为单片机电路干扰而头疼的朋友们，本文专治这种病

单片机在电子电路中起着控制中心的作用，一些干扰往往使单片机无法完全掌握电路的控制。因此，如何预防和控制单片机控制电路中的干扰已成为设计师关注的问题。本文总结了单片机电路干扰的预防经验。让我们看看。

在设计初期抑制干扰是为了节省设计完成后抗干扰补救的麻烦，从侧面节省成本。

一般来说，干扰的形成有三个因素：

1、干扰源，用数学语言描述产生干扰的元件、设备或信号如下：du/dt，di/dt干扰源是最大的地方。例如：雷电、继电器、可控硅、电机、高频时钟等。

二、传播路径，它是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。

三、敏感器件，指易受干扰的对象。A/D、D/A变换器、单片机、数字IC，弱信号放大器等。

抗干扰设计的基本原则是：抑制干扰源，切断干扰传播路径，提高敏感器件的抗干扰性能。

抑制干扰源

抑制干扰源是尽可能减少干扰源du/dt，di/dt，这是抗干扰设计中最重要的原则，往往事半功倍。减少干扰源du/dt主要通过在干扰源两端并联电容来减少干扰源di/dt，实现干扰源电路串联电感或电阻，增加续流二极管。

抑制干扰源的常用措施如下：

继电器线圈增加连续二极管，以消除断开线圈时产生的反电势干扰。只增加连续二极管会延迟继电器的断开时间，增加稳压二极管后继电器在单位时间内移动次数。

火花抑制电路在继电器接头两端连接(通常是RC串联电路一般选择几K到几十个电阻K，电容选0.01uF)，减少电火花的影响。

给电机加滤波电路，注意电容和电感引线尽量短。

每个电路板IC要并接一个0.01μF～0.1μF减少高频电容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。

避免90度折线，减少高频噪声发射。

可控硅两端并接RC抑制电路，降低可控硅产生的噪声（当噪声严重时可能会击穿可控硅）。根据干扰的传播路径，可分为传导干扰和辐射干扰。

所谓传导干扰是指通过导线传播到敏感器件的干扰。高频干扰噪声和有用信号的频带不同，可以通过在导线上增加滤波器的方法切断高频干扰噪声的传，有时也可加隔离光耦来解决。电源噪声的危害最大，要特别注意处理。

辐射干扰是指通过空间辐射传播到敏感器件的干扰。一般的解决方案是增加干扰源与敏感器件之间的距离，用地线隔离它们，并在敏感器件上添加屏蔽。

切断干扰传播路径的常用措施如下：

充分考虑电源对单片机的影响。如果电源做得好，整个电路的抗干扰性就解决了一半以上。许多单片机对电源噪声非常敏感。为了减少电源噪声对单片机的干扰，应向单片机电源添加滤波电路或稳压器。例如，磁珠和电容器可以用来组成π当然，当条件不高时，也可以使用100个滤波电路Ω电阻代替磁珠。

若单片机I/O口用来控制电机等噪声器件，在I/O应隔离口与噪声源(增加)π形状滤波电路)。I/O应隔离口与噪声源(增加)π形状滤波电路)。

注意晶体振动布线。晶体振动应尽可能靠近单片机脚，用地线隔离时钟区，晶体振动外壳接地固定，可以解决许多难题。

电路板分区合理，如强、弱信号、数字、模拟信号等。尽量远离敏感元件(如电、继电器)。

将数字区数字区域与模拟区域隔离，将数字区域与模拟区域分离，最后在一点上连接到电源区域。A/D、D/A芯片布线也以此为原则，厂家分配A/D、D/A该要求已考虑在芯片引脚的排列中。

