需要注意電磁干擾, EMC, 矽, PI和其他因素 PCB設計. PCB電路板 設計應充分考慮並滿足抗干擾要求. 干擾有3個基本要素:
(1)干擾源是指產生干擾的部件、設備或訊號。 用數學語言描述如下:du/dt,di/dt較大的地方是干擾源。 例如,雷電、繼電器、晶閘管、電機、高頻時鐘等都可能成為干擾源。
(2)傳播路徑是指干擾從干擾源傳播到敏感設備的路徑或介質。 典型的干擾傳播路徑是導線傳導和空間輻射。
(3)敏感設備是指容易受到干擾的物體。 如:A/D、D/A轉換器、單片機、數位積體電路、微弱訊號放大器等。
抗干擾設計的基本原則是:抑制干擾源,切斷干擾傳播路徑,提高敏感器件的抗干擾效能。 (類似於預防傳染病)
1抑制干擾源抑制干擾源是為了盡可能减少干擾源的du/dt、di/dt。 這是抗干擾設計中最優先和最重要的原則,通常具有事半功倍的效果。 降低干擾源的du/dt主要通過在干擾源兩端並聯連接電容器來實現。 通過將電感或電阻與干擾源回路串聯並添加續流二極體來降低干擾源的di/dt。 抑制干擾源的常用措施如下:
(1)繼電器線圈新增了一個續流二極體,以消除線圈斷開時產生的反電動勢的干擾。 僅添加續流二極體將延遲繼電器的關閉時間。 在添加齊納二極體後,繼電器可以在組織時間內運行更多次。
(2)在繼電器觸點的兩端並聯一個火花抑制電路(通常為RC串聯電路,電阻通常在幾K到幾十K之間,電容為0.01uF),以减少電火花的影響。
(3)為電機添加濾波電路,注意電容和電感引線應盡可能短。
(4)電路板上的每個IC應並聯一個0.01mF 0.1mF高頻電容器,以减少IC對電源的影響。 注意,高頻電容器的接線應靠近電源端子,並盡可能短。 否則會新增電容器的等效串聯電阻,影響濾波效果。
(5)佈線時避免90度折線,以减少高頻雜訊發射。
(6)晶閘管的兩端與RC抑制電路並聯,以减少晶閘管產生的雜訊(該雜訊可能會損壞晶閘管)。 根據干擾的傳播路徑,可以將其分為兩種類型:傳導干擾和輻射干擾。 所謂傳導干擾是指通過導線傳播到敏感設備的干擾。 高頻干擾雜訊和有用訊號的頻帶不同。 您可以通過在導線上添加濾波器來切斷高頻干擾雜訊的傳播,有時您可以添加隔離光耦來解决此問題。 動力譟音是最有害的,囙此要特別注意處理。 所謂輻射干擾是指通過空間輻射傳播到敏感設備的干擾。 一般解決方案是新增干擾源和敏感設備之間的距離,用地線將其隔離,並在敏感設備上添加遮罩。
2切斷干擾傳播路徑的常用措施如下:
(1)充分考慮電源對微控制器的影響。 如果電源供應做好,整個電路的抗干擾問題將解决一半以上。 許多單片機對電源雜訊非常敏感,囙此有必要在單片機的電源中添加濾波電路或電壓調節器,以减少電源雜訊對單片機的干擾。 例如,磁珠和電容器可用於形成Ï形濾波電路。 當然,當條件不高時,可以使用100Ω電阻器代替磁珠。
(2)如果單片機的輸入/輸出埠用於控制電機等雜訊設備,則應在輸入/輸出埠和雜訊源之間添加隔離(添加Ï形濾波電路)。 為了控制電機等雜訊設備,應在輸入/輸出埠和雜訊源之間添加隔離(添加Ï形濾波電路)。
(3)注意晶體振盪器接線。 晶體振盪器盡可能靠近微控制器的引脚,時鐘區域用地線隔離,晶體振盪器外殼接地並固定。 這一措施可以解决許多難題。
(4)合理劃分電路板,如强弱訊號、數位和類比信號。 盡可能使干擾源(如電機、繼電器)遠離敏感組件(如微控制器)。
(5)用地線將數位區與類比區分開,將數位地與類比地分開,最後在一點將其連接到電源地。 A/D和D/A晶片的佈線也基於這一原則,製造商在分配A/D和D/A晶片引脚佈置時考慮了這一要求。
(6)單片機和大功率設備的地線應單獨接地,以减少相互干擾。 盡可能將大功率設備放置在電路板邊緣。
(7)在MCU輸入/輸出埠、電源線和電路板連接線等關鍵位置使用抗干擾組件,如磁珠、磁環、電源濾波器和遮罩,可以顯著提高電路的抗干擾效能。
3提高敏感設備的抗干擾效能提高敏感設備的抗干擾效能是指儘量減少從敏感設備側拾取干擾雜訊並儘快從异常情况中恢復的方法。 提高敏感設備抗干擾效能的常見措施如下:
(1)佈線時儘量減少回路面積,以减少感應雜訊。
(2)接線時,電源線和地線應盡可能厚。 除了降低壓降外,更重要的是降低耦合雜訊。
(3)對於單片機的空閒輸入/輸出埠,不要浮動,但應接地或連接到電源。 其他集成電路的空閒端子接地或連接到電源,而不改變系統邏輯。
(4)在單片機中使用電源監控和看門狗電路,如IMP809、IMP706、IMP813、X25043、X25045等,可以大大提高整個電路的抗干擾效能。
(5)在速度滿足要求的前提下,儘量減少單片機的晶體振盪器,選擇低速數位電路。
(6)IC設備應盡可能直接焊接在電路板上,並且應减少使用IC插座。
1、習慣將所有未使用的程式碼空間清除為“0”,因為這相當於NOP,程式運行時可以返回NOP;
2、在跳轉指令之前添加幾個NOP,目的與1相同。 3、當沒有硬體看門狗時,可以使用軟件類比看門狗來監控程序的運行;
4、在處理外部設備參數的調整或設定時,為了防止外部設備因干擾而出錯,可以定期重新發送參數,以便外部設備能够儘快恢復到正確的位置;
5、抗通信干擾,可新增數據校驗比特,可採用2取3或3取5策略; 6、當有通信線路時,如I^2C、3線制等,在實踐中,我們發現數據線、CLK線、INH線通常設定為高,其抗干擾效果優於設定為低。
硬體方面:
1、地線和電源線必須重要!
2、線路解耦;
3、數位地面與模型地面分離;
4、每個數位元件在地面和電源之間需要104個電容器;
5、在繼電器應用中,特別是在高電流下,為了防止繼電器觸點的干擾在電路上引發火花,可以在繼電器線圈之間組合一個104和一個二極體,472個電容器可以在觸點和常開端之間間接連接。 效果很好!
6、為了防止輸入/輸出埠的串擾,可以通過二極體隔離、門電路隔離、光耦隔離、電磁隔離等隔離輸入/輸出埠。;
7、當然,多層板的抗干擾性肯定比單面板好,但成本要高出幾倍。