電路噪聲和抗干擾措施演示文稿

電路噪聲和抗干擾措施演示文稿本文檔共73頁；當(dāng)前第1頁；編輯于星期六\7點(diǎn)57分電路噪聲和抗干擾措施本文檔共73頁；當(dāng)前第2頁；編輯于星期六\7點(diǎn)57分設(shè)計(jì)人員經(jīng)常遇到的情況：硬件部分設(shè)計(jì)出來以后，卻發(fā)現(xiàn)電路中的噪聲太大，不得不進(jìn)行重新設(shè)計(jì)和布線。電子電路的噪聲問題更多地依賴于經(jīng)驗(yàn)去解決,而不是根據(jù)規(guī)范的方法和嚴(yán)格的科學(xué)計(jì)算。但是，避免噪聲還是存在一定的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則去遵循，并在電路設(shè)計(jì)開始時(shí)，就應(yīng)該認(rèn)真考慮與噪聲相關(guān)的問題。一、研究噪聲和干擾的必要性電子系統(tǒng)的噪聲和干擾本文檔共73頁；當(dāng)前第3頁；編輯于星期六\7點(diǎn)57分

噪聲與干擾沒有本質(zhì)區(qū)別，習(xí)慣上從器件外部竄擾進(jìn)來的,稱為外部噪聲（干擾），從器件內(nèi)部產(chǎn)生的,稱為內(nèi)部噪聲。

PCB調(diào)試時(shí)頻繁遇到噪聲稱為：

器件噪聲、輻射噪聲和傳導(dǎo)噪聲。干擾源：自然干擾：天電干擾、宇宙干擾、大地干擾工業(yè)干擾：廣播電視、無線基站、工業(yè)設(shè)備一、研究噪聲和干擾的必要性電源、器件之間、PCB走線之間的串?dāng)_等（EMI）現(xiàn)場(chǎng)干擾：個(gè)人手機(jī)、筆記本、測(cè)試儀等電子系統(tǒng)的噪聲和干擾本文檔共73頁；當(dāng)前第4頁；編輯于星期六\7點(diǎn)57分二、電子電路PCB設(shè)計(jì)時(shí)遇到的噪聲種類三種噪聲源：器件噪聲、輻射噪聲和傳導(dǎo)噪聲（一）器件噪聲電阻熱噪聲（ThermalNoise）電感噪聲晶體管噪聲場(chǎng)效應(yīng)管噪聲閃爍噪聲（1/f噪聲）散粒噪聲（ShotNoise）爆米花噪聲(popcornfrequency)放大器噪聲等本文檔共73頁；當(dāng)前第5頁；編輯于星期六\7點(diǎn)57分電阻中的帶電微粒（自由電子）在一定溫度下受到熱激發(fā)后，在導(dǎo)體內(nèi)部作無規(guī)則的運(yùn)動(dòng)（熱騷動(dòng)）而相互碰撞，兩次碰撞之間行進(jìn)時(shí)，就產(chǎn)生一持續(xù)時(shí)間很短的脈沖電流。許多這樣的隨機(jī)熱騷動(dòng)的電子所產(chǎn)生的這種脈沖電流的組合，就在電阻內(nèi)部形成了無規(guī)律的電流。在一足夠長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)，其電流平均值等于零，而瞬時(shí)值就在平均值的上下變動(dòng)，稱為起伏電流。溫度越高,運(yùn)動(dòng)越劇烈。只有當(dāng)溫度下降到絕對(duì)零度時(shí),運(yùn)動(dòng)才會(huì)停止。自由電子這種熱運(yùn)動(dòng)在導(dǎo)體內(nèi)形成非常微弱的電流,起伏噪聲電流流過電阻本身就會(huì)在其兩端產(chǎn)生起伏噪聲電壓。（1）電阻熱噪聲（ThermalNoise）本文檔共73頁；當(dāng)前第6頁；編輯于星期六\7點(diǎn)57分起伏電流流經(jīng)電阻時(shí)，電阻兩端就會(huì)產(chǎn)生噪聲電壓和噪聲功率。常以表示噪聲的電壓功率譜密度，表示噪聲的電流功率譜密度。理論和實(shí)踐證明，當(dāng)溫度為T（K）時(shí)，阻值為R的電阻所產(chǎn)生的噪聲電壓功率譜密度和噪聲電流功率譜密度分別為本文檔共73頁；當(dāng)前第7頁；編輯于星期六\7點(diǎn)57分