单片机和大功率器件的地线应单独接地，以减少相互干扰。电路板边缘应尽可能多地放置大功率器件。

在单片机I/O使用磁珠、磁环、电源滤波器、屏蔽罩等抗干扰元件，可显著提高电路的抗干扰性能。

提高敏感器件的抗干扰性能

提高敏感器件的抗干扰性能是指考虑尽量减少干扰噪声的拾取，并尽快从异常状态恢复的方法。提高敏感器件抗干扰性能的常用措施如下：

尽量减少电路环的面积，以减少感应噪声。

2.布线时，电源线和地线应尽可能粗。除了降低压降外，更重要的是降低耦合噪声。

3、对于单片机闲置的I/O口，不要悬挂，接地或连接电源。IC闲置端接地或连接电源而不改变系统逻辑。

4.单片机使用电源监控和看门狗电路，如:IMP809、IMP706、IMP813、X25043、X25045等，可大大提高整个电路的抗干扰性能。

5.在满足速度要求的前提下，尽量减少单片机的晶体振动，选择低速数字电路。

6、IC尽量将设备直接焊接在电路板上，少用IC座。

01

电源线布置

1. 尽量根据电流大小调宽导线布线。

2. 电源线和地线的方向应与数据的传输方向一致。

3. 应连接印刷板的电源输入端 10~100μF 去耦电容。

02

地线布置

1. 数字地与模拟地分开。

2. 接地线应尽可能粗，以至少通过 3 与印刷板上的允许电流相比，一般应达到 2~3mm。

3. 接地线应尽可能构成死循环回路，以减少地线电位差。

03

去耦电容配置

1. 印刷板电源输入端跨接 10~100μF 如果电解电容大于电解电容， 100μF 则更好。

2. 每个集成芯片 Vcc 和 GND 跨接一个 0.01~0.1μF 陶瓷电容器。如果空间不允许，每次都可以 4~10 一个芯片配置 1~10μF 的钽电容。

3. 对抗噪声能力弱，关闭电流变化大的设备，以及 ROM、RAM，应在 Vcc 和 GND 间接去耦电容。

4. 在单片机复位端RESET”上配以 0.01μF 去耦电容。

5. 去耦电容的引线不能太长，尤其是高频旁路电容。

04

器件配置

1. 时钟发生器，晶振和 CPU 时钟输入端应尽可能靠近并远离其他低频器件。

2. 尽量远离逻辑电路。

3. 机箱内印刷板的位置和方向应保证热量大的装置在上方。

05

电源线、交流线和信号线分开

尽量将功率线和交流线布置在与信号线不同的板上，否则应与信号线分开。

06

其它原则

1. 总线加 10K 左右上拉电阻有利于抗干扰。

2. 布线时，每条地址线的长度尽可能短。

3. PCB 板两侧的线尽量垂直布置，防止相互干扰。

4. 去耦电容的大小一般取决于C=1/F，F 数据传输频率。

5. 不使用的管脚通过上拉电阻(10K 左右）接Vcc，或与使用的管脚并接。

6. 加热元件(如大功率电阻等)应避开易受温度影响的元件(如电解电容等)。

7. 全译码比线译码具有很强的抗干扰性。

为了抑制大功率器件对微控制器部分数字元电路和数字电路对模拟电路的干扰`在模拟地连接到公共接地点时，应使用高频扼流环。这是一种圆柱形铁氧体磁性材料，轴向有几个孔，铜线较厚孔中穿过，绕上一两圈,这种器件对低频信号可以看成阻抗为零,对高频信号干扰可以看成一个电感..(由于电感的直流电阻较大,不能用电感作为高频扼流圈).

 

当印刷电路板以外的信号线相连时，通常采用屏蔽电缆。对于高频信号和数字信号，屏蔽电缆的两端都接地，低频模拟信号用的屏蔽电缆，一端接地为好。

 

对噪声和干扰非常敏感的电路或高频噪声特别严重的电路，应该用金属罩屏蔽起来。铁磁屏蔽对

 

500KHz 的高频噪声效果并不明显，薄铜皮屏蔽效果要好些。使用镙丝钉固定屏蔽罩时，要注意不同材料接触时引起的电位差造成的腐蚀

 

07

用好去耦电容

 

集成电路电源和地之间的去耦电容有两个作用：

1. 集成电路的蓄能电容，

2. 旁路掉该器件的高频噪声。

 

数字电路中典型的去耦电容值是 0.1μF。这个电容的分布电感的典型值是 5μH。0.1μF 的去耦电容有 5μH 的分布电感，它的并行共振频率大约在 7MHz 左右，也就是说，对于 10MHz 以下的噪声有较好的去耦效果，对 40MHz 以上的噪声几乎不起作用。

 

1μF、10μF 的电容，并行共振频率在 20MHz 以上，去除高频噪声的效果要好一些。

 

每 10 片左右的集成电路要加一片充放电电容，或 1 个蓄能电容，可选 10μF 左右。最好不用电解电容，电解电容是两层薄膜卷起来的，这种卷起来的结构在高频时表现为电感。要使用钽电容或聚碳酸酯电容。

去耦电容的选用并不严格，可按C=1/F，即 10MHz 取 0.1μF,100MHz 取 0.01μF。

 

在焊接时去耦电容的引脚要尽量短，长的引脚会使去耦电容本身发生自共振。例如 1000pF 的瓷片电容引脚长度为 6.3mm 时自共振的频率约 35MHz，引脚长 12.6mm 时为 32MHz。

 

本文从干扰的抑制到提高器件的抗干扰能力，将单片机电路的抗干扰知识进行较为深入的分析与建议。相信在读过本文之后，为单片机电路干扰而头疼的朋友们一定会有所收获。在进行单片机电路设计之前对干扰进行抑制是很有必要的，即杜绝了之后错误的发生，也从侧面节约了成本。