单片机系统抗干扰.ppt

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1、第八章单片机系统的抗干扰技术§1概述§2硬件抗干扰技术§3软件抗干扰技术§1概述干扰的含义及危害单片机控制系统都工作在一定的环境条件下。这个环境中必然存在着自然因素或人为因素产生的电磁能量。这些能量通过一定的途径进入单片机控制系统或测量控制通道，产生了系统正常工作所不需要的信号，影响了单片机的正常工作。同时，单片机控制系统内部也会产生影响正常工作的信号。一般把上述所说影响正常工作的信号称为噪声，又称干扰。在单片机控制系统中，出现了干扰，就会影响指令系统的正常执行，造成控制事故或控制失灵。在测量通道中产生了干扰，就会使测量产生误差，计数

2、器收到干扰有可能乱记数，造成记数不准，电压的冲击有可能使系统遭到致命的破坏，等等。干扰的三要素干扰源：任何形式的自然现象或电能装置所发射的电磁能量，能使共享同一环境的人或其它生物受到伤害或是其它设备、分系统或系统发生电磁危害、导致性能降低或失效，这种自然现象或电能装置即称为干扰源。耦合通道：又称传输通道或耦合途径，是指把能量从干扰源耦合或传输到敏感设备上，即传输电磁干扰的通路或媒介。接收电路：或称敏感设备，是指当受到电磁干扰所发射的电磁能量的作用时，会受到伤害的人或其它生物，以及会发生电磁危害、导致性能降低或失效的器件、设备、分系统或

3、系统。许多器件、设备、分系统或系统可以既是电磁干扰源又是敏感设备。§2硬件抗干扰技术硬件抗干扰技术的总原则是：削弱干扰源、切断干扰传播途径、降低系统对干扰信号的敏感性。通常有四种方法即接地、屏蔽、隔离和滤波。接地接地是指在两点间建立导电的低阻抗的通路，把系统中电位和电子元件互相连接起来，或把它们同时与某个称做“地”的参考点连起来。装置接地是为了使装置本身所流过的干扰电流经过接地线流入大地，减少和衰减干扰的传播和发出的能量。接地的方式有三种：浮点、单点和多点接地。浮点接地的目的是将装置与公共接地系统，或可能引起环流的公共导线隔离开来，它

4、还可以使不同电位间的电路配合变得容易。它的原理近似于起到隔离变压器的作用。浮地的最大优点是抗干扰性能好，其缺点是易产生静电电荷积累。单点接地是所有需要接地的引线全部接到一个点，再由这个点直接与地相连。多点接地是指装置中所需要接地的引线直接接到离它们最近的地上。利用接地可以减少或衰减干扰源的能量，但应注意：（1）接地线要尽可能短；（2）接地线阻抗要尽可能小；（3）接地点应有良好的导电性能。微机保护装置的接地微机保护装置包括多种地线。数字地：也称逻辑地，是微机系统工作电源的地线。例如：若微机系统工作在+5V电源下，则+5V电源的地即为数字

5、地。模拟地：微机保护装置的数据采集系统中模拟信号的公共端。在实现模/数转换的芯片上设有这两个引脚，分别以DGND和AGND表示。模拟地和数字地应在一点以尽可能最短的连线可靠连接。屏蔽地：微机保护中设有各种小变换器，在变换器的原、副边绕组间设有屏蔽层，所有的屏蔽层共同连接的公共点称为屏蔽地。电源地：微机保护中一般有多级直流电压，分布供不同的电路。+5V电源供微机系统使用；±15V（或±12V）电源供数据采集系统使用；+24V电源供微机保护中的开关量输出驱动的各类继电器及外部开关量输入使用。这些电源均采用不共地的方式，数据采集系统的电源地

6、应和模拟地连在一起。机壳地：微机保护装置的机箱上设有一个接地端子。屏蔽地应与这个端子连接，最后通过这个端子与保护屏上的接地端连接，最终与变电站的接地网相连。微机保护装置接地处理微机保护装置通常由多个插件组成，各插件应遵循一点接地的原则。每个插件上又可能包括多种功能模块，各个系统采用的电压又不同。在电源线和地线的布置上可采用的方案有：采用多层板技术，将电源和地线布置在不同印刷板层；当同一印刷电路板上有多个不同功能模块时，可将同一功能模块的元件集中在一起一点接地；电源线和地线走向应与信号线走向一致。电源线和地线的宽度应使它能通过三倍于印刷

7、板上的电流，地线宽度不小于3mm；在可能的条件下地线应布置成环状或网状。装置内部的零电位应全部悬浮，即不与机壳连接。并尽量提高零电位与机壳之间的绝缘强度和减少分布电容。可将印刷板周围都用地线或电源线封闭起来。屏蔽屏蔽是限制内部的电磁能量越出某一区域和防止外来的辐射能量进入某一区域。从屏蔽的作用来看，它是限制内部的电磁能量传输至产品的外部，同时也将限制外部的辐射能量传入到产品内部，一般常用于隔离和衰减辐射干扰。屏蔽体是一个全封闭的壳体，壳体一般由具有良好的导电性能的金属材料制成，壳体的形状应根据装置的结构形式来决定，但必须是完全封闭的，

8、壳体表面不允许有可能泄露电磁能量的缺陷。屏蔽的方式有：磁场屏蔽、电场屏蔽和电磁屏蔽。磁场屏蔽主要是防止低频磁场的干扰。电场屏蔽主要是抑制寄生电容的耦合干扰，如电源变压器的初级和次级之间的屏蔽就是一种电场屏蔽，防止高频信号