抗干扰设计的基本原则是:抑制干扰源,切断干扰传播路径,提高敏感器件的抗干扰性能。(类似于传染病的预防)
1 抑制干扰源 抑制干扰源就是尽可能的减小干扰源的du/dt,di/dt。这是抗干扰设计中最优先考虑和最重要的原则,常常会起到事半功倍的效果。 减小干扰源的du/dt主要是通过在干扰源两端并联电容来实现。减小干扰源的 di/dt则是在干扰源回路串联电感或电阻以及增加续流二极管来实现。 抑制干扰源的常用措施如下:
(1)继电器线圈增加续流二极管,消除断开线圈时产生的反电动势干扰。仅加续流二极管会使继电器的断开时间滞后,增加稳压二极管后继电器在单位时间内可 动作更多的次数。
(2)在继电器接点两端并接火花抑制电路(一般是RC串联电路,电阻一般选几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,注意电容、电感引线要尽量短。
(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。注意高频电容的布线,连线应靠近电源端并尽量粗短,否则,等于增大了电 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)。
按干扰的传播路径可分为传导干扰和辐射干扰两类。
所谓传导干扰是指通过导线传播到敏感器件的干扰。高频干扰噪声和 有用信号的频带不同,可以通过在导线上增加滤波器的方法切断高频干扰噪声的传播,有时也可加隔离光耦来解决。电源噪声的危害最大,要特别 注意处理。所谓辐射干扰是指通过空间辐射传播到敏感器件的干扰。一般的解决方法是增加干扰源与敏感器件的距离,用地线把它们隔离和在敏感 器件上加 蔽罩。
切断干扰传播路径的常用措施如下:
(1)充分考虑电源对单片机的影响。电源做得好,整个电路的抗干扰就 解决了一大半。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
机的干扰。比如,可以利用磁珠和电容 组成π形滤波电路,当然条件要求不高时也可用100Ω电阻代替磁珠。
(2)如果单片机的I/O口用来控制电机等噪声器件,在I/O口与噪声源之 间应加隔离(增加π形滤波电路)。控制电机等噪声器件,在I/O口与噪声源之 间应加隔离(增加π形滤波电路)。
(3)注意晶振布线。晶振与单片机引脚尽量靠近,用地线把时钟区隔离 起来,晶振外壳接地并固定。此措施可解决许多疑难问题。
(4)电路板合理分区,如强、弱信号,数字、模拟信号。尽可能把干扰源(如电机,继电器)与敏感元件(如单片机)远离。
(5)用地线把数字区与模拟区隔离,数字地与模拟地要分离,最后在一点接于电源地。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要求。
(6)单片机和大功率器件的地线要单独接地,以减小相互干扰。 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使用抗干扰元件如磁珠、磁环、电源滤波器,屏蔽罩,可显著提高电路的抗干扰性能。
3 提高敏感器件的抗干扰性能
提高敏感器件的抗干扰性能是指从敏感器件这边考虑尽量减少对干扰噪声 的拾取,以及从不正常状态尽快恢复的方法。
提高敏感器件抗干扰性能的常用措施如下:
(1)布线时尽量减少回路环的面积,以降低感应噪声。
(2)布线时,电源线和地线要尽量粗。除减小压降外,更重要的是降低耦 合噪声。
(3)对于单片机闲置的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况下接地或接电源。
(4)对单片机使用电源监控及看门狗电路,如:IMP809,IMP706,IMP813, X25043,X25045等,可大幅度提高整个电路的抗干扰性能。
(5)在速度能满足要求的前提下,尽量降低单片机的晶振和选用低速数字 电路。
(6)IC器件尽量直接焊在电路板上,少用IC座。
发光二极管的简易测试
发光二极管,简称LED,是一种能把电能转换成光能的半导体器件,当管子上通过一定的正向电流时,便可以光的形式将能量释放出来,发光强度与正向电流近似成正比,发光颜色与管子的材料有关。
一、LED的主要特点
(1)工作电压低,有的仅需1.5 - 1.7V即能导通发光;(2)工作电流小,典型值约1OmA;(3)具有和普通二极管相似的单向导电特性,只是死区电压略高些;(4)具有和硅稳压二极管相似的稳压特性;(5)响应时间快、从加电压到发出光的时间仅1一1Oms,响应频率可达100Hz;则使用寿命长,一般可达10万小时以上。
目前常用的发光二极管有发红光和绿光的磷化稼(GaP)LED,其正向压降VF=2.3V;发红光的磷砷化稼(GaASP) LED,其正向压降VF= 1.5 - 1.7V;以及采用碳化硅和蓝宝石材料的黄色、蓝色LED,其正向压降VF=6V。
由于LED的正向伏安曲线较陡,故在应用时,必须串接限流电阻,以免烧坏管子。在直流电路中,限流电阻R可用下式估算:
R=(E-VF)/IF
在交流电路中,限流电阻R可用下式估算:R= (e-VF )/2IF,式中e为交流电源电压的有效值。
二、发光二极管的测试
在无专用仪器的情况下,LED也可用万用表估测(这里以MF30型万用表为例)。首先,将万用表置于Rx1k档或Rx100档,测量LED的正反向电阻,若正向电阻小于50kΩ,反向电阻无穷大,表明管子正常。若正、反向均为零或均为无穷大,或正反向电阻值比较接近,均说明管子有问题。
然后,还须测量LED的发光情况。因其正向压降为1.5V以上,故无法用Rx1, Rx1O, Rx1k档直接测量,R x1Ok档虽然使用15V电池;但内阻太高,也不能使管子导通发光。但可采用双表法测试。将两块万用表串联起来,均置于Rx1档,这样电池总电压为3V,总内阻为50Ω,则提供给L印的工作电流大于1OmA,足以使管子导通发光。若测试中,某管不发光即说明该管有问题。
使用LED注意事项
1. 焊接温度在260℃左右,时间控制在5S以内,焊接点离胶体底部在2.5mm以上,电烙铁一定要接地.
2. 请勿带电焊接LED.
3.通电情况下,避免在80℃以上高温作业,如有高温作业一定要做好散热.
4.静电:
①所有与兰、绿、白、紫LED相关作业人员一定要做好防静电如: 带静电环,穿静电衣,静电鞋.
②带有线静电环时,静电环要接地.并且地线与市地线电位差不超过5V或者阻抗不超过25Ω.
③作业机台及作业桌面均需加装地线.
5.使用LED时电流最好不要超过20mA,最好使用15-19mA的电流.
6.器件不可与发热元件靠得太近,工作条件不可超过其规定的极限.
7.安装LED时,建议用导套定位,务必不要在引脚变形的情况下安装.
8.在焊接温度回到正常以前,应避免LED受到任何震动或外力.
9.如需要清洁LED,建议用超声波清洗LED,如暂时没有超声波清洗机可暂用酒精代替,但清洁时间不要超过一分钟.
注:勿用有机溶剂(如丙酮,天那水)清洗或擦拭LED胶体,造成发光不正常或胶体内部破裂,导至LED内部金线与晶片过接破坏.
10.LED在弯脚或折脚时请不要离胶体太近,应与胶体保持2mm以上的距离,否则会使LED胶体里面支架与金线分离,管脚在同一处的折叠次数不能超过三次,管脚弯成90°,再回到
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