Introducción a métodos comunes de antiinterferencia en el hardware del sistema de microcontrolador

Los principales factores que afectan el funcionamiento confiable y seguro de los sistemas MCU provienen principalmente de diversas interferencias eléctricas dentro y fuera del sistema, y ​​se ven afectados por el diseño estructural del sistema. , procesos de selección, instalación y fabricación de componentes. Estos constituyen factores de interferencia en el sistema de microcontrolador, que a menudo conducen a un funcionamiento anormal del sistema de microcontrolador, afectan la calidad y el rendimiento del producto e incluso provocan accidentes y pérdidas económicas importantes. Hoy les presentaré los métodos comunes de antiinterferencia en el hardware del sistema de microcontroladores. vamos a ver.

Hay tres elementos básicos que causan interferencia:

(1) Fuente de interferencia. Se refiere a los componentes, equipos o señales que causan interferencias. Se describe en lenguaje matemático de la siguiente manera: du/dt,

El lugar donde di/dt es grande es la fuente de interferencia. Como rayos, relés, tiristores, motores, relojes de alta frecuencia, etc. puede convertirse en una fuente de interferencia.

(2) Ruta de propagación. Se refiere a la ruta o medio a través del cual se propaga la interferencia desde la fuente de interferencia hasta el equipo sensible. Las rutas típicas de propagación de interferencias son la conducción a través de cables y la radiación a través del espacio.

(3) Dispositivos sensibles. Se refiere a objetos que se perturban fácilmente. Tales como: convertidores A/D, D/A, microcontroladores, circuitos integrados digitales, amplificadores de señal débil, etc.

Clasificación de las interferencias

1.1 Clasificación de las interferencias

Existen muchas clasificaciones de las interferencias, que normalmente pueden basarse en las causas del ruido, los métodos de conducción y la forma de onda. características, etc. Clasificación. Según los motivos:

Se puede dividir en ruido de descarga, ruido de oscilación de alta frecuencia y ruido de sobretensión.

Según el modo de conducción, se puede dividir en ruido en modo * * * y ruido en modo serie.

Según la forma de onda: se puede dividir en onda sinusoidal continua, voltaje de pulso, secuencia de pulso, etc.

1.2 Método de acoplamiento de interferencias

La señal de interferencia generada por la fuente de interferencia sólo actúa sobre el sistema de medición y control a través de un determinado canal de acoplamiento. Por tanto, es necesario observar el patrón de propagación entre la fuente de interferencia y el objeto interferido. Los métodos de acoplamiento de interferencias no son más que a través de cables, espacio, líneas públicas, etc. , subdivididos aún más, incluyen principalmente los siguientes tipos:

(1) Acoplamiento directo: esta es la forma más directa y la más común en el sistema. Por ejemplo, las señales perturbadoras invaden el sistema a través de las líneas eléctricas. Para esta forma, el método más eficaz es añadir un circuito de desacoplamiento.

(2) Acoplamiento de impedancia común: este también es un método de acoplamiento común, que a menudo ocurre cuando las rutas actuales de dos circuitos son las mismas. Para evitar este acoplamiento, generalmente se considera en el diseño de circuitos. No existe una impedancia común entre la fuente de interferencia y el objeto interferido.

(3) Acoplamiento capacitivo: también llamado acoplamiento de campo eléctrico o acoplamiento electrostático. Es el acoplamiento provocado por la existencia de capacitancia distribuida.

(4) Acoplamiento por inducción electromagnética: también llamado acoplamiento de campo magnético. Es el acoplamiento provocado por la inducción electromagnética distribuida.

(5) Acoplamiento de fuga: Este acoplamiento es puramente resistivo y se producirá cuando el aislamiento no sea bueno.

2 Tecnologías antiinterferencias de hardware comunes

Dirigidas a los tres factores que causan interferencias, las medidas antiinterferencias incluyen principalmente los siguientes métodos.

