第十六講(P6-45)(第7章)

1、電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)第第7章章 電子系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)電子系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn) 主要要求掌握的主要要求掌握的7.2節(jié)電子系統(tǒng)抗干擾設(shè)計(jì)節(jié)電子系統(tǒng)抗干擾設(shè)計(jì)的內(nèi)容在第四版中不全，參見(jiàn)第三版，的內(nèi)容在第四版中不全，參見(jiàn)第三版，但本課件已涵蓋所有要求掌握內(nèi)容！但本課件已涵蓋所有要求掌握內(nèi)容?。ㄆ渲须[藏頁(yè)（其中隱藏頁(yè)P(yáng)PT僅供參考，不作要求！）僅供參考，不作要求！）一一. 理論設(shè)計(jì)后的工作理論設(shè)計(jì)后的工作：模擬仿真模擬仿真（注意：很多模擬模塊沒(méi)（注意：很多模擬模塊沒(méi)有模型可供仿真）有模型可供仿真）部分?jǐn)?shù)字電路部分?jǐn)?shù)字電路的可編程器件設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)（可選）的可編程器件設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)（可選）硬件安排硬件安排印制電路板制作印制電路板

2、制作安裝設(shè)計(jì)安裝設(shè)計(jì) 7.1 概述概述具體步驟如下：具體步驟如下：設(shè)計(jì)（理論）設(shè)計(jì)（理論）仿真（理論上驗(yàn)證）仿真（理論上驗(yàn)證） 設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)PCB板（板（印刷電路板），機(jī)架，面板（實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)備）印刷電路板），機(jī)架，面板（實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)備）安裝、調(diào)試安裝、調(diào)試（實(shí)際電路）：靜態(tài)調(diào)試（測(cè)直流工作點(diǎn)，一個(gè)個(gè)器件（實(shí)際電路）：靜態(tài)調(diào)試（測(cè)直流工作點(diǎn)，一個(gè)個(gè)器件、模塊加進(jìn)去）；動(dòng)態(tài)調(diào)試（加信號(hào)）、模塊加進(jìn)去）；動(dòng)態(tài)調(diào)試（加信號(hào)）測(cè)試（驗(yàn)證）測(cè)試（驗(yàn)證） 編寫(xiě)設(shè)計(jì)報(bào)告、總結(jié)報(bào)告（測(cè)試報(bào)告，如頻率穩(wěn)定度編寫(xiě)設(shè)計(jì)報(bào)告、總結(jié)報(bào)告（測(cè)試報(bào)告，如頻率穩(wěn)定度等指標(biāo)）等指標(biāo)）在工廠里在工廠里，還有經(jīng)過(guò)下列步驟：還有經(jīng)過(guò)下列步驟：草樣草

3、樣草樣評(píng)審草樣評(píng)審正樣正樣（一般做一般做1020臺(tái)）臺(tái)）例行試?yán)性囼?yàn)（包括高溫、高濕、振動(dòng)、跌落、運(yùn)輸實(shí)驗(yàn)等）驗(yàn)（包括高溫、高濕、振動(dòng)、跌落、運(yùn)輸實(shí)驗(yàn)等）正正樣評(píng)審樣評(píng)審小批量生產(chǎn)（技術(shù)人員要跟蹤的，可能還會(huì)有小批量生產(chǎn)（技術(shù)人員要跟蹤的，可能還會(huì)有一些問(wèn)題）一些問(wèn)題）大批量生產(chǎn)（技術(shù)人員不用再在旁邊跟蹤大批量生產(chǎn)（技術(shù)人員不用再在旁邊跟蹤觀察了）觀察了）二二. 理論與實(shí)際的差別：理論與實(shí)際的差別：公式近似公式近似；器件參數(shù)的離散性器件參數(shù)的離散性；干擾，分布寄生參數(shù)干擾，分布寄生參數(shù)，尤其是模尤其是模擬部分?jǐn)M部分（數(shù)字部分理論與實(shí)際的數(shù)字部分理論與實(shí)際的差別還較?。┎顒e還較?。?！理論和實(shí)際

