對數(shù)字電路抗干擾設(shè)計的研究與分析

摘要：數(shù)字電路指的是用數(shù)字信號完成數(shù)字量進行算術(shù)運算和邏輯運算的電路，而數(shù)字電路中的抗干擾設(shè)計對整體的數(shù)字電路來說是至關(guān)重要的。本文主要講述了對數(shù)字電路形成干擾的三種主要因素，即干擾源、傳播途徑、敏感器件，并從抵抗干擾源、清除干擾傳播途徑、減少敏感器件干擾及其印制電路板中的布線，四大方便提出抗干擾對策，以提高數(shù)字電路的抗干擾程度。

關(guān)鍵詞：數(shù)字電路 抗干擾設(shè)計 對策

中圖分類號：TN79 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2015）01-0000-00

1 對數(shù)字電路形成干擾的因素

對數(shù)字電路形成干擾的主要因素有三種，分別是：（1）干擾源。往往指的是對數(shù)字電路產(chǎn)生干擾作用的電子設(shè)備器件和輸入信號等。（2）傳播路徑。傳播路徑主要指的是導(dǎo)線和空間輻射這兩個方面對整個數(shù)字電路的干擾。（3）敏感器件。往往指的是對數(shù)字電路造成影響的電子器件和設(shè)備。

2 對數(shù)字電路抗干擾設(shè)計的辦理對策

如果要對數(shù)字電路進行抗干擾設(shè)計，就要從以下四個方面著手。

2.1.抵抗干擾源

抵制干擾源即是需要和干擾源du/dt、di/dt相抗衡，在抗干擾設(shè)計中必須放在首要位置和解決好相關(guān)方面問題的必要原則。而與干擾源du/dt相抗衡，主要是依靠在干擾源兩頭中連接的電容來完成的。而和干擾源di/dt相抗衡，則是依托干擾源回路串聯(lián)電感或電阻和增添續(xù)二流管來抵抗的。對于抵抗干擾源的主要辦法有：（1）利用繼電器線圈使續(xù)流二極管的數(shù)量有所增加，使在斷開線圈的過程中，能夠?qū)λl(fā)生的反電動勢干擾進行清除。而僅僅增添續(xù)流二極管數(shù)目，會造成繼電器斷開的時候呈現(xiàn)偏差甚至延后。而增多穩(wěn)壓二極管的數(shù)目后，繼電器可以在一定時間內(nèi)，使其變更的次數(shù)也隨之加多。（2）在繼電器接點的兩頭接上火花抑制電路，使電火花造成的作用隨之減弱。（3）給電機加濾波電路。在給電機加濾波電路時，應(yīng)該要注意電容的安全和對電感引線的要求盡可能嚴格把控。（4）對電路板的各個IC上都要接上一個規(guī)格為0.01uF～0.1uF 高頻電容，防止IC對電源造成的不良后果。同時，要對高頻電容的布線特別關(guān)注，在連線的過程中要盡量控制電源兩端且盡可能把線變得粗短，不這樣做的話，電容的等效串聯(lián)電路將會提高其中的電阻強度，從而使濾波效果的作用難以發(fā)揮。（5）在可控硅的端口處，連接上RC抑制電路，制止其噪聲的發(fā)散。

