數(shù)字電子系統(tǒng)的抗干擾設計(已修改)
2025-07-12 02:00 本頁面
【正文】 數(shù)字電子系統(tǒng)的抗干擾設計 摘要：主要描述了數(shù)字電子系統(tǒng)中不易解決的電源噪聲干擾和傳導干擾問題，并介紹了幾種解決問題的途徑和方法。關鍵詞：電源；傳導；干擾；抑制1 引言 每個電氣工程師和電氣工程技術人員都希望他所設計的設備工作可靠，不會被其它設備干擾，也不會干擾其它設備。但是，由于電氣噪氣和電磁干擾幾乎無處不在，所以，我們設計的產品往往達不到這些目標。如果不能有效地解決這些問題，我們可能必須放棄這些項目或者采取修修補補的辦法，這樣一來既浪費了我們投資項目的所有時問、資金和努力，又可能使產品性能大打折扣。二：一般在工作的開始就 必須將干擾措施設計成產品。這一般包含四個步驟的過程：(1)了解干擾的類型和來源干擾源：是指產生干擾的元件、設備或信號，用數(shù)學語言描述：du／dt，di／dt大的地方就是干擾源。如：繼電器、雷電、電機、可控硅、高頻時鐘等都可能(2)在設計電路時盡量消除或減小這些干擾對系統(tǒng)的影響；(3)設計線路板、導線的結構盡量消除這些問題，必要時，使用干擾抑制器件；(4)將系統(tǒng)分成模塊調試，保證每個子系統(tǒng)組裝正確無誤、工作正常，在進行進一步組裝前不會有任何問題。通過一開始就正確地設計系統(tǒng)，經常提前完成任務，成本也較低。干擾一般有電源噪聲干擾、空間干擾(即場干擾)和傳導干擾。空間干擾都通過電磁波輻射竄人系統(tǒng)；傳導干擾則通過與系統(tǒng)相連接的導線，如，以與前向通道和后向通道等進人系統(tǒng)；電源噪聲干擾有過壓、欠壓、浪涌電壓、尖峰電壓等。 幾個原則：即盡可能的減小干擾源的du／dt，di／dt。這是抗干擾設計中最優(yōu)先考慮和最重要的原則，常常會起到事半功倍的效果。減小干擾源的du／dt主要是通過在干擾源兩端并聯(lián)電容來實現(xiàn)。減小干擾源的di／dt則是在干擾源回路串聯(lián)電感或電阻以及增加續(xù)流二極管來實現(xiàn)。抑制干擾源的常用措施如下：① 繼電器線圈增加續(xù)流二極管，消除斷開線圈時產生的反電動勢干擾。僅加續(xù)流二極管會使繼電器的斷開時間滯后，增加穩(wěn)壓二極管后繼電器在單位時間內可動作更多的次數(shù)。② 在繼電器接點兩端并接火花抑制電路(一般是RC串聯(lián)電路，電阻一般選幾K到幾十K，電容選0．01ixF)，減小電火花影響。③ 給電機加濾波電路，注意電容、電感引線要盡量短。④ 電路板上每個Ic要并接一個0．01ixF~0．1lxF高頻電容，以減SIC對電源的影響。高頻電容的布線，連線應靠近電源端并盡量粗短，否則，等于增大了電容的等效串聯(lián)電阻，會影響濾波效果。⑤ 布線時避免90度折線，減少高頻噪聲發(fā)射。⑥ 可控硅兩端并接RC抑制電路，減小可控硅產生的噪聲(這個噪聲嚴重時會把可控硅擊穿的)。：按干擾的傳播路徑可分為傳導干擾和輻射干擾兩類。所謂傳導干擾是指通過導線傳播到敏感器件的干擾。高頻干擾噪聲和有用信號的頻帶不同，可以通過在導線上增加濾波器的方法切斷高頻干擾噪聲的傳播，有時也可加隔離光耦來解決。電源噪聲的危害最大，要特別注意處理。所謂輻射干擾是指通過空間輻射傳播到敏感器件的干擾。一般解決方法是增加干擾源與敏感器件的距離，用地線把它們隔離和在敏感器件上加蔽罩。，降低系統(tǒng)對噪聲的敏感程度。三 數(shù)字電路的硬件抗干擾措施：1．器件使用時的抗干擾措施器件的選擇：對于數(shù)字集成電路，通常噪聲容限越高，傳輸延時越大，其抗干擾性能越好，因此，CMOS要比1vrL集成電路的抗干擾性能好。負載的控制：當某種集成電路輸出所帶的負載電路超過規(guī)定的扇出時，會使電路輸出的高電平值降低，低電平值升高，從而導致電路的噪聲容限降低，容易受干擾影響。所以在器件使用時應注意控制電路的輸出負載不要超過所規(guī)定的扇出，并應盡量留有余地?？斩说奶幚恚簩τ诓挥玫募呻娐份斎牒涂刂贫?，容易通過分布電容進入端子對電路產生干擾。因此，不用的輸入和控制端應接上合適的邏輯電平。2．電路設計時的抗干擾措施電路狀態(tài)轉換引起的振蕩及其抑制：通常1vrL和CMOS電路在狀態(tài)轉換瞬間，會成為一個具有很高增益的放大器。當輸入波形在閥值附近有緩慢變化或很小波動時，就會被放大，使輸出波形的沿產生很大振蕩。這種振蕩造成下級電路的誤觸發(fā)。抑制這種干擾的辦法有兩種，一是對輸入波形前后沿時間較長的信號應加一級斯密特電路整形，將輸入波形的前后沿變陡；二是避免利用微分電路直接產生脈沖作觸發(fā)信號。電路延遲不同引起的毛刺及其消除：由于信號經各支路傳輸?shù)难訒r不同，邏輯運算后會產生“毛刺”，形成干擾?？梢栽陔娐分胁捎脼V波、時間選通和同步邏輯控制等方法來消除。① 濾波法，由于“毛刺”干擾的頻率較高，脈寬要比信號脈寬窄得多，所以利用RC積分電路可有效地將脈寬較窄的毛刺濾除。② 時間選通法，即是采用延遲電路，單穩(wěn)或雙穩(wěn)電路構成時間選通電路，對輸入有用波形進行抽樣來消除“毛刺”干擾。③ 同步控制法，采用同步時序，使電路狀態(tài)的翻轉由一個脈
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