可靠性和抗干扰设计汇总
仪器仪表的可靠性分析及抗干扰设计
仪器仪表的可靠性分析及抗干扰设计随着科学技术的不断进步，仪器仪表作为科学研究、工业生产和日常生活中不可缺少的工具，其可靠性和抗干扰能力越来越受到人们的关注。
本文将从可靠性分析和抗干扰设计两方面探讨仪器仪表的相关问题，以期提高仪器仪表的可靠性和抗干扰能力，从而更好地满足用户的需要。
一、可靠性分析1.1 可靠性的定义可靠性是指在规定的使用条件下，设备或系统在一定时间内完成任务的能力。
它是一个评价设备或系统好坏的重要指标，反映了设备或系统在一定时间内寿命的稳定性和可靠性。
在进行可靠性测试时，需要采用适当的测试方法，以保证测试的准确性和有效性。
常用的可靠性测试方法包括可靠性试验、可靠性增长试验、寿命试验等。
其中，可靠性试验是在规定的使用条件下，通过模拟实际使用环境，对设备或系统进行长时间、大量的测试，以检测其是否满足设计要求。
可靠性增长试验是在设备或系统使用过程中，通过观察设备或系统的运行情况，不断对其进行测试和改进，以提高设备或系统的可靠性。
寿命试验则是对设备或系统进行长时间的测试，以确定其在规定使用条件下的寿命或故障率等参数。
可靠性分析是对设备或系统进行分析和评估，以确定其可靠性和故障率等参数。
可靠性分析的内容包括设备或系统的失效模式与失效率分析、可靠性块图分析、故障树分析等。
失效模式与失效率分析是对设备或系统的失效模式和失效率进行分析，以确定其可能的失效模式和失效率，从而为设备或系统的设计和优化提供依据。
可靠性块图分析是对设备或系统进行功能或结构分解，以确定其各个部分的可靠性及对整体可靠性的影响。
故障树分析则是对设备或系统各个部分的故障进行分析，以确定各个故障之间的关系和影响，从而确定整个系统的可靠性。
二、抗干扰设计2.1 抗干扰的定义抗干扰是指设备或系统在外界干扰下，可以保持其正常的工作状态和性能稳定的能力。
它是衡量设备或系统抵御外界干扰能力的重要指标，也是保证设备或系统正常运行的必要条件。
在进行抗干扰设计时，需要遵循一定的设计原则，以确保设备或系统具有良好的抗干扰能力。
仪器仪表的可靠性分析及抗干扰设计
仪器仪表的可靠性分析及抗干扰设计仪器仪表是现代科学实验、工程技术和生产管理中必不可少的工具，其可靠性和抗干扰性是保证测量准确性和可重复性的关键因素。
本文将从可靠性分析和抗干扰设计两个方面对仪器仪表进行详细探讨。
一、可靠性分析1. 可靠性指标仪器仪表的可靠性指标是评价其性能的重要指标之一。
主要包括以下几个方面：（1）故障率：是指单位时间内发生故障的次数，可以通过故障的数量和总的运行时间计算得到。
（2）平均无故障时间（MTBF）：是指仪器仪表在正常使用情况下的平均连续使用时间。
（3）可靠度：是指仪器仪表在给定时间内正常使用的概率，一般以百分比表示。
（4）故障恢复时间：是指从发生故障到修复完成所需要的时间。
2. 可靠性分析方法可靠性分析是通过对仪器仪表的故障数据进行统计和分析，来评估其可靠性的一项工作。
常用的可靠性分析方法包括：（1）故障模式与效果分析（FMEA）：通过对仪器仪表的各个部件进行分析，确定可能的故障模式，评估其对整个系统的影响，并提出相应的改进措施。
（2）故障树分析（FTA）：通过构建故障树，分析系统故障发生的概率，以及各个子系统之间的关联性，从而确定影响系统可靠性的关键因素，并制定相应的改进方案。
（3）可靠性增长分析：通过对多个相同类型的仪器仪表进行可靠性测试，得到可靠性增长曲线，从而预测出未来某个时间段内的可靠性水平。
二、抗干扰设计仪器仪表在工作过程中会受到各种外界环境和电磁干扰的影响，因此抗干扰设计是确保仪器仪表正常工作的重要手段。
