在电子线路设计中,特别是初学者在设计电子线路时,要充分考虑电子线路的抗干扰要求和措施,力求做到节省时间、少走弯路,避免在设计完成后不合要求或干扰严重而不能正常工作时再进行电路抗干扰的补救措施。电子线路中的干扰来源主要有三个:
(1)干扰源:指能产生干扰源的元件、设备、信号等,如雷电、继电器、电动机、可控硅等。
(2)传播路径:指干扰源的传播通路或媒介。典型的干扰源转播路径是通过导线的传导和空间的辐射。
(3)敏感器件:指容易被干扰的元器件。如:单片机、A/D、D/A转换器、弱信号传感器、放大器等。
抗干扰设计的基本原则:抑制干扰源的产生;尽量减少或切断干扰的传播路径;提高敏感器件的抗干扰性能。
1、抑制干扰源的原理和方法
抑制干扰源就是尽可能减少干扰源的du/dt,di/dt。这是抗干扰设计中最优先考虑和最重要的原则,解决较好时常常会起到事半功倍的效果。
减少干扰源的du/dt.主要是通过在干扰源两端并联电容器的方法来实现。它是利用电容器的冲、放电效应,减小能产生干扰的du/dt量,使电容两端的电压不能突变的原理来抑制干扰源;减少干扰源的di/dt,则是在干扰源回路串联电感器或电阻器以及增加续流二极管来实现。
抑制干扰源是常用的方法如下:
(1)消除线圈反向电动势的方法。
如继电器线圈两端接入续流二极管,消除在线圈断电时产生的反向电动势干扰。在实用中,仅仅接人续流二极管后能使继电器的断开时间滞后,影响了回复速度。补救方法:在增加稳压二极管后能使继电器动作速度加快。见图所示。
(2)消除接点火化的方法。如在继电器接点两端并接火花抑制电路,减小接点在接通或断开时电火花对电路的干扰,如图所示。一般来说,C1=0.01 u F、Rl=100~300Ω左右。
(3)减小电机电磁噪声的方法。在电机回路中加滤波电路,减小电机运转时产生的电磁噪声。一般L1=1_2=100uH、C1=C2=4700pF、C3=0.01UF左右,C1、C2接电机外壳。注意电容、电感的引线要尽量短,见图所示。
(4)减小高频噪声对IC干扰的方法。在设计PCB板时,为了减小干扰,要考虑每个lC并接一个0.01~0.1uF的高频滤波电容。高频电容在连接时注意:
因下图a的布线方法增大了电容的等效串联电阻,会影响了滤波效果,其滤波效果是图c>图b>图a。
(5) PCB板的正确布线。在进行PCB板布线时,为了减小高频噪声的发射,要避免直角折线和锐角折线,最好采用斜角或圆弧过渡。见图所示。
(6)消除可控硅干扰的方法。若电路中有可控硅元件时,应在可控硅两端并接RC吸收电路,减小可控硅产生的噪声,见图所示。一般C1= 0.01 U F、R1=100-300Ω左右。