При проектировании электронной системы, чтобы избежать обходных путей и сэкономить время, должны быть полностью учтены и выполнены требования по защите от помех, чтобы избежать принятия мер по устранению помех после завершения проектирования. Есть три основных элемента для формирования интерференции:
(1) Источник помех относится к компоненту, оборудованию или сигналу, создающему помехи. На математическом языке это описывается следующим образом: du/dt, где di/dt велико, является источником помех. Например, источниками помех могут стать молния, реле, кремниевый выпрямитель, двигатель, высокочастотные часы и т. д.
(2) Путь распространения относится к пути или среде, через которую помехи распространяются от источника помех к чувствительному устройству. Типичный путь распространения помех проходит по проводам и излучается из космоса.
(3) Чувствительные устройства относятся к объектам, в которые легко вмешаться. Такие как: аналого-цифровой, цифро-аналоговый преобразователь, микроконтроллер, цифровая ИС, усилитель слабого сигнала и т. д. Основной принцип защиты от помех заключается в ограничении источника помех, отсечении пути распространения помех и улучшении защиты от помех. работоспособность чувствительного устройства.
1 Подавление источников помех
Подавление источников помех заключается в максимально возможном уменьшении du/dt, di/dt источников помех. Это самый приоритетный и самый важный принцип в противоинтерференционной конструкции, с помощью которого часто можно добиться удвоенного результата при половинных усилиях. Du/dt источника помех уменьшается в основном за счет параллельного подключения конденсаторов на обоих концах источника помех. Di/dt источника помех уменьшается за счет последовательного добавления индуктивности или сопротивления и обратного диода в цепи источника помех.
Общие меры по подавлению источников помех следующие:
(1) Катушка реле дополнена обратным диодом для устранения помех от обратной ЭДС, возникающих при отключении катушки. Только добавление обратного диода задержит время отключения реле, и реле может сработать больше раз в единицу времени после добавления стабилизирующего диода напряжения.
(2) Подсоедините цепь искрогашения на обоих концах контакта реле параллельно (как правило, цепь серии RC, с сопротивлением от K до десятков K и емкостью 0,01 мкФ), чтобы уменьшить влияние электрического тока. искра.
(3) Добавьте цепь фильтра к двигателю и обратите внимание на то, чтобы выводы конденсатора и катушки индуктивности были как можно короче.
(4) Каждая ИС на печатной плате должна быть подключена к 0.01 параллельно мкФ-0.1 мкФ Высокочастотный конденсатор для уменьшения влияния ИС на источник питания. Обратите внимание на проводку высокочастотного конденсатора. Проводка должна быть как можно ближе к клемме питания и как можно короче. В противном случае будет увеличено эквивалентное последовательное сопротивление конденсатора, что повлияет на эффект фильтрации.
(5) Избегайте ломаной линии под углом 90 градусов во время проводки, чтобы уменьшить излучение высокочастотного шума.
(6) Резистивно-емкостная цепь подавления подключена к обоим концам тиристора параллельно, чтобы уменьшить шум, создаваемый тиристором (при сильном шуме тиристор может выйти из строя).
По пути распространения помехи можно разделить на кондуктивные помехи и излучаемые помехи.
Так называемые кондуктивные помехи относятся к помехам, передаваемым на чувствительное устройство по проводу. Полоса частот высокочастотного помехового шума отличается от полосы частот полезного сигнала. Передачу высокочастотного интерференционного шума можно отключить, добавив на провод фильтр. Иногда для решения этой проблемы могут быть добавлены изолирующие оптопары. Шум блока питания является наиболее вредным, поэтому особое внимание следует уделить обращению с ним. Так называемые радиационные помехи относятся к помехам, передаваемым на чувствительные устройства через космическое излучение. Общее решение состоит в том, чтобы увеличить расстояние между источником помех и чувствительным устройством, изолировать их заземляющим проводом и добавить экран на чувствительное устройство.
