船用電源控制模擬器的抗干擾性能設(shè)計(jì)

1、青島科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）前 言電源模塊相當(dāng)于一個(gè)系統(tǒng)的心臟，嵌入式系統(tǒng)相當(dāng)于大腦。因此電源模塊的穩(wěn)定是船上系統(tǒng)穩(wěn)定的前提，對系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行和船體機(jī)器的正常運(yùn)轉(zhuǎn)起到了決定性的作用。 如何高效的屏蔽或者降低干擾一直以來都是研究中的重點(diǎn)，研究方法和研究結(jié)果對系統(tǒng)運(yùn)行的精確性要求提供了重要的技術(shù)和理論支持，促進(jìn)了系統(tǒng)設(shè)計(jì)抗干擾的發(fā)展。船用電源控制模塊功能是對船用內(nèi)燃機(jī)控制系統(tǒng)的供電進(jìn)行控制，內(nèi)燃機(jī)控制系統(tǒng)包括功率控制系統(tǒng)、功率測量系統(tǒng)、保護(hù)裝置系統(tǒng)，船用電源控制模塊對以上系統(tǒng)的供電進(jìn)行控制。船用電源控制模擬器有兩部分組成，第一部分是船用電源控制模塊，在這一模塊下包括了變壓器、整流橋、繼電器等部

2、分。第二部分是嵌入式系統(tǒng)機(jī)箱和工控機(jī)。嵌入式系統(tǒng)的硬件部分，包括處理器 / 微處理器、存儲器及外設(shè)器件和 I/O 端口、圖形控制器等。嵌入式系統(tǒng)有別于一般的計(jì)算機(jī)處理系統(tǒng)，它不具備像硬盤那樣大容量的存儲介質(zhì)，而大多使用 EPROM 、 EEPROM 或閃存 (Flash Memory) 作為存儲介質(zhì)。軟件部分包括操作系統(tǒng)軟件 ( 要求實(shí)時(shí)和多任務(wù)操作 ) 和應(yīng)用程序編程。應(yīng)用程序控制著系統(tǒng)的運(yùn)作和行為；而操作系統(tǒng)控制著應(yīng)用程序編程與硬件的交互作用。然而在系統(tǒng)工作的過程當(dāng)中，各個(gè)元器件之間都會產(chǎn)生電磁干擾，影響彼此的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，這種影響是顯而易見的，對系統(tǒng)的穩(wěn)定性提出了新的挑戰(zhàn)，后果是干擾程序正常

3、執(zhí)行，讓程序跑飛，死機(jī)、死循環(huán)等，后果不堪設(shè)想。因此如何提高系統(tǒng)的抗干擾能力是當(dāng)今所需要克服的問題，對整個(gè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和系統(tǒng)設(shè)計(jì)的發(fā)展具有重要意義。1電磁干擾分析隨著單片機(jī)系統(tǒng)越來越廣泛地應(yīng)用于消費(fèi)類電子、醫(yī)療、工業(yè)自動化、智能化儀器儀表、航空航天等各領(lǐng)域，單片機(jī)系統(tǒng)面臨著電磁干擾（EMI）日益嚴(yán)重的威脅。電磁兼容性（EMC）包含系統(tǒng)的發(fā)射和敏感度兩方面的問題。1.1電磁干擾電磁干擾（Electromagnetic Interference 簡稱EMI），是指電磁波與電子元件作用后而產(chǎn)生的干擾現(xiàn)象，有傳導(dǎo)干擾和輻射干擾兩種。傳導(dǎo)干擾是指通過導(dǎo)電介質(zhì)把一個(gè)電網(wǎng)絡(luò)上的信號耦合(干擾)到另一個(gè)電網(wǎng)絡(luò)。

4、輻射干擾是指干擾源通過空間把其信號耦合(干擾)到另一個(gè)電網(wǎng)絡(luò)，在高速PCB及系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，高頻信號線、集成電路的引腳、各類接插件等都可能成為具有天線特性的輻射干擾源，能發(fā)射電磁波并影響其他系統(tǒng)或本系統(tǒng)內(nèi)其他子系統(tǒng)的正常工作。電磁干擾(EMI)是指由于電磁騷擾而引起設(shè)備、系統(tǒng)或傳播通道的性能下降。電磁干擾形成需要3個(gè)要素：(1)電磁干擾源：產(chǎn)生電磁干擾的任何電子設(shè)備或自然現(xiàn)象。(2)耦合途徑：將電磁干擾能量傳輸?shù)绞芨蓴_設(shè)備的通道或媒介。(3)被干擾的敏感設(shè)備：受到電磁干擾的設(shè)備。圖1-1電磁干擾三要素Figure1-1 The three elements of EMI所謂“干擾”,指設(shè)備受到干擾

5、后性能降低以及對設(shè)備產(chǎn)生干擾的干擾源這二層意思。電磁干擾是人們早就發(fā)現(xiàn)的電磁現(xiàn)象，它幾乎和電磁效應(yīng)的現(xiàn)象同時(shí)被發(fā)現(xiàn)，1981年英國科學(xué)家發(fā)表"論干擾"的文章，標(biāo)志著研究干擾問題的開始。1989年英國郵電部門研究了通信中的干擾問題，使干擾問題的研究開始走向工程化和產(chǎn)業(yè)化。電磁干擾概念如下圖所示：圖1-2電磁干擾的概念圖Figure1-2EMI concept diagram1.2電磁兼容電磁兼容(electro magnetic compatibility，EMC)是指設(shè)備或系統(tǒng)在其電磁環(huán)境中符合要求運(yùn)行，并不對其環(huán)境中的任何設(shè)備產(chǎn)生無法忍受的電磁干擾能力。因此，EMC包括兩

6、個(gè)方面的要求：一方面是指設(shè)備在正常運(yùn)行過程中對所在環(huán)境產(chǎn)生的電磁干擾(EMI)不能超過一定的限值；另一方面是指器具對所在環(huán)境中存在的電磁干擾具有一定程度的抗擾度(EMS)，即電磁敏感性。如果一個(gè)單片機(jī)系統(tǒng)符合下面三個(gè)條件，則該系統(tǒng)是電磁兼容的：（1） 對其它系統(tǒng)不產(chǎn)生干擾；（2） 對其它系統(tǒng)的發(fā)射不敏感；（3） 對系統(tǒng)本身不產(chǎn)生干擾影響EMC的因數(shù)：（1） 電壓。電源電壓越高，意味著電壓振幅越大，發(fā)射就更多，而低電源電壓影響敏感度。（2） 頻率。高頻產(chǎn)生更多的發(fā)射，周期性信號產(chǎn)生更多的發(fā)射。在高頻單片機(jī)系統(tǒng)中，當(dāng)器件開關(guān)時(shí)產(chǎn)生電流尖峰信號；在模擬系統(tǒng)中，當(dāng)負(fù)載電流變化時(shí)產(chǎn)生電流尖峰信號。（3）

