目前的标准处理办法如下:
1. 地线从整流滤波后就分为2根,个中一根作为仿照地,所有仿照部分的电路地全部接到这个仿照地上面;另一根为数字地,所有数字部分的电路地全部接到这个数字地上面。
2. 直流电源稳压芯片出来,经由滤波后同样分为2根,个中一根经由LC/RC滤波后作为仿照电源,所有仿照部分的电路电源全部接到这个仿照电源上面;另一根为数字电源,所有数字部分的电路电源全部接到这个数字电源上面。
把稳:仿照地/数字地以及仿照电源/数字电源除了在电源的开始部分有一点连接外,不能再有任何连接。
AVCC:仿照部分电源供电;AGND:仿照地
DVCC:数字部分电源供电;DGND:数字地
这样区分是为了将数字部分和仿照部分隔离开,减小数字部分带给仿照电路部分的滋扰。但这两部分不可能完备隔离开,数字部分和仿照部分之间是有连接的以是,在供电时至少地该当是在一起的,以是AGND和DGND之间要用0欧姆的电阻或磁珠或电感连接起来,这样的一点连接就能够减小滋扰。同样,如果两部分的供电电源相同也该当采取这样的接法。
在电子系统设计中,为了少走弯路和节省韶光,应充分考虑并知足抗滋扰性的哀求,避免在设计完成后再去进行抗滋扰的补救方法。
形成滋扰的基本要素有三个:
(1)滋扰源,指产生滋扰的元件、设备或旗子暗记,用数学措辞描述如下:du/dt, di/dt大的地方便是滋扰源。如:雷电、继电器、可控硅、电机、高频时钟等都可 能成为滋扰源。
(2)传播路径,指滋扰从滋扰源传播到敏感器件的通路或媒介。范例的滋扰传 播路径是通过导线的传导和空间的辐射。
(3)敏感器件,指随意马虎被滋扰的工具。如:A/D、D/A变换器,单片机,数字IC, 弱旗子暗记放大器等。抗滋扰设计的基本原则是:抑制滋扰源,割断滋扰传播路径,提高敏感器件的抗滋扰性能。
1 抑制滋扰源
抑制滋扰源便是尽可能的减小滋扰源的du/dt,di/dt。这是抗滋扰设计中最优 先考虑和最主要的原则,常常会起到事半功倍的效果。减小滋扰源的du/dt紧张是通过在滋扰源两端并联电容来实现。减小滋扰源的 di/dt则是在滋扰源回路串联电感或电阻以及增加续流二极管来实现。
抑制滋扰源的常用方法如下:
(1)继电器线圈增加续流二极管,肃清断开线圈时产生的反电动势滋扰。仅加续流二极管会使继电器的断开韶光滞后,增加稳压二极管后继电器在单位韶光内可动作更多的次数。
(2)在继电器接点两端并接火花抑制电路(一样平常是RC串联电路,电阻一样平常选几K 到几十K,电容选0.01uF),减小电火花影响。
(3)给电机加滤波电路,把稳电容、电感引线要只管即便短。
(4)电路板上每个IC要并接一个0.01μF~0.1μF高频电容,以减小IC对电源的 影响。把稳高频电容的布线,连线应靠近电源端并只管即便粗短,否则,即是增大了电 容的等效串联电阻,会影响滤波效果。
(5)布线时避免90度折线,减少高频噪声发射。
(6)可控硅两端并接RC抑制电路,减小可控硅产生的噪声(这个噪声严重时可能 会把可控硅击穿的)。
按滋扰的传播路径可分为传导滋扰和辐射滋扰两类。
所谓传导滋扰是指通过导线传播到敏感器件的滋扰。高频滋扰噪声和 有用旗子暗记的频带不同,可以通过在导线上增加滤波器的方法割断高频滋扰噪声的传播,有时也可加隔离光耦来办理。电源噪声的危害最大, 要特殊把稳处理。 所谓辐射滋扰是指通过空间辐射传播到敏感器件的滋扰。一样平常的办理方法是增加滋扰源与敏感器件的间隔,用地线把它们隔离和在敏感器件上加蔽罩。
2 割断滋扰传播路径的常用方法如下:
(1)充分考虑电源对单片机的影响。电源做得好,全体电路的抗滋扰就办理了一大半。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的滋扰。比如,可以利用磁珠和电容组成π形滤波电路,当然条件哀求不高时也可用100Ω电阻代替磁珠。
(2)如果单片机的I/O口用来掌握电机等噪声器件,在I/O口与噪声源之间应加隔离(增加π形滤波电路)。掌握电机等噪声器件,在I/O口与噪声源之间应加隔离(增加π形滤波电路)。
(3)把稳晶振布线。晶振与单片机引脚只管即便靠近,用地线把时钟区隔离起来,晶振外壳接地并固定。此方法可办理许多疑难问题。
(4)电路板合理分区,如强、弱旗子暗记,数字、仿照旗子暗记。尽可能把滋扰源 (如电机,继电器)与敏感元件(如单片机)阔别。
