硬件抗干扰技术资料
单片机硬件设计中的EMC兼容性与干扰抑制技术
单片机硬件设计中的EMC兼容性与干扰抑制技术单片机硬件设计中的电磁兼容性（EMC）与干扰抑制技术引言在现代电子设备中，单片机（Microcontroller Unit，MCU）起到了至关重要的作用。
单片机的硬件设计必须考虑电磁兼容性（Electromagnetic Compatibility，EMC）和抑制干扰的技术。
本文将介绍单片机硬件设计中的EMC兼容性和干扰抑制技术，包括电磁干扰的来源、EMC设计要求、常用的干扰抑制技术以及正确的布线和接地技巧。
一、电磁干扰的来源电磁干扰可以由各种外部和内部因素引起。
以下是一些常见的电磁干扰来源：1. 射频辐射：包括无线通信、雷达或其他射频电源等设备产生的电磁波。
2. 电源线干扰：来自交流电源线的噪声，如谐波和干扰信号。
3. 开关电源：开关电源高频噪声会通过电源线和地线传播到其他电子设备中。
4. 过电压和静电放电：电气设备的开关、电磁阀等在操作时可能产生过电压和静电放电。
5. 瞬态电压：包括闪电击中电力线、开关电源的瞬态电压等。
二、EMC设计要求为了满足EMC设计要求，单片机硬件设计应考虑以下方面：1. 辐射和传导：抑制电磁辐射和传导干扰，以确保设备不会对其他设备产生干扰。
2. 抗干扰：增强设备的抗干扰能力，使其能够正常工作并受到外部干扰的影响较小。
3. 地址线、数据线和控制线的布局：合理的布局可以减少交叉耦合和串扰，降低电磁干扰。
4. 接地：良好的接地设计可以降低共模噪声和差模噪声，提高设备的抗干扰能力。
5. 输入输出端口的保护：通过使用适当的保护电路来保护单片机的输入输出端口，防止它们受到外部电磁干扰的损坏。
三、干扰抑制技术1. 滤波器：采用适当的滤波器可以抑制进入单片机的高频噪声。
常见的滤波器包括RC滤波器和LC滤波器。
2. 屏蔽：通过在关键部件周围添加屏蔽罩或屏蔽层，可以有效地防止电磁波的干扰。
3. 地线设计：良好的接地设计可以减少回路的回流电流，降低共模噪声，并提高设备的抗干扰能力。
抗干扰技术
§2.1 干扰的来源和传播途径
2、串模干扰 、串模干扰 串模干扰就是指串联叠加在工作信号上的干扰， 串模干扰就是指串联叠加在工作信号上的干扰，也 称之为正态干扰、常态干扰、横向干扰等。 称之为正态干扰、常态干扰、横向干扰等。
常用的干扰抑制技术
屏蔽技术 接地技术 浮置 平衡电路 滤波技术
静电屏蔽 在静电场作用下，导体内部无电力线，即各点等电位。静电屏蔽就是利用了与大地相连 接的导电性良好的金属容器，使其内部的电力线不外传，同时也不使外部的电力线影响其 内部。 静电屏蔽能防止静电场的影响，用它可以消除或削弱两电路之间由于寄生分布电容耦合 而产生的干扰。 在电源变压器的一次、二次侧绕组之间插入一个梳齿形薄铜皮并将它接地，以此来防止 两绕组间的静电耦合，就是静电屏蔽的范例。 电磁屏蔽 电磁屏蔽是采用导电良好的金属材料做成屏蔽层，利用高频干扰电磁场在屏蔽体，内产 生涡流，再利用涡流消耗高频干扰磁场的能量，从而削弱高频电磁场的影响。 若将电磁屏蔽层接地，则同时兼有静电屏蔽的作用。也就是说，用导电良好的金属材料 做成的接地电磁屏蔽层，同时起到电磁屏蔽和静电屏蔽两种作用 低频磁屏蔽 在低频磁场干扰下，采用高导磁材料作屏蔽层以便将干扰磁力线限制在磁阻很小的磁屏 蔽体内部，防止其干扰作用。 通常采用坡莫合金之类的对低频磁通有高导磁系数的材料。同时要有一定的厚度，以减少 磁阻。
