,用地線把時(shí)鐘區(qū)隔離起來,晶振外殼接地并固定。

2、盡量采用抗干擾性能強(qiáng)的單片機(jī)

1)、降低單片機(jī)內(nèi)部的電源噪聲

在傳統(tǒng)的數(shù)字集成電路設(shè)計(jì)中,通常將電源端和地端分別布置在對稱的兩邊。例如左下角為地,左上角為電源。這使得電源噪聲穿過整個(gè)硅片。改進(jìn)方法將單片機(jī)的電源和地安排在兩個(gè)相鄰的引腳上,這樣不僅降低了穿過整個(gè)硅片的電流,還便于印制板上設(shè)計(jì)電源退耦電容,以降低系統(tǒng)噪聲。

2)、降低時(shí)鐘頻率

單片機(jī)測控系統(tǒng)的時(shí)鐘電路是一個(gè)調(diào)頻噪聲源,它不僅能干擾本系統(tǒng),還對外界產(chǎn)生干擾,使其他系統(tǒng)的電磁兼容檢測不能達(dá)標(biāo)。在保證系統(tǒng)可靠性的前提下,選用時(shí)鐘頻率低的單片機(jī)可降低系統(tǒng)的噪聲。以8051單片機(jī)為例,當(dāng)最短指令周其為1US時(shí),時(shí)鐘是12MHZ。而同樣速度的MOTOROLA兼容單片機(jī)的廠商在不犧牲運(yùn)算速度的前提下,將時(shí)鐘頻率降低到原來的1/3。特別是MOTOROLA公司新推出的68HC08系列單片機(jī)、內(nèi)部采用了鎖相倍頻技術(shù),將外部時(shí)鐘除至32KHZ,而內(nèi)部總線速度卻提高到8MHZ,甚至更高。

3)、EFT技術(shù)

隨著超大規(guī)模集成電路的發(fā)展,單片機(jī)內(nèi)部的抗干擾技術(shù)也在不斷進(jìn)步。MOTOROLA公司新推出的68HC08系列單片機(jī),采用EFT技術(shù)進(jìn)一步提高了單片機(jī)的抗干擾能力,當(dāng)振蕩電路的正弦波信號受到外界干擾時(shí),其波形上會疊加一些毛刺。若以施密特電路對其整形時(shí),這種毛刺會成為觸發(fā)信號干擾正常的時(shí)鐘信號。但是交替使用施密電路和RC濾波可以使這類毛刺不起作用,這就是EFT技術(shù)。

3、單片機(jī)測控系統(tǒng)中的頻率抖動技術(shù)

將頻率拉動信號疊加到輸入信號的隨機(jī)噪聲上,雖然會增加轉(zhuǎn)換的總噪聲,但增加的噪聲是用來補(bǔ)償輸出數(shù)碼量化噪聲的,可使量化誤差不再輸入信號的函數(shù)而是抖動噪聲瞬時(shí)值的函數(shù)。因此,利用頻率顫抖信號可去除量化噪聲與輸入信號之間的相關(guān)性。頻率拉動信號的大小通常約為1/3LSB有效值。例如,在未加頻率拉動的情況下,ADC輸出的量化噪聲是瞬時(shí)輸入信號幅度的函數(shù),量化拉動之后,因抖動信號的幅度不依賴于輸入信號,故量化噪聲與輸入信號無關(guān),從而消除了ADC輸出諧波分量,但這是以增加總噪聲為代價(jià)的。需要指出的是,并不一定在ADC輸入端實(shí)際施加顫抖噪聲,也可利用地轉(zhuǎn)換器的熱噪聲作為頻率抖動信號,但ADC要有足夠的輸出位數(shù)以確保能夠去除輸入信號與量化噪聲的相關(guān)性。

4、防止漏電流的技術(shù)

應(yīng)當(dāng)在清潔、干燥、通風(fēng)、環(huán)境溫度適宜的條件下使用智能化單片機(jī)測控系統(tǒng)。系統(tǒng)受潮后導(dǎo)致絕緣電阻下降,會產(chǎn)生漏電流。輕測使測量誤差增大,控制不靈;重則會造成適中故障,損壞元器件。例如,當(dāng)印制板受潮時(shí),A/D轉(zhuǎn)換器輸入阻抗下降,讀數(shù)不準(zhǔn),并且伴有跳數(shù)現(xiàn)象。這也是一些數(shù)字電壓表在雷雨季節(jié)無法正常工作的主要原因。對于受潮的印制板,可擦凈表面,然后用電吹風(fēng)烘干,以消除漏電。

有些精密集成電路,專門設(shè)置了防止極間漏電用的保護(hù)環(huán)。例如由美國哈里斯公司生產(chǎn)的ICL7650型斬波自穩(wěn)零式精密運(yùn)算放大器,HI7195A型帶微處理器的5 1/2位A/D轉(zhuǎn)換器,均設(shè)置了兩個(gè)保護(hù)環(huán)引出端。設(shè)計(jì)電路時(shí)將兩個(gè)保護(hù)環(huán)接地,即可消除印制板上輕微漏電對測量所造成的影響。

5、濾波技術(shù)

濾波是指從混有干擾或噪聲的信號中獲取有用信號的方法,能實(shí)現(xiàn)上述功能的部件叫濾波器。在數(shù)字儀表中常見的濾波器主要有三種:無源濾波器,有源濾波器,數(shù)字濾波器。


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