(5)用地线把数字区与仿照区隔离,数字地与仿照地要分离,末了在一点接于电源地。A/D、D/A芯片布线也以此为原则,厂家分配A/D、D/A芯片 引脚排列时已考虑此哀求。
(6)单片机和大功率器件的地线要单独接地,以减小相互滋扰。 大功率器件尽可能放在电路板边缘。
(7)在单片机I/O口,电源线,电路板连接线等关键地方利用抗滋扰元件 如磁珠、磁环、电源滤波器,屏蔽罩,可显著提高电路的抗滋扰性能。
3 提高敏感器件的抗滋扰性能
提高敏感器件的抗滋扰性能是指从敏感器件这边考虑只管即便减少对滋扰噪声的拾取,以及从不正常状态尽快规复的方法。
提高敏感器件抗滋扰性能的常用方法如下:
(1)布线时只管即便减少回路环的面积,以降落感应噪声。
(2)布线时,电源线和地线要只管即便粗。除减小压降外,更主要的是降落耦 合噪声。
(3)对付单片机闲置的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形下接地或接电源。
(4)对单片机利用电源监控及看门狗电路,如:IMP809,IMP706,IMP813,X25043,X25045等,可大幅度提高全体电路的抗滋扰性能。
(5)在速率能知足哀求的条件下,只管即便降落单片机的晶振和选用低速数字 电路。
(6)IC器件只管即便直接焊在电路板上,少用IC座。
为了达到很好的抗滋扰,于是我们常看到PCB板上有地分割的布线办法。但是也不是所有的数字电路和仿照电路稠浊都一定要进行地平面分割。由于这样分割是为了降落噪声的滋扰。
理论:在数字电路中一样平常的频率会比仿照电路中的频率要高,而且它们本身的旗子暗记会跟地平面形成一个回流(由于在旗子暗记传输中,铜线与铜线之间存在着各种各样的电感和分布电容),如果我们把地线稠浊在一起,那么这个回流就会在数字和仿照电路中相互串扰。而我们分开便是让它们只在自己本身内部形成一个回流。它们之间只用一个零欧电阻或是磁珠连接起来便是由于原来它们便是同一个物理意义的地,现在布线把它们分开了,末了还该当把它们连接起来。
如何剖析它们是属于数字部分呢还是仿照部分?
这个问题常常是我们在详细画PCB时得考滤的。我个人的意见是要判断一个元件是属于仿照的,还是数字的关键是看与它干系的紧张芯片是数字的还是仿照的。比如:电源它可能给仿照电路供电,那它便是仿照部分的,如果它是给单片机或是数据类芯片供电,那它便是数字的。当它们是同一个电源时就须要用一个桥的方法把一个电源从另一个部分引过来。最典形的便是D/A了,它该当是一个一半是数字,一半是仿照的芯片。我认为如果能把数字输入处理好后,剩下的就可以画到仿照部分去了。
仿照电路涉及弱小旗子暗记,但是数字电路门限电平较高,对电源的哀求就比仿照电路低些。既有数字电路又有仿照电路的系统中,数字电路产生的噪声会影响仿照电路,使仿照电路的小旗子暗记指标变差,战胜的办法是分开仿照地和数字地。
对付低频仿照电路,除了加粗和缩短地线之外,电路各部分采取一点接地是抑制地线滋扰的最佳选择,紧张可以防止由于地线公共阻抗而导致的部件之间的相互关扰。
而对付高频电路和数字电路,由于这时地线的电感效应影响会更大,一点接地会导致实际地线加长而带来不利影响,这时应采纳分开接地和一点接地相结合的办法。
其余对付高频电路还要考虑如何抑制高频辐射噪声,方法是:只管即便加粗地线,以降落噪声对地阻抗;满接地,即除传输旗子暗记的印制线以外,其他部分全作为地线。不要有无用的大面积铜箔。
地线应构成环路,以防止产生高频辐射噪声,但环路所包围面积不可过大,以免仪器处于强磁场中时,产生感应电流。但如果只是低频电路,则应避免地线环路。数字电源和仿照电源最好隔离,地线分开支配,如果有A/D,则只在此处单点共地。
低频中没有多大影响,但建议仿照和数字一点接地。高频时,可通过磁珠把仿照和数字地一点共地。
如果把仿照地和数字地大面积直接相连,会导致相互关扰。不短接又欠妥,情由如上有四种方法办理此问题∶
1、用磁珠连接;
2、用电容连接;
3、用电感连接;
4、用0欧姆电阻连接。
磁珠的等效电路相称于带阻限波器,只对某个频点的噪声有显著抑制浸染,利用时须要预先估计噪点频率,以便选用适当型号。对付频率不愿定或无法预知的情形,磁珠不合。
电容隔直通交,造成浮地。
电感体历年夜,杂散参数多,不稳定。
0欧电阻相称于很窄的电流利路,能够有效地限定环路电流,使噪声得到抑制。电阻在所有频带上都有衰减浸染(0欧电阻也有阻抗),这点比磁珠强。