2 Общие меры по отсечению пути распространения помех следующие:
(1) Полностью учитывать влияние источника питания на MCU. Если блок питания сделан хорошо, защита от помех всей цепи будет решена более чем наполовину. Многие микрокомпьютеры с одним чипом очень чувствительны к шуму источника питания. Чтобы уменьшить помехи от шума источника питания на одном кристалле, к источнику питания однокристальных микрокомпьютеров следует добавить схемы фильтров или стабилизаторы напряжения. Например, магнитные шарики и конденсаторы можно использовать для формирования π-образной схемы фильтра. Конечно, резисторы на 100 Ом также можно использовать для замены магнитных шариков, когда условия не являются сложными.
(2) Если порт ввода-вывода одночипового микрокомпьютера используется для управления шумовыми устройствами, такими как двигатели, необходимо добавить изоляцию между портом ввода-вывода и источником шума (необходимо добавить схему фильтрации π). Для управления шумовыми устройствами, такими как двигатель, необходимо добавить изоляцию между портом ввода/вывода и источником шума (необходимо добавить схему фильтрации π).
(3) Обратите внимание на проводку кварцевого генератора. Кварцевый генератор должен быть как можно ближе к выводу микроконтроллера, а область часов должна быть изолирована заземляющим проводом. Корпус кварцевого генератора должен быть заземлен и закреплен. Эта мера может решить многие сложные проблемы.
(4) Печатная плата должна быть разумно разделена, например, сильные и слабые сигналы, цифровые и аналоговые сигналы. Старайтесь держать источники помех (такие как двигатели и реле) подальше от чувствительных элементов (таких как SCM).
(5) Цифровая зона должна быть изолирована от аналоговой зоны заземляющим проводом. Цифровая земля должна быть отделена от аналоговой земли и, наконец, соединена с землей источника питания в одной точке. На этом же принципе основано и подключение аналогово-цифровых и цифро-аналоговых микросхем. Производитель учел это требование при размещении контактов аналого-цифровых и цифро-аналоговых микросхем.
(6) Заземляющий провод микрокомпьютера с одним чипом и мощного устройства должен быть заземлен отдельно, чтобы уменьшить взаимные помехи. Устройства большой мощности должны располагаться на краю печатной платы как можно дальше.
(7) Компоненты защиты от помех, такие как магнитные шарики, магнитные кольца, фильтры питания и экранирующие крышки, используются в портах ввода-вывода, линиях питания, соединительных линиях печатной платы и других ключевых областях микроконтроллера, что может значительно улучшить защиту от помех. помехоустойчивость цепи.
3. Улучшите защиту от помех чувствительных устройств.
Улучшение характеристик защиты от помех чувствительных устройств относится к методу минимизации улавливания помех и скорейшему выходу из ненормального состояния чувствительных устройств.
Общие меры по улучшению помехозащищенности чувствительных устройств заключаются в следующем:
(1) При подключении площадь контура должна быть сведена к минимуму, чтобы уменьшить наведенный шум.
(2) При электромонтаже линия питания и заземляющий провод должны быть максимально толстыми. В дополнение к уменьшению падения напряжения более важно уменьшить шум связи.
(3) Неиспользуемый порт ввода-вывода микроконтроллера не подвешивайте в воздухе, а заземляйте или подключайте к источнику питания. Неиспользуемые клеммы других ИС заземляются или подключаются к источнику питания без изменения логики системы.
(4) Использование цепей контроля источника питания и сторожевых схем для SCM, таких как IMP809, IMP706, IMP813, X25043, X25045, может значительно улучшить характеристики защиты от помех всей схемы.
(5) Исходя из того, что скорость может соответствовать требованиям, кварцевый генератор однокристального микрокомпьютера должен быть уменьшен, насколько это возможно, и должна быть выбрана низкоскоростная цифровая схема.
(6) Устройства с ИС должны быть в максимально возможной степени приварены непосредственно к печатной плате, а разъемы с ИС должны использоваться реже.
Чтобы добиться хорошей защиты от помех, мы часто видим режим проводки с разделением земли на печатной плате. Однако не все цифровые и аналоговые схемы должны быть сегментированы по плоскости заземления. Потому что эта сегментация предназначена для уменьшения шумовых помех.
