如何提高单片机的抗干扰性

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上传日期: 2019-06-13

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标签:pcb(6612)mcu(2797)单片机(19019)

  搞过产品的朋友都有体会,一个设计看似简单,硬件设计和代码编写很快就搞定,但在调试过程中却或多或少的意外,这些都是抗干扰能力不够的体现。

  下面讨论一下如何让你的设计避免走弯路:

  抗干扰体现在2个方面,一是硬件设计上,二是软件编写上。

  这里重点提醒:在MCU设计中主要抗干扰设计是在硬件上,软件为辅。因为MCU的计算能力有限,所以要在硬件上花大工夫。

  1:干扰信号干扰MCU的主要路径是通过I/O口,一是影响了MCU的数据采集,二是影响内部其它寄存器

  解决方法:后面讨论。

  2:电源干扰:MCU虽然适应电压较宽(3-5。5V),但对于电源的波动却很敏感,比如说MCU可以在3V电压下稳定工作,但却不能在电压在3V-5。5V波动的情况下稳定工作。

  解决方法:用电源稳压块,做好电源的滤波等工作,提示:一定要在电源旁路并上0。1UF的瓷片电容来滤除高频干扰,因为电解电容对超过几十KHZ的高频干扰不起作用。

  3:上下电干扰:但每个MCU系统在上电时候都要经过这样一个过程,所以要尤其注意。

  MCU虽然可以在3V电压下稳定工作,但并不是说它不能在3V以下的电压下工作,当然在如此低的电压下MCU是超不稳定状态的。在系统加电时候,系统电源电压是从0V上升到额定电压的,比如当电压到2V时候,MCU开始工作了,但这时是超不稳定的工作,极容易跑飞。

  解决方法:1让MCU在电源稳定后才开始工作。PIC在片内集成了POR(内部上电延时复位),这功能一定要在配置位中打开。

  外部上电延时复位电路。有多种形式,低成本的就是在复位脚接个阻容电路。高成本的是用专用芯片。这方面的资料特多,到处都可以查找。

  最难排除的就是上面第一种干扰,并且干扰信号随时可以发生,干扰信号的强度也不尽相同。

  但它们也有相同点:干扰信号也遵循欧姆定律,干扰信号偶合路径无非是电磁干扰,一是电火花,二是磁场。

  其中干扰最厉害的是电火花干扰,其次是磁场干扰。电火花干扰表现场合主要是附近有大功率开关继电器接触器、有刷电机等。磁场干扰表现场合主要是附近有大功率的交流电机、变压器等。

  解决方法:第一点:也是最经典的,就是在PCB步线和元件位置安排上下工夫,这中间学问很多,说几天都说不完^^。

  二:综合考虑各I/O口的输入阻抗,采集速率等因素设计I/O口的外围电路。

  一般决定一个I/O口的输入阻抗有3种情况:

  A:I/O口有上拉电阻,上拉电阻值就是I/O口的输入阻抗。

  一般大家都用4K-20K电阻做上拉,(PIC的B口内部上拉电阻约20K)。

  由于干扰信号也遵循欧姆定律,所以在越存在干扰的场合,选择上拉电阻就要越小,因为干扰信号在电阻上产生的电压就越小。

  由于上拉电阻越小就越耗电,所以在家用设计上,上拉电阻一般都是10-20K,而在强干扰场合上拉电阻甚至可以低到1K。

  (如果在强干扰场合要抛弃B口上拉功能,一定要用外部上拉。)

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