在頻帶寬度B內(nèi)產(chǎn)生的熱噪聲電壓均方值和電流的均方值分別為以上各式中，為玻耳茲曼常數(shù)（SoltzmannConstant）=1.38×；為熱力學(xué)溫度，單位為。因此，噪聲電壓或電流的有效值為本文檔共73頁；當(dāng)前第8頁；編輯于星期六\7點(diǎn)57分由于電阻受熱影響，其起伏噪聲電壓的變化是不規(guī)則的,其瞬時(shí)振幅和瞬時(shí)相位是隨機(jī)的,所以無法計(jì)算其瞬時(shí)值。只能統(tǒng)計(jì)其平均值，一般用電壓均方根值表示。為便于運(yùn)算，把電阻R看作一個(gè)噪聲電壓源（或電流源）和一個(gè)理想無噪聲的電阻串聯(lián)（或并聯(lián)），如圖所示。本文檔共73頁；當(dāng)前第9頁；編輯于星期六\7點(diǎn)57分

當(dāng)實(shí)際電路中包含多個(gè)電阻時(shí)。每一個(gè)電阻都將引入一個(gè)噪聲源。一般若有多個(gè)電阻并聯(lián)時(shí)，總噪聲電流等于各個(gè)電導(dǎo)所產(chǎn)生的噪聲電流的均方值相加，若有多個(gè)電阻串聯(lián)時(shí)，總噪聲電壓等于各個(gè)電阻所產(chǎn)生的噪聲電壓的均方值相加。

本文檔共73頁；當(dāng)前第10頁；編輯于星期六\7點(diǎn)57分例：電阻熱噪聲的計(jì)算結(jié)論：電阻越大、溫度越高，電阻的熱噪聲越大。本文檔共73頁；當(dāng)前第11頁；編輯于星期六\7點(diǎn)57分對(duì)于LC并聯(lián)諧振電路，所產(chǎn)生的噪聲電壓均方值為式中，為諧振電路的諧振電阻。對(duì)圖8.2.5(a)所示的電路來說，損耗電阻所產(chǎn)生的噪聲電壓均方值為在回路諧振時(shí)，折算到ab兩端的電壓均方值為得到如圖8.2.5(b)所示的等效電路。本文檔共73頁；當(dāng)前第12頁；編輯于星期六\7點(diǎn)57分

注意：1、熱噪聲電壓雖很小，但被多級(jí)放大后，特別是有用信號(hào)很微弱的情況下，會(huì)淹沒在噪聲中而無法被處理。2、理想電抗元件是不會(huì)產(chǎn)生噪聲的,但實(shí)際電抗元件是有損耗電阻的,這些損耗電阻會(huì)產(chǎn)生噪聲。對(duì)于實(shí)際電感的損耗電阻一般不能忽略,而對(duì)于實(shí)際電容的損耗電阻一般可以忽略。本文檔共73頁；當(dāng)前第13頁；編輯于星期六\7點(diǎn)57分

閃爍噪聲（1/f噪聲）

由于半導(dǎo)體晶體表面不斷產(chǎn)生或整合載流子而產(chǎn)生的噪聲。閃爍噪聲大多集中在低頻范圍，對(duì)電阻器及半導(dǎo)體會(huì)造成干擾，而雙極芯片所受的干擾比場(chǎng)效應(yīng)晶體管大。其功率頻譜密度隨頻率降低而增大。在高頻工作時(shí),可以忽略閃爍噪聲。本文檔共73頁；當(dāng)前第14頁；編輯于星期六\7點(diǎn)57分它是由單位時(shí)間內(nèi)通過PN結(jié)載流子數(shù)目的隨機(jī)起伏而造成的。這種噪聲具有寬帶的特性。式中為流過PN結(jié)的電流，為電子電荷量。由于晶體三極管的發(fā)射結(jié)正偏，所以散粒噪聲主要決定于發(fā)射極工作電流，其噪聲電流的均方值為散粒噪聲的大小與晶體管的靜態(tài)工作點(diǎn)電流有關(guān)，其功率譜密度為對(duì)于雙極型晶體管，散粒噪聲是主要噪聲源。散粒噪聲（ShotNoise）本文檔共73頁；當(dāng)前第15頁；編輯于星期六\7點(diǎn)57分散粒噪聲是由柵極內(nèi)的電荷不規(guī)則起伏所引起的噪聲。對(duì)結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管來說，則由通過PN結(jié)的漏電流引起的噪聲電流均方值為式中為柵極漏泄電流。對(duì)于場(chǎng)效應(yīng)管來說：散粒噪聲（ShotNoise）本文檔共73頁；當(dāng)前第16頁；編輯于星期六\7點(diǎn)57分