7、 接地。在所有EMC問題中，主要問題是不適當(dāng)?shù)慕拥匾鸬?。有三種信號接地方法：單點(diǎn)、多點(diǎn)和混合。在頻率低于1 MHz時(shí)，可采用單點(diǎn)接地方法，但不適于高頻；在高頻應(yīng)用中，最好采用多點(diǎn)接地?；旌辖拥厥堑皖l用單點(diǎn)接地，而高頻用多點(diǎn)接地的方法。地線布局是關(guān)鍵，高頻數(shù)字電路和低電平模擬電路的地回路絕對不能混合。（4） PCB設(shè)計(jì)。適當(dāng)?shù)挠∷㈦娐钒澹≒CB）布線對防止EMI是至關(guān)重要的。（5） 電源去耦。當(dāng)器件開關(guān)時(shí)，在電源線上會產(chǎn)生瞬態(tài)電流，必須衰減和濾掉這些瞬態(tài)電流。來自高di/dt源的瞬態(tài)電流導(dǎo)致地和線跡“發(fā)射”電壓，高di/dt產(chǎn)生大范圍高頻電流，激勵(lì)部件和線纜輻射。流經(jīng)導(dǎo)線的電流變化和電感會導(dǎo)致

8、壓降，減小電感或電流隨時(shí)間的變化可使該壓降最小。 EMC設(shè)計(jì)的一般原則：EMC設(shè)計(jì)應(yīng)是任何電子器件和系統(tǒng)綜合設(shè)計(jì)的一部分。它遠(yuǎn)比試圖使產(chǎn)品達(dá)到EMC的其他方法更節(jié)約成本。EMC的主要設(shè)計(jì)技術(shù)包括：電磁屏蔽方法、電路的濾波技術(shù)以及包括應(yīng)特別注意的接地元件搭接的接地設(shè)計(jì)。 下圖給出了器件和系統(tǒng)EMC最佳設(shè)計(jì)的推薦方法。圖1-3器件和系統(tǒng)EMC最佳設(shè)計(jì)的推薦方法Figure1-3Device and system EMC recommendations for the best design優(yōu)秀的EMC設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)是良好的電氣和機(jī)械設(shè)計(jì)原則的應(yīng)用。這其中包括可靠性考慮，比如在可接受的容限內(nèi)設(shè)計(jì)規(guī)范的滿

9、足，好的組裝方法以及各種正在開發(fā)的測試技術(shù)。1.3電磁干擾的影響電磁干擾的危害：(1)對電子系統(tǒng)、設(shè)備的危害。電磁干擾有可能使系統(tǒng)或設(shè)備的性能發(fā)生有限度的降級，甚至可能使系統(tǒng)或設(shè)備失靈，干擾嚴(yán)重時(shí)會使系統(tǒng)或設(shè)備發(fā)生故障或損壞。(2)對武器裝備的危害?，F(xiàn)代的無線電發(fā)射機(jī)和雷達(dá)能產(chǎn)生很強(qiáng)的電磁輻射場。這種輻射場能引起裝在武器裝備系統(tǒng)中的靈敏電子引爆裝置失控而過早啟動。(3)電磁能對人體的危害。電磁輻射能一旦進(jìn)入人體細(xì)胞組織就要引起生物效應(yīng)，即局部熱效應(yīng)和非熱效應(yīng)。1.4EMC的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范(1)國際級，例如IEC標(biāo)準(zhǔn)；(2)分會議級，例如CISPR出版物；(3)CE級，例如歐洲協(xié)調(diào)標(biāo)準(zhǔn)EN；(4)國

10、家級，例如國家GB，F(xiàn)CC等；(5)軍用標(biāo)準(zhǔn)，例如國家軍標(biāo)GJB，美軍標(biāo)MIL。下表是信息技術(shù)設(shè)備（ITE）的電磁兼容標(biāo)準(zhǔn)：表1-1信息技術(shù)設(shè)備（ITE）的電磁兼容標(biāo)準(zhǔn)Table1-1 Information technology equipment (ITE) electromagnetic compatibility standards傳電和輻射發(fā)射關(guān)于以下的敏感度IEC/CISPRFCCCENELECEC英國標(biāo)準(zhǔn)CISPR2215部分J子部分EN55022BS6527靜電放電IEC801-2-EN55 101-2BS6667 第二部分輻射電磁場IEC801-3-EN55 101-3BS6

11、667 第三部分電氣快速瞬態(tài)IEC801-4-BS6667 第四部分電源線浪涌IEC801-5-BS6667 第五部分輻射磁場CISPR-未發(fā)表的建議稿-遠(yuǎn)程通信線路的傳導(dǎo)發(fā)射CISPR-1.5本章小結(jié)本章中介紹了電磁干擾（EMI）和電磁兼容（EMC）的概念，以及電磁干擾的危害和影響，不僅對人類造成一定的影響，同時(shí)對系統(tǒng)造成了嚴(yán)重的影響和后果。說明了電磁兼容設(shè)計(jì)的必要性和重要性，最后給出了國際上一些國家的EMC的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。我們可以以從這些基本的概念和標(biāo)準(zhǔn)中探尋抗干擾設(shè)計(jì)的方法。2干擾源2.1電磁干擾源概念電磁干擾來源比較多，影響正常工作的信號稱為噪聲，又稱干擾。凡是能產(chǎn)生一定能量，可以影響到周

12、圍電路正常工作的媒體都可認(rèn)為是干擾源。干擾有的來自外部，有的來自內(nèi)部。一般來說，干擾源可分為以下三類：（1）自然界的宇宙射線，太陽黑子活動，大氣污染及雷電因素造成的；（2）物質(zhì)固有的，即電子元器件本身的熱噪聲和散粒噪聲；（3）人為造成的，主要是由電氣和電子設(shè)備引起。2.1.1噪聲干擾產(chǎn)生的原因（1）電路性干擾。電路性干擾是由于兩個(gè)回路經(jīng)公共阻抗耦合而產(chǎn)生的，干擾量是電流。（2）電容性干擾。電容性干擾是由于干擾源與干擾對象之間存在著變化的電場，從而造成了干擾影響，干擾量是電壓。（3）電感性干擾。電感性干擾是由于干擾源的交變磁場在干擾對象中產(chǎn)生了干擾感應(yīng)電壓。而產(chǎn)生感應(yīng)電壓的原因則是由于在干擾源中

