單片機系統抗干擾性能方面分析方案

前言

作為工業自動化核心部件的稱重儀表，不同于商用衡器，往往面臨更復雜的工況。對于拌和站電磁環境比較惡劣的情況下，一些大規模集成電路常常會受到干擾，導致不能正常工作或在錯誤狀態下運行，造成的后果往往是很嚴重的。因此對抗干擾性能的了解是稱量儀表選型的關鍵。我們在對珠海市長陸工業自動控制系統有限公司生產的UNI800與TR600和其它同類廠家產品進行反復比較過程中，獲得了一個好單片機系統（稱重儀表）應具備的抗干擾性能方面的分析經驗。在此與同行分享，希望以此促進行業技術水平的提高。

儀表電磁兼容性（EMC）是一項重要指標，它包含系統的發射和敏感度兩方面的問題。如果一個單片機系統符條件合下面三個條件，則該系統是電磁兼容的：

1.對其他系統不產生干擾；

2.對其他系統的發射不敏感；

3.對系統本身不產生干擾；

假若干擾不能完全消除，但也要使干擾減少到最小。干擾的產生不是直接的（通過導體、公共阻抗耦合等），就是間接的（通過串擾或輻射耦合）。電磁干擾的產生是通過導體和通過輻射，很多磁電發射源、如光照、繼電器、DC電機和日光燈都可以引起干擾；AC電源線、互連電纜、金屬電纜和子系統的內部電路也都可能產生輻射或接收到不希望的信號。在高速單片機系統中，時鐘電路通常是寬帶噪聲的最大產生源，這些電路可產生高達300MHz的諧波失真，在系統中應該把他們去掉。另外，在單片機系統中最容易受影響的是復位線，中斷線和控制線。

1.干擾的耦合方式

（1）傳導性EMI

一種最明顯而往往被忽略的能引起電路中噪聲的路徑是經過導體。一條穿過噪聲環境的導線可檢拾噪聲并把噪聲送到其他電路引起干擾。設計人員必須避免導線檢拾噪聲和在噪聲引起干擾前用去耦辦法去除噪聲。最普通的例子是噪聲通過電源進入電路。若電源本身或連接到電源的其他電路是干擾源，則在電源線進入電路之前必須對其去耦。

（2）公共阻抗耦合

當來自兩個不同電路的電流流經一個公共阻抗時就會產生共阻抗耦合。阻抗上的壓降由兩個電路決定，來自兩個電路的地電流流過共地阻抗。電路a的地電位被電流b調制，噪聲信號或DC補償經共地阻抗從電路b耦合到電路a。

（3）輻射耦合

經輻射的耦合通稱串擾。串擾發生在電流流經導體時產生電磁場，而電磁場在鄰近的導體中感應瞬態電流。

（4）輻射發射

輻射發射有兩種基本類型；差分模式（DM）和共模（CM）。共模輻射或單極天線輻射是由無意的壓降引起的，它使電路中所有地連接抬高到系統電地位之上。就電場大小而言，CM輻射是比DM輻射更為嚴重的問題。為使CM輻射最小，必須用切合實際的設計使共模電流降到零。