爆米花噪聲(popcornfrequency)

半導(dǎo)體的表面若受到污染便會(huì)產(chǎn)生這種噪聲，其影響長(zhǎng)達(dá)幾毫秒至幾秒，噪聲產(chǎn)生的原因仍然未明，在正常情況下，并無一定的模式。生產(chǎn)半導(dǎo)體時(shí)若采用較為潔凈的工藝，會(huì)有助減少這類噪聲。

)：

本文檔共73頁；當(dāng)前第17頁；編輯于星期六\7點(diǎn)57分輸入?yún)⒄赵肼暱偭窟\(yùn)放輸入端等效（換算）噪聲電壓的計(jì)算：其中，

指信源電阻；

指放大器的噪聲電壓；

指信源電阻的熱噪聲；

指放大器的噪聲電流

運(yùn)算放大器噪聲本文檔共73頁；當(dāng)前第18頁；編輯于星期六\7點(diǎn)57分1、信噪比：四端網(wǎng)絡(luò)某一端口處信號(hào)功率與噪聲功率之比。信噪比SNR(SignaltoNoiseRatio)通常用分貝數(shù)表示。

噪聲系數(shù)的定義體會(huì)：信噪比表示信號(hào)本身質(zhì)量的好壞，信噪比越大，說明信號(hào)本身的質(zhì)量越好。噪聲系數(shù)：描述放大器噪聲性能的一個(gè)重要指標(biāo)本文檔共73頁；當(dāng)前第19頁；編輯于星期六\7點(diǎn)57分如果放大器內(nèi)部不產(chǎn)生噪聲,當(dāng)輸入信號(hào)與噪聲通過它時(shí),二者都得到同樣的放大,那么放大器的輸出信噪比與輸入信噪比相等。而實(shí)際放大器是由晶體管和電阻等元器件組成,熱噪聲和散粒噪聲構(gòu)成其內(nèi)部噪聲,所以輸出信噪比總是小于輸入信噪比。為了衡量放大器噪聲性能的好壞,提出了噪聲系數(shù)這一性能指標(biāo)。

放大器的噪聲系數(shù)Nf(NoiseFigure)定義：輸入信噪比與輸出信噪比的比值,即:用分貝數(shù)表示:本文檔共73頁；當(dāng)前第20頁；編輯于星期六\7點(diǎn)57分分析：1.噪聲系數(shù)表示信號(hào)通過該網(wǎng)絡(luò)信號(hào)質(zhì)量變壞的程度。噪聲系數(shù)越大說明，信號(hào)通過該網(wǎng)絡(luò)后信號(hào)質(zhì)量變壞的程度越大。2.噪聲系數(shù)NF只與輸出端總的噪聲功率Pno和放大電路輸入端噪聲功率經(jīng)放大后在輸出端所產(chǎn)生的噪聲功率Pno1有關(guān)，而與輸入信號(hào)大小無關(guān)。本文檔共73頁；當(dāng)前第21頁；編輯于星期六\7點(diǎn)57分結(jié)論：