2.1 Supresión de fuentes de interferencia

La supresión de fuentes de interferencia consiste en reducir al máximo el du/dt y el di/dt de la fuente de interferencia. Este es el principio más prioritario e importante en el diseño antiinterferencias y, a menudo, obtiene el doble de resultado con la mitad de esfuerzo. La reducción de du/dt de la fuente de interferencia se logra principalmente conectando condensadores en paralelo en ambos extremos de la fuente de interferencia. La reducción de di/dt de una fuente de interferencia se logra colocando un inductor o resistencia en serie con el bucle de la fuente de interferencia y agregando un diodo de rueda libre.

Las medidas comunes para suprimir las fuentes de interferencia son las siguientes:

(1) Agregue un diodo de rueda libre a la bobina del relé para eliminar la interferencia de la fuerza contraelectromotriz cuando la bobina está desconectada. Solo agregar un diodo de marcha libre retrasará el tiempo de apagado del relé. Después de agregar un diodo Zener, el relé puede funcionar más veces por unidad de tiempo.

(2) Conecte un circuito supresor de chispas (generalmente un circuito en serie RC, con una resistencia de varios K a decenas de K y una capacitancia de 0,01 uF) en paralelo en ambos extremos del contacto del relé a reducir el impacto de las chispas.

(3) Agregue un circuito de filtro al motor y asegúrese de que los cables del capacitor y del inductor sean lo más cortos posible.

(4) Cada IC en la placa de circuito debe conectarse en paralelo con 0,01 μ f ~ 0,1.

El condensador de alta frecuencia μF reduce el impacto del IC en la fuente de alimentación. Preste atención al cableado de los condensadores de alta frecuencia. El cableado debe mantenerse cerca de los terminales de alimentación y lo más corto posible. De lo contrario, la resistencia en serie equivalente del condensador aumentará y el efecto de filtrado se verá afectado.

(5) Evite la desconexión de 90 grados durante el cableado para reducir la emisión de ruido de alta frecuencia.

(6) Un circuito de supresión RC está conectado en paralelo en ambos extremos del tiristor para reducir el ruido generado por el tiristor (este ruido puede dañar el tiristor cuando es severo).

Medidas antiinterferencias para microcontroladores:

Con el fin de mejorar la fiabilidad del propio microcontrolador. En los últimos años, los fabricantes de microcontroladores han tomado una serie de medidas en el diseño de los microcontroladores con el fin de mejorar la confiabilidad. Estas tecnologías se reflejan principalmente en los siguientes aspectos.

1. Reducir la frecuencia del reloj externo

El reloj externo es una fuente de ruido de alta frecuencia, que no solo causará interferencias en este sistema de aplicación, sino que también puede causar interferencias en el sistema. mundo exterior, lo que hace que la prueba de compatibilidad electromagnética sea deficiente. En sistemas de aplicaciones que requieren una alta confiabilidad del sistema, elegir un microcontrolador de baja frecuencia es uno de los principios para reducir el ruido del sistema. Tomemos como ejemplo el microcontrolador 8051. Cuando el ciclo de instrucción más corto es de 1 μs, el reloj externo es de 12 mhz. El reloj del sistema de microcontrolador Motorola con la misma velocidad solo necesita 4 mhz, lo que es más adecuado para sistemas de control industrial. En los últimos años, algunos fabricantes de microcontroladores compatibles con 8051 también han adoptado algunas tecnologías nuevas para reducir la necesidad de relojes externos a 1/3 sin sacrificar la velocidad informática. Los microcontroladores Motorola generalmente utilizan tecnología de bucle interno de bloqueo de fase en la recién lanzada serie 68hc08 y sus microcontroladores de 16/32 bits, lo que reduce la frecuencia del reloj externo a 32 kHz y aumenta la velocidad del bus interno a 8 mhz o incluso más.

