淺談數字電路、單片機的抗干擾措施

李凡

湖南中車時代通信信號有限公司 湖南長沙 410000

在電子以及單片機系統的設計當中，我們常常會發生這種現象，一個電路或者一個程序明明是完完整整的是從書上面摘抄寫下來的，實踐與實驗應用的結果卻會發生不正確的現象，發生這樣的原因就是存在干擾的因素。

1 形成干擾的基本要素

1.1 干擾源

干擾源主要是產生干擾的原件、設備與信號，用數學的語言來進行說明就是：du/dt，di/dt大的地方就是干擾源，比如：雷電、繼電器、可控硅、電機、高頻時鐘等都可能成為干擾源[1]。

1.2 傳播的路徑

傳播的路徑主要是指干擾從干擾源的傳播到敏感器件的通路或者媒介。最為典型的就是干擾傳播路徑是利用導線的傳導與空間的輻射進行傳播。

1.3 敏感器件

敏感器件主要是指容易受到被干擾的對象，例如：A/D、D/A變換器，單片機，數字IC，弱信號放大器等。抗干擾設計的基本原則也就是：抑制干擾源、切除干擾傳播的路徑、增強敏感器件的抗干擾性能。

2 抑制干擾源

抑制干擾源主要指的是最大化的減小干擾源的du/dt，di/dt。這也是抗干擾設計當中最為首要考慮條件與最為重要的原則，通常都會起到事半功倍的效果。降低干擾源的du/dt最為主要的是利用在干擾源兩端的并聯電容從而來實現的。降低干擾源的di/dt就是在干擾源的回路串聯電感或者電阻以及加強續流二極管來進行實現的。抑制干擾源一般用的措施主要是：

（1）繼電器線圈加強續流的二極管，除去切開線圈時發生的反電動勢干擾。但是只是增加續流二極管會讓繼電器的切開時間停滯，加強穩壓二極管后繼電器在單位時間內可以動作更多的次數。

（2）在繼電器節點兩端并接火花抑制電路，降低電火花的影響。

（3）不斷的給電機加濾波電路，一定要注意電容、電感引線一定要盡量的短。

（4）電路板上的每一個IC都要并接一個0.01μF～0.1μF高頻電容，從而來降低IC對電源的影響。[2]一定要注意對高頻電容的布線，連線也要靠近電源端并且最大化的粗短，不然，這就等于加大了電容的等效串聯電阻，也會不斷的影響濾波效果。

（5）進行布線時也要防止90度發生折線，降低高頻噪聲的發射。

（6）可以進行控硅兩端并連接RC抑制電路，降低可控硅產生的噪音聲，這樣的噪音聲發生嚴重時可以嚴重的把可控硅擊穿。按照干擾的傳播路徑可以分為傳導干擾與輻射干擾兩個方面。傳導干擾主要是指利用導線傳播到敏感器件的干擾。高頻率的干擾噪聲與有價值的信號的頻率不相同，可以應用在導線上來加強濾波器的措施切斷高頻干擾噪聲的傳播，有時候也可以應用隔離光耦來進行處理。電源產生的噪聲是最為大的危害，一定要注意對細節的處理。輻射干擾主要是指應用穿過空間輻射傳播到敏感器件的干擾。常常解決的方式是加強對干擾源與敏感器件的距離，利用地線把它們隔離起來與在敏感器件上加上保障。

3 斷開干擾傳播路徑的措施

3.1 全面考慮電源對單片機的影響

只要電源做的好，整體的電路的抗干擾就解決了一半。很多的單片機對電源的噪聲就會很敏感，只要給單片機電源加濾波電路或者穩壓器，從而來降低電源噪音對單片機的干擾。例如，可以應用磁珠與電容構成π形濾波電路，這里面主要的要求條件不是很高時可以借用100Ω電阻代替磁珠。

3.2 增加π形濾波電路

假如單片機的I/O口是用來控制電機等噪音的器件，在I/O口與噪音產生的源頭進行增加隔離即增加π形濾波電路。控制電機等噪音的器件，在I/O口語噪音產生的源頭也要加以隔離。

3.3 注重晶振的布線

晶振與單片機的引腳最大限度的要進行靠近，緊接著要用地線把時鐘區進行隔離，晶振的外殼接地并且進行固定。這樣的措施可以有效的解決很多的困難問題。

3.4 電路板合理分區

電路板的合理分區例如，強弱信號，數字、模擬信號。最大化的把干擾源與敏感原件進行遠離。

3.5 地線與數字區和模擬區進行隔離

利用底線把數字區域一模擬區域進行隔離，數字地域模擬地也要進行分離，最后在一點要與電源地進行相接。A/D、D/A芯片布線也以此為原則，廠家分配A/D、D/A芯片引腳排列時也要考慮這樣的需求。單片機與大功率的器件進行接地時一定要單獨的獨立的進行接地，從而來降低兩者之間的互相干擾。大功率器件也要最大限度的放在電路板的邊緣。

在單片機I/O口，電源線，電路板連接線等關鍵的位置使用抗干擾原件比如磁珠、磁環、電源濾波器，屏蔽罩，可以有效的提高電路的抗干擾性能。

4 增強敏感器件的抗干擾性能

增強敏感器件的抗干擾性能主要是指從敏感器件方面考慮一定程度上降低對干擾噪聲的影響，或者從不正常狀態下盡快恢復的方式。增強敏感器件抗干擾性能的常常使用的措施主要有五個方面：

（1）在進行布線時最大限度的減少回路環的面積，從而來降低感應噪音。

（2）在進行布線時，電源線和地線要盡量選擇粗線。一方面是減小壓降外，更重要的是降低耦合噪聲。

（3）對于單片機閑置的I/O口，不要進行懸空，一定要接地或者連接電源。其它IC的閑置端在不改變系統邏輯的情況下接地或接電源。

（4）對單片機使用電源監控及看門狗電路時，例如：IMP809，IMP706，IMP813，X25043，X25045等，可以大幅度增強整個電路的抗干擾的性能[3]。

（5）在速度能滿足需求的前提下，在一定程度上減少單片機的晶振和選用低速數字電路。

（6）IC器件盡量直接焊在電路板上，不建議使用IC座。

5 結語

伴隨著科學技術的不斷進步與發展，電子電路的發展趨勢也是越來越好，很多的行業在實際的生活工作中應用電子電路，因為電子電路的本身擁有很強的特殊性，在實際的工作開展過程時，通常情況下也是受到了很多因素的干擾，從而致使電子電路沒有辦法正常的運行。本文也進行提出了一些電子電路的抗干擾措施，為相關的技術人員提供一些建議與依據，相信在技術人員不斷的進行開發與研究下，電子電路的干擾問題可以有效的進行解決，進而增強電子電路的穩定性與可靠性，從而促進電子電路在社會經濟中的可持續發展。