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§2.1 干扰的来源和传播途径
二、 干扰的作用途径
1、静电耦合 、 干扰信号通过分布电容进行传递称为静电耦合。 干扰信号通过分布电容进行传递称为静电耦合。系 统内部各导线之间，印刷线路板的各线条之间， 统内部各导线之间，印刷线路板的各线条之间，变压器 线匝之间的绕组之间以及元件之间、 线匝之间的绕组之间以及元件之间、元件与导线之间都 存在着分布电容。 存在着分布电容。具有一定频率的干扰信号通过这些分 布电容提供的电抗通道穿行，对系统形成干扰。 布电容提供的电抗通道穿行，对系统形成干扰。
PIC单片机抗干扰设计
PIC单片机抗干扰设计摘要:单片机已经普遍应用到各个领域,对其可靠性也提出了更高的要求。
影响单片机可靠性的因素很多,但是抗干扰性能是最重要的一个因素之一。
本文对PIC单片机抗干扰设计主要从硬件干扰抑制技术和软件干扰抑制技术两个大方面来进行分析。
关键词:PIC单片机抗干扰硬件软件1 硬件干扰抑制技术1.1 采用合理的隔离技术采用合理的隔离技术对单片机抗干扰起着非常重要的作用。
隔离不仅能够将外来干扰信号的通道阻断,而且还可以通过控制系统与现场隔离实现抗干扰目的,使得彼此之间的串扰最大限度地降低。
常用的隔离技术主要包括变压器隔离方式、布线隔离方式、光电隔离方式和继电器隔离方式等。
1.2 合理选择系统时钟PIC单片机系统时钟频率为0～20MHz,时基震荡方式主要有四种,每一种时基震荡方式由不同的时基频率相对应:外接电阻电容元件的阻容振荡方式RC,频率为0.03MHz～5MHz;低频晶体振荡器/陶瓷谐振器振荡方式LP,频率为32.768kHz或200kHz;标准晶体振荡器/陶瓷谐振器振荡方式XT,频率为0.2MHz～4MHz;高频晶体振荡器/陶瓷谐振器振荡方式HS,频率为4MHz～20MHz。
外接方式主要有三种:外接晶体振荡器/陶瓷谐振器、外接时钟电路、外接RC。
用户在选择基振荡方式和外接方式时可根据PIC单片机应用系统的性能、应用场合、价格等因素来进行。
外接时钟属于高频噪声源,从可靠性方面来讲,不仅会干扰本应用系统,而且还能够干扰外界。
频率越高越容易成为噪声源,因此应采用低频率的系统时钟,但是必须把与系统性能要求相符作为前提条件。
1.3 合理设计电路板在电路板设计时,不要只是采用单一的PCB板进行,而应尽可能多的采用多层PCB板来进行,其中一层用作接地,而另外一层用作电源布线,这样就使得退耦电路形成,同时,这样的电路其屏蔽效果也比较好。
如果对空间没有任何的硬性规定,同时要成本因素进行考虑,此时在设计电路板时就可以采用单层或者双层的PCB板进行布线,这样需要从电源单独引电源线进行布线,并将其逐个分配到每个功能电路中,另外,还要将所有的地线汇集到靠近电源地的一个点上。
无人机抗干扰通信技术研究
无人机抗干扰通信技术研究近年来，无人机在军事、民用、商业等领域快速发展。
无人机具有优异的航行性能和强大的任务适应性，广泛应用于侦察、目标打击、灾害救援、民用航拍等领域。
然而，无人机的通信系统容易受到外界干扰，从而影响无人机的飞行和任务执行。
因此，研发无人机抗干扰通信技术，成为无人机研究领域的一个热点话题。
一、无人机通信系统概述无人机通信系统包括控制通信和数据通信两个部分。
控制通信主要通过电台、地面站、中继器等设备，控制和调度无人机飞行。
数据通信则通过图传设备将图像和数据传回地面站，并通过云计算技术实现图像处理和数据解析。
目前，无人机通信系统主要采用无线电通信方式。
频谱资源非常有限，常常导致通信干扰问题。