13、存在著變化電流。（4）波干擾。波干擾是傳導(dǎo)電磁波或空間電磁波所引起的?？臻g電磁波的干擾量是電場強(qiáng)度和磁場強(qiáng)度。傳導(dǎo)波的干擾量是傳導(dǎo)電流和傳導(dǎo)電壓。2.1.2來自空間的輻射干擾空間的輻射電磁場（EMI）主要是由電力網(wǎng)絡(luò)、電氣設(shè)備的暫態(tài)過程、雷電、無線電廣播、電視、雷達(dá)、高頻感應(yīng)加熱設(shè)備等產(chǎn)生的，通常稱為輻射干擾，其分布極為復(fù)雜。2.2來自系統(tǒng)的干擾2.2.1電源噪聲電源噪聲是電磁干擾的一種，其傳導(dǎo)噪聲的頻譜大致為10kHz30MHz，最高可達(dá)150MHz。電源是多種干擾信號影響系統(tǒng)正常工作的途徑，主要有以下幾點(diǎn)影響：電源噪聲，特別是瞬態(tài)噪聲干擾，其上升速度快、持續(xù)時(shí)間短、電壓振幅度高、隨機(jī)性強(qiáng)，

14、對微機(jī)和數(shù)字電路易產(chǎn)生嚴(yán)重干擾。 根據(jù)傳播方向的不同，電源噪聲可分為兩大類： （1） 一類是從電源進(jìn)線引入的外界干擾;（2） 一類是由電子設(shè)備產(chǎn)生并經(jīng)電源線傳導(dǎo)出去的噪聲。從形成特點(diǎn)看，噪聲干擾分串模干擾與共模干擾兩種：（1） 串模干擾是兩條電源線之間（簡稱線對線）的噪聲。（2）共模干擾則是兩條電源線對大地（簡稱線對地）的噪聲。圖2-1電源噪聲Figure2-1The power supply noise2.2.2開關(guān)電源開關(guān)電源屬于強(qiáng)干擾源，其本身產(chǎn)生的干擾直接危害著電子設(shè)備的正常工作。因此，抑制開關(guān)電源本身的電磁噪聲，同時(shí)提高其對電磁干擾的抗擾性，在設(shè)計(jì)和開發(fā)過程中需要特別的關(guān)注。2.2.

15、3來自內(nèi)部元器件的干擾開關(guān)電源產(chǎn)生的EMI主要是由基本整流器產(chǎn)生的高次諧波電流干擾和功率變換電路產(chǎn)生的尖峰電壓干擾。 產(chǎn)生這種脈沖干擾的主要元件為：a.開關(guān)管。開關(guān)管及其散熱器與外殼和電源內(nèi)部的引線間存在分布電容，當(dāng)開關(guān)管流過大的脈沖電流(大體上是矩形波)時(shí)，該波形含有許多高頻成份；另外，開關(guān)管的負(fù)載是高頻變壓器或儲能電感，在開關(guān)管導(dǎo)通的瞬間，變壓器初級出現(xiàn)很大的涌流，造成尖峰噪聲。圖2-2尖峰噪聲Figure2-2 The peak noise b.高頻變壓器。 開關(guān)電源中的變壓器，用作隔離和變壓，但由于漏感的原因，會產(chǎn)生電磁感應(yīng)噪聲。 c.整流二極管。整流二極管二次側(cè)整流二極管用作高頻整流

16、時(shí)，由于反向恢復(fù)時(shí)間的因素，往往正向電流蓄積的電荷在加上反向電壓時(shí)不能立即消除(因載流子的存在，還有電流流過)。一旦這個(gè)反向電流恢復(fù)時(shí)的斜率過大，流過線圈的電感就產(chǎn)生了尖峰電壓，在變壓器漏感和其他分布參數(shù)的影響下將產(chǎn)生較強(qiáng)的高頻干擾，其頻率可達(dá)幾十MHz。 d.電容、電感器和導(dǎo)線。開關(guān)電源由于工作在較高頻率，會使低頻元件特性發(fā)生變化，由此產(chǎn)生噪聲。2.2.4 來自信號線引入的干擾此干擾主要有兩種途徑：一是通過變送器或共用信號儀表的供電電源串入的電網(wǎng)干擾，這往往被忽略；二是信號線受空間電磁輻射感應(yīng)的干擾，即信號線上的外部感應(yīng)干擾，這是很嚴(yán)重的。由信號引入干擾會引起I/O信號工作異常和測量精度大大

17、降低，嚴(yán)重時(shí)將引起元器件損傷。對于隔離性能差的系統(tǒng)，還將導(dǎo)致信號間互相干擾，引起共地系統(tǒng)總線回流，造成邏輯數(shù)據(jù)變化、誤動和死機(jī)。2.2.5來自接地系統(tǒng)混亂時(shí)的干擾接地是提高電子設(shè)備電磁兼容性（EMC）的有效手段之一。正確的接地，既能抑制電磁干擾的影響，又能抑制設(shè)備向外發(fā)出干擾；而錯(cuò)誤的接地，反而會引入嚴(yán)重的干擾信號。此外，屏蔽層、接地線和大地有可能構(gòu)成閉合環(huán)路，在變化磁場的作用下，屏蔽層內(nèi)有會出現(xiàn)感應(yīng)電流，通過屏蔽層與芯線之間的耦合，干擾信號回路。嵌入式系統(tǒng)工作的邏輯電壓干擾容限較低，邏輯地電位的分布干擾容易影響邏輯運(yùn)算和數(shù)據(jù)存儲，造成數(shù)據(jù)混亂、程序跑飛或死機(jī)。2.3干擾的耦合路徑和方式干擾可

18、以通過3種途徑影響控制系統(tǒng),即空間電磁場干擾、供電系統(tǒng)干擾和信號傳輸通道干擾。干擾對控制系統(tǒng)的作用及后果也分為3個(gè)部位:一是系統(tǒng)的前向通道,干擾疊加在輸入信號上,使數(shù)據(jù)采集誤差增大,在傳感器小電壓信號輸入時(shí),此現(xiàn)象尤為突出;二是系統(tǒng)的后向通道,干擾耦合在輸出信號上使輸出信號混亂,導(dǎo)致誤操作,并有可能引發(fā)嚴(yán)重事故;三是控制系統(tǒng)的內(nèi)核,干擾使微處理器內(nèi)核三總線上的數(shù)字信號出錯(cuò),程序指針PC發(fā)生錯(cuò)誤,導(dǎo)致程序“跑飛”,干擾也可能竄改存儲器RAM中的數(shù)據(jù),導(dǎo)致死機(jī)、系統(tǒng)崩潰或誤操作等嚴(yán)重后果。傳導(dǎo)電磁干擾傳輸通道可以分為電容傳導(dǎo)耦合(或稱電場耦合)、電阻傳導(dǎo)耦合(或公共阻抗耦合)及電感傳導(dǎo)耦合(或互感