實(shí)際Nf>1。理想情況下Pno2=0，才可能使Nf=1。其值越接近于１,則表示該放大器的內(nèi)部噪聲越小。放大器的噪聲性能越好。噪聲系數(shù)的表示AP:放大電路的功率增益Pn01：輸入端的噪聲功率Pni經(jīng)放大電路放大后在輸出端的噪聲功率Pn02：放大電路自身產(chǎn)生的噪聲在輸出端的功率本文檔共73頁；當(dāng)前第22頁；編輯于星期六\7點(diǎn)57分（二）輻射噪聲不接觸感染噪聲。模擬電路工作需要電源、地線、輸入和輸出引線，這些引線可將外界干擾引入模擬電路。而電磁輻射信號(hào)直接作用到模擬電路上，使模擬電路受到干擾。例如，電路板上單片機(jī)的晶體振蕩器，就是一個(gè)電磁輻射源，可以干擾模擬電路的工作。隨著信號(hào)頻率的提高，PCB上相鄰信號(hào)線間的串?dāng)_將成正比地增加，并且信號(hào)線上的反射將會(huì)相應(yīng)增加。如果頻率更高一些，對(duì)布線的長(zhǎng)度就有更嚴(yán)格的限制，根據(jù)分布參數(shù)的網(wǎng)絡(luò)理論，高速電路與其連線間的相互作用是決定性因素，在系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)不能忽略。三、電路板設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮的噪聲種類本文檔共73頁；當(dāng)前第23頁；編輯于星期六\7點(diǎn)57分通常高速電路的功耗和熱耗散也都很大，在做高速PCB時(shí)應(yīng)引起足夠的重視。當(dāng)板上有毫伏級(jí)甚至微伏級(jí)的微弱信號(hào)時(shí)，對(duì)這些信號(hào)線就需要特別的關(guān)照，小信號(hào)由于太微弱，非常容易受到其它強(qiáng)信號(hào)的干擾，屏蔽措施常常是必要的，否則將大大降低信噪比。以致于有用信號(hào)被噪聲淹沒，不能有效地提取出來。三、電路板設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮的噪聲種類（二）輻射噪聲本文檔共73頁；當(dāng)前第24頁；編輯于星期六\7點(diǎn)57分對(duì)PCB板子的預(yù)留調(diào)測(cè)點(diǎn)（測(cè)試點(diǎn)）也要在設(shè)計(jì)階段加以考慮，測(cè)試點(diǎn)的物理位置，測(cè)試點(diǎn)的隔離等因素不可忽略，因?yàn)橛行┬⌒盘?hào)和高頻信號(hào)是不能直接把探頭加上去進(jìn)行測(cè)量的。此外還要考慮其他一些相關(guān)因素，如采用元器件的封裝外形，板子的機(jī)械強(qiáng)度等。在做PCB板子前，要做出對(duì)該設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)目標(biāo)心中有數(shù)。三、電路板設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮的噪聲種類（二）輻射噪聲本文檔共73頁；當(dāng)前第25頁；編輯于星期六\7點(diǎn)57分三、電路板設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮的噪聲種類（二）輻射噪聲本文檔共73頁；當(dāng)前第26頁；編輯于星期六\7點(diǎn)57分（三）傳導(dǎo)噪聲由傳輸線物理連接接觸傳染的噪聲。如PCB上的傳導(dǎo)線可能會(huì)有50赫茲的工頻噪聲，如效率高的開關(guān)電源卻是一個(gè)高頻噪聲源。傳導(dǎo)噪聲的根源最終還是來源于器件噪聲和輻射噪聲，器件噪聲和輻射噪聲最后都體現(xiàn)在傳導(dǎo)噪聲上。如模擬地和數(shù)字地的連接共地噪聲。三、電路板設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮的噪聲種類本文檔共73頁；當(dāng)前第27頁；編輯于星期六\7點(diǎn)57分（三）傳導(dǎo)噪聲三、電路板設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮的噪聲種類本文檔共73頁；當(dāng)前第28頁；編輯于星期六\7點(diǎn)57分三、電路板設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮的噪聲種類本文檔共73頁；當(dāng)前第29頁；編輯于星期六\7點(diǎn)57分（三）傳導(dǎo)噪聲三、電路板設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮的噪聲種類本文檔共73頁；當(dāng)前第30頁；編輯于星期六\7點(diǎn)57分四、電子電路抗干擾設(shè)計(jì)的依據(jù)抑制干擾源切斷干擾途徑保護(hù)敏感器件本文檔共73頁；當(dāng)前第31頁；編輯于星期六\7點(diǎn)57分抑制干擾源常用的方法

