单片机地系统抗干扰措施实现

2023-11-17 理论教育版权反馈

【摘要】：在实际的单片机系统设计中，应按照以下原则进行布线。3）信号地SG和机壳地FG的连接必须避免形成闭环回路。图10－4形成闭环回路的SG（信号地）和FG（机壳地）的接线方法图如果在这个闭环回路中有链接磁通Φ，则闭环回路中就会感应出电压，在SGA和SGB之间会有电位差，形成干扰信号。印制电路板中的地线应成网状，其他连接的布线不要形成环路，特别是环绕四周的环路，这是在抑制噪声干扰上特别值得注意的问题。

在实际控制系统中，接地是抑制干扰的主要方法。在设计中如能把接地和屏蔽正确结合起来，则可以解决大部分干扰问题。因此，系统设计时，对接地方法要全面考虑。单片机应用系统中，大致有以下几种地线：

1）数字地（逻辑地）。这种地一般作为逻辑开关网络的零电位。

2）模拟地。这种地一般作为A／D转换前置放大器或比较器的零电位。当A／D转换器在输入0～50mV这类小信号时，必须认真地对待模拟地，否则会给系统带来不可估量的误差。

3）功率地。这种地为大电流网络部件的零电位。

4）信息地。通常为传感器的地。

5）屏蔽地（机壳地）。为防止静电感应和磁场感应而设置的地。

这些地线如何连接处理，是单片机应用系统中设计、安装、调试的一个大问题。在实际的单片机系统设计中，应按照以下原则进行布线。

1．一点接地和多点接地的应用原则

1）高频电路就近多点接地，低频电路一点接地。由于高频时，地线上有电感，因而增加了地线阻抗，同时各地线之间又产生电感耦合，尤其是当地线长度为1／4波长的奇数倍时，地线阻抗会变得很高，此时地线变成了天线，可以向外辐射噪声信号。因此，若采用一点接地，则其地线长度不得超过1／20波长，否则应采用多点接地。

2）交流地与信号地不能共用。在一段电源地线的两点间会有数毫伏甚至几伏的电压，对低电平的信号电路来说，这是一个非常严重的干扰。(www.chuimin.cn)

3）信号地SG和机壳地FG的连接必须避免形成闭环回路。如图10－4所示，由于A、B两个装置各将SG和FG接上，因而就形成虚线所示的闭环回路。

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图10－4　形成闭环回路的SG（信号地）和FG（机壳地）的接线方法图

如果在这个闭环回路中有链接磁通Φ，则闭环回路中就会感应出电压，在SGA和SGB之间会有电位差，形成干扰信号。解决方法有：①将SG和FG断开，即把装置的公共接地点悬空。②采用光电耦合元件或变压器隔离，但SG与FG仍连接，这样可使动作稳定。③可将FG和SG间短路，使动作稳定，而且对低频而言不会形成闭环回路。以上各种方法的效果随装置而异，需根据具体情况决定采用何种措施效果较好。

2．印制电路板的地线布置

印制电路板的地线主要指TTL、CMOS印制电路板的接地。印制电路板中的地线应成网状，其他连接的布线不要形成环路，特别是环绕四周的环路，这是在抑制噪声干扰上特别值得注意的问题。印制电路板上的接地线，根据电流通路最好逐渐加宽，并且不要小于3mm。当安装大规模集成电路芯片时，要让芯片跨越平行的地线和电源线，这样可以减少干扰，如图10－5所示。

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图10－5　电源线与地线的分布图　

单片机地系统抗干扰措施实现

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