2.2清除干擾傳播路徑

據(jù)現(xiàn)在的情況來看，干擾傳播路徑主要是：傳導(dǎo)干擾和輻射干擾這兩種方式。按照傳導(dǎo)干擾的含義悉知，是導(dǎo)線傳播到敏感器件的干擾。而高頻干擾噪聲與有用信號相比，其頻帶是不一致的，可以在導(dǎo)線上使用添加濾波器或者使用隔離光耦等具體方式防止高頻干擾噪聲造成的影響。而電源產(chǎn)生的噪聲在那么多噪音中危害程度是最強的，所以，必須得通過特別處理。而輻射干擾指的是經(jīng)由過程空間輻射傳播到敏感器件所發(fā)生的干擾。而清除干擾傳播路徑的主要對策是：（1）全面了解電源對單片機產(chǎn)生的作用。對于大部分單片機來說 ，他們對電源噪聲都非常敏銳。所以，必要時要添加濾波電路或穩(wěn)壓器到單片機電源中，制止電源噪聲對單片機造成不好的影響。比如：把磁珠和電容相互連接構(gòu)成π形濾波電路。在實施成本節(jié)約策略時，也可使用100 歐姆電阻替代磁珠。（2）如果在單片機中，I/O口的利用是為了防止電機等產(chǎn)生噪聲的器件，那么就應(yīng)該在I/O口處和噪聲源之間加上隔離防護。（3）對于晶振的布線安插與處置。晶振和單片機之間的引腳距離要盡可能的相互靠近，利用地線將時鐘區(qū)相互隔離起來，晶振的外殼進行接地處理時，必需要強加固定。（4）對電路板實施合的理分區(qū)處理，如數(shù)字、強、弱信號以及模擬信號等。盡可能將干擾源和敏感元件彼此之間的間隔進行遠離。（5）利用地線將數(shù)字區(qū)和模擬區(qū)進行彼此隔開，使數(shù)字區(qū)和模擬區(qū)相互斷絕。而比如像A/D、D/A等芯片的布線也要按照這個方式隔開，往往廠家在進行生產(chǎn)時，已經(jīng)把此方式運用到A/D、D/A等芯片中。（6）單片機與大功率電氣設(shè)備連接在地線的線要獨自接地，防止相互之間造成的干擾。大功率電器設(shè)備盡可能放置在電路板的邊沿處。（7）在單片機的電源線接口、I/O口接口處和電路板連接口等重要接口處必須得應(yīng)用抗干擾的元件，像磁珠、磁環(huán)、屏蔽罩和電源濾波器，可以一定程度上制止電路抗干擾性。

2.3減少敏感設(shè)備的干擾性

通常若是要削減敏感設(shè)備的干擾作用，有以下幾個主要的對策：（1）在進行布線的過程中，不僅要盡可能降低回路環(huán)的面積來減少感應(yīng)噪聲的影響，還要把握好電源線與地線，盡可能使導(dǎo)線的面積變得寬大，這樣既可以降低壓降，還可減少噪聲。（2）相對于單片機閑置的I/O口處，盡量不要進行懸空處理，必須要接在地上或者連接電源。其余部分安裝在IC的閑置端口處，在安全的范圍下，接到地上或者接到電源處。（3）相對于單片機，要運用到電源監(jiān)控和看門狗電路，比如：Imp809、Imp83、Imp706等，能夠一定程度上增加對于這個電路的抗干擾性。（4）對于速度能保持一定的情況下，可以減少單片機的晶振以及選擇低速數(shù)字電路。（5）IC器件設(shè)備要盡可能的安裝在在電路板上，減少使用IC插座的數(shù)量。

2.4印制電路板中的布線

印制電路板指的是PCB。而對其印制電路板中的布線應(yīng)根據(jù)以下幾個方面實施。第一，要對其印制電路中的導(dǎo)線大小、厚度、粗細、長度等相關(guān)方面進行考慮，配置上合理導(dǎo)線中的電阻和電容等。第二，相互之間的導(dǎo)線間隔要進行安全隔開，避免串擾中的困擾。與此同時，要對電源線和地線的分開處置進行信號之間的隔開。第三，對于印制板上的電氣設(shè)備配置要求，需要把影響到公共阻抗的進行分離。而印制板的安裝位置也要考慮內(nèi)部熱度等因素。

3 結(jié)語

總而言之，對于數(shù)字電路的抗干擾研究必須要從設(shè)計這個最初階段就抓好。而從上述可得，對于數(shù)字電路抗干擾設(shè)計的解決對策主要從抵抗干擾源、清除干擾傳播路徑、減少敏感設(shè)備的干擾性和印制電路板中的布線這四個方面著手，一定程度上保障了電力電氣設(shè)備的工作。

參考文獻

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[3]張邦寧.通信抗干擾技術(shù)[M].機械工業(yè)出版社，2006.

收稿日期：2014-11-10

作者簡介：林一蘇（1956—），男，福建福州人，大學本科，副教授，研究方向：電子學。