具体的设计要点包括以下几个方面：1. 信号隔离将输入信号与输出信号之间的电路进行隔离，避免干扰信号通过输入端进入仪器仪表系统，保证测量结果的准确性。
2. 屏蔽设计在关键部位采用金属屏蔽罩或电磁屏蔽材料进行屏蔽，减少外界电磁场对仪器仪表的干扰。
3. 滤波设计在信号处理电路中设置合适的滤波器，滤除高频噪声和低频干扰，保证信号的清晰度和稳定性。
4. 接地设计合理设计接地系统，实现对仪器仪表的良好接地，减少电磁干扰的影响。
仪器仪表的可靠性分析及抗干扰设计
仪器仪表的可靠性分析及抗干扰设计仪器仪表在工业生产和科学研究中扮演着重要的角色，它们用来测量、监控和控制各种参数和过程，保障生产的安全和质量，使得科学研究结果更加准确可靠。
在实际应用中，仪器仪表常常受到各种干扰和损坏，影响其正常工作和可靠性。
对仪器仪表的可靠性进行分析和抗干扰设计就显得尤为重要。
一、仪器仪表的可靠性分析1. 可靠性概念2. 可靠性分析方法3. 影响可靠性的因素仪器仪表的可靠性与其制造工艺、材料质量、设计结构、环境条件等诸多因素相关。
最为重要的是设计结构和材料质量。
合理的设计结构可以减少零部件的磨损和损坏，提高仪器仪表的寿命；而高质量的材料则可以提高仪器仪表的耐用性和抗腐蚀能力。
4. 可靠性评价指标二、仪器仪表的抗干扰设计1. 干扰来源仪器仪表在使用过程中，常常会受到各种干扰，如电磁干扰、振动干扰、温度变化等。
这些干扰会导致仪器仪表测量不准确、失控等问题，影响其正常工作和可靠性。
2. 抗干扰设计原则为了提高仪器仪表的抗干扰能力，需要在设计阶段就考虑相关问题，采取相应的措施来减少或抵消干扰。
具体的原则包括：a. 减少外部干扰源；b. 加强仪器仪表的屏蔽和隔离；c. 优化电路结构和信号处理方法；d. 采用抗干扰材料和元器件等。
针对不同的干扰源，可以采取不同的抗干扰设计方法。
针对电磁干扰，可以采用屏蔽罩、滤波器等措施；针对振动干扰，可以采用减震支架、隔振材料等措施。
而对于温度变化等干扰，则需要选用适应性更强的材料和元件。
举例来说，某仪器仪表在设计时考虑到了工作环境中可能存在的强电磁干扰，因此在电路布局时采用了屏蔽结构，并在主板上加装了滤波器；在外壳设计上采用了金属屏蔽罩，有效地减少了外部干扰对仪器仪表的影响，提高了其测量精度和可靠性。
三、结语仪器仪表的可靠性分析和抗干扰设计是保障其正常工作和性能稳定的关键。
通过对其可靠性进行分析，可以找出存在的问题，从而进行相应的改进和提高；而通过抗干扰设计，可以减少外部干扰的影响，提高仪器仪表的可靠性和稳定性。
仪器仪表的可靠性分析及抗干扰设计
仪器仪表的可靠性分析及抗干扰设计仪器仪表的可靠性分析及抗干扰设计1. 引言仪器仪表的可靠性和抗干扰性是影响仪器性能的重要指标。
在工业生产和科学研究中，仪器仪表的准确性和稳定性对实验结果和生产工艺的控制至关重要。
本文将探讨仪器仪表的可靠性分析和抗干扰设计，以帮助提高仪器仪表的性能。
2. 仪器仪表的可靠性分析可靠性在仪器仪表设计中是一个重要的指标，它描述了仪器在一定工作条件下正常操作的概率。
可靠性分析可以通过以下步骤来进行：步骤1：收集试验数据。
通过对仪器在现实工作环境中进行长时间观察和数据收集，获取仪器的故障发生率，工作寿命等信息。
步骤2：统计分析数据。
根据收集到的数据，进行故障率、失效模式和可用性等统计分析，以了解仪器的性能。
步骤3：评估可靠性。
根据统计分析结果，评估仪器的可靠性，包括失效率、平均无故障时间(MTTF)、平均失效间隔时间(MTBF)等指标。
步骤4：分析关键零部件。
识别仪器中的关键零部件，并进行故障分析，找出故障发生的原因和机制。
步骤5：改进设计。
根据分析结果，对仪器的关键零部件和设计进行优化改进，提高仪器的可靠性和使用寿命。
