PCB设计抗干扰措施.PPT

* 第6章 电子系统的设计与实现 3) 过程通道的干扰及抗干扰措施 数字电子系统中，传输线上的信息多为脉冲波，它在传输线上传输时会出现延时、畸变、衰减与通道干扰。为了保证长线传输的可靠性，主要措施有光电耦合隔离、双绞线传输等。 (1) 光耦合器的主要优点是能有效地抑制尖峰脉冲及各种噪声干扰，具有很强的抗干扰能力，从而使过程通道上的信噪比大大提高。 (2) 双绞线能使各个小环路的电磁感应干扰相互抵消，其分布电容器为几十皮法，对电磁场具有一定抑制效果，但对接地与节距有一定要求。 * 第6章 电子系统的设计与实现 4．数字电路的软件抗干扰措施 (1) 采取软件的方法对叠加在模拟输入信号上的噪声进行抑制，以读取真正有用的信息，如数字滤波器。 在采集模拟信号时，除了使用硬件抗干扰措施外，还可以采用数字滤波技术进一步将瞬变干扰的影响降低。数字滤波是采用某种算法，滤去采集到的数据中受干扰影响的数据。数字滤波的算法有很多，其中采用n次排队取中值的算法来抑制干扰，瞬变干扰的维持时间一般在3～5ms，所以模拟数据的采样周期T可以设置为大于3～5ms，连续采样多次，从所得的一组数据中去掉被认为是由于瞬变干扰所形成的数据，取剩余数据的平均值，得到与实际结果相近的数据。当然这种措施可以提高系统的抗干扰能力，但会以系统的工作效率有所下降为代价的。 * 第6章 电子系统的设计与实现 (2) 在程序受到干扰“跑飞”的情况下，采取措施使程序回到正常的轨道上来，常见的抗干扰技术有：软件拦截技术(软件陷阱等)、输入口信号重复检测方法、输出口数据刷新、数字滤波等。 对于重要开关量输入信号的检测，实际应用中一般采用3次或5次重复检测的方法，即对接口中的输入数据信息重复进行3次或5次检测，若结果完全一致则认为是“真”的输入信号，若多次测试结果不一致，即可以停止检测显示故障信息，又可以重复进行再检测。 (3) 程序具有自检功能。程序自检是提高测控软件可靠性的有效方法之一。在实际应用中，自检程序主要是对控制系统的I/O口、外部扩展接口芯片、A/D器件、ROM器件等进行检测，如出现故障能够给出故障部位。因此自检程序不但可以了解与测试相关外设的工作情况，而且可避免因外设原因而使电子系统不能正常工作的干扰。 * 第6章 电子系统的设计与实现 6.4.2 电子系统的可靠性设计 可靠性是指产品在规定的条件下、在规定的时间内完成规定的功能的能力。产品的可靠性与实验、设计和产品的维护有着极大的关系。 在电子产品中，常采用的可靠性设计技术包括元器件的降额设计、冗余化设计、热设计、电磁兼容设计、维修性设计、漂移设计、容错设计与故障弱化设计等，有些还包括软件的可靠性设计。 下面介绍一下可靠性设计技术中的冗余设计和电磁兼容性设计。 1．冗余设计 冗余设计是用一台或多台相同单元(系统)构成并联形式，当其中一台发生故障时，其他单元仍能使系统正常工作的设计技术。按冗余范围分，有元器件冗余、部件冗余、子系统冗余和系统冗余。这种设计技术通常应用在比较重要而且对安全性及经济性要求较高的场合，如汽车的控制系统、程控交换系统、飞行器的控制系统等。 * 第6章 电子系统的设计与实现 2．电磁兼容性设计 电磁兼容性设计也就是耐环境设计。系统的电磁兼容性问题可以分为两类：一类是电子设备在电磁干扰环境下是否能够稳定地工作；另一类是电子设备是否对周围环境产生干扰。提高系统电磁兼容性的着眼点：电源、屏蔽、接地、布线、信号去耦、软件抗干扰措施等。为了使设备或系统达到电磁兼容状态，通常采用印制电路板设计、屏蔽机箱、电源线滤波、信号线滤波、接地、电缆设计等技术。 印制电路板在设计布置时，应注意以下几点。 (1) 各级电路连接应尽量缩短，尽可能减少寄生耦合，高频电路尤其要注意。 (2) 高频线路应尽量避免平行排列导线以减少寄生耦合。 * 第6章 电子系统的设计与实现 (3) 设计各级电路应尽量按原理图顺序排列布置，避免各级电路交叉排列。 (4) 每级电路的元器件应尽量靠近，不应分布得太远，应尽量使各级电路自成回路。 (5) 各级均应采用一点接地或就近接地，以防止地电流回路造成干扰，应将大电流地线和小电流回路的地线分开设置，以防止大电流流进公共地线产生较强的耦合干扰。 (6) 对于会产生较强电磁场的元件和对电磁场感应较灵敏的元件，应垂直布置、远离或加以屏蔽以防止和减小互感耦合。 (7) 处于强磁场中的地线不应构成闭合回路，以避免出现地环路电流而产生干扰。 (8) 电源供电线应靠近(电源的)地线并平行排列以增加电源滤波效果。 * 第6章 电子系统的设计与实现 冰冻三尺，非