19、耦合)。嵌入式系統(tǒng)中的電磁干擾主要通過2種方式傳播： (1)導(dǎo)線傳播即通過設(shè)備的信號線、控制線、電源線等直接侵入敏感設(shè)備，這種方式稱傳導(dǎo)干擾。 (2)空間傳播騷擾源周圍空間存在著電場、磁場和電磁場，會對附近電子線路產(chǎn)生干擾，稱為場干擾。耦合方式：（1）傳導(dǎo)性EMI一種最明顯而往往被忽略的能引起電路中噪聲的路徑是經(jīng)過導(dǎo)體。一條穿過噪聲環(huán)境的導(dǎo)線可撿拾噪聲并把噪聲送到其它電路引起干擾。在電源線進(jìn)入電路之前必須對其去耦。（2）公共阻抗耦合當(dāng)來自兩個(gè)不同電路的電流流經(jīng)一個(gè)公共阻抗時(shí)就會產(chǎn)生共阻抗耦合。阻抗上的壓降由兩個(gè)電路決定，來自兩個(gè)電路的地電流流經(jīng)共地阻抗。電路1的地電位被地電流2調(diào)制，噪聲信號或

20、DC補(bǔ)償經(jīng)共地阻抗從電路2耦合到電路1。下圖為公共阻抗耦合：圖2-3公共阻抗耦合Figure2-3common-impedance coupling（3）輻射耦合經(jīng)輻射的耦合通稱串?dāng)_。串?dāng)_發(fā)生在電流流經(jīng)導(dǎo)體時(shí)產(chǎn)生電磁場，而電磁場在鄰近的導(dǎo)體中感應(yīng)瞬態(tài)電流。（4）輻射發(fā)射輻射發(fā)射有兩種基本類型：差分模式（DM）和共模（CM）。共模輻射或單極天線輻射是由無意的壓降引起的，它使電路中所有地連接抬高到系統(tǒng)地電位之上。就電場大小而言，CM輻射是比DM輻射更為嚴(yán)重的問題。為使CM輻射最小，必須用切合實(shí)際的設(shè)計(jì)使共模電流降到零。2.4本章小結(jié)本章中著重介紹了干擾源的概念和產(chǎn)生，它可以來自多個(gè)地方，宇宙中的電

21、磁干擾，系統(tǒng)內(nèi)的電磁干擾，其中系統(tǒng)內(nèi)的電磁干擾是主要的干擾源，可以對系統(tǒng)造成嚴(yán)重的影響，同時(shí)也是很難去除的，知道了干擾源的產(chǎn)生，我們可以采取下一步措施，對這些干擾源進(jìn)行屏蔽設(shè)計(jì)。3.抑制或屏蔽干擾的思路首先應(yīng)該抑制干擾源，直接消除干擾原因；其次是消除干擾源和受擾設(shè)備之間的耦合和輻射，切斷電磁干擾的傳播途徑；第三是提高受擾設(shè)備的抗擾能力，減低其對噪聲的敏感度。常用的方法是屏蔽、接地和濾波。3.1抑制干擾源抑制干擾源就是盡可能的減少干擾源的輻射量，這是抗干擾設(shè)計(jì)中的最優(yōu)先考慮和最重要的原則，常常會有顯著效果。減少干擾源的輻射主要是通過在干擾源兩端并聯(lián)電容回路串聯(lián)電感或電阻及增加續(xù)流二極管來實(shí)現(xiàn)。抑

22、制干擾源的常用措施如下：（1）繼電器線圈增加續(xù)流二極管，消除斷開線圈時(shí)產(chǎn)生的反響電動勢干擾。（2）在繼電器接點(diǎn)兩端并接火化抑制電路（一般是RC串聯(lián)電路，電阻一般選幾K到幾十K，電容選001uF），減小電火花影響。（3）給電機(jī)加濾波電路，注意電容、電感引線要盡量短。（4）電路板上每個(gè)IC電源端都要并接一個(gè)001uF-01uF高頻電容，以減少IC對電源的影響。（5）布線時(shí)避免90度折線，減小高頻噪聲輻射。（6）可控硅兩端并聯(lián)RC抑制電路，減少可控硅產(chǎn)生的噪聲（這個(gè)噪聲嚴(yán)重時(shí)可能會把可控硅揭穿）。3.2切斷傳播途徑切斷干擾傳播路徑的常用措施如下：(1)充分考慮電源對控制芯片的影響。許多控制芯片對電源

23、噪聲很敏感，要給芯片組的電源加濾波電路或穩(wěn)壓器，以減少電源噪聲對芯片組的干擾。(2)如果單片機(jī)的I/O口用來控制電機(jī)等噪聲器件,在I/O口與噪聲之間加隔離(增加形濾波電路)。(3)注意晶振布線。晶振與單片機(jī)引腳盡量短。用地線把時(shí)鐘區(qū)隔離起來,晶振外殼接地并固定。此措施可以解決許多疑難問題。(4)電路板合理分區(qū),如強(qiáng)、弱信號，數(shù)字、模擬信號。盡可能把干擾源（如電機(jī)，繼電器）與敏感器件（如單片機(jī)）遠(yuǎn)離。(5)用地線把數(shù)字區(qū)和模擬區(qū)隔離，數(shù)字的與模擬地要分離，最后在一點(diǎn)接與電源地。A/D、D/A芯片布線也以此為原則，廠家分配A/D、D/A芯片引腳排列時(shí)已考慮此要求。(6)控制芯片和大功率輸出器件的地

24、線要單獨(dú)接地,已減少相互干擾。大功率器件盡可能放在電路板邊緣。(7)在單片機(jī)I/O口，電源線，電路板連接線等關(guān)鍵地方使用抗干擾元件如磁珠、磁環(huán)、電源濾波器，屏蔽罩，可顯著提高電路的抗干擾性能。3.3提高敏感器件的抗干擾性能提高敏感器件的抗干擾性能是指從敏感器件這邊考慮盡量減少對干擾噪聲 的拾取，以及從不正常狀態(tài)盡快恢復(fù)的方法。提高敏感器件抗干擾性能的常用措施如下：（1）布線時(shí)盡量減少回路環(huán)的面積，以降低感應(yīng)噪聲。（2）布線時(shí)，電源線和地線要盡量粗。除減小壓降外，更重要的是降低耦 合噪聲。（3）對于單片機(jī)閑置的I/O口，不要懸空，要接地或接電源。其它IC的閑置 端在不改變系統(tǒng) 邏輯的情況下接地或

