數(shù)字電子系統(tǒng)的抗干擾設(shè)計(jì)課件

數(shù)字電子系統(tǒng)的抗干擾設(shè)計(jì)

一、引言二、干擾的來源和分類三、抗干擾設(shè)計(jì)（原則、步驟）四、抗干擾措施總述引言：我們都希望設(shè)計(jì)的設(shè)備工作可靠，不會被其它設(shè)備干擾，也不會干擾其它設(shè)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(shè)計(jì)的產(chǎn)品往往達(dá)不到這些目標(biāo)。如果不能有效地解決這些問題，我們可能必須放棄這些項(xiàng)目或者采取修修補(bǔ)補(bǔ)的辦法，這樣一來既浪費(fèi)了我們投資項(xiàng)目的所有時間、資金和努力，又可能使產(chǎn)品性能大打折扣。因此，一般在工作的開始就必須將干擾抑制措施設(shè)計(jì)進(jìn)產(chǎn)品?！駚碓矗河脭?shù)學(xué)語言描述：一般du／dt，di／dt大的地方就是干擾源。如：繼電器、雷電、電機(jī)、可控硅、高頻時鐘等?！穹诸悾焊蓴_一般有電源噪聲干擾、空間干擾(即場干擾)和傳導(dǎo)干擾。電源噪聲干擾有過壓、欠壓、浪涌電壓、尖峰電壓等；傳導(dǎo)干擾則通過與系統(tǒng)相連接的導(dǎo)線傳播到敏感器件的干擾，如，以與前向通道和后向通道等進(jìn)入系統(tǒng)；空間干擾都通過電磁波輻射竄入系統(tǒng)。三、抗干擾設(shè)計(jì)●抗干擾設(shè)計(jì)的原則：即盡可能的減小干擾源的du／dt，di／dt。減小干擾源的du／dt主要是通在干擾源兩端并聯(lián)電容來實(shí)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(shí)現(xiàn)。四、抗干擾措施③給電機(jī)加濾波電路，注意電容、電感引線要盡量短。⑤可控硅兩端并接RC抑制電路，減小可控硅產(chǎn)生的噪聲(這個噪聲嚴(yán)重時會把可控硅擊穿的)。1.抑制干擾源：①繼電器線圈增加續(xù)流二極管（反向并聯(lián)），消除斷開線圈時產(chǎn)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(nèi)可動作更多的次數(shù)。②在繼電器接點(diǎn)兩端并接火花抑制電路(一般是RC串聯(lián)電路)，減小電火花影響。④布線時避免90度折線，減少高頻噪聲發(fā)射。2．切斷傳播途徑：按干擾的傳播路徑可分為傳導(dǎo)干擾和輻射干擾兩類。所謂傳導(dǎo)干擾是指通過導(dǎo)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(dǎo)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。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，用地線把它們隔離或在敏感器件上加蔽罩。

3．提高系統(tǒng)本身的抗干擾能力，降低系統(tǒng)對噪聲的敏感程度。數(shù)字電子系統(tǒng)中最重要、并且危害最嚴(yán)重的干擾來源于電源的污染。2供電系統(tǒng)的電源干擾及抗干擾措施◆過壓、欠壓、停電的危害是顯而易見的，輕則使系統(tǒng)運(yùn)行異常，重則損壞系統(tǒng)。解決的辦法是電源中加入交流穩(wěn)壓器，用來保證供電的穩(wěn)定性，防止電源系統(tǒng)的過壓與欠壓，有利于提高整個系統(tǒng)的可靠性?！舭胫苓^欠壓通過磁飽和或電子交流穩(wěn)壓器后輸出端也會產(chǎn)生振蕩，解決辦法與上相同。

◆浪涌與下陷電壓或電流在短時間內(nèi)超出容許值，如果幅度過大也會毀壞系統(tǒng)。即使變化不大(±10％～±15％)，直接使用不一定會毀壞系統(tǒng)，但由于電源系統(tǒng)中接有反應(yīng)遲緩的磁飽和或電子交流穩(wěn)壓器等器件，往往會在這些變化點(diǎn)附近產(chǎn)生振蕩，由此造成的振蕩能產(chǎn)生±30％～±40％的電源變化，而使系統(tǒng)無法工作，解決的辦法是使用快速響應(yīng)的交流電源調(diào)壓器.

在電源配置中還可以采取下列措施：(1)利用反激變換器的開關(guān)穩(wěn)壓電源，在反激時把輸人的干擾信號抑制掉； (2)采用頻譜均衡法原理制成的干擾抑制器，把干擾的瞬變能量轉(zhuǎn)換成多種頻率能量，達(dá)到均衡目的。它的明顯優(yōu)點(diǎn)是抗電網(wǎng)瞬變干擾能力強(qiáng)，很適宜于微機(jī)實(shí)時控制系統(tǒng)。3過程通道的干擾及抗干擾措施數(shù)字電子系統(tǒng)過程通道干擾通過與主機(jī)相聯(lián)的前向通道、后向通道及與其它主機(jī)的相互信息傳輸通道進(jìn)入。在過程通道中長線傳輸?shù)母蓴_是主要因素之一。隨著系統(tǒng)主振頻率愈來愈高，過程通道的長線傳輸愈來愈不可避免。例如，按照經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算，當(dāng)計(jì)算機(jī)主振頻率為1MHz時，傳輸大于0．5m或主振為4MHz時，傳輸線大于0．3m，即作為長線傳輸處理。數(shù)字電子系統(tǒng)中，傳輸線上的信息多為脈沖波，它在傳輸線上傳輸時會出現(xiàn)延時、畸變、衰減與通道干擾。為了保證長線傳輸?shù)目煽啃?，主要措施有：◆光電耦合隔離

◆雙絞線傳輸(2)雙絞線傳輸在微機(jī)實(shí)時系統(tǒng)的長線傳輸中，雙絞線是較常用的一種傳輸線。與同軸電纜相比，雖然頻帶較差，但波阻抗高、抗共模噪聲能力強(qiáng)。雙絞線能使各個小環(huán)路的電磁感應(yīng)干擾相互抵消；其分布電容為幾十皮法，距離信號源近，可起到積分作用，故雙絞線對電磁場具有一定抑制效果，但對接地與節(jié)距有一定要求。另外，在接指示燈、繼電器等時，也要使用雙絞線，但由于這些電路中的電流比信號電流大很多，因此，這些電路應(yīng)遠(yuǎn)離信號電路。當(dāng)雙絞線與光電耦合器聯(lián)合使用時，如果在光電耦合器的光敏晶體管的基極上接有電容(數(shù)PF一0．0l)及電阻(10—20Mi~)，且后面跟接施密特型集成電路，則會大大加強(qiáng)抗振蕩與抗噪聲的能力。

當(dāng)雙絞線與光電耦合器聯(lián)合使用時，如果在光電耦合器的光敏晶體管的基極上接有電容(數(shù)PF一0．0l)及電阻(10—20Mi~)，且后面跟接施密特型集成電路，則會大大加強(qiáng)抗振蕩與抗噪聲的能力。

五：數(shù)字電路的軟件抗干擾措施