数字电子系统的抗干扰设计

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1、数字电子系统的抗干扰设计一、引言二、干扰的来源和分类三、抗干扰设计（原则、步骤）四、抗干扰措施总述引言：我们都希望设计的设备工作可靠，不会被其它设备干扰，也不会干扰其它设备。但是，由于电气噪气和电磁干扰几乎无处不在，所以，我们设计的产品往往达不到这些目标。如果不能有效地解决这些问题，我们可能必须放弃这些项目或者采取修修补补的办法，这样一来既浪费了我们投资项目的所有时间、资金和努力，又可能使产品性能大打折扣。因此，一般在工作的开始就必须将干扰抑制措施设计进产品。二、干扰的来源和分类●来源：用数学语言描述：一般du／dt

2、，di／dt大的地方就是干扰源。如：继电器、雷电、电机、可控硅、高频时钟等。●分类：干扰一般有电源噪声干扰、空间干扰(即场干扰)和传导干扰。电源噪声干扰有过压、欠压、浪涌电压、尖峰电压等；传导干扰则通过与系统相连接的导线传播到敏感器件的干扰，如，以与前向通道和后向通道等进入系统；空间干扰都通过电磁波辐射窜入系统。三、抗干扰设计●抗干扰设计的原则：即尽可能的减小干扰源的du／dt，di／dt。减小干扰源的du／dt主要是通在干扰源两端并联电容来实现。减小干扰源的di／dt则是在干扰源回路串联电感或电阻以及增加续流二极管

3、来实现。●设计步骤(1)了解干扰的类型和来源干扰源：(2)在设计电路时尽量消除或减小这些干扰对系统的影响；(3)针对性的设计线路板、导线的结构以尽量消除这些问题，必要时，使用干扰抑制器件；(4)将系统分成模块调试，保证每个子系统组装正确无误、工作正常，在进行进一步组装前不会有任何问题。通过一开始就正确地设计系统，经常提前完成任务，成本也较低。四、抗干扰措施③给电机加滤波电路，注意电容、电感引线要尽量短。⑤可控硅两端并接RC抑制电路，减小可控硅产生的噪声(这个噪声严重时会把可控硅击穿的)。1.抑制干扰源：①继电器线圈增

4、加续流二极管（反向并联），消除断开线圈时产生的反电动势干扰。仅加续流二极管会使继电器的断开时间滞后，增加稳压二极管后继电器在单位时间内可动作更多的次数。②在继电器接点两端并接火花抑制电路(一般是RC串联电路)，减小电火花影响。④布线时避免90度折线，减少高频噪声发射。2．切断传播途径：按干扰的传播路径可分为传导干扰和辐射干扰两类。所谓传导干扰是指通过导线传播到敏感器件的干扰。高频干扰噪声和有用信号的频带不同，可以通过在导线上增加滤波器的方法切断高频干扰噪声的传播，有时也可加隔离光耦来解决。所谓辐射干扰是指通过空间辐射

5、传播到敏感器件的干扰。一般解决方法是增加干扰源与敏感器件的距离，用地线把它们隔离或在敏感器件上加蔽罩。3．提高系统本身的抗干扰能力，降低系统对噪声的敏感程度。一些常见的干扰及抗干扰措施：1空间干扰的产生及抗干扰措施在数字电子系统(如，计算机和利用微处理器的设备)中，数据快速传输和处理产生的信号有很高的重复频率和脉冲上升时间，因此，高频谐波非常显著，短导线和电缆以及印制电路上的导体都是有效的辐射体；另外，被控功率器件也产生能量较大的空间干扰；其它设备产生的电磁辐射作用于电缆以及印制电路上的导体也可产生干扰。不过空间干扰

6、可用良好的屏蔽与正确接地、高频滤波加以解决，故数字电子系统中应重点防止供电系统与过程通道的干扰.数字电子系统中最重要、并且危害最严重的干扰来源于电源的污染。2供电系统的电源干扰及抗干扰措施◆过压、欠压、停电的危害是显而易见的，轻则使系统运行异常，重则损坏系统。解决的办法是电源中加入交流稳压器，用来保证供电的稳定性，防止电源系统的过压与欠压，有利于提高整个系统的可靠性。◆半周过欠压通过磁饱和或电子交流稳压器后输出端也会产生振荡，解决办法与上相同。◆浪涌与下陷电压或电流在短时间内超出容许值，如果幅度过大也会毁坏系统。即使

7、变化不大(±10％～±15％)，直接使用不一定会毁坏系统，但由于电源系统中接有反应迟缓的磁饱和或电子交流稳压器等器件，往往会在这些变化点附近产生振荡，由此造成的振荡能产生±30％～±40％的电源变化，而使系统无法工作，解决的办法是使用快速响应的交流电源调压器.◆尖峰电压（浪涌的一种，但持续时间很短）。解决问题的一种方法是采用浪涌吸收器。另一种方法是使用具有噪声抑制能力的交流电源调节器或隔离开关电源模块。电源中的整流器导通时产生电压尖峰，截止时产生电流尖峰，可以采用软恢复整流器或高额定电压和电流整流器。另外，由谐波频谱

8、分析可知，电源系统的干扰源大部分是高次谐波，因此，采用低通滤波让50周市电基波通过，滤去高次谐波，以改善电源波形。在电源配置中还可以采取下列措施：(1)利用反激变换器的开关稳压电源，在反激时把输人的干扰信号抑制掉；(2)采用频谱均衡法原理制成的干扰抑制器，把干扰的瞬变能量转换成多种频率能量，达到均衡目的。它的明显优点是抗电网瞬变干扰能力强，很适