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如何提高電子產(chǎn)品的抗干擾能力和電磁兼容性
在研制帶處理器的電子產(chǎn)品時(shí),如何提高抗干擾能力和電磁兼容性？
1、 下面的一些系統(tǒng)要特別注意抗電磁干擾： (1) 微控制器時(shí)鐘頻率特別高,總線周期特別快的系統(tǒng)。 (2) 系統(tǒng)含有大功率,大電流驅(qū)動(dòng)電路,如產(chǎn)生火花的繼電器,大電流開關(guān)等。 (3) 含微弱模擬信號電路以及高精度A/D變換電路的系統(tǒng)。 2、 為增加系統(tǒng)的抗電磁干擾能力采取如下措施： (1) 選用頻率低的微控制器： 選用外時(shí)鐘頻率低的微控制器可以有效降低噪聲和提高系統(tǒng)的抗干擾能力。同樣頻率的方波和正弦波,方波中的高頻成份比正弦波多得多。雖然方波的高頻成份的波的幅度,比基波小,但頻率越高越容易發(fā)射出成為噪聲源,微控制器產(chǎn)生的最有影響的高頻噪聲大約是時(shí)鐘頻率的3倍。 (2) 減小信號傳輸中的畸變 微控制器主要采用高速CMOS技術(shù)制造。信號輸入端靜態(tài)輸入電流在1mA左右,輸入電容10PF左右,輸入阻抗相當(dāng)高,高速CMOS電路的輸出端都有相當(dāng)?shù)膸лd能力,即相當(dāng)大的輸出值,將一個(gè)門的輸出端通過一段很長線引到輸入阻抗相當(dāng)高的輸入端,反射問題就很嚴(yán)重,它會引起信號畸變,增加系統(tǒng)噪聲。當(dāng)Tpd＞Tr時(shí),就成了一個(gè)傳輸線問題,必須考慮信號反射,阻抗匹配等問題。 信號在印制板上的延遲時(shí)間與引線的特性阻抗有關(guān),即與印制線路板材料的介電常數(shù)有關(guān)�？梢源致缘卣J(rèn)為,信號在印制板引線的傳輸速度,約為光速的1/3到1/2之間。微控制器構(gòu)成的系統(tǒng)中常用邏輯電話元件的Tr（標(biāo)準(zhǔn)延遲時(shí)間）為3到18ns之間。 在印制線路板上,信號通過一個(gè)7W的電阻和一段25cm長的引線,線上延遲時(shí)間大致在4~20ns之間。也就是說,信號在印刷線路上的引線越短越好,最長不宜超過25cm。而且過孔數(shù)目也應(yīng)盡量少,最好不多于2個(gè)。 當(dāng)信號的上升時(shí)間快于信號延遲時(shí)間,就要按照快電子學(xué)處理。此時(shí)要考慮傳輸線的阻抗匹配,對于一塊印刷線路板上的集成塊之間的信號傳輸,要避免出現(xiàn)Td＞Trd的情況,印刷線路板越大系統(tǒng)的速度就越不能太快。 用以下結(jié)論歸納印刷線路板設(shè)計(jì)的一個(gè)規(guī)則： 信號在印刷板上傳輸,其延遲時(shí)間不應(yīng)大于所用器件的標(biāo)稱延遲時(shí)間。 (3) 減小信號線間的交叉干擾： A點(diǎn)一個(gè)上升時(shí)間為Tr的階躍信號通過引線AB傳向B端。信號在AB線上的延遲時(shí)間是Td。在D點(diǎn),由于A點(diǎn)信號的向前傳輸,到達(dá)B點(diǎn)后的信號反射和AB線的延遲,Td時(shí)間以后會感應(yīng)出一個(gè)寬度為Tr的頁脈沖信號。在C點(diǎn),由于AB上信號的傳輸與反射,會感應(yīng)出一個(gè)寬度為信號在AB線上的延遲時(shí)間的兩倍,即2Td的正脈沖信號。這就是信號間的交叉干擾。干擾信號的強(qiáng)度與C點(diǎn)信號的di/at有關(guān),與線間距離有關(guān)。當(dāng)兩信號線不是很長時(shí),AB上看到的實(shí)際是兩個(gè)脈沖的迭加。 CMOS工藝制造的微控制由輸入阻抗高,噪聲高,噪聲容限也很高,數(shù)字電路是迭加100~200mv噪聲并不影響其工作。若圖中AB線是一模擬信號,這種干擾就變?yōu)椴荒苋萑�。如印刷線路板為四層板,其中有一層是大面積的地,或雙面板,信號線的反面是大面積的地時(shí),這種信號間的交叉干擾就會變小。原因是,大面積的地減小了信號線的特性阻抗,信號在D端的反射大為減小。特性阻抗與信號線到地間的介質(zhì)的介電常數(shù)的平方成反比,與介質(zhì)厚度的自然對數(shù)成正比。若AB線為一模擬信號,要避免數(shù)字電路信號線CD對AB的干擾,AB線下方要有大面積的地,AB線到CD線的距離要大于AB線與地距離的2~3倍。可用局部屏蔽地,在有引結(jié)的一面引線左右兩側(cè)布以地線。 |
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