2. Microcontrolador de serie de bajo ruido

En el diseño de circuito integrado tradicional, la fuente de alimentación y la tierra suelen estar dispuestas en dos lados simétricos. Por ejemplo, la esquina inferior izquierda es tierra y la esquina inferior derecha es energía. Esto permite que el ruido de la fuente de alimentación atraviese toda la oblea de silicio. La tecnología mejorada organiza la fuente de alimentación y la tierra en dos pines adyacentes. Por un lado, reduce la corriente a través de todo el chip de silicio. Por otro lado, es más fácil colocar condensadores de desacoplamiento externos en el diseño de la PCB para reducir el ruido del sistema. . Otro ejemplo de reducción de ruido en el diseño de circuitos integrados es el diseño de circuitos controladores. Algunos microcontroladores proporcionan varios pines de salida de alta corriente, cuya corriente oscila entre decenas de miliamperios y cientos de miliamperios. Estos circuitos de accionamiento de alta potencia están integrados en el microcontrolador, lo que sin duda aumenta la fuente de ruido. La tecnología de suavizado de bordes puede eliminar este efecto conectando un tubo de alta potencia en paralelo en varios tubos pequeños y luego conectando resistencias con diferentes valores de resistencia equivalente al extremo de salida de cada tubo. Reducir di/dt.

3. Circuito de monitoreo de reloj, tecnología de vigilancia y reinicio de bajo voltaje.

Monitorear el reloj del sistema, y ​​cuando se descubre que el reloj del sistema deja de oscilar, generar una señal de reinicio del sistema para restaurar el reloj del sistema es una de las medidas para mejorar la confiabilidad del sistema de microcontrolador. Existe una contradicción entre la monitorización efectiva del reloj y la interrupción de las instrucciones de ahorro de energía. Sólo se puede utilizar uno de ellos.

La tecnología Watchdog monitorea el estado de ejecución de un programa de servicio de interrupción programado en la aplicación. Cuando este programa no funciona, se considera una falla del sistema, lo que resulta en un reinicio del sistema.

La tecnología de reinicio de bajo voltaje monitorea el voltaje de la fuente de alimentación del microcontrolador y genera una señal de reinicio cuando el voltaje es inferior a un cierto valor. Debido al desarrollo de la tecnología de microcontroladores, los requisitos para el rango de voltaje de la fuente de alimentación del propio microcontrolador son cada vez más amplios. El voltaje de la fuente de alimentación cae de los 5 V originales a 3,3 V y continúa bajando a 2,7 V, 2,2 V y 1,8 V. Se debe sopesar si se utiliza la función de reinicio de bajo voltaje de acuerdo con la aplicación específica.

4. Tecnología de transferencia electrónica

La serie de microcontroladores Motorola m68hc08 recientemente lanzada adopta la tecnología EFT (transitorio rápido eléctrico), que mejora aún más la capacidad antiinterferencias del microcontrolador. Cuando la señal de onda sinusoidal del circuito de oscilación es interferida por el mundo exterior, se superpondrán algunas rebabas en la forma de onda. Después de ser moldeado por el circuito Schmitt, este fallo se convertirá en una señal de activación e interferirá con la señal del reloj normal. La alternancia de circuitos Schmitt y filtrado RC puede invalidar este fallo, que es la tecnología EFT. Con el desarrollo de la tecnología VLSI, también se está desarrollando la tecnología antiinterferencias dentro del circuito.

5. Medición del software

El microcontrolador en sí también tiene algunas consideraciones antiinterferencias en el diseño de las instrucciones. El reinicio de instrucción ilegal o la interrupción de instrucción ilegal es un reinicio o interrupción que puede ocurrir cuando se encuentra una instrucción ilegal o un espacio de direccionamiento ilegal al ejecutar un programa. El programa del sistema de aplicación del microcontrolador está escrito de antemano y no puede contener instrucciones ni direccionamiento ilegales. El sistema debe haber sido interferido y la CPU cometió un error al leer las instrucciones.

