电子学习单片机的抗干扰问题
摘自《单片机应用开发实例》
影响单片机系统可靠性和安全运行的主要因素主要来自系统内外的各种电气干扰，并受系统结构设计、部件选择、安装和制造过程的影响。这些都是单片机系统的干扰因素，会导致单片机系统运行异常，从产品质量到事故，造成重大经济损失。
（1）干扰源。指产生干扰的元件、设备或信号，用数学语言描述为du/dt、di/dt雷电、继电器、可控硅、电机、高频时钟等硅、电机、高频时钟等。
(2)传播路径。指干扰从干扰源传播到敏感器件的通道或媒介。典型的干扰传播路径是通过导线传导和空间辐射。
(3)敏感器件。指易受干扰的对象，如A/D、D/A变换器、单片机、数字IC，弱信号放大器等。
干扰的分类
干扰的分类有很多种，通常可以根据噪声的原因、传导模式和波形特性进行分类。根据原因可分为放电噪声、高频振荡噪声和浪涌噪声。传导模式可分为共模噪声和串模噪声。波形可分为连续正弦波、脉冲电压、脉冲序列等。
干扰耦合模式
干扰源产生的干扰信号通过一定的耦合通道作用于测量和控制系统。因此，有必要检查干扰源扰对象之间的传输方式。
主要有几种干扰耦合方法：
(1)直接耦合。例如，干扰信号通过电源线侵入系统。对于这种形式，最有效的方法是添加去偶电路来抑制它。
（2）公共阻抗耦合。这种形式通常发生在两个电路的电流中。为了防止这种耦合，通常应考虑在电路设计中，使干扰源和干扰对象之间没有公共阻抗。
(3)电容耦合。耦合是由分布电容的存在引起的。
(4)电磁感应耦合。它是由分布式电磁感应引起的耦合。
(5)漏电耦合。这种耦合发生在绝缘不良时。
抗干扰的主要方法
抗干扰手段主要有以下几种。
1.抑制干扰源
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势干扰。
(2)将火花抑制电路连接到继电器制电路。
(3)给电机加滤波电容，注意电容和电感引线尽量短。
(4)电路板上的每IC要并接一个0.01uF~0.1uF减少高频电容IC对电源的影响。注意高频电容器的布线，接线应靠近电源端并尽可能短，否则会增加电容器的等效串联电阻，影响滤波效果。
(5)布线时避免90°折叠，减少高频噪声发射。
(6)可控硅两端并联RC抑制电路，减少可控硅产生的噪声。
2.切断干扰传播路径
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。如果电源做得好，整个电路的抗干扰就会解决一半以上。
(2)如果是单片机I/O用于控制电机等噪声声器件，应增加隔离器件。
(3)注意晶振布线。
(4)电路板分区合理，如强、弱信号、数字、模拟信号，干扰源应尽可能远离敏感元件。
(5)用地线隔离数字区和模拟区。
(6)单片机和大功率器件的地线应单独接地，以减少相互干扰。
(7)单片机I/O抗干扰元件，如磁珠、磁环、电源滤波器、屏蔽罩等，可显著提高电路的抗干扰性能。
测试单片机系统的可靠性
单片机系统设计完成后，对于不同的单片机系统产品会有不同的测试项目和方法，但有些是必须测试的。
(1)测试单片机软件功能的完善性。这是对所有单片机系统功能的测试。
(2)上下电源测试。用户在使用中必然会遇到上下电源，可以多次开关电源，测试单片机系统的可靠性。
(3)老化试验。测试单片机系统和长期工作的可靠性。如有必要，可在高温、高压和强电磁干扰环境下进行测试。
（4）ESD和EFT等待测试。单片机系统的可靠性可以使用各种干扰模拟器进行测试。例如，单片机系统的抗静电性可以用静电模拟器进行测试ESD快速脉冲抗干扰能力采用突波杂讯模拟器EFT测试等。