3. 仪器仪表的抗干扰设计仪器仪表在工作过程中常常面临各种干扰源，如电磁干扰、电源波动、温度变化等。
为了保证仪器仪表的准确性和稳定性，需要采取一系列的抗干扰设计措施：措施1：屏蔽设计。
对仪器仪表的关键部件和电路进行屏蔽设计，减少外界干扰的影响。
可以采用金属屏蔽罩、屏蔽接地等方式实现。
措施2：滤波设计。
对电源进行滤波处理，以减少电源的波动和噪声对仪器仪表的影响。
可以使用滤波电路和滤波器来实现。
措施3：地线设计。
合理设置仪器仪表的地线，减少地线干扰对信号的影响。
可以使用单点接地和星形接地等方式来提高信号的质量。
措施4：温度补偿设计。
在仪器仪表的设计中考虑温度变化对性能的影响，并采取补偿措施，保证仪器仪表的准确性。
措施5：模拟抗干扰设计。
对模拟信号进行抗干扰设计，采用差分传输、辐射抑制等技术，减少模拟信号的干扰。
仪器仪表的可靠性分析及抗干扰设计
仪器仪表的可靠性分析及抗干扰设计仪器仪表是现代工业自动化、电力、通信、医疗、军工等领域必不可少的设备。
在实际应用中，仪器仪表的可靠性和抗干扰能力是评价其性能的重要指标。
本文将分析仪器仪表可靠性的原因和常见故障，探讨抗干扰设计的方法。
1. 设备结构复杂仪器仪表通常由多个部件和组件构成，因此在设计和制造过程中可能有一些结构上的缺陷，以及材料和工作磨损等问题，导致设备运行不稳定或出现故障。
2. 环境因素影响温度、湿度、气压、震动等环境因素都会对仪器仪表的性能和寿命产生影响。
如果设备在恶劣的环境中使用，可能会导致设备失效或出现故障。
3. 维护保养不到位仪器仪表的保养和维修工作极为重要。
设备需要定期检查、清洗和维修，以确保其正常运行和延长使用寿命。
如果没有做好保养和维修工作，会导致设备故障率和失效率的上升。
4. 设备老化随着使用时间的增加，仪器仪表的内部电子元件和机械部件会逐渐老化，从而导致设备运行不稳定或出现故障。
1. 电路设计在电路设计方面，可以采取以下策略来提高仪器仪表的抗干扰能力：（1）采用屏蔽技术使用屏蔽技术可以有效地减少外界电磁干扰对信号的影响。
例如，在设计模拟电路时，可以采用电源绕线技术来避免电源线对信号干扰；在布线时，可以采用星型结构布线来减少互相影响。
（2）选择合适的滤波器在设计数字电路时，可以采用滤波器来抑制高频噪声。
不同类型的滤波器具有不同的特性，可根据具体的应用场合进行选择。
2. 机械设计（1）结构设计设备的结构设计应符合工程要求，并具有稳定性和可靠性。
例如，使用壳体材料的厚度和结构设计，可以有效地减少设备受机械振动的影响。
（2）隔离设计通过隔离设计，可以防止外部振动和电磁干扰对设备造成损害。
设备应采用适当的隔离材料和隔离结构，以降低对设备的影响。
综上所述，仪器仪表的可靠性和抗干扰能力是评价其性能的重要指标。
在设计和使用中，应考虑各种因素的影响，并采取相应的措施进行加强和提高。
仪器仪表的可靠性和抗干扰设计不仅关系到设备的正常运行，同时也关系到生产效率和设备的使用寿命。
仪器仪表的可靠性分析及抗干扰设计
仪器仪表的可靠性分析及抗干扰设计一、引言仪器仪表在现代工业生产中起着至关重要的作用，它们可以帮助人们监测和控制各种工艺参数，确保生产过程的稳定性和高效性。
仪器仪表一旦出现故障或者受到干扰，就会对生产过程产生不良影响。
保证仪器仪表的可靠性和抗干扰性是非常重要的。
本文将对仪器仪表的可靠性分析和抗干扰设计进行讨论和总结。
二、仪器仪表的可靠性分析1. 可靠性概念可靠性指的是一个系统在规定的时间内，在规定的条件下完成规定的功能的能力。
对于仪器仪表来说，可靠性主要包括其稳定性、准确性和寿命等方面。
2. 可靠性分析方法在对仪器仪表的可靠性进行分析时，可以采用多种方法，如故障模式效应分析（FMEA）、故障树分析（FTA）等。