25、接電源。（4）對單片機(jī)使用電源監(jiān)控及看門狗電路，如：IMP809，IMP706，IMP813，X25043，X25045等，可大幅度提高整個(gè)電路的抗干擾性能。 （5）在速度能滿足要求的前提下，盡量降低單片機(jī)的晶振和選用低速數(shù)字電路。（6）IC器件盡量直接焊在電路板上，少用IC座。 3.4本章小結(jié)在本章中提出了一些抗干擾的基本思路。根據(jù)干擾的傳播途徑特點(diǎn)，我們可以從以下三個(gè)方面著手：抑制干擾源、切斷傳播途徑、提高敏感器件的抗干擾性能。其中第三點(diǎn)是抗干擾設(shè)計(jì)的重點(diǎn)和最有效的方式。如果把器件的抗干擾能力增強(qiáng)了，那么整個(gè)系統(tǒng)的抗干擾性能會具有極大的提升。4抗干擾設(shè)計(jì)的一般措施系統(tǒng)的抗干擾設(shè)計(jì)可以考慮從

26、軟件和硬件兩部分入手。4.1軟件設(shè)計(jì)軟件抗干擾既能提高效能、節(jié)省硬件，又能解決硬件解決不了的問題。大量的干擾源雖然不能造成硬件的破壞，但卻使系統(tǒng)的工作不穩(wěn)定、數(shù)據(jù)不可靠、運(yùn)行失常、程序“跑飛”，嚴(yán)重時(shí)可導(dǎo)致DSP的控制失靈、發(fā)生嚴(yán)重事故。由于故障是暫時(shí)、間歇1、隨機(jī)的，用硬件解決比較困難，而軟件可借助以下的技術(shù)予以解決：一、設(shè)置軟件陷阱由于系統(tǒng)干擾可能破壞程序指針PC，PC一旦失控，使程序“亂飛”可能進(jìn)人非程序區(qū)，造成系統(tǒng)運(yùn)行的一系列錯(cuò)誤。設(shè)置軟件陷阱，可防止程序“亂飛”。方法：在ROM或RAM中，每隔一些指令（十幾條即可），就把連續(xù)幾個(gè)單元設(shè)置成空操作（所謂陷阱）。當(dāng)失控的程序掉入“陷阱”，

27、也就是連續(xù)執(zhí)行幾個(gè)空操作后，程序自動恢復(fù)正常，繼續(xù)執(zhí)行后面的程序。二、增加程序監(jiān)視系統(tǒng)（Watchdog）利用設(shè)置軟件陷阱的辦法雖在一定程度上解決了程序“飛出”失控問題，但不能有效地解決死循環(huán)問題。設(shè)置程序監(jiān)視器（Watchdog看門狗）可比較有效地解決死循環(huán)問題。程序監(jiān)視器系統(tǒng)有的采用軟件解決，大部分都是采用軟硬件相結(jié)合的辦法。下面以兩種解決辦法來分析其結(jié)構(gòu)原理。1、利用單片機(jī)內(nèi)部定時(shí)器進(jìn)行監(jiān)視方法：在程序一開始就啟動定時(shí)器工作，在主程序中增設(shè)定時(shí)器賦值指令，使該定時(shí)器維持在非溢出工作狀態(tài)。定時(shí)時(shí)間要稍大于程序一次循環(huán)的執(zhí)行時(shí)間。程序正常循環(huán)執(zhí)行一次給定時(shí)器送一次初值，使其不能溢出。但若程序

28、失控，定時(shí)器則計(jì)滿溢出中斷，在中斷服務(wù)程序中使主程序自動復(fù)位又進(jìn)入初始狀態(tài)。例8051單片機(jī)若晶振頻率使用6MHz，選定時(shí)器T0定時(shí)監(jiān)視程序。程序如下：ORG 0000HSTART：AJMP MAIN ORG 000BH AJMP STARTMAIN：SETB EA SETB IE0 SETB TR0 MOV TMOD，01HMAIN1：MOV TH0，datal MOV TL0，datal 用戶程序 LJMP MAIN2、利用單穩(wěn)觸發(fā)器構(gòu)成程序監(jiān)視器 方法：利用軟件經(jīng)常訪問單穩(wěn)電路，一旦程序有問題，CPU不能照常訪問，單穩(wěn)電路則產(chǎn)生翻轉(zhuǎn)脈沖使單片機(jī)復(fù)位，程序重新開始執(zhí)行。三、軟件冗余技術(shù) 軟

29、件冗余技術(shù)，就是多次使用同一功能的軟件指令，以保證指令執(zhí)行的可靠性，這從以下幾個(gè)方面考慮。 1采取多次讀入法，確保開關(guān)量輸人正確無誤 重要的輸人信息利用軟件多次讀入，比較幾次結(jié)果一致后再讓其參與運(yùn)算。對于按鈕和開關(guān)狀態(tài)讀入時(shí)，要配合軟件延時(shí)可消除抖動和誤動作。 2不斷查詢輸出狀態(tài)寄存器，及時(shí)糾正輸出狀態(tài) 設(shè)置輸出狀態(tài)寄存器，利用軟件不斷查詢，當(dāng)發(fā)現(xiàn)和輸出的正確狀態(tài)不一致時(shí)，及時(shí)糾正，防止由于干擾引起的輸出量變化導(dǎo)致設(shè)備誤動作。 3對于條件控制系統(tǒng)，把對控制條件的一次采樣、處理控制輸出改為循環(huán)地采樣、處理輸出。 4為防止計(jì)算錯(cuò)誤，可采用兩組計(jì)算程序，分別計(jì)算，然后將兩組計(jì)算結(jié)果進(jìn)行比較，如兩次計(jì)

30、算結(jié)果相同，則將結(jié)果送出。如出現(xiàn)誤差，則再進(jìn)行一次運(yùn)算，重新比較，直到結(jié)果相同。四、軟件可靠性設(shè)計(jì)1、利用軟件提高系統(tǒng)抗干擾能力 在軟件設(shè)計(jì)時(shí)采用如下措施，對提高系統(tǒng)抗干擾能力是積極有力的。（1）增加系統(tǒng)信息管理軟件。它與硬件相配合，對系統(tǒng)信息進(jìn)行保護(hù)。其中包括防止信息被破壞，出故障時(shí)保護(hù)信息，故障排除之后恢復(fù)信息等。（2）防止信息的輸人輸出過程中出錯(cuò)。如對關(guān)鍵數(shù)據(jù)采用多種校驗(yàn)方式，對信息采用重復(fù)傳送校驗(yàn)技術(shù)，從而保證信息的正確無誤。（3）編制診斷程序，及時(shí)發(fā)現(xiàn)故障，找出故障位置，以便及時(shí)檢修或啟用冗余軟件。（4）用軟件進(jìn)行系統(tǒng)調(diào)度，包括出現(xiàn)故障時(shí)保護(hù)現(xiàn)場，迅速將故障裝置切換成備用裝置，在環(huán)境

