便携式仪器仪表的抗干扰设计
仪器信息网 · 2011-03-24 00:29 · 12205 次点击
人体置身于充满电磁场的空间,恰如一个天线接收器,人体上感应有各种频率的电压,很有可能干扰便携式仪器。而且便携式仪器可能会工作在各种环境下,特别是一些针对工业用的仪表要面对电磁环境恶劣的工业现场,这时外界的干扰就更大了。
形成干扰的基本要素有3个:干扰源、传播路径和干扰耦合器件。干扰源是产生干扰的元件、设备或信号,比如雷电、电机、高频时钟等。传播路径是指从干扰源到干扰耦合器件的通路和媒质。干扰耦合器件指被干扰的对象,每个IC和传感器都有可能被干扰。对便携式仪器而言,因为其所处位置的不固定性,外部干扰源是不可选择的,所以只能从降低内部干扰、消除干扰传播途径上做文章。
一般电路设计中的几个抗干扰原则依然是要遵循的。如合理分布元件,强弱信号及数字、模拟信号分块布局;尽量避免90°折线,布线器支持圆弧线的尽量用圆弧线;数字地与模拟地分离,并最后接于电源地;用地线将数字区和模拟区隔离;布线时尽量减少回路环的面积,电源线和地线要尽量粗,最好采用多层板设计,一层电源一层地,以降低噪声的耦合;对电源低频滤波,电路板上每个IC电源输入端并联一个0.01μF~0.1μF的高频滤波电容;对于芯片闲置的管脚,尽量不要悬空;单片机系统最好使用电源监控和看门狗电路;高频器件尽可能放在电路板边缘;尽可能降低时钟频率等等。
但是也有些传统的抗干扰措施不可能应用于便携式仪器。比如对付高频辐射干扰最有效的办法就是在外壳加屏蔽罩,这种措施一方面增加了体积和重量,另一方面对于有些需要与外界接触的仪器是不适用的。替代的方法是在外壳喷涂导电材料。再如,如果受板上空间的限制,不能将输入的模拟信号充分滤波,则必须用软件滤波。
多数的连接元件与电缆相连,这样就为EMI(电磁干扰)充当了不想要的天线。因此设计时应保持连接元件与高频信号源(如时钟信号)尽量远。同样易受干扰的电路,如复位或中断,也尽量远离高频信号源,并加大电容滤波。当板上没有足够的空间时,宁可将连接元件固定在外壳上。