这些方法可以帮助工程师找出潜在的故障原因，并采取相应的措施加以解决。
3. 评估指标评估仪器仪表的可靠性可以通过多个指标来进行，如平均无故障时间（MTBF）、平均修复时间（MTTR）、故障率（FR）等。
这些指标可以帮助人们了解仪器仪表性能的稳定程度和寿命情况。
4. 提高可靠性的方法为了提高仪器仪表的可靠性，可以采取一些措施，如合理的设计、优质的零部件选择、严格的工艺控制等。
在使用过程中，及时的维护和保养也是非常重要的。
三、仪器仪表的抗干扰设计1. 干扰来源在工业生产中，仪器仪表容易受到各种干扰，如电磁干扰、机械振动、温度波动等。
这些干扰会导致仪器仪表性能下降，甚至出现误差，严重影响生产过程。
2. 抗干扰设计原则要提高仪器仪表的抗干扰能力，需要遵循一些设计原则，如信号处理的合理布局、屏蔽性能的提高、输入端的过滤和滤波等。
3. 抗干扰技术针对不同的干扰，可以采用不同的抗干扰技术。
在电磁干扰方面，可以采用绝缘互感器和屏蔽罩等措施；在机械振动方面，可以采用吸振器和减振骨架等技术。
4. 抗干扰性能测试在设计完成后，需要对仪器仪表的抗干扰性能进行测试。
这可以通过模拟实际场景下的干扰条件，检验仪器仪表的稳定性和准确性。
仪器仪表的可靠性分析及抗干扰设计
仪器仪表的可靠性分析及抗干扰设计
仪器仪表的可靠性分析及抗干扰设计是指在设计和生产仪器仪表的过程中，通过分析
仪器仪表的可靠性，并采取一系列措施来提高其抗干扰性能，确保仪器仪表在各种复杂环
境下能正常工作。
可靠性分析是指对仪器仪表的各个组成部分进行分析和测试，找出可能存在的故障点，并进行定性和定量的评价。
在可靠性分析中，可以采用故障模式与影响分析（FMEA）和故
障树分析（FTA）等方法，通过对系统的故障模式和故障树的分析，确定系统的可靠性和关键故障点，进而采取相应的措施来提高系统的可靠性。
抗干扰设计是指在设计和生产过程中，采用一系列措施来降低外界干扰对仪器仪表的
影响。
外界干扰包括电磁辐射、电磁感应、电磁传导等。
对于电磁辐射干扰，可以采取屏
蔽和隔离措施，如增加金属屏蔽罩、采用合适的信号线路布局等。
对于电磁感应干扰，可
以采用差分信号传输、增加抗干扰滤波器等措施。
对于电磁传导干扰，可以采用合适的接
地措施、增加滤波电容等。
除了可靠性分析和抗干扰设计外，还可以采取其他一些措施来提高仪器仪表的可靠性
和抗干扰性能。
选择优质的元器件和材料，进行严格的质量控制，以保证产品的质量稳定性；设计合理的电路结构和信号处理算法，以增强仪器仪表的抗干扰能力；进行严格的环
境适应性测试和可靠性测试，以确保产品在各种环境下能正常工作；建立完善的维修和保
养制度，及时处理故障和维护设备。
仪器仪表的可靠性分析及抗干扰设计
仪器仪表的可靠性分析及抗干扰设计仪器仪表作为科学实验、工程控制、生产制造等领域中不可或缺的工具，其可靠性和抗干扰设计至关重要。
本文将分析仪器仪表的可靠性，并探讨针对干扰因素的设计方法。
一、仪器仪表的可靠性分析仪器仪表的可靠性是指仪器仪表在规定条件下，在规定时间内完成所要求的功能的能力。
可靠性可以通过多种指标来评价，如平均寿命、MTBF（平均无故障时间）、MTTR（平均修复时间）等。
保证仪器仪表的可靠性需要从设计、制造、使用和维护等方面全面考虑。
1.1 设计阶段在设计阶段，首先要充分了解仪器仪表的使用环境和工作条件，包括温度、湿度、振动、电磁场等因素。
根据这些因素确定仪器仪表的工作要求和参数，选择合适的元器件和材料，进行可靠性设计分析，以确保仪器仪表在使用过程中不会出现故障。
在设计阶段要考虑到维修性和可维护性，使得仪器仪表在发生故障时能够快速便捷地修复。