Las mencionadas anteriormente son las medidas internas anti-interferencias que deben tener los microcontroladores ampliamente utilizados. Al seleccionar un microcontrolador, verifique si estas propiedades están disponibles para poder diseñar un sistema de alta confiabilidad.

Los diseñadores tienen su propia experiencia en el diseño de software de aplicaciones. Un recordatorio aquí es que las roms no utilizadas deben desecharse al final. El principio es que si el programa cae aquí, puede recuperarse solo.

Componentes de supresión de interferencias para sistemas de microcontroladores

1. Condensador de desacoplamiento

Se debe configurar un condensador de desacoplamiento entre la fuente de alimentación y tierra de cada circuito integrado, que pueda Filtra el ruido de alta frecuencia de la fuente de alimentación. Como elemento de almacenamiento de energía, absorbe o proporciona cambios de corriente (di/dt) provocados por el encendido y apagado de transistores en circuitos integrados, reduciendo así el ruido del sistema. Los condensadores de desacoplamiento deben utilizar condensadores monolíticos o condensadores de chip cerámico con buenas características de alta frecuencia. Se debe colocar un condensador de almacenamiento de energía de gran capacidad en la entrada de alimentación de cada placa de circuito impreso. Debido a la estructura del devanado del condensador electrolítico, su inductancia distribuida es grande y tiene poco efecto en el filtrado de señales de interferencia de alta frecuencia. Cuando se utiliza, se debe utilizar en pares con condensadores de desacoplamiento. Los condensadores de tantalio son mejores que los condensadores electrolíticos.

2. Suprimir la inductancia de alta frecuencia

El dispositivo de estrangulación de alta frecuencia está compuesto por un alambre esmaltado grueso que penetra en un núcleo de ferrita con varios orificios en la dirección axial. Colocarlo en serie con el cable de alimentación o de tierra evita la introducción de señales de alta frecuencia desde el cable de alimentación/tierra. Este componente es especialmente adecuado para fuentes de alimentación en el área de circuitos analógicos, área de circuitos digitales y área de accionamiento de alta potencia en placas de circuito impreso. Cabe señalar que debe colocarse entre el condensador de almacenamiento de energía y la fuente de alimentación de la zona, no entre el condensador de almacenamiento de energía y el equipo eléctrico.

3. Fusible rearmable

Este dispositivo está fabricado con un nuevo material polimérico. Cuando la corriente es inferior a su valor nominal, su resistencia CC es sólo de unas pocas décimas de ohmios. Cuando la corriente alcanza un cierto nivel, su resistencia aumenta rápidamente, se genera calor y la resistencia térmica aumenta, bloqueando así la corriente eléctrica. Cuando la temperatura baja, puede volver automáticamente a la normalidad. Este dispositivo puede prevenir el llamado fenómeno "disparador SCR" causado por dispositivos CMOS que encuentran fuertes interferencias de impacto. Este fenómeno significa que el sustrato de la oblea de silicio del circuito integrado se vuelve conductor, lo que hace que la corriente aumente, lo que provoca que el circuito integrado cmos se caliente o incluso se queme.

4. Dispositivo de protección contra rayos

Cuando el sistema de microcomputadora de un solo chip se usa en exteriores o la línea de alimentación y la línea de señal se introducen en el interior desde el exterior, la protección contra rayos del sistema debe ser consideró. Los dispositivos de protección contra rayos de uso común incluyen: tubos de descarga de gas, supresores de voltaje transitorio (TV), etc. Cuando el voltaje de la fuente de alimentación es mayor que un cierto valor, generalmente decenas o cientos de voltios, se produce una descarga de gas y un fuerte pulso de impacto en la línea eléctrica se introduce en la tierra. Se puede considerar un TVS como dos diodos Zener paralelos en direcciones opuestas que conducen cuando el voltaje a través de la fuente de alimentación supera un determinado valor nominal. Su característica es que puede pasar cientos o incluso miles de amperios de corriente al instante. Dichos componentes deben usarse con inductores que sean resistentes al modo * * * y a la interferencia de modo diferencial para mejorar el efecto antiinterferencia.

