由式(1)可知,在源阻抗和负载阻抗一定时,抑制元件的阻抗越大,抑制效果越好。在低频端,铁氧体损耗电阻较小,主要是感抗起作用;在高频端,铁氧体损耗起主要作用。低频时,干扰信号被反射而受到抑制,在高频端干扰信号被吸收并转换成热能。经过改进,顺利通过了抗快速瞬变脉冲群干扰试验。
2 系统内部骚扰源抗干扰设计
2.1系统内部骚扰源
(1)公共电源。这是典型的传导干扰源。由于电源内阻不为零,尤其是在高频频段,电源除向设备提供有用的电能外,也提供了无用的成分。
(2)PCB板上的振荡器、时钟电路、地址总线的低位数据线等产生的周期信号是产生辐射最强的信号。
(3)芯片逻辑门的输出状态若发生变化,电源线和地线上会有电流突变(可能引起较强的电磁辐射),因此电源线和地线上的电感可以引起PCB板上电源线和地线上的噪声电压。电源线和接地线会产生串扰和公共阻抗噪声。
2.2 电源的抗干扰措施
主机电路与外围电路采用不同的电源供电。分散的、独立功能的模块分别供电。每个模块上可再分别通过三端稳压块(7805、7812等)稳压。
2.3 电路板的抗干扰措施
印制电路板的布局与设计是否合理对系统的可靠性至关重要,因为它是噪声产生、传播和吸收的关键部位。设计时应注意以下事项:
(1)印制电路板的尺寸、布线与分区要合理。尺寸过大使铜皮走线过长,噪声影响加大;过小则影响散热,使平行布置的导线间的干扰加大。在布线时应尽量减小线路所包围的面积,以降低寄生耦合所产生的电磁干扰;同时注意避免出现大的环形,拐弯应有弧度,用地线屏蔽信号线等。在设计电路板时,应将模拟电路区、数字电路区和功率驱动区合理分开,减少相互问的干扰。I/O驱动器件和功率放大器应尽量靠近印制板的边缘及引出的接插件。在印制电路板上,地线、电源线及重要的信号线要尽量粗,信号线的过孔要尽量少,噪声敏感线不要与高速线和大电流线平行,从高噪声区来的信号要加滤波,每个IC元件要加一个去耦电容。印制电站板用的片状滤波器,其引出线需套EMI吸收珠后再串接于需要抑制干扰的线路中。
(2)科学接地。在设计地线时首先应将地线进行分类,对低频电路采用一点接地,对高频电路采用多点接地,同时数字电路与模拟电路应分别接地;噪声元件与非噪声元件要离得远一些,同时在每一个元件的电源输入端与地之间接一去耦电容以滤去噪声干扰,在重要的信号线两侧加上保护接地MΩ。地线、电源线要尽量粗,整个电路板要按照单点接电源、单点接地的原则送电。
(3)输入/输出的隔离与屏蔽要进行规划。输入/输出信号可加上光电耦合器予以隔离,防止外围器件动作产生的回流冲击系统电路。
3 软件抗干扰技术
除硬件的抗干扰设计外,软件的抗干扰措施也能大大提高系统的防御能力,是防止和消除整个应用系统故障的重要途径。在编制系统程序时主要采用了以下几种软件抗干扰技术:指令冗余、软件陷阱、E2PROM中的数据保护及自动恢复、看门狗程序等。
4 结语
经过一段时间的试运行,设备运行稳定,没有出现误动和计数混乱现象。通过对该设备的电磁兼容的研究,为设计在恶劣环境中应用的嵌人式系统提供了非常实用的参考依据。