二、干扰对无人机的影响干扰对无人机通信系统的影响主要表现在五个方面。
1、通信内容受到干扰干扰有可能改变无人机通信信号的频率、相位、幅度、时序等特征参数，导致通信内容发生错误或丢失。
2、通信丢失干扰信号可能会覆盖无人机通信信号，导致通信信号丢失，无法到达目的地。
3、通信延迟由于干扰信号与无人机通信信号存在直接或间接的相互作用，造成通信信号传输延迟，从而影响无人机的运行和任务执行。
4、无人机与地面站间的通信中断干扰导致地面站与无人机之间的通信中断，可能导致无人机失去参考系，从而失去控制，发生事故。
5、数据丢失干扰还会影响数据传输，导致数据丢失或错误，从而影响无人机任务的执行。
三、无人机抗干扰通信技术的研究现状无人机抗干扰通信技术的研究主要集中在两个方面，分别是硬件技术和软件技术。
1、硬件技术硬件技术主要采用以下方法：（1）天线技术天线技术是提高无人机通信系统抗干扰能力的重要方法之一，通过对天线进行优化设计，可以提高天线的抗干扰和抗多径传播能力。
（2）功率控制技术功率控制技术是保障无人机通信质量的重要手段之一，通过控制无人机发射功率的大小和方向，可以有效降低通信干扰对无人机通信的影响。
（3）频率调谐技术频率调谐技术是提高无人机通信抗干扰能力的重要方法之一，通过对无人机通信信号进行频率调谐，可以实现抗干扰、抗多径传播的功能。
微控制器硬件抗干扰技术
输入 端的输 入 电流在 １ Ｘ 左右 ，输 入 电容 在 １ Ｆ ＩＡ ０ｐ 左 右 ，输 入阻 抗 相 当高 。其输 出端 有 一定 的 带 负 载
能 力 ， 将 一 个 门 的 输 出 端 通 过 一 段 很 长 的 线 引 到 输 入 阻 抗 相 当 高 的 输 入 端 ， 反 射 问 题 就 很 严 重 ， 会 引 起 信 号 的 畸 变 ， 增 加 系 统 的 噪 声 。 信 号 在 印 刷 线 路 板 上 传 输 有 一 定 的 延 迟 时 间 ， 其 传 播 速 度 约 为 光 速 的 １３ ／ ／ ～１ ２之 间 。 在 有 微 控 制 器 的 系 统 中 ， 常 用 逻
图 ２ 信 号 线 间 的 交 叉 干 扰
系统 ；③ 含有 微弱模 拟 信号 电路 以及 高精 度 Ａ／ Ｄ转 换 电路 的 系 统 ， 源自 须 要 解 决 上 述 问题 。
迟 ， ｔ 时 间 以 后 会 感 应 出 １个 宽 度 为 ｔ的 负 脉 冲 。 在
Ｃ点 ，由 于 ＡＢ上信 号的 传输 与反 射 ， 会 感应 出 １ 个
的 向 前 传 输 、到 达 Ｂ 点 后 的 信 号 反 射 和 ＡＢ 线 的 延
２ 常 见抗 干 扰 技术
（ １） 抗 电 磁 干 扰
一
方 面 ， 一 个 系 统 的 运 行 对 环 境 造 成 的 电 磁 干
扰 不 得 影 响 其 它 设 备 ； 另 一 方 面 ， 系 统 本 身 抗 电 磁
而 信 号 在 印 刷 线 路 板 上 通 过 １ ２ ｍ 的 引 线 时 ， 其 段 ５ｃ 延 迟 时 间 为 ４ ２ ｓ 所 以 ， 引线 长 度 越 短 越 好 ， 最 ～ ０ｎ 。
电子设备抗干扰的技术措施
干扰信号通过一 定途径进入 电子设备 ， 不仅 影响设 备的正 常工作 ， 甚至会使 设备 出现误动作 。 在 电子设备保养 维修过程 中，有些人 由于忽视 了干扰的影响，常常 因为元器件、导线 的 安装不 当， 导致 电子设备在检修后工作性能反而变 差。因此干 扰 与抗干扰不仅在设计 中必须重视 ， 在 使用和 维护 中也必须重
≯
