消除單片機(jī)系統(tǒng)電磁干擾解決方案
隨著單片機(jī)系統(tǒng)越來越廣泛地應(yīng)用于消費(fèi)類電子、醫(yī)療、工業(yè)自動化、智能化儀器儀表、航空航天等各領(lǐng)域,單片機(jī)系統(tǒng)面臨著電磁干擾(EMI)日益嚴(yán)重的威脅。電磁兼容性(EMC)包含系統(tǒng)的發(fā)射和敏感度兩方面的問題。如果一個單片機(jī)系統(tǒng)符合下面三個條件,則該系統(tǒng)是電磁兼容的:
?、?對其它系統(tǒng)不產(chǎn)生干擾;
?、?對其它系統(tǒng)的發(fā)射不敏感;
③ 對系統(tǒng)本身不產(chǎn)生干擾。
假若干擾不能完全消除,但也要使干擾減少到最小。干擾的產(chǎn)生不是直接的(通過導(dǎo)體、公共阻抗耦合等),就是間接的(通過串?dāng)_或輻射耦合)。電磁干擾的產(chǎn)生是通過導(dǎo)體和通過輻射,很多電磁發(fā)射源,如光照、繼電器、DC電機(jī)和日光燈都可引起干擾;AC電源線、互連電纜、金屬電纜和子系統(tǒng)的內(nèi)部電路也都可能產(chǎn)生輻射或接收到不希望的信號。在高速單片機(jī)系統(tǒng)中,時鐘電路通常是寬帶噪聲的最大產(chǎn)生源,這些電路可產(chǎn)生高達(dá)300 MHz的諧波失真,在系統(tǒng)中應(yīng)該把它們?nèi)サ?。另外,在單片機(jī)系統(tǒng)中,最容易受影響的是復(fù)位線、中斷線和控制線。
1 干擾的耦合方式
?。?)傳導(dǎo)性EMI
一種最明顯而往往被忽略的能引起電路中噪聲的路徑是經(jīng)過導(dǎo)體。一條穿過噪聲環(huán)境的導(dǎo)線可撿拾噪聲并把噪聲送到其它電路引起干擾。設(shè)計(jì)人員必須避免導(dǎo)線撿拾噪聲和在噪聲引起干擾前,用去耦辦法除去噪聲。最普通的例子是噪聲通過電源線進(jìn)入電路。若電源本身或連接到電源的其它電路是干擾源,則在電源線進(jìn)入電路之前必須對其去耦。
?。?)公共阻抗耦合
當(dāng)來自兩個不同電路的電流流經(jīng)一個公共阻抗時就會產(chǎn)生共阻抗耦合。阻抗上的壓降由兩個電路決定,來自兩個電路的地電流流經(jīng)共地阻抗。電路1的地電位被地電流2調(diào)制,噪聲信號或DC補(bǔ)償經(jīng)共地阻抗從電路2耦合到電路1。
(3)輻射耦合
經(jīng)輻射的耦合通稱串?dāng)_。串?dāng)_發(fā)生在電流流經(jīng)導(dǎo)體時產(chǎn)生電磁場,而電磁場在鄰近的導(dǎo)體中感應(yīng)瞬態(tài)電流。
?。?)輻射發(fā)射
輻射發(fā)射有兩種基本類型:差分模式(DM)和共模(CM)。共模輻射或單極天線輻射是由無意的壓降引起的,它使電路中所有地連接抬高到系統(tǒng)地電位之上。就電場大小而言,CM輻射是比DM輻射更為嚴(yán)重的問題。為使CM輻射最小,必須用切合實(shí)際的設(shè)計(jì)使共模電流降到零。
2 影響EMC的因數(shù)
① 電壓。電源電壓越高,意味著電壓振幅越大,發(fā)射就更多,而低電源電壓影響敏感度。
?、?頻率。高頻產(chǎn)生更多的發(fā)射,周期性信號產(chǎn)生更多的發(fā)射。在高頻單片機(jī)系統(tǒng)中,當(dāng)器件開關(guān)時產(chǎn)生電流尖峰信號;在模擬系統(tǒng)中,當(dāng)負(fù)載電流變化時產(chǎn)生電流尖峰信號。
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