31、條件發(fā)生變化時(shí)，采取應(yīng)急措施，故障排除后，迅速恢復(fù)系統(tǒng)，繼續(xù)投入運(yùn)行等。 2、提高軟件自身的可靠性（1）程序分段和采用層次結(jié)構(gòu)在進(jìn)行程序設(shè)計(jì)時(shí)，將程序分成若干個(gè)具有獨(dú)立功能的子程序塊。各個(gè)程序塊可以單獨(dú)使用，也可與其他程序塊一起使用。各程序塊之間可通過固定的通信區(qū)和一些指定的單元進(jìn)行信息傳遞。每個(gè)程序塊都可單獨(dú)進(jìn)行調(diào)整和修改而不影響其他程序塊。（2）采用可測試性設(shè)計(jì)軟件在編制過程中會出現(xiàn)一些錯(cuò)誤。為便于查出程序錯(cuò)誤，提高軟件開發(fā)效率，可采用以下三種方法：一是明確軟件規(guī)格，使測試易于進(jìn)行；二是將測試設(shè)計(jì)的程序段作為軟件開發(fā)的一部分；三是把程序結(jié)構(gòu)本身組成便于測試的形式。（3）對軟件進(jìn)行測試測試軟

32、件的基本方法是，給軟件一個(gè)典型的輸入，觀測輸出是否符合要求。發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤進(jìn)行修改，直至消除錯(cuò)誤，達(dá)到設(shè)計(jì)要求。五、軟件自診斷技術(shù)軟件診斷技術(shù)主要從兩個(gè)方面進(jìn)行考慮，一方面是對系統(tǒng)硬件和過程通道的自診斷，另一方面是對過程軟件本身進(jìn)行診斷和故障排除。1、對硬件系統(tǒng)進(jìn)行診斷對硬件系統(tǒng)診斷包含兩個(gè)方面內(nèi)容：一是確定硬件電路是否存在故障，這叫故障測試；二是指出故障的確切位置，給維護(hù)以操作指導(dǎo)，這叫故障定位。單片機(jī)控制系統(tǒng)有的配備有系統(tǒng)測試程序，在系統(tǒng)上電時(shí)，首先對系統(tǒng)的主要部件以及外設(shè)I/0端口進(jìn)行測試，以確認(rèn)系統(tǒng)硬件工作是否正常。對接口故障的測試，主要是檢測接口中元器件的故障，這就要求在進(jìn)行接口電路設(shè)計(jì)時(shí)

33、要考慮以下因素：（1）在接口設(shè)計(jì)時(shí)，除考慮接口的功能外，要考慮提供檢測的寄存器或緩沖器，以便檢測使用；（2）可將接口劃分成若干個(gè)檢測區(qū)，在每一個(gè)檢測區(qū)將檢測點(diǎn)逐一編號，進(jìn)行測試；（3）可將測試點(diǎn)按順序編制成故障字典，以便按測試結(jié)果給出故障部位，進(jìn)行故障定位。2、軟件運(yùn)行自診斷設(shè)置陷阱、使用程序監(jiān)視器、時(shí)間冗余方法時(shí)間冗余方法是通過消耗時(shí)間資源達(dá)到糾錯(cuò)的目的。時(shí)間冗余方法通常采用指令復(fù)執(zhí)和程序卷回兩種途徑來實(shí)現(xiàn)。（1）指令復(fù)執(zhí)技術(shù)所謂復(fù)執(zhí)，就是程序中的每條指令都是一個(gè)重新啟動點(diǎn)，一旦發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤，就重新執(zhí)行被錯(cuò)誤破壞的現(xiàn)行指令，指令復(fù)執(zhí)既可用編制程序來實(shí)現(xiàn)，也可用硬件控制來實(shí)現(xiàn)，基本的實(shí)現(xiàn)方法是：當(dāng)

34、發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤時(shí)，能準(zhǔn)確保留現(xiàn)行指令的地址，以便重新取出執(zhí)行；現(xiàn)實(shí)指令使用的數(shù)據(jù)必須保留，以便重新取出執(zhí)行時(shí)使用。指令復(fù)執(zhí)的次數(shù)通常采用次數(shù)控制和時(shí)間控制兩種方式，如在規(guī)定的復(fù)執(zhí)次數(shù)或時(shí)間之內(nèi)故障沒有消失，稱之復(fù)執(zhí)失敗。（2）程序卷回技術(shù)程序卷回不是某一條指令的重復(fù)執(zhí)行，而是一小段程序的重復(fù)執(zhí)行。為了實(shí)現(xiàn)卷回，也要保留現(xiàn)場。程序卷回的要點(diǎn)是： 程序分成一些小段，卷回時(shí)也要卷回一小段，不是卷回到程序起點(diǎn)；在第n段之末，將當(dāng)時(shí)各寄存器、程序計(jì)數(shù)器及其他有關(guān)內(nèi)容移人內(nèi)存，并將內(nèi)存中被第n段所更改的單元又在內(nèi)存中另開辟一塊區(qū)域保存起來。如在第(n+1)段中不出問題，則將第(n+1)段現(xiàn)場存檔，并撤消第二段所

35、存內(nèi)容；如在第（n+1）段出現(xiàn)錯(cuò)誤，就把第n段的現(xiàn)場送給機(jī)器的有關(guān)部分，然后從第（n+1)段起點(diǎn)開始重復(fù)執(zhí)行第（n十1）段程序。4.2硬件設(shè)計(jì)硬件方面可以從下面幾個(gè)方面入手：1、地線、電源線的布線;2、線路的去偶；3、數(shù)、模地的分開；4、單片機(jī)控制系統(tǒng)通?？捎蓭讐K印制電路板組成，各板之間以及各板與基準(zhǔn)電源之間經(jīng)常選用接插件相聯(lián)系。在接插件的插針之間也易造成干擾，這些干擾與接插件插針之間的距離以及插針與地線之間的距離都有關(guān)系。在設(shè)計(jì)選用時(shí)要注意以下幾個(gè)問題：1合理地設(shè)置插接件，如電源插接件與信號插接件要盡量遠(yuǎn)離，主要信號的接插件外面最好帶有屏蔽。2插頭座上要增加接地針數(shù)，在安排插針信號時(shí)，用一部

