《单片机原理与技术》ppt电子课件教案第10章抗干扰技术

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1、第10章抗干扰技术引言10.1电源系统干扰10.2总线的抗干扰设计10.3接口电路抗干扰设计10.4软件的抗干扰设计10.510.1引言干扰是指有用信号以外的变化部分，是通常被称为噪声信号中能产生恶劣影响的那一部分，故有时又称其为噪声干扰信号或无意干扰信号。10.1.1干扰的来源1．恶劣的供电条件2．严重的噪声环境3．其他图10-1单片机控制系统的干扰来源10.1.2干扰的分类1．串模干扰串模干扰又称差模干扰，它是串联于信号回路之中的干扰，如图10-2所示。图10-2串模干扰示意图图10-3通过分布电容引入串模干扰2．共模干扰共模干扰是指放大器或A/D转换电路的两个输入端上共有

2、的干扰电压。图10-4共模干扰引入示意图图10-5双端接地连接方式10.2电源系统干扰10.2.1电源系统的组成图10-6单片机应用系统电源组成框图图10-7电源线上可能侵入的干扰1．雷击干扰2．高频感应3．通断开关4．电源本身的干扰5．放电干扰6．电网的干扰10.2.2电源系统的一般抗干扰技术1．供电策略2．电源接地技术图10-8电源供电情况3．电源滤波技术（1）交流端的滤波（2）直流端的滤波（3）滤波器的安装图10-9最简单的电容滤波器图10-10多级电源滤波器4．电源系统的隔离技术（1）交流电源的隔离（2）直流电源的隔离图10-11整流电路高频滤波图10-12变压器的分布电

3、容图10-13变压器的屏蔽图10-14电源变压器的双重屏蔽图10-15DC/DC变换隔离图10-16利用DC/DC变换器的直流隔离电路5．使用稳压器（1）使用交流稳压器（2）使用直流稳压器6．瞬态干扰的抑制图10-17高低压回路装设CR浪涌抑制器10.2.3开关电源的抗干扰技术开关电源的干扰源主要有开关电源变压器、功率开关管和高频整流二极管。减小这些干扰源的噪声能量，是抗干扰最有效的办法之一。图10-18开关电源的基本组成（PWM）1．优化布局（1）减少环路面积（2）将正负载流导线分别布在PCB板的两面图10-19开关电源一次整流回路的布线2．合理接地3．滤波技术（1）交流电源滤

4、波器（2）直流电源滤波器图10-20开关电源EMI滤波器的完整网络结构10.2.4电源系统的异常保护法抗干扰1．不间断电源UPS的应用2．软硬件结合的电源异常保护图10-21软硬件结合的电源异常保护图10-22CHMOS型单片机抗干扰电源电路10.3总线的抗干扰设计10.3.1控制器接口的抗干扰措施图10-23总线驱动器1．采用三态门式总线驱动器提高总线的抗干扰能力2．总线接收端加施密特电路作缓冲器抗干扰3．使用上拉电阻克服总线瞬间不稳定图10-24总线加上拉电阻提高抗干扰性4．总线的负载平衡图10-25总线负载失衡10.3.2存储器部分噪声的抑制1．动态RAM抗干扰措施2．静态

5、RAM抗干扰措施10.3.3系统装配的抗干扰设计1．总体安排原则①单片机和外围设备按各自体系要有明显界限，不能混装，即使小系统只有一块印制板，也要有明显组群集合。②大功率电路和器件应与小信号电路分开。③噪声敏感器件应缩短连接的信号线。④发热量大的器件如ROM、RAM等应尽量安排在较小影响关键电路的地方和通风冷却较好的地方，印制板垂直放置时发热量大的器件应安置在最上面。2．系统连接线注意事项（1）强电线路安装及布线（2）弱电布线3．系统防辐射措施（1）改善电源线、地线抗干扰性能（2）信号线加阻尼（3）注意印制线路设计（4）屏蔽辐射源10.4接口电路抗干扰设计10.4.1概述图10-

6、26测控系统的基本组成1．前向通道2．后向通道3．人机对话通道4．相互通道接口10.4.2前向通道抗干扰技术1．前向通道的内容与结构特点（1）前向通道的含义（2）前向通道的特点（3）前向通道的结构类型表10-1前向通道结构示意图10-27多路信号输入的前向通道结构2．前向通道设计中应考虑的问题图10-28前向通道的电源配置与干扰防止10.4.3多路开关及其抗干扰设计1．多路开关及其抗干扰技术2．多路开关选用的注意事项（1）开关导通电阻的影响（2）转换过程的尖峰电压（3）输入信号电压的摆幅（4）噪声的抑制10.4.4隔离放大器1．变压器耦合式隔离放大器2．光电耦合式隔离放大器图10

7、-29典型隔离放大器功能结构图图10-30ISO100原理图10.4.5V/F变换器1．由V/F变换器构成的廉价D/A转换器2．高抗干扰能力的A/D转换器3．高抗干扰数据输出系统图10-31V/F变换器与80C51的接口电路图10-32V/F变换器的光电隔离技术原理图图10-33高抗干扰模拟数据远传系统原理图图10-34单片机高抗干扰数据采集系统图10-35使用光导纤维的Vff，变换器远传系统10.5软件的抗干扰设计10.5.1概述1．单片机测控系统软件的基本要求①容错性。②实时