El principal medio para mejorar la capacidad antiinterferencias del sistema microcontrolador

1. Conexión a tierra

La conexión a tierra aquí se refiere a la tierra, también conocida como protegida. tierra. Proporcionar un buen cable de tierra para el sistema del microcontrolador es muy beneficioso para mejorar la capacidad antiinterferencia del sistema. Especialmente para sistemas con requisitos de protección contra rayos, una buena conexión a tierra es muy importante. La serie de componentes antiinterferencias mencionada anteriormente está destinada a eliminar rayos, interferencias sobretensiones e interferencias de grupos de pulsos rápidos. El método de eliminación consiste en introducir la interferencia en la tierra. Estos componentes no funcionarán si el sistema no está conectado a tierra o si hay un cable a tierra pero la resistencia a tierra es demasiado alta. La tierra de alimentación del microcontrolador se conoce comúnmente como tierra lógica. Su relación con la tierra puede ser conectada, flotante o conectada a una resistencia, según la aplicación. No conecte simplemente el cable de tierra al tubo de calefacción. Nunca confunda el cable de tierra con el cable vivo del cable de alimentación y el cable neutro del cable neutro.

2. Aislamiento y blindaje

El aislamiento de señal típico es el aislamiento fotoeléctrico. Los dispositivos de aislamiento optoelectrónicos se utilizan para aislar la entrada y salida del microcontrolador. Por un lado, las señales de interferencia no pueden ingresar al sistema del microcontrolador y, por otro lado, el ruido del sistema del microcontrolador en sí no se propagará a través de la conducción. Utilice blindaje para aislar la radiación espacial y cubra componentes particularmente ruidosos, como fuentes de alimentación conmutadas, con cajas metálicas para reducir la interferencia de fuentes de ruido en el sistema del microcontrolador. Los circuitos analógicos que temen especialmente las interferencias, como los circuitos de amplificación de señales débiles altamente sensibles, pueden protegerse. Es importante que el blindaje metálico esté conectado a tierra verdadera.

Filtrado

El filtrado se refiere a clasificar varias señales según sus características de frecuencia y controlar su dirección. Se utilizan comúnmente varios filtros de paso bajo, filtros de paso alto y filtros de paso de banda. Utilice un filtro de paso bajo en la línea de alimentación de CA conectada para permitir que 50 ciclos de CA pasen suavemente e introduzcan otros ruidos de alta frecuencia en el suelo.

El índice de configuración del filtro de paso bajo es la pérdida de inserción. La baja pérdida de inserción del filtro de paso bajo seleccionado no puede suprimir el ruido, mientras que la alta pérdida de inserción provocará "fugas" y afectará la seguridad personal del sistema. Los filtros de paso alto y de paso de banda deben seleccionarse y utilizarse en función de los requisitos de procesamiento de señales del sistema.

Cableado y tecnología de la placa de circuito impreso

El diseño de la placa de circuito impreso es crucial para la antiinterferencia del sistema microcontrolador. Las placas de circuito impreso y el cableado deben diseñarse de acuerdo con los tres principios de controlar las fuentes de ruido, minimizar la transmisión y el acoplamiento del ruido y minimizar la absorción del ruido. Cuando diseñe una placa de circuito impreso para un microcontrolador, no viole las siguientes reglas de inspección.

Las placas de circuito impreso deben distinguirse razonablemente. El sistema de microcontrolador generalmente se puede dividir en tres áreas, a saber, el área del circuito analógico (miedo a la interferencia), el área del circuito digital (miedo a la interferencia y la interferencia) y el área de potencia (fuente de interferencia).

La placa impresa adopta el principio de suministro de energía de un solo punto y conexión a tierra de un solo punto. Los cables de alimentación y de tierra de las tres áreas salen de este punto de tres maneras. Los elementos ruidosos y los no ruidosos están más separados.