1.2 制造和测试阶段在制造和测试阶段，要严格按照设计要求和工艺流程进行生产制造，并对每个环节进行严格测试和检查，确保仪器仪表的质量和稳定性。
这样可以减少制造缺陷导致的故障，提高仪器仪表的可靠性。
1.3 使用和维护阶段在使用和维护阶段，要对仪器仪表进行常规的检查和维护，及时发现并排除潜在故障，延长仪器仪表的使用寿命。
培训使用人员正确使用仪器仪表，并建立健全的维护体系，保证仪器仪表的正常运行。
二、仪器仪表的抗干扰设计仪器仪表在使用过程中面临着各种干扰因素，如电磁干扰、振动干扰、温度干扰等，这些干扰因素可能会影响仪器仪表的正常工作。
抗干扰设计是保证仪器仪表正常工作的关键。
2.1 电磁干扰电磁干扰是最为常见的一种干扰因素，电磁场可以影响仪器仪表的电路和信号传输，导致误差或故障。
为了减少电磁干扰对仪器仪表的影响，可以采用以下方法：（1）屏蔽设计：在仪器仪表的设计中加入屏蔽结构，用以阻挡外界电磁场对仪器仪表的影响。
（2）接地设计：合理设计仪器仪表的接地结构，减少接地回路的电阻，提高仪器仪表的抗干扰能力。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
各类产品常用的可靠性指标
使用条 件
连续使用
可修复
一次使用 不可修 复
可否 修复 维修 种类 产品 示例 常用 指示
不可修复
一定时间 后报废
实行预防 维修的零 部件、广 播设备用 电子管
可修复
预防维修
预防维修
事 后 用到耗 维修 损期
电子元器 件、机械 零件、一 般消费品 失效率、 平均寿命
电子系统、计 家 用 电 算机、通信机、 器、机 雷达、飞机、 械装置 生产设备 可靠度、有效 度、平均无故 障工作时间、 平均修复时间
• 在单片机系统中，为了提高供电系统的质量，防止窜入干扰，建议采 用如下措施： • （1）单片机输入电源与强电设备动力电源分开。 • （2）采用具有静电屏蔽和抗电磁干扰的隔离电源变压器。 • （3）交流进线端加低通滤波器，可滤掉高频干扰。安装时外壳要加 屏蔽并使其良好接地，滤波器的输入、输出引线必须相互隔离，以防 止感应和辐射耦合。直流输出部分采用大容量电解电容进行平滑滤波。 • （4）对于功率不大的小型或微型计算机系统，为了抑制电网电压起 伏的影响，可设置交流稳压器。 • （5）采用独立功能块单独供电，并用集成稳压块实现两级稳压。例 如主板电源先用7809稳压到9V，再用7805稳压到5V。 • （6）尽量提高接口器件的电源电压，提高接口的抗干扰能力。例如 用光耦合器输出端驱动直流继电器，选用直流24V继电器比6V继电器 效果好。
平均无故 障工作时 间、有效 寿命、有 效度
武器、过 保险丝、 载荷继电 闪光灯雷 器、救生 管 器具
失效率 , 更 换 寿 成功率 命
成功率
系统可靠性设计任务与方法
• 可靠性设计的任务
内部：元器件本身的性能与可靠性 系统结构设计 安装与调试 外部：电气条件 外部：空间条件 外部：机械条件
• 可靠性设计的一般方法
– 元器件级可靠性措施 – 部件及系统级的可靠性措施
元器件级可靠性措施
• • • • 严格管理元器件的购置、储运； 老化、筛选、测试 降额使用 选用集成度高的元器件
部件及系统级的可靠性措施
• • • • • • • 冗余技术 电磁兼容性设计 信息冗余技术 时间冗余技术 故障自动检测与诊断技术 软件可靠性技术 失效保险技术
常见干扰源
雷电
脉冲电路
ESD
直流电机、变频调速器 感性负载通断