(1)消除線圈反向電動(dòng)勢(shì)的方法

減少輻射和傳導(dǎo)噪聲本文檔共73頁；當(dāng)前第32頁；編輯于星期六\7點(diǎn)57分抑制干擾源常用的方法

(2)消除接點(diǎn)火花的方法

減少輻射噪聲本文檔共73頁；當(dāng)前第33頁；編輯于星期六\7點(diǎn)57分抑制干擾源常用的方法(3)減小電機(jī)電磁噪聲的方法

LI=L2=100μH、C1=C2=4700pF、C3＝0.01μF左右．C1、C2接電機(jī)外殼。注意電容、電感的引線要盡量短。減少輻射噪聲本文檔共73頁；當(dāng)前第34頁；編輯于星期六\7點(diǎn)57分抑制干擾源常用的方法

(4)減小高頻噪聲對(duì)IC干擾的方法每個(gè)IC并接一個(gè)0.01～O.1μF的高頻濾波電容消除傳導(dǎo)噪聲本文檔共73頁；當(dāng)前第35頁；編輯于星期六\7點(diǎn)57分抑制干擾源常用的方法

(5)PCB板的正確布線減少輻射噪聲本文檔共73頁；當(dāng)前第36頁；編輯于星期六\7點(diǎn)57分抑制干擾源常用的方法

(6)消除可控硅干擾的方法一般C1=0.01μF、R1=100—300Ω左右。減少輻射噪聲本文檔共73頁；當(dāng)前第37頁；編輯于星期六\7點(diǎn)57分切斷干擾傳播路徑

按干擾傳播路徑可分為傳導(dǎo)干擾和輻射干擾兩類

(1)消除電源噪聲的方法

本文檔共73頁；當(dāng)前第38頁；編輯于星期六\7點(diǎn)57分切斷干擾傳播路徑

(2)與噪聲源隔離的方法

L1=1.3μH左右（為磁珠電感器）。也可用1OOΩ左右的電阻代替。C1=C2=1000pF左右切斷噪聲傳遞路徑本文檔共73頁；當(dāng)前第39頁；編輯于星期六\7點(diǎn)57分切斷干擾傳播路徑

(3)晶振的正確安裝切斷輻射噪聲傳遞路徑本文檔共73頁；當(dāng)前第40頁；編輯于星期六\7點(diǎn)57分（4）設(shè)計(jì)PCB板時(shí)分區(qū)要合理，如強(qiáng)、弱信號(hào)，高（頻）、低（頻）信號(hào)，數(shù)字、模擬信號(hào)要分開。盡可能把干擾源(如電機(jī)、繼電器等)與敏感器件(如運(yùn)放、單片機(jī)等芯片)遠(yuǎn)離。切斷干擾傳播路徑

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減少傳導(dǎo)噪聲本文檔共73頁；當(dāng)前第42頁；編輯于星期六\7點(diǎn)57分切斷干擾傳播路徑

(5)數(shù)宇地與模擬地的分離減少傳導(dǎo)噪聲本文檔共73頁；當(dāng)前第43頁；編輯于星期六\7點(diǎn)57分切斷干擾傳播路徑

(6)功率器件的放置與接地大功率電路大功率電路減少傳導(dǎo)噪聲本文檔共73頁；當(dāng)前第44頁；編輯于星期六\7點(diǎn)57分切斷干擾傳播路徑

(7)關(guān)鍵連接線的處理在單片機(jī)I／O口或其它芯片輸入輸出端、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、光電隔離器等?？娠@著提高電路的抗干擾性。本文檔共73頁；當(dāng)前第45頁；編輯于星期六\7點(diǎn)57分

提高敏感器件的抗干擾性能

(1)減小關(guān)鍵相鄰兩線回路環(huán)面積減少輻射噪聲本文檔共73頁；當(dāng)前第46頁；編輯于星期六\7點(diǎn)57分(1)PCB走線90拐彎時(shí)要圓滑本文檔共73頁；當(dāng)前第47頁；編輯于星期六\7點(diǎn)57分

提高敏感器件的抗干擾性能

(2)閑置管腳的處理方法對(duì)于單片機(jī)的閑置管腳，不要懸空?？筛鶕?jù)電氣性能要求接地或接電源。其它IC的閑置端在不改變系統(tǒng)邏輯的情況下接地或接電源。