El circuito de oscilación del reloj y el circuito lógico de alta velocidad dedicado están parcialmente enrollados. Deje que el campo eléctrico circundante se acerque a cero. Los controladores de E/S y los amplificadores de potencia deben colocarse lo más cerca posible del borde de la placa de circuito impreso y del conector de salida.

Si puedes usar baja velocidad, no necesitas alta velocidad. Los equipos de alta velocidad se utilizan sólo cuando es crítico.

Utilice el reloj de frecuencia más baja que cumpla con los requisitos del sistema. El generador de reloj debe estar lo más cerca posible del dispositivo que utiliza este reloj.

La carcasa del oscilador de cristal de cuarzo debe estar conectada a tierra y la línea del reloj debe ser lo más corta posible y no dibujarla por todas partes.

Utilice cableado de polilínea de 45 grados en lugar de polilínea de 90 grados para reducir la emisión de señales de alta frecuencia.

Las placas simples, placas dobles, cables de alimentación y cables de tierra deben ser lo más gruesos posible. Las líneas de señal deben tener la menor cantidad de vías posible.

El ruido del laminado es 20db menor que el del tablero doble. El ruido de la placa de 6 capas es 10 dB menor que el de la placa de 4 capas. Utilice tableros multicapa tanto como sea posible si las condiciones económicas lo permiten. Las líneas clave deben ser lo más cortas y gruesas posible, con áreas protegidas en ambos lados. Si las señales sensibles y las señales de la banda de ruido se transmiten a través de cables planos, se deben realizar en forma de cable de tierra-señal-cable de tierra. En el caso de osciladores sensibles al tiempo y dispositivos sensibles al ruido, se debe aumentar el área de los cables de tierra en lugar de otras líneas de señal. Las líneas de señal no deben formar bucles. Si es inevitable, los bucles deben ser lo más pequeños posible. Las líneas de reloj perpendiculares a las líneas de E/S tienen menos interferencia que las líneas de E/S paralelas y las líneas de reloj deben mantenerse alejadas de las líneas de E/S. Para dispositivos de Clase A/D, las partes digitales y analógicas preferirían omitirse en lugar de cruzarse. Las líneas sensibles al ruido no deben discurrir paralelas a líneas de alta velocidad y líneas de alta corriente. Si un circuito IC, como un microcontrolador, tiene múltiples terminales de alimentación y tierra, se debe agregar un capacitor de desacoplamiento a cada terminal. Los puertos de E/S no utilizados por el microcontrolador deben definirse como salidas. Cada circuito integrado debe agregar un capacitor de desacoplamiento. El capacitor de desacoplamiento debe ser un capacitor de chip cerámico capacitivo monolítico con buenas señales de alta frecuencia. Cuando el condensador de desacoplamiento se suelda a la PCB, los cables deben ser lo más cortos posible. Se deben filtrar las señales procedentes de zonas con mucho ruido. Se debe agregar un diodo de descarga a la bobina del relé. Se puede utilizar una resistencia en serie para suavizar el borde de transición de la línea de E/S o proporcionar algo de amortiguación. Utilice condensadores de tantalio de gran capacidad o condensadores de poliéster en lugar de condensadores electrolíticos para cargar los condensadores de almacenamiento de energía en el circuito. Debido a que la inductancia distribuida de los capacitores electrolíticos es grande, son ineficaces para altas frecuencias. Cuando se utilizan condensadores electrolíticos, se deben utilizar en pares con condensadores de desacoplamiento de altas características. Si es necesario, se pueden instalar dispositivos de estrangulación de alta frecuencia hechos de alambres de cobre enrollados en ferrita en los cables de alimentación y tierra para bloquear la conducción del ruido de alta frecuencia. Los cables de salida de señales débiles y los cables de salida de alta frecuencia y alta potencia deben estar blindados. Los conductores y cables de tierra deben estar torcidos. Cuando la placa impresa es demasiado grande o la frecuencia de la línea de señal es demasiado alta, de modo que el tiempo de retardo en la línea es mayor o igual al tiempo de subida de la señal, la línea debe tratarse como una línea de transmisión y se debe instalar una resistencia de adaptación terminal. ser añadido. Trate de no utilizar un zócalo ic y suelde el ic directamente a la placa impresa, porque la capacitancia distribuida del zócalo ic es muy grande.

2.2 Cortar la ruta de propagación de la interferencia

Según la ruta de propagación de la interferencia, se puede dividir en interferencia conducida e interferencia radiada.

La interferencia conducida es interferencia que viaja a través de cables hasta equipos sensibles. La banda de frecuencia del ruido parásito de alta frecuencia es diferente de la banda de frecuencia de la señal útil. Puede agregar un filtro al cable para cortar la propagación del ruido de interferencia de alta frecuencia. A veces también puede agregar un optoacoplador de aislamiento para resolver el problema. El ruido de la fuente de alimentación es el más dañino, por lo que se debe prestar especial atención a su manejo.

La llamada interferencia de radiación se refiere a la interferencia que se propaga a dispositivos sensibles a través de la radiación espacial.

La solución general es aumentar la distancia entre la fuente de interferencia y el equipo sensible, aislarlo con cables de tierra y agregar blindaje al equipo sensible.

Las medidas comunes para cortar la ruta de propagación de interferencias son las siguientes:

(1) Considere completamente el impacto de la fuente de alimentación en el microcontrolador. Una vez lista la fuente de alimentación, se ha solucionado la mayor parte de las antiinterferencias de todo el circuito. Muchos microcontroladores son sensibles al ruido de la fuente de alimentación y es necesario agregar un circuito de filtro o un regulador de voltaje a la fuente de alimentación del microcontrolador para reducir la interferencia del ruido de la fuente de alimentación en el microcontrolador. Por ejemplo, un circuito de filtro en forma de π puede estar compuesto por perlas magnéticas y condensadores. Por supuesto, cuando las condiciones no son altas, se puede utilizar una resistencia de 100 Ω en lugar de las perlas magnéticas.

(2) Si el puerto de E/S de un microcontrolador se utiliza para controlar equipos ruidosos como motores, se debe agregar aislamiento entre el puerto de E/S y la fuente de ruido (un circuito de filtro en forma de π debe agregarse).

(3) Preste atención al cableado del oscilador de cristal. El oscilador de cristal debe estar lo más cerca posible de los pines del microcontrolador, el área del reloj debe estar aislada con un cable a tierra y la carcasa del oscilador de cristal debe estar conectada a tierra y fijada.

(4) Partición razonable de placas de circuito, como señales fuertes y débiles, señales digitales y señales analógicas. Intente mantener las fuentes de interferencia (como motores y relés) alejadas de componentes sensibles (como microcontroladores).

(5) Separe el área digital y el área analógica con un cable de tierra. La tierra digital debe separarse de la tierra analógica y finalmente conectarse a la tierra de alimentación en un punto. El cableado de los chips A/D y D/A también se basa en este principio.

(6) Los cables de tierra del microcontrolador y los dispositivos de alta potencia deben conectarse a tierra por separado para reducir la interferencia mutua. Los dispositivos de alta potencia deben colocarse en el borde de la placa de circuito tanto como sea posible.

(7) El uso de componentes antiinterferencias, como cuentas magnéticas, anillos magnéticos, filtros de potencia y cubiertas protectoras en lugares clave, como los puertos de E/S del microcontrolador, líneas de alimentación y líneas de conexión de la placa de circuito, puede Mejora significativamente el rendimiento del circuito.

2.3 Mejora del rendimiento antiinterferencias de dispositivos sensibles

Mejora del rendimiento antiinterferencias de dispositivos sensibles se refiere al método para minimizar la captación de ruido de interferencia y recuperarse del estado anormal de dispositivos sensibles lo más rápido posible.