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。
消费 电子
电子 科 技
Ｃ ｏ ｎ ｓ ｕ ｍｅ ｒ Ｅ ｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｏ ｎ ｉ ｃ ｓ Ｍａ ｇ ａ ｚ ｉ ｎ ｅ
２ ０ １ ３ 年 ４月下
电子设备抗干扰的技术措施
葛根美
（ ９ １ ８ ６ ８ 部 队，海南三亚 ５ ７ ２ ０ ０ ０ ）
摘
要 ：电子设备 受到干扰 时不仅会 影响设备 性能 ， 严 重时甚至会发 生误 动作 ， 从 而造 成严重后 果。文章 主要
视。
干 扰源 的种类及抗干扰措施 （ 一） 热干扰 。 热干扰是指 电子元器件 由于热 能的作用使 电阻等元器件 内部 电子产生骚动所产生的干扰。 对付热干扰通 常采用导热性能 良好 的金属材料做成防护罩进行热屏蔽， 或采 用温度补偿元件和采用差分放大电路、 电桥 电路等对称平衡结 构等防护措施 。 （ 二） 机械干扰 。 机械干扰是指机械 的振动或冲击使设备 中的电路和元器件发生振动、 变形 ， 从而使 电路参数发生变化。 对于机械干扰采取减震弹簧或减震橡胶垫等减震措施来解 决。 （ 三） 光干扰 。 半导体材料在 光照作用下会激发空穴一 电 子对 ， 使半导体元器件产生 电势 或引起 阻值 的变化 ， 从而影 响 设备 的正常工作 。 为了防止光干扰，通常将 具有光敏作用 的元 器件封装在不透光的壳体 内进行光屏蔽 。 （ 四）电磁干扰 。电磁干扰 是指电子电路在 电场和磁场 中 产生静 电感应和感应 电动势 ， 从而对 电路 形成 的干扰 。 应对 电 磁干扰 的方法主要是静 电屏蔽和电磁屏蔽。 （ 五） 接触 噪声。 接触噪声是 由元器件之间的不完全接触 ， 从而形成 电导率 的起伏引起的干扰 。 减 小流 过触 点的直流 电流 可减小接触噪声 的影响 。 二 、干扰途径及抑制干扰的措施 （ 一） 传导耦合的干扰 。 噪声经 由导体直接传 导耦合到 电 路 中而造成 的干扰称为传导耦合的干扰。 抑制传导耦合 的干扰 主要措施是 串接滤波器 ， 具有去耦滤 波作用的积分电路 ， 也可 有效地滤除传导干扰 。 （ 二） 、通过公共阻抗耦 合的干扰 。主要指 噪声电流通过 回路 问的公共 阻抗产 生的噪声 电压 传导给受干扰 的回路而形 成 的干扰 。 消 除公共阻抗耦合干扰一是采 取一点接 地法 ， 二是 尽可能 降低公共阻抗 。 （ 三 ）电容性耦合 的干扰 。 是指干扰 脉冲或高频干扰通过 分布 电容进入 电子 电路 ， 对 电路形成的干扰。消除电容性耦合 的干扰方法一是减小分布 电容 ，二是进行静 电屏蔽。 （ 四）电感性耦合 的干 扰。电路 中的 回路近似于线圈，当 周 围的磁场发生变化时 ， 就会感应出 电动 势， 从而对 电路形成 干扰 。减少 电感性耦合的方法是采取电磁屏蔽。 三 、提 高电子 电路的抗干扰能 力 削弱和消除 电子 电路对干扰的敏感性 ， 是防护干扰 的重要
常用硬件抗干扰技术
常用硬件抗干扰技术针对形成干扰的三要素,采取的抗干扰主要有以下手段。
抑制干扰源抑制干扰源就是尽可能的减小干扰源的du/dt, di/dt。
这是抗干扰设计中最优先考虑和最重要的原则,常常会起到事半功倍的效果。
减小干扰源的du/dt主要是通过在干扰源两端并联电容来实现。
减小干扰源的di/dt则是在干扰源回路串联电感或电阻以及增加续流二极管来实现。