4、的差別理論和實(shí)際的差別l首先表現(xiàn)在首先表現(xiàn)在理論計(jì)算中的公式理論計(jì)算中的公式有一些有一些有近似有近似或限制以及某些器件或電路的模型因簡(jiǎn)化而或限制以及某些器件或電路的模型因簡(jiǎn)化而與實(shí)際不完全相符與實(shí)際不完全相符，從而得出的結(jié)果與實(shí)際，從而得出的結(jié)果與實(shí)際不完全符合。不完全符合。l其次是其次是許多實(shí)際器件的參數(shù)與手冊(cè)中的平均許多實(shí)際器件的參數(shù)與手冊(cè)中的平均參數(shù)有一定差別參數(shù)有一定差別。l更重要的是因?yàn)楦匾氖且驗(yàn)榭陀^世界的干擾與影響無(wú)處客觀世界的干擾與影響無(wú)處不在不在，它們對(duì)不同的電子系統(tǒng)、同一電子系，它們對(duì)不同的電子系統(tǒng)、同一電子系統(tǒng)的不同部位影響也不一樣，必須對(duì)具體問(wèn)統(tǒng)的不同部位影響也不一樣

5、，必須對(duì)具體問(wèn)題進(jìn)行具體分析與解決。題進(jìn)行具體分析與解決。7.2 電子系統(tǒng)抗干擾設(shè)計(jì)電子系統(tǒng)抗干擾設(shè)計(jì)由于電子系統(tǒng)的一個(gè)重要應(yīng)用領(lǐng)由于電子系統(tǒng)的一個(gè)重要應(yīng)用領(lǐng)域是工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程，而工業(yè)生產(chǎn)域是工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程，而工業(yè)生產(chǎn)的工作環(huán)境往往比較惡劣，干擾的工作環(huán)境往往比較惡劣，干擾嚴(yán)重，所以嚴(yán)重，所以抗干擾設(shè)計(jì)是電子系抗干擾設(shè)計(jì)是電子系統(tǒng)研制中的一個(gè)不可忽視的重要統(tǒng)研制中的一個(gè)不可忽視的重要內(nèi)容內(nèi)容。主要內(nèi)容在第四版中不全，參見(jiàn)第三版，主要內(nèi)容在第四版中不全，參見(jiàn)第三版，但本課件已涵蓋所有要求掌握內(nèi)容！但本課件已涵蓋所有要求掌握內(nèi)容！（其中隱藏頁(yè)（其中隱藏頁(yè)P(yáng)PT僅供參考，不作要求！）僅供參考，不作要求！

6、）客觀世界存在的干擾及表現(xiàn)形式客觀世界存在的干擾及表現(xiàn)形式l電場(chǎng)、磁場(chǎng)和交變電磁場(chǎng)的干擾，其表現(xiàn)電場(chǎng)、磁場(chǎng)和交變電磁場(chǎng)的干擾，其表現(xiàn)形式是以分布電容、分布電感、交擾形式是以分布電容、分布電感、交擾（串串?dāng)_）和擾）和空間干擾空間干擾等形式出現(xiàn)；等形式出現(xiàn)；l另外還有另外還有公共回路阻抗耦合造成的干擾公共回路阻抗耦合造成的干擾，其表現(xiàn)形式主要是通過(guò)電源內(nèi)阻、電源線其表現(xiàn)形式主要是通過(guò)電源內(nèi)阻、電源線及地線阻抗上的耦合造成的干擾，以及及地線阻抗上的耦合造成的干擾，以及信信號(hào)傳輸時(shí)由于傳輸線特性引起的號(hào)傳輸時(shí)由于傳輸線特性引起的信號(hào)畸變、信號(hào)畸變、衰減、交擾以及延遲等影響。衰減、交擾以及延遲等影響。l

7、除電容器外，由于電路的分布特點(diǎn)而具有的電容叫分除電容器外，由于電路的分布特點(diǎn)而具有的電容叫分布電容。布電容。因?yàn)殡娙菥褪怯蓛蓚€(gè)存在壓差而又相互絕緣因?yàn)殡娙菥褪怯蓛蓚€(gè)存在壓差而又相互絕緣的導(dǎo)體所構(gòu)成，所以的導(dǎo)體所構(gòu)成，所以在任何電路中，任何兩個(gè)存在壓在任何電路中，任何兩個(gè)存在壓差的絕緣導(dǎo)體之間都會(huì)形成分布電容差的絕緣導(dǎo)體之間都會(huì)形成分布電容，只是大小問(wèn)題。，只是大小問(wèn)題。例如線圈的相鄰兩匝之間，兩個(gè)分立的元件之間，兩例如線圈的相鄰兩匝之間，兩個(gè)分立的元件之間，兩根相鄰的導(dǎo)線間，一個(gè)元件內(nèi)部的各部分之間，都具根相鄰的導(dǎo)線間，一個(gè)元件內(nèi)部的各部分之間，都具有一定的電容。它對(duì)電路的影響等效于給電路并聯(lián)