• 电子消费类、数码产品中专门的静电阻抗器ESD（静电保 护元件）：电压范围为〈24V，极间电容有〈2.5pf的，响 应速度小于1ns，极低的漏电流，封装主要为0603和0402。 工作原理是：在电器正常工作过程中，ESD只是表现为容 值极低的(一般〈5pf)容抗特性，不会对正常的电器特性产 生影响,且不会影响到电子产品的信号及数据传输；当器 件两端的过电压达到预定的崩溃电压时，迅速（纳秒级） 做出反应，以几何级数的量放大极间漏电流通过，从而达 到吸收、减弱静电对电路特性的干扰和影响。 • 注意：压敏电阻的电容高（最低都在100μf以上），使它 在很多情况下不能在信号传输线路中使用。电容和导线电 感形成一个低通电路，会使信号极大地衰减。但频率大约 在30kHz以下的衰减可以忽略不计。但是对于要求通过 USB端口与计算机连接的大多数码产品来说，一旦连接端 口的电容值大于5pf时，往往会引起数据传输出错或失败。
• 2.软件“陷阱” • 从软件的运行来看，瞬时电磁干扰可能会使CPU偏离 预定的程序指针，进入未使用的 RAM 区和 ROM 区，引起 一些莫名其妙的现象，其中死循环和程序“飞掉”是常见 的。为了有效地排除这种干扰故障，常采用软件“陷阱” 法。这种方法的基本指导思想是，把系统存储器（RAM和 ROM ）中没有使用的单元用某一种重新启动的代码指令 填满，作为软件“陷阱”，以捕获“飞掉”的程序。一般 当CPU执行该条指令时，程序就自动转到某一起始地址， 从这一起始地址开始存放一段使程序重新恢复运行的热启 动程序，该热启动程序扫描现场的各种状态，并根据这些 状态判断程序应该转到系统程序的哪个入口，使系统重新 投入正常运行。
• 过程通道是系统输入、输出以及单片机之 间进行信息传输的路径。由于输入输出对 象与单片机之间的连接线长，容易串入干 扰，必须采用隔离技术、双绞线传输、阻 抗匹配等措施抑制。
利用双绞线抑制长线传输干扰
• 双绞线是较常用的一种传输线。与同轴电 缆相比，其波阻抗高、抗共模噪声能力强， 对电磁场具有一定抑制效果。 • 根据传送距离不同，双绞线使用方法不同， 见下表：
• 隔离 （光电、变压器、继电器） • 1. • 光电隔离是以光作为媒介在隔离的两端之间进 行信号传输的，所用的器件是光电耦合器。由于 光电耦合器在传输信息时，不是将其输入和输出 的电信号进行直接耦合，而是借助于光作为媒介 物进行耦合的，因而具有较强的隔离和抗干扰能 力。在控制系统中，它既可以用作一般输入/输出 的隔离，也可以代替脉冲变压器起线路隔离与脉 冲放大作用。由于光电耦合器具有二极管、三极 管的电气特性，使它能方便地组合成各种电路； 又由于它靠光耦合传输信息，使它具有很强的抗 电磁干扰的能力，因而在机电一体化产品中获得 了极其广泛的应用。
可靠性和抗干扰设计
小型智能电子产品设计和制作
可靠性设计
• 可靠性定义及其定量描述 • 系统可靠性设计任务与方法 – 元器件级可靠性措施 – 部件及系统级的可靠性措施
可靠性定义及其定量描述
• 可靠性的经典定义：产品在规定条件下和 规定时间内，完成规定功能的能力。 • 描述可靠性的定量指标： • 1、可靠度 • 2、失效率 • 3、平均寿命
抗干扰的措施
• 硬件抗干扰：1、屏蔽 • 2、隔离 • 3、滤波 • 4、接地 • 软件抗干扰：1、软件滤波 • 2、陷阱 • 3、看门狗
硬件抗干扰的措施
• 屏蔽 • 屏蔽是指利用导电或导磁材料制成的盒状 或壳状屏蔽体，将干扰源或干扰对象包围 起来，从而割断或削弱干扰场的空间耦合 通道，阻止其电磁能量的传输。按需屏蔽 的干扰场的性质不同，可分为电场屏蔽、 磁场屏蔽和电磁场屏蔽。 • 电场屏蔽是为了消除或抑制由于电场耦合 引起的干、接收端都接有 负载电阻。 若发射侧为集电极开 路驱动，则接收侧的 集成电路用施密特型 电路，抗干扰能力更 强。 使用平衡输出的驱动 器和平衡输入的接收 器 发送和接收信号端都 要接匹配电阻。
示意图
5米以下