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动势干扰。
仅加续流二极管会使继电器的断开时间滞后,增加稳压二极管后继电器在单位时间内可动作更多的次数。
（2）在继电器接点两端并接火花抑制电路（一般是RC串联电路,电阻一般选几K到几十K,电容选0.01uF）,减小电火花影响。
（3）给电机加滤波电路,注意电容、电感引线要尽量短。
（4）电路板上每个IC要并接一个0.01μF～0.1 μF高频电容,以减小IC对电源的影响。
注意高频电容的布线,连线应靠近电源端并尽量粗短,否则,等于增大了电容的等效串联电阻,会影响滤波效果。
（5）布线时避免90度折线,减少高频噪声发射。
（6）可控硅两端并接RC抑制电路,减小可控硅产生的噪声（这个噪声严重时可能会把可控硅击穿的）。
3.2.4 单片机自身的抗干扰措施为提高单片机本身的可靠性。
近年来单片机的制造商在单片机设计上采取了一系列措施以期提高可靠性。
这些技术主要体现在以下几方面。
1.降低外时钟频率外时钟是高频的噪声源，除能引起对本应用系统的干扰之外，还可能产生对外界的干扰，使电磁兼容检测不能达标。
在对系统可靠性要求很高的应用系统中，选用频率低的单片机是降低系统噪声的原则之一。
以8051单片机为例，最短指令周期1μs时，外时钟是12mhz。
而同样速度的motorola单片机系统时钟只需4mhz，更适合用于工控系统。
近年来，一些生产8051兼容单片机的厂商也采用了一些新技术，在不牺牲运算速度的前提下将对外时钟的需求降至原来的1/3。
单片机抗干扰措施
单片机抗干扰措施概述在单片机应用中，抗干扰是一个非常重要的问题。
由于电磁干扰的存在，单片机可能会受到干扰信号的影响，导致系统的性能下降甚至功能失效。
因此，为了确保单片机系统的稳定运行，需要采取一些抗干扰措施。
本文将介绍单片机常见的抗干扰措施，包括软件抗干扰措施和硬件抗干扰措施。
软件抗干扰措施1. 外部中断和定时中断技术外部中断是单片机接收外部信号的一种方式，通过设置中断触发条件，当接收到特定信号时触发中断处理程序。
通过使用外部中断技术，可以及时响应干扰信号的触发，进行干扰处理。
定时中断也是一种常见的抗干扰措施。
通过设置定时器，定时生成中断信号，进行对干扰信号的定时处理。
2. 硬件监控和重启单片机系统中，可以通过硬件监控电压、温度、电流等参数，并根据监控结果采取相应措施。
例如，如果电压过高或过低，可以通过监控电源电压的方式，自动重启系统，以恢复正常运行。
3. 硬件看门狗硬件看门狗是一种常见的抗干扰措施。
通过设置看门狗定时器，在预设时间内必须向看门狗喂狗，否则看门狗将复位单片机。
看门狗能够有效监控单片机运行，并在系统崩溃或运行异常时进行自动重启。
硬件抗干扰措施1. 接口屏蔽和过滤对于单片机与外部设备接口，可以通过屏蔽和过滤的方式降低干扰信号的影响。
接口屏蔽是通过在接口线上添加屏蔽层，减少干扰信号对于单片机的干扰。
常见的屏蔽层材料包括金属层、导电胶和导电纤维等。
接口过滤是通过添加滤波器或滤波电路，降低接口信号中的干扰成分。
常见的滤波器包括低通滤波器和带阻滤波器等。
2. 地线设计在单片机系统中，地线设计也是一个重要的抗干扰措施。
合理地划分地线，避免地线回路产生环形，可以有效减少共模干扰。
3. 电源干扰削弱技术电源干扰是单片机系统中常见的干扰源之一。
为了降低电源干扰，可以采取以下措施：•过滤电源线，加装滤波电容和滤波电阻，降低电源中的高频干扰成分。
•使用稳压器或电源滤波器，确保电源稳定，并降低电源线上的干扰噪声。