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单片机原理与应用中的电磁干扰问题及解决方法

【摘要】:随着单片机系统越来越广泛地应用于消费类电子、医疗、工业自动化、智能化仪器仪表、航空航天等领域,单片机系统面临着电磁干扰日益严重的威胁。电磁兼容性包含系统的发射和敏感度两方面的问题。如果一个单片机系统符合下面三个条件,则该系统是电磁兼容的:对其他系统不产生干扰。在前面的学习中,电源和复位电路部分是容易引起电磁干扰的地方,实际工程中解决电磁干扰的主要方法是在主电路上并接电容,使其干扰量减至最小。

随着单片机系统越来越广泛地应用于消费类电子医疗、工业自动化、智能化仪器仪表、航空航天等领域,单片机系统面临着电磁干扰(EMI)日益严重的威胁。电磁兼容性(EMC)包含系统的发射和敏感度两方面的问题。如果一个单片机系统符合下面三个条件,则该系统是电磁兼容的:

(1)对其他系统不产生干扰。

(2)对其他系统的发射不敏感。

(3)对系统本身不产生干扰。

假若干扰不能完全消除,但也要使干扰减少到最小。干扰的产生不是直接的(通过导体、公共阻抗耦合等),就是间接的(通过串扰或辐射耦合)。电磁干扰的产生是通过导体和通过辐射,很多电磁发射源,如光照、继电器、DC电机和日光灯都可引起干扰,AC电源线、互连电缆、金属电缆和子系统的内部电路也都可能产生辐射或接收到不希望的信号。在高速单片机系统中,时钟电路通常是宽带噪声的最大产生源,这些电路可产生高达300 MHz的谐波失真,在系统中应该把它们去掉。另外,在单片机系统中,最容易受影响的是复位线、中断线和控制线。(www.chuimin.cn)

电磁干扰的内容有很多,这里不能一一列举,但是有些内容对单片机系统的设计、使用非常重要,这些问题不能忽视,比如一个简单的静电放电,我们用手能感觉到的静电,可能已经达到3 kV以上了,如果用眼睛能看得到的,至少是5 kV了,只是因为这个电压虽然很高,能量却非常小,持续的时间非常短,因此不会对人体造成伤害。但是我们应用的这些半导体元器件就不一样了,一旦瞬间电压过高,就有可能造成器件的损坏。

在前面的学习中,电源和复位电路部分是容易引起电磁干扰的地方,实际工程中解决电磁干扰的主要方法是在主电路上并接电容,使其干扰量减至最小。

这里先介绍电容的去耦应用,电磁兼容的处理对PCB画板布局中的应用尤为重要,到时遇到问题再介绍。