10米左右
数十米
印制电路板及电路的抗干扰设计
• 在单片机系统中，印制电路板的设计好坏对抗干 扰能力影响很大。印制电路板是用来支撑电路元 件，并提供电路元件和器件之间电气连接的重要 组件。为了减少干扰，在印制电路板设计过程中 必须遵循以下三大原则： • 尽量控制噪声源；
并联一点接地
• •
多点接地所需地线较多，一般适用 于低频信号。若电路工作频率较高，电感 分量大，各地线间的互感耦合会增加干扰。 如下图所示，各接地点就近接于接地汇流 排或底座、外壳等金属构件上。
多点接地
软件抗干扰的措施
1. • • • • 用软件来识别有用信号和干扰信号 并滤除干扰信号的方法称为软件滤波。识 （1）时间原则。 （2）空间原则。 （3）属性原则。
形成干扰的基本要素
• 干扰源，指产生干扰的元件、设备或信号，如： 雷电、继电器、可控硅、电机、高频时钟等都可 能成为干扰源。 • 传播路径，指干扰从干扰源传播到敏感器件的通 路或媒介。典型的干扰传 播路径是通过导线的传 导和空间的辐射。 • 敏感器件，指容易被干扰的对象。如：A/D、D/A 变换器，单片机，数字IC， 弱信号放大器等。
干扰的耦合方式
• 干扰的耦合方式：直接耦合、公共阻抗耦合、电 容耦合、电磁感应耦合、辐射耦合、漏电偶耦合
磁场耦合
系统抗干扰设计的主要途经
• • • • • • • 精心选择元器件 元部件要精密调整 采用硬件抗干扰技术 采用软件抗干扰技术 1、数字滤波 2、信息传送过程的自动检测 3、系统运行状态监视与发生故障时的自动恢复
• 图 (a)所示为开关触点抖动抑制电路，用于触点抖动所引 起的干扰。图 (b)所示电路是交流信号抑制电路，主要用 于抑制电感性负载在切断电源瞬间所产生的反电势。图 (c)所示电路是输入信号的阻容滤波电路，可作为直流电 源的输入滤波器，也可作为模拟电路输入信号的阻容滤波 器。
• 接地 • 下图所示是并联一点接地方式。这 种方式在低频时是最适用的，因为各电路 的地电位只与本电路的地电流和地线阻抗 有关，不会因地电流而引起各电路间的耦 合。这种方式的缺点是需要连很多根地线， 用起来比较麻烦。
尽量减小噪声的传播与耦合； 尽量增加噪声的吸收。
1、印制电路板大小
• 印制电路板大小要适中 如果印制电路板太大，会增加线路的阻 抗及成本，降低抗干扰能力；太小，则散 热不好，而且线路间干扰也会大大增加。
2、去耦电容1
• 合理配置去耦电容 （1）直流电源输入端应跨接10~100μF以上的 电解电容器。 • （2）原则上每个集成电路芯片的Vcc引脚都应 安置—个0.01μF的陶瓷电容器。也可每4~10个芯 片安置一个1~10μF的钽电容器。 • （3）对于抗噪声能力弱、关断时电流变化大的 器件和ROM、RAM等存储器件，应在芯片的电源 线 • （Vcc）和地线（GND）间直接接入去耦电容。
• 3、从安装和工艺 • a合理选择接地 • b 合理选择电源 , 合理选择电源对系统的 抗干扰能力也是至关重要的; • c 合理布局 , 系统的各个部分进行合理的 布局，能有效地防止电磁干扰的危害。
单片机系统的几点抗干扰技术
• 单片机系统抗干扰设计 • 印制电路板及电路的抗干扰设计
单片机抗干扰设计
• •
2. 对于交流信号的传输 , 一般使用变压器隔离干 扰信号的办法。隔离变压器也是常用的隔离部件， 用来阻断交流信号中的直流干扰和抑制低频干扰 信号的强度，也就是把模拟地和数字地断开。传 输信号通过变压器获得通路，而共模干扰由于不 形成回路而被抑制。 • 当含有直流或低频干扰的交流信号从一次侧端 输入时，根据变压器原理，二次侧输出的信号滤 掉了直流干扰，且低频干扰信号幅值也被大大衰 减，从而达到了抑制干扰的目的。