36、分插針為接地針，均勻分布于各信號針之間，起到隔離作用，以減小針間信號互相干擾。最好每一信號針兩側(cè)都是接地針，使信號與接地針理想的比例為1：1。3信號針盡量分散配置，增大彼此之間的距離。 4. 設(shè)計(jì)時(shí)考慮信號的翻轉(zhuǎn)時(shí)差，把不同時(shí)刻翻轉(zhuǎn)的插針放在一起。同時(shí)翻轉(zhuǎn)的針盡量離開，因信號同時(shí)翻轉(zhuǎn)會使干擾疊加。；5、在有繼電器的應(yīng)用場合，尤其是大電流時(shí)，防繼電器觸點(diǎn)火花對電路的干擾，可在繼電器線圈間并一104和二極管，在觸點(diǎn)和常開端間接472電容，效果不錯(cuò)！ 6、為防I/O口的串?dāng)_，可將I/O口隔離，方法有二極管隔離、門電路隔離、光偶隔離、電磁隔離等； 7、當(dāng)然多層板的抗干擾肯定好過單面板，但成本卻高了幾倍

37、。8、選擇一個(gè)抗干擾能力強(qiáng)的器件比之任何方法都有效，我想這點(diǎn)應(yīng)該最重要。因?yàn)槠骷焐牟蛔闶呛茈y用外部方法去彌補(bǔ)的。9、所謂硬件狗，就是一個(gè)能發(fā)出“復(fù)位”信號的計(jì)數(shù)器或定時(shí)器電路。圖2是一個(gè)硬件看門狗電路。其工作原理是：P10作為看門狗的“喂狗”信號定時(shí)給出一脈沖，設(shè)其脈沖間隔為ttw2t，當(dāng)程序正常運(yùn)行時(shí)，每隔t輸出一脈沖觸發(fā)CC4098單穩(wěn)電路，使始終為低電平，若程序一旦出現(xiàn)異常，不能在tw時(shí)間內(nèi)送出一“喂狗”脈沖，產(chǎn)生一正脈沖，使單片機(jī)系統(tǒng)復(fù)位，使其能重新正常運(yùn)行。下圖為硬件看門狗的基本電路：圖4-1硬件看門狗電路Figure4-1 The hardware watchdog circu

38、it4.3系統(tǒng)各部分抗干擾設(shè)計(jì)一般措施：1屏蔽 采用屏蔽技術(shù)可以有效地抑制開關(guān)電源的電磁輻射干擾，即用電導(dǎo)率良好的材料對電場進(jìn)行屏蔽，用磁導(dǎo)率高的材料對磁場進(jìn)行屏蔽。2接地 所謂接地，就是在兩點(diǎn)間建立傳導(dǎo)通路，以便將電子設(shè)備或元器件連接到某些叫作“地”的參考點(diǎn)上。接地是開關(guān)電源設(shè)備抑制電磁干擾的重要方法，電源某些部分與大地相連可以起到抑制干擾的作用3 濾波 濾波是抑制傳導(dǎo)干擾的有效方法，在設(shè)備或系統(tǒng)的電磁兼容設(shè)計(jì)中具有極其重要的作用。電磁干擾濾波器也稱為EMI 濾波器，它對串模、共模干擾都起到抑制作用，能有效地抑制電網(wǎng)噪聲，提高電子設(shè)備的抗干擾能力及系統(tǒng)的可靠性。4.3.1電源系統(tǒng)的電磁兼容設(shè)

39、計(jì)電源系統(tǒng)包含低壓輔助電源和主電源。低壓輔助電源是指DSP及其相關(guān)的接口電路所需的+5 V，±12 V，和IPM驅(qū)動電路的4組+15 V隔離電源。主電源是指用于電機(jī)驅(qū)動可調(diào)速的ACDCAC電源，他與低壓輔助電源相互隔離，不共地。電源系統(tǒng)采用的抗干擾措施有：（1）電網(wǎng)輸入的交流電應(yīng)加EMI抑制濾波器，即由共態(tài)扼流圈L，電容C，電阻R組成的低通濾波器。他不僅能防止電網(wǎng)的串模、共模干擾信號進(jìn)入電源，而且還有效地防止系統(tǒng)本身產(chǎn)生的干擾進(jìn)入電網(wǎng)，有利于環(huán)保。 (2)IGBT大電流通斷時(shí)，電路中伴有電壓性和電流性的浪涌，由于dudt，didt很大，故浪涌干擾信號的高頻成分很高，在IPM電源輸入端

40、應(yīng)并聯(lián)小容量的高頻電容，以消除寄生振蕩。(3)功率輸入輸出電源連接線采用絞線連接，這樣能減小環(huán)路的電流產(chǎn)生電磁場的輻射。(4)低壓與高壓利用互感器、光耦信號和地線隔離，以阻斷共模干擾。按電源輸出的干擾的持續(xù)時(shí)間t的不同來選擇抑制對策；t>1 s屬于過電壓、欠電壓，停電干擾。采用不間斷電源(UPS)和穩(wěn)壓的辦法抑制；t>10 ms屬于浪涌、下陷、降出干擾，這類干擾電壓的幅度大、變化快，不是燒壞系統(tǒng)就是形成振蕩，需要用快速響應(yīng)的浪涌吸收器、電壓瞬態(tài)抑制二極管(TVS)來防止；t為微秒級，屬于尖峰電壓干擾，由于持續(xù)時(shí)間短，一般不會燒壞系統(tǒng)，但能破壞DSP的源程序的運(yùn)行，使邏輯功能混亂，信

41、號線應(yīng)遠(yuǎn)離干擾源和加屏蔽；t為納秒級，屬于射頻干擾，對DSP和數(shù)字信號的危害不嚴(yán)重，一般在IC的電源輸入端加高頻去耦電容即可。4.3.2 接口電路的抗干擾措施DSP的外圍電路工作方式各不相同，速度也各有快慢，信息的交換受DSP數(shù)字信號處理器的控制。各種任務(wù)均由接口去完成，接口信號受到干擾將影響到系統(tǒng)的控制結(jié)果。接口的干擾又來自其相連接的傳輸線，包含了印制板的電路線設(shè)計(jì)和電路板與電路板間的連接。電路板與電路板間的連接最常用的傳輸線有扁平電纜、雙絞線和同軸電纜等，從抗干擾的角度看，雙絞線是一種抵抗電磁干擾性能較好的傳輸線，其相交的回路中兩線的往返電流感應(yīng)作用相抵消，因此作用距離達(dá)10 m，用于電源