8、上有一定的電容。它對(duì)電路的影響等效于給電路并聯(lián)上一個(gè)電容器，這個(gè)電容就是分布電容。一個(gè)電容器，這個(gè)電容就是分布電容。l由于分布電容的數(shù)值一般不大，在低頻交流電路中，由于分布電容的數(shù)值一般不大，在低頻交流電路中，分布電容的容抗很大，對(duì)電路的影響不大，因此分布電容的容抗很大，對(duì)電路的影響不大，因此在低在低頻交流電路中，一般可以不考慮分布電容的影響頻交流電路中，一般可以不考慮分布電容的影響，但，但對(duì)于高頻交流電路和精密儀器，分布電容的影響就不對(duì)于高頻交流電路和精密儀器，分布電容的影響就不能忽略不計(jì)了能忽略不計(jì)了。分布電容分布電容返回返回l分布電感的概念類(lèi)似于分布電容。分布電容、電感即分布電感的概念類(lèi)

9、似于分布電容。分布電容、電感即導(dǎo)線和導(dǎo)線等之間的等效電容、電感。一旦等效數(shù)值導(dǎo)線和導(dǎo)線等之間的等效電容、電感。一旦等效數(shù)值與有用信號(hào)比起來(lái)相對(duì)較大時(shí)，就會(huì)對(duì)信號(hào)傳輸產(chǎn)生與有用信號(hào)比起來(lái)相對(duì)較大時(shí)，就會(huì)對(duì)信號(hào)傳輸產(chǎn)生影響，主要是這些等效電容、電感的儲(chǔ)能作用影響信影響，主要是這些等效電容、電感的儲(chǔ)能作用影響信號(hào)傳輸。號(hào)傳輸。以信號(hào)作用在等效電容上為例，信號(hào)變化快，以信號(hào)作用在等效電容上為例，信號(hào)變化快，電容上的電壓還沒(méi)上升到最大值，信號(hào)又開(kāi)始下降，電容上的電壓還沒(méi)上升到最大值，信號(hào)又開(kāi)始下降，結(jié)果必然不正確。結(jié)果必然不正確。l實(shí)際的電感器并非是純感性元件，還有分布電容分量，實(shí)際的電感器并非是純感性

10、元件，還有分布電容分量，它是由電感繞線的繞制工藝、材料而定的分布式雜散它是由電感繞線的繞制工藝、材料而定的分布式雜散電容，這等效為一個(gè)電感電容，這等效為一個(gè)電感L并聯(lián)一個(gè)電容并聯(lián)一個(gè)電容C的諧振電的諧振電路，自諧振頻率路，自諧振頻率 ，當(dāng)外加頻率低于當(dāng)外加頻率低于f0時(shí)，時(shí)，電路呈感性，電流滯后于電壓；大于電路呈感性，電流滯后于電壓；大于f0時(shí)，呈容性，時(shí)，呈容性，電流超前于電壓。即當(dāng)總阻抗為正值時(shí)是感抗，負(fù)值電流超前于電壓。即當(dāng)總阻抗為正值時(shí)是感抗，負(fù)值時(shí)是容抗。時(shí)是容抗。分布電感分布電感返回返回)LC(f210l串?dāng)_（串?dāng)_（crosstalk）是兩條信號(hào)線之間的耦合，是兩條信號(hào)線之間的耦合

