测控仪器第5章.ppt

(2) 电源系统的抗干扰措施供电系统是强电干扰最为严重的地方，抑制电源干扰应该从配电系统的设计上考虑，要截住从配电系统窜入的干扰。通常的配电方案如图5-43所示。这种方案对于干扰强烈的情况往往也会失去抑制作用。为了避免DL电感元件进入磁饱和状态，要在干扰进入DL之前加以衰减。可以在低通滤波器DL与交流稳压器之间设置一个电源低通滤波器（可采用专用的滤波器，也可用几十米长的绞扭线捆在一起构成），对流过它的附着在低频市电上的干扰脉冲进行滤波. 此外，要充分考虑电源对测控电路（特别是基于单片机的测控电路）的影响。许多单片机对电源噪声很敏感，在给单片机电源加滤波电路或稳压器的基础上，在电源输入端（通常是电路板边）中使用一个高质量的钽电解电容通过大面积低阻抗的接地面进行去耦，该电容可以将低频噪声旁路，而采用铁氧体磁珠可以减少电路其它部分的高频噪声。同时在每一个集成电路芯片的电源引脚处使用一个寄生电感较小的陶瓷电容，这种电容的寄生电感较小。同时使引脚长度最短。对于某些芯片，厂家多数会推荐一些降低干扰的做法，参考这些作法也是有益无害的。 图5-43 普通配电系统原理图 (3) 空间干扰的抑制措施 来自空间的干扰主要作用在系统与外部设备之间的信号线上，以及直接作用在电路系统本身。对于这种干扰，一般是采用屏蔽的方法来解决。可有效地防止空间各种磁力线和电力线的干扰。 屏蔽的方法，是利用导电的低电阻材料制成容器或采用高导磁材料制成容器，以隔绝容器内外的电磁或静电的相互干扰。 屏蔽主要分成三类：即防止静电耦合的静电屏蔽；利用导电性良好的金属内的涡流效应，防止高频磁通干扰的电磁屏蔽；利用高导磁材料，防止低频磁通干扰的磁屏蔽。 屏蔽的结构形式主要有以下几种：① 屏蔽罩：一种常用的封闭式金属盒，可根据干扰场的类型和屏蔽有效性指标对材料、板厚、形状等进行设计，从元件、器件到整机均可应用；② 屏蔽栅网：这是一种既有屏蔽作用，又有通风作用的屏蔽结构形式，应用也很广泛；③ 隔舱：在多级电路系统中，常常在两个单元电路之间用金属板隔离开，将一个金属电箱隔成许多舱，用以隔离相互之间的干扰；④ 导电涂料：在盒式电路外置一个泡沫盒，在泡沫盒表面喷涂一层金属涂料，涂层的材料与厚度与有效性指标有关；⑤ 屏蔽铜箔：为了对印制电路板屏蔽，可采用双面印制电路板的一个铜箔面作为屏蔽板，也具有一定的屏蔽作用； 对于如何选取屏蔽材料，应当注意以下几方面：在电场屏蔽时，应选用高导电率的铜或铝等金属材料；在磁场屏蔽时，应选用高导磁率的材料；在某些应用场合，单一材料的屏蔽不能在强磁场下保证有足够高的导磁率，不能满足衰减磁场干扰的要求，此时可采用两种或多种不同材料作成多层屏蔽结构，低导磁率高饱和值的材料安置在屏蔽罩的外层，而高导磁率低饱和值的材料则放在屏蔽罩的内层，且层间用空气隔开为佳。 (4) 电路板设计中的抗干扰技术 正确的电路板设计方法，可以保证最大限度地减小各种干扰和噪声的影响。电路板的抗干扰设计主要体现在整体布局、元器件选用和布线方法几个方面。 ① 电路板布局要合理首先，应当对电路板的布局进行合理划分，把数字区与模拟区隔离，微弱信号和功率放大电路远离，大功率器件及驱动电路（如继电器，大电流开关等）尽可能放在电路板边缘，让其信号尽快离开印刷板。 其次，尽可能按照信号的流程安排各个功能电路单元的位置，使布局便于信号流通，并使信号尽可能保持一致的方向。各部件之间的引线要尽量短，使相互间的信号耦合为最小。 此外，以每个功能电路的核心元件为中心，围绕它来进行外围元器件的布局。元器件应均匀、 整齐、紧凑地排列在印制电路板上，尽量减少和缩短各元器件之间的引线和连接。易受干扰的元器件不能相互挨得太近，输入和输出元件应尽量远离。 ② 元器件选用要正确尽可能使用满足系统要求的最低频率时钟，晶振与单片机引脚尽量靠近，用地线把时钟区包围和隔离起来，晶振外壳接地并固定。此措施可解决许多疑难问题。 电路板上每个大规模集成电路芯片要并接一个0.01μF～0.1μF高频电容，以减小对电源的影响。 对于单片机闲置的I/O口，不要悬空，要接地或接电源，或定义成输出端。其它的闲置端在不改变系统逻辑的情况下接地或接电源，集成电路上该接电源地的端都要接，不要悬空。闲置不用的运放正输入端接地，负输入端接输出端。 对单片机使用电源监控及看门狗电路，如：IMP809，IMP706，IMP813，X25043，X25045等，可大幅度提高整个电路的抗干扰性能。 集成电路器件、各种连接器等接插件尽量直接焊在电路板上，少用IC座、连接器等。 尽量选用低速数字电路，能用低速芯片就不用高速的，高速芯片用在关键地方。 ③ 布线要科学 电源线的布线原则：电源线和地