閑置運(yùn)放的引腳怎么連接呢？本文檔共73頁；當(dāng)前第48頁；編輯于星期六\7點(diǎn)57分

提高敏感器件的抗干擾性能

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提高敏感器件的抗干擾性能

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提高敏感器件的抗干擾性能

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提高敏感器件的抗干擾性能

(3)設(shè)置較寬的電源線和接地線布線時(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。（4）使用電源看門狗電路對(duì)單片機(jī)等重要芯片要使用電源監(jiān)控及看門狗電路，對(duì)于一般芯片可接入去耦電容，可大幅度提高整個(gè)電路的抗干擾性能。

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提高敏感器件的抗干擾性能

（5）盡量使用速度較低的芯片在能滿足電路性能要求的前提下，盡量降低單片機(jī)的晶振頻率和選用低速數(shù)字電路。（6）IC器件盡量直接焊接在電路板上，少用lC插座，增加芯片的抗干擾性能設(shè)計(jì)印刷電路板時(shí)，必須要考慮抗干擾問題。即使電路原理圖設(shè)計(jì)正確，而由于印刷電路板設(shè)計(jì)不當(dāng)，也會(huì)對(duì)電子設(shè)備的可靠性產(chǎn)生不利影響。本文檔共73頁；當(dāng)前第53頁；編輯于星期六\7點(diǎn)57分單片機(jī)控制系統(tǒng)的抗干擾技術(shù)電磁干擾一般是以脈沖形式進(jìn)入單片機(jī)系統(tǒng)，渠道主要有三條：空間干擾(場(chǎng)干擾)，電磁信號(hào)通過空間輻射進(jìn)入系統(tǒng)。過程通道干擾，干擾通過與系統(tǒng)相連的前向通道、后向通道及與其它系統(tǒng)的相互通道進(jìn)入。供電系統(tǒng)干擾，電磁信號(hào)通過供電線路進(jìn)入系統(tǒng)。一般情況下空間干擾在強(qiáng)度上遠(yuǎn)小于其它兩種，故微機(jī)系統(tǒng)中應(yīng)重點(diǎn)防止過程通道與供電系統(tǒng)的干擾。本文檔共73頁；當(dāng)前第54頁；編輯于星期六\7點(diǎn)57分硬件措施光電隔離過壓保護(hù)電路抗干擾電源配置去耦電容良好接地主要從系統(tǒng)硬件、軟件和CPU上采取的本文檔共73頁；當(dāng)前第55頁；編輯于星期六\7點(diǎn)57分軟件措施單片機(jī)在輸出信號(hào)時(shí)，外部干擾有可能使信號(hào)出錯(cuò)。如系統(tǒng)中單片機(jī)發(fā)出的驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)的信號(hào)經(jīng)鎖存器鎖存后傳送給驅(qū)動(dòng)電路，鎖存器對(duì)干擾非常敏感，當(dāng)鎖存線上出現(xiàn)干擾時(shí)，會(huì)盲目鎖存當(dāng)前數(shù)據(jù)，而不管是否有效。因此應(yīng)將鎖存器與單片機(jī)安裝在同一電路板上，使傳輸線上傳送的是已經(jīng)鎖存好的控制信號(hào)。在軟件上，最有效的方法就是重復(fù)輸出同一個(gè)信號(hào)，只要重復(fù)周期盡可能短，鎖存器接收到一個(gè)被干擾的錯(cuò)誤信號(hào)后還來不及作出有效的反應(yīng)，一個(gè)正確的輸出信號(hào)又來到，就可以及時(shí)防止錯(cuò)誤動(dòng)作的產(chǎn)生。本文檔共73頁；當(dāng)前第56頁；編輯于星期六\7點(diǎn)57分CPU抗干擾措施前面幾項(xiàng)抗干擾措施是針對(duì)I/O通道，干擾還未作用到單片機(jī)本身，這時(shí)單片機(jī)還能正確無誤地執(zhí)行各種抗干擾程序，當(dāng)干擾作用到單片機(jī)本身時(shí)（通過干擾三總線等），單片機(jī)將不能按正常狀態(tài)執(zhí)行程序，從而引起混亂。