42、的輸出和輸入部分。DSP產(chǎn)生的PWM控制信號作用于IPM，采用光耦隔離，因?yàn)楣怦畹墓材Ｒ种票群芨?，有效地防止了控制電路和PWM變換器間的共模干擾。4.3.3總線的抗干擾措施(1)采用三態(tài)門式的總線提高抗干擾能力。由于DSP總線的直流負(fù)載能力有限，如果不夠，就需要通過緩沖器再與芯片相連接；(2)總線上數(shù)據(jù)沖突的防止措施：CPU與隨機(jī)存儲器的連接是由總線收發(fā)器通過內(nèi)部雙向數(shù)據(jù)總線實(shí)現(xiàn)的，內(nèi)部數(shù)據(jù)總線上會在某瞬間產(chǎn)生沖突，解決方法是縮小隨機(jī)存儲器存取數(shù)據(jù)的時(shí)間即縮小選通時(shí)間；4.3.4功率輸出的電磁兼容設(shè)計(jì)功率輸出部分是由IPM、驅(qū)動電路和泵升電路組成的電源變換器。運(yùn)用PWM算法，DSP產(chǎn)生的6組P

43、WM信號通過光電耦合器的隔離傳輸，再通過IPM驅(qū)動電路控制IPM內(nèi)部的IGBT開關(guān)工作。直流電源端加吸收電容，可以抑制開關(guān)噪聲。在系統(tǒng)設(shè)計(jì)中應(yīng)保證低壓控制電路盡可能地遠(yuǎn)離功率電路，以保證低壓地信號不受到電磁幅射和耦合。4.4原理圖設(shè)計(jì)根據(jù)抗干擾的原理對最小系統(tǒng)板進(jìn)行設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)出的最小系統(tǒng)板如下圖所示。分析發(fā)現(xiàn)，當(dāng)晶振靠近128芯片的XTL1和XTL2引腳時(shí)能將干擾降到最低。圖4-2最小系統(tǒng)板設(shè)計(jì)圖Figure 4-2 Minimum system board design chart當(dāng)用單片機(jī)和PC機(jī)通過串口進(jìn)行通信，盡管單片機(jī)有串行通信的功能，但單片機(jī)提供的信號電平和RS232的標(biāo)準(zhǔn)不一樣，

44、因此要通過max232這種類似的芯片進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換。所以在船用電源模塊用到了MAX232，其原理圖如下所示：圖4-3 MAX232Figure 4-3 MAX232核心板接口電路設(shè)計(jì)圖如下：圖4-4核心板接口電路Figure 4-4 Core board interface circuit4.5 PCB設(shè)計(jì)PCB是單片機(jī)系統(tǒng)中電路元件和器件的支撐件，它提供電路元件和器件之間的電氣連接。實(shí)踐證明，即使電路原理圖設(shè)計(jì)正確，印刷電路板設(shè)計(jì)不當(dāng)，也會對單片機(jī)系統(tǒng)的可靠性產(chǎn)生不利影響。4.5.1PCB抗干擾設(shè)計(jì)措施1.可用串個(gè)電阻的辦法，降低控制電路上下沿跳變速率。2.盡量讓時(shí)鐘信號電路周圍的電勢趨近于0

45、，用地線將時(shí)鐘區(qū)圈起來，時(shí)鐘線要盡量短。3.I/O驅(qū)動電路盡量靠近印制板邊。4.閑置不用的門電路輸出端不要懸空，閑置不用的運(yùn)放正輸入端要接地，負(fù)輸入端接輸出端。5.盡量用45°折線而不用90°折線, 布線以減小高頻信號對外的發(fā)射與耦合。6.時(shí)鐘線垂直于I/O線比平行于I/O線干擾小。7.元件的引腳要盡量短。8.石英晶振下面和對噪聲特別敏感的元件下面不要走線。9.弱信號電路、低頻電路周圍地線不要形成電流環(huán)路。10.需要時(shí)，線路中加鐵氧體高頻扼流圈，分離信號、噪聲、電源、地。4.5.2PCB設(shè)計(jì)的特殊元件布局（1）特殊元器件布局首先，要考慮PCB尺寸的大?。篜CB尺寸過大時(shí)，印

46、刷線條長，阻抗增加，抗噪聲能力下降，成本也增加；過小，則散熱不好，且鄰近線條易受干擾。在確定PCB尺寸后，再確定特殊元器件的位置。最后，根據(jù)電路的功能單元，對電路的全部元器件進(jìn)行布局。在確定特殊元器件的位置時(shí)要遵守以下原則： 盡可能縮短高頻元器件之間的連線，易受干擾的元器件不能相互挨得太近，輸入和輸出元件應(yīng)盡量遠(yuǎn)離。 某些元器件或?qū)Ь€之間可能有較高的電位差，應(yīng)加大它們之間的距離，以免放電引出意外短路。帶高電壓的元器件應(yīng)盡量布置在調(diào)試時(shí)手不易觸及的地方。 重量超過15 g的元器件，應(yīng)當(dāng)用支架加以固定，然后焊接。那些又大又重、發(fā)熱量多的元器件，不宜裝在印刷板上，而應(yīng)裝在整機(jī)的機(jī)箱底板上，且應(yīng)考慮散

47、熱問題。熱敏元件應(yīng)遠(yuǎn)離發(fā)熱元件。 對于電位器、可調(diào)電感線圈、可變電容器、微動開關(guān)等可調(diào)元件的布局，應(yīng)考慮整機(jī)的結(jié)構(gòu)要求。圖4-3抗干擾設(shè)計(jì)PCB板Figure 4-3 PCB board with anti-jamming performance design4.5.3一般元器件布局根據(jù)電路的功能單元，對電路的全部元器件進(jìn)行布局時(shí)，要符合以下原則：（1）按照電路的流程安排各個(gè)功能電路單元的位置，使布局便于信號流通，并使信號盡可能保持一致的方向。（2）以每個(gè)功能電路的核心元件為中心，圍繞它來進(jìn)行布局。元器件應(yīng)均勻、整齊、緊湊地排列在PCB上，盡量減少和縮短各元器件之間的引線和連接。（3）在高頻下工作的電路，要考慮元器件之間的分布參數(shù)。一般電路應(yīng)盡可能使元器件平行排列，這樣，不但美觀，而且裝焊容易，易于批量生產(chǎn)。（4）位于電路板邊緣的元器件，離電路板邊緣一般不小于2 mm。電路板的最佳形狀為矩形。長寬比為3:2或4: