关于数字电路抗干扰设计的分析研究

【摘要】任何硬件电路的设计都要考虑到电磁干扰的影响，在数字电路中，干扰主要来源于微处理器、静电的释放、发送器及瞬态的电源元件、交流电源和闪电等，对电路自身的稳定性有着非常大的负面影响。本文主要对数字电路抗干扰设计中的常用措施提出了探讨性分析，并根据作者自身的学习与实践，提出了部分数字电路抗干扰设计经验。

【关键词】数字电路抗干扰常用措施

一、数字电路抗干扰设计常用措施分析

（1）抑制干扰源。抑制干扰源就是尽可能减小干扰源的du/dt，di/dt，这是抗干扰设计中最优先考虑和最重要的原则，主要通过在干扰源两端并联电容来实现。减小干扰源的di/dt，则是在干扰源回路串联电感或电阻以及增加续流二极管来实现。抑制干扰源的常用措施为；第一，继电器线圈增加续流二极管，消除断开线圈时产生的反电动势干扰。只加续流二极管会使继电器的断开时间滞后，增加稳压二极管后继电器在单位时间内可动作更多的次数；第二，在继电器接点两端并接火花抑制电路，减小电火花影响；第三，给电机加滤波电路，注意电容、电感引线要尽量短；第四，电路板上每个IC要并接一个0.01uF～0.1uF高频电容，以减小IC对电源的影响。注意高频电容的布线，连线应靠近电源端并尽量粗短，否则，等于增大了电容的等效串联电阻，会影响滤波效果；第五，布线时避免90度折线，减少高频噪声发射；第六，可控硅两端并接RC抑制电路，减小可控硅产生的噪声。

（2）切断干扰传播路径。干扰的传播路径基本分为传导干扰和辐射干扰两类。传导干扰是指通过导线传播到敏感器件的干扰。高频干扰噪声和有用信号的频带不同，可以通过在导线上增加滤波器的方法切断高频干扰噪声的传播，有时也可加隔离光耦来解决。电源噪声的危害最大，要特别注意处理。辐射干扰是指通过空间辐射传播到敏感器件的干扰。一般是增加干扰源与敏感器件的距离，用地线把它们隔离和在敏感器件上加蔽罩。切断干扰传播路径的常用措施为：第一，充分考虑电源对单片机的影响。许多单片机对电源噪声很敏感，要给单片机电源加滤波电路或稳压器，以减小电源噪声对单片机的干扰。比如，可以利用磁珠和电容组成π形滤波电路。当要求不高时，也可用100欧姆电阻代替磁珠；第二，若单片机的I/O口用来控制电机等噪声器件，则在I/O口与噪声源之间应加隔离；第三，注意晶振的布线。晶振与单片机引脚尽量靠近，用地线把时钟区隔离起来，晶振外壳接地并固定；第四，电路板合理分区，如强、弱信号，数字、模拟信号。尽可能把干扰源（如电机，继电器）与敏感元件（如单片机）远离；第五，用地线把数字区与模拟区隔离，数字地与模拟地要分离。A/D、D/A芯片布线也以此为原则，一般厂家分配A/D、D/A芯片引脚排列时已考虑此要求；第六，单片机和大功率器件的地线要单独接地，以减小相互干扰。大功率器件尽可能放在电路板边缘；第七，在单片机I/O口、电源线及电路板连接线等关键处应使用抗干扰元件，如磁珠、磁环、电源滤波器及屏蔽罩，能显著提高电路的抗干扰性能。

（3）提高敏感器件的抗干扰性能。其常用措施为：第一，布线时，尽量减少回路环的面积，以降低感应噪声；第二，布线时，电源线和地线要尽量粗。除了减小压降外，更重要的是降低耦合噪声；第三，对于单片机闲置的I/O口，不要悬空，要接地或接电源。其它IC的闲置端在不改变系统逻辑的情况下接地或接电源；第四，对单片机使用电源监控及看门狗电路，如IMP809，IMP706等，可大幅度提高整个电路的抗干扰性能；第五，在速度能满足要求的前提下，尽量降低单片机的晶振和选用低速数字电路；第六，器件尽量直接焊在电路板上，少用IC插座。

二、数字电路抗干扰设计经验

（1）软件方面。第一，将不用的代码空间全清成“0”，等效于NOP，或在跳转指令前加几个NOP，目的是可在程序跑飞时归位；第二，在无硬件“看门狗”时，可采用软件模拟“看门狗”，以监测程序的运行；第三，涉及处理外部器件参数调整或设置时，为防止外部器件因受干扰而出错，可定时将参数重新发送一遍，使外部器件尽快恢复正确；第四，通讯中的抗干扰可加数据校验位，采用3取2或5取3策略；第五在有通讯线时，将Data线、CLK线、INH线常态置以高位，其抗干扰效果要比置低位好。

（2）软件方面。第一，地线、电源线的布线要尽可能的宽，且成网格状；第二，线路要去偶；第三，数字地、模拟地要分开；第四，每个数字元件在地与电源之间都要加104电容；第五，为防I/O口的串扰，可将I/O口隔离，可用二极管隔离、门电路隔离、光偶隔离及电磁隔离等方法。

参考文献

[1]张浩.浅谈数字电路、单片机的抗干扰措施[J].黑龙江科技信息，2011，（14）：91-92.

[2]石波涌，邓湘平，陈乐.数字电路设计中的抗干扰技术[J].科技创新导报，2008，（09）：69-70.