如何發(fā)現(xiàn)單片機(jī)受到干擾，如何攔截失去控制的程序流向，如何使系統(tǒng)的損失減小，如何恢復(fù)系統(tǒng)的正常運(yùn)行，這些就是CPU抗干擾需要解決的問題。本文檔共73頁；當(dāng)前第57頁；編輯于星期六\7點(diǎn)57分人工復(fù)位對(duì)于失控的CPU，最簡(jiǎn)單的方法是使其復(fù)位，程序自動(dòng)從0000H開始執(zhí)行。為此只要在單片機(jī)的RESET端加上一個(gè)高電平信號(hào)，并持續(xù)10ms以上即可。掉電保護(hù)電網(wǎng)瞬間斷電或電壓突然下降將使微機(jī)系統(tǒng)陷入混亂狀態(tài)，電網(wǎng)電壓恢復(fù)正常后，微機(jī)系統(tǒng)難以恢復(fù)正常。對(duì)付這一類事故的有效方法就是掉電保護(hù)。掉電信號(hào)由硬件電路檢測(cè)到，加到單片機(jī)的外部中斷輸入端。軟件中斷將掉電中斷規(guī)定為高級(jí)中斷，使系統(tǒng)及時(shí)對(duì)掉電作出反應(yīng)。在掉電中斷子程序中，首先進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)保護(hù)，保存當(dāng)時(shí)重要的狀態(tài)參數(shù)，當(dāng)電源恢復(fù)正常時(shí)，CPU重新復(fù)位，恢復(fù)現(xiàn)場(chǎng)，繼續(xù)未完成的工作。本文檔共73頁；當(dāng)前第58頁；編輯于星期六\7點(diǎn)57分睡眠抗干擾CMOS型的51系列單片機(jī)具有睡眠狀態(tài)，此時(shí)只有定時(shí)/計(jì)數(shù)系統(tǒng)和中斷系統(tǒng)處于工作狀態(tài)。這時(shí)CPU對(duì)系統(tǒng)三總線上出現(xiàn)的干擾不會(huì)作出任何反應(yīng)，從而大大降低系統(tǒng)對(duì)干擾的敏感程度。仔細(xì)分析系統(tǒng)軟件后發(fā)現(xiàn)，CPU很多情況下是在執(zhí)行一些等待指令和循環(huán)檢查程序，由于這時(shí)CPU雖沒有重要工作，但卻是清醒的，很容易受干擾。讓CPU在沒有正常工作時(shí)休眠，必要時(shí)再由中斷系統(tǒng)來喚醒它，之后又處于休眠。采用這種安排之后，大多數(shù)CPU可以有50～95%的時(shí)間用于睡眠，從而使CPU受到隨機(jī)干擾的威脅大大降低，同時(shí)降低了CPU的功耗。本文檔共73頁；當(dāng)前第59頁；編輯于星期六\7點(diǎn)57分指令冗余當(dāng)CPU受到干擾后，往往將一些操作數(shù)當(dāng)作指令碼來執(zhí)行，引起程序混亂。這時(shí)我們首先要盡快將程序引入正軌(執(zhí)行真正的指令系列)。MCS-51系統(tǒng)中所有指令都不超過３個(gè)字節(jié)，而且有很多單字節(jié)指令。當(dāng)程序彈飛到某一條單字節(jié)指令上時(shí)，便自動(dòng)納入正軌。當(dāng)彈飛到某一雙字節(jié)或三字書指令上時(shí)，有可能落到其操作數(shù)上，從而繼續(xù)出錯(cuò)。因此，我們應(yīng)多采用單字節(jié)指令，并在關(guān)鍵的地方人為地插入一些單字節(jié)指令（NOP），或?qū)⒂行巫止?jié)指令重復(fù)書寫，這便是指令冗余技術(shù)。本文檔共73頁；當(dāng)前第60頁；編輯于星期六\7點(diǎn)57分指令冗余在雙字節(jié)和三字節(jié)指令之后插入兩條NOP指令，可保護(hù)其后的指令不被拆散。或者說，某指令前如果插入兩條NOP指令，則這條指令就不會(huì)被前面沖下來的失控程序拆散，并將被完整執(zhí)行，從而使程序走上正軌。但不能加入太多的冗余指令，以免明顯降低程序正常運(yùn)行的效率。因此，常在一些對(duì)程序流向起決定作用的指令之前插入兩條NOP指令，以保證彈飛的程序迅速納入正確的控制軌道。此類指令有：RET、RETI、LCALL、SJMP、JZ