Las medidas comunes para mejorar el rendimiento antiinterferencias de equipos sensibles son las siguientes:

(1) Al realizar el cableado, reduzca el área del bucle tanto como sea posible para reducir el ruido inducido.

(2) Al realizar el cableado, haga que el cable de alimentación y el cable de tierra sean lo más gruesos posible. Además de reducir la caída de tensión, es más importante reducir el ruido del acoplamiento.

(3) Para el puerto de E/S inactivo del microcontrolador, no lo deje flotante, conéctelo a tierra o a la fuente de alimentación. Sin cambiar la lógica del sistema, los terminales libres de otros circuitos integrados están conectados a tierra o conectados a la fuente de alimentación.

(4) Utilice el circuito de vigilancia y monitoreo de energía del microcontrolador, como IMP809, IMP706, IMP813,

X5043, X5045, etc. , Lo que puede mejorar en gran medida el rendimiento antiinterferencias de todo el circuito.

(5) Partiendo de la premisa de que la velocidad puede cumplir con los requisitos, intente reducir el oscilador de cristal del microcontrolador y elija un circuito digital de baja velocidad.

(6) Los dispositivos IC deben soldarse directamente a la placa de circuito tanto como sea posible, y los soportes IC deben usarse con moderación.

2.4 Otras medidas antiinterferencias comunes

(1) Filtrado de inductancia y capacitancia del terminal de CA: elimina los pulsos de interferencia de alta y baja frecuencia.

(2) Medidas de doble aislamiento para transformador: el extremo de entrada primario del transformador está conectado con un capacitor en serie, el punto de contacto central de los devanados primario y secundario y el capacitor primario está conectado a tierra, y el La capa de blindaje exterior secundaria está conectada a tierra a la placa impresa. Este es el medio clave para evitar interferencias del hardware. Agregue un filtro de paso bajo al secundario: absorba la sobretensión generada por el transformador.

(3) Adopta una fuente de alimentación regulada por CC integrada con funciones de protección contra sobrecorriente, sobretensión y sobrecalentamiento.

(4) El puerto de E/S está aislado mediante fotoeléctrico, magnetoeléctrico y relé, y la tierra común se elimina al mismo tiempo.

(5) Utilice pares trenzados para líneas de comunicación: elimine la inductancia mutua paralela.

(6) El aislamiento de la fibra óptica es la medida de protección contra rayos más eficaz.

(7) Amplificador de aislamiento utilizado para conversión A/D o conversión de campo: reduce errores.

(8) Puesta a tierra de la carcasa: soluciona la seguridad personal y previene interferencias electromagnéticas externas.

(9) Añadir un circuito de detección de voltaje de reinicio. Para evitar un reinicio insuficiente, la CPU funcionará, especialmente en dispositivos con EEPROM. Un reinicio insuficiente cambiará el contenido de la EEPROM.

(10) Antiinterferencia del proceso de PCB;

①La línea de alimentación debe ser engrosada, el enrutamiento y la conexión a tierra deben ser correctos y las tres barras colectoras deben estar separadas para reducir la oscilación de inductancia mutua. .

(2) Chips principales como CPU, RAM y ROM.

Los condensadores electrolíticos y los condensadores cerámicos están conectados entre VCC y GND para eliminar señales de interferencia de alta y baja frecuencia.

③Estructura del sistema independiente, que reduce los conectores y cables, mejora la confiabilidad y reduce la tasa de fallas.

④El colector tiene un contacto confiable con el zócalo, utilizando casquillos de resorte doble. Es mejor si el colector está soldado directamente a la placa impresa para evitar fallas del equipo debido a un mal contacto.

⑤ Utilice tableros impresos con más de cuatro capas si es posible, y las dos capas intermedias son la fuente de alimentación y la conexión a tierra.

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