11、，是由信號(hào)線之間的互感和互容引起的線上噪聲。是由信號(hào)線之間的互感和互容引起的線上噪聲。一般可以直接理解成電信號(hào)間的一種干擾。一般可以直接理解成電信號(hào)間的一種干擾。l并排走線的導(dǎo)線表現(xiàn)出互感和互容特性，由于并排走線的導(dǎo)線表現(xiàn)出互感和互容特性，由于這種特性，信號(hào)在一條導(dǎo)線上傳輸，在另外的這種特性，信號(hào)在一條導(dǎo)線上傳輸，在另外的導(dǎo)線上就能感應(yīng)到這種信號(hào)，這就叫串?dāng)_。導(dǎo)線上就能感應(yīng)到這種信號(hào)，這就叫串?dāng)_。它它與信號(hào)電壓差與信號(hào)電壓差dV/dt、上升下降時(shí)間上升下降時(shí)間Tr及及Tf有關(guān)。有關(guān)。lcrosstalk: Interfering energy transferred from one circ

12、uit to another. (Cisco Glossary)交擾（串?dāng)_）交擾（串?dāng)_）返回返回 1. 供電系統(tǒng)干擾供電系統(tǒng)干擾 2. 過(guò)程通道干擾過(guò)程通道干擾 3. 空間干擾空間干擾一、電子系統(tǒng)的主要干擾形式一、電子系統(tǒng)的主要干擾形式l電子系統(tǒng)中最重要、危害最嚴(yán)重的干擾電子系統(tǒng)中最重要、危害最嚴(yán)重的干擾來(lái)自于供電系統(tǒng)干擾。來(lái)自于供電系統(tǒng)干擾。l由于任何電源及輸電線路都存在內(nèi)阻，由于任何電源及輸電線路都存在內(nèi)阻，所以電網(wǎng)中出現(xiàn)的各種干擾信號(hào)都可能所以電網(wǎng)中出現(xiàn)的各種干擾信號(hào)都可能對(duì)電網(wǎng)中的各種設(shè)備包括電子系統(tǒng)產(chǎn)生對(duì)電網(wǎng)中的各種設(shè)備包括電子系統(tǒng)產(chǎn)生干擾。干擾。l供電系統(tǒng)干擾問(wèn)題可以通過(guò)穩(wěn)壓、隔離

13、、供電系統(tǒng)干擾問(wèn)題可以通過(guò)穩(wěn)壓、隔離、濾波等措施加以解決。濾波等措施加以解決。l過(guò)程通道是電子系統(tǒng)利用前向通道、后向通道過(guò)程通道是電子系統(tǒng)利用前向通道、后向通道和（人機(jī)）交互通道進(jìn)行信息傳輸?shù)穆窂健：停ㄈ藱C(jī)）交互通道進(jìn)行信息傳輸?shù)穆窂?。l在過(guò)程通道中，長(zhǎng)線傳輸是干擾產(chǎn)生的主要原在過(guò)程通道中，長(zhǎng)線傳輸是干擾產(chǎn)生的主要原因。因。在電子系統(tǒng)中，尤其當(dāng)傳輸線上的信息為在電子系統(tǒng)中，尤其當(dāng)傳輸線上的信息為脈沖波時(shí)脈沖波時(shí)，它在傳輸線上的傳輸會(huì)出現(xiàn)它在傳輸線上的傳輸會(huì)出現(xiàn)延遲、延遲、畸變、衰減與通道干擾耦合畸變、衰減與通道干擾耦合（交擾）交擾），還可能，還可能接收來(lái)自空間電磁場(chǎng)的干擾。接收來(lái)自空間電磁場(chǎng)的

14、干擾。l為保證長(zhǎng)線傳輸?shù)目煽啃詾楸ＷC長(zhǎng)線傳輸?shù)目煽啃裕刹捎霉怆婑詈细艨刹捎霉怆婑詈细綦x、雙絞線傳輸、同軸電纜傳輸、阻抗匹配及離、雙絞線傳輸、同軸電纜傳輸、阻抗匹配及屏蔽等方法解決干擾問(wèn)題。屏蔽等方法解決干擾問(wèn)題。l空間干擾主要指電磁場(chǎng)在線路、導(dǎo)體、殼空間干擾主要指電磁場(chǎng)在線路、導(dǎo)體、殼體上的輻射而引起的噪聲吸收與調(diào)制。體上的輻射而引起的噪聲吸收與調(diào)制。l干擾來(lái)自于系統(tǒng)的內(nèi)部和外部，系統(tǒng