影響單片機硬件系統(tǒng)可靠運行的干擾因素

影響單片機系統(tǒng)可靠安全運行的主要因素主要來自系統(tǒng)內部和外部的各種電氣干擾，并受系統(tǒng)結構設計、元器件選擇、安裝、制造工藝影響。這些都構成單片機系統(tǒng)的干擾因素，常會導致單片機系統(tǒng)運行失常，輕則影響產品質量和產量，重則會導致事故，造成重大經濟損失。

形成干擾的基本要素有三個

（1）干擾源。指產生干擾的元件、設備或信號，用數學語言描述如下：du/dt， di/dt大的地方就是干擾源。如：雷電、繼電器、可控硅、電機、高頻時鐘等都可能成為干擾源。

（2）傳播路徑。指干擾從干擾源傳播到敏感器件的通路或媒介。典型的干擾傳播路徑是通過導線的傳導和空間的輻射。

（3）敏感器件。指容易被干擾的對象。如：A/D、D/A變換器，單片機，數字IC，弱信號放大器等。

干擾的分類

1、干擾的分類有好多種，通?？梢园凑赵肼暜a生的原因、傳導方式、波形特性等等進行不同的分類。按產生的原因分：可分為放電噪聲音、高頻振蕩噪聲、浪涌噪聲。按傳導方式分：可分為共模噪聲和串模噪聲。按波形分：可分為持續(xù)正弦波、脈沖電壓、脈沖序列等等。

2、干擾的耦合方式干擾源產生的干擾信號是通過一定的耦合通道才對測控系統(tǒng)產生作用的。因此，我有有必要看看干擾源和被干擾對象之間的傳遞方式。干擾的耦合方式，無非是通過導線、空間、公共線等等，細分下來，主要有以下幾種：

（1）直接耦合：這是最直接的方式，也是系統(tǒng)中存在最普遍的一種方式。比如干擾信號通過電源線侵入系統(tǒng)。

（2）公共阻抗耦合：這也是常見的耦合方式，這種形式常常發(fā)生在兩個電路電流有共同通路的情況。為了防止這種耦合，通常在電路設計上就要考慮。使干擾源和被干擾對象間沒有公共阻抗。

（3）電容耦合：又稱電場耦合或靜電耦合。是由于分布電容的存在而產生的耦合。

（4）電磁感應耦合：又稱磁場耦合。是由于分布電磁感應而產生的耦合。

（5）漏電耦合：這種耦合是純電阻性的，在絕緣不好時就會發(fā)生。

常用硬件抗干擾技術針對形成干擾的三要素，采取的抗干擾主要有以下手段。

1、抑制干擾源抑制干擾源就是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電容來實現。減小干擾源的di/dt則是在干擾源回路串聯電感或電阻以及增加續(xù)流二極管來實現。

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。

（2）在繼電器接點兩端并接火花抑制電路（一般是RC串聯電路，電阻一般選幾K 到幾十K，電容選0.01uF），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0.01μF～0.1μF高頻電容，以減小IC對電源的影響。注意高頻電容的布線，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（這個噪聲嚴重時可能會把可控硅擊穿的）。

2、切斷干擾傳播路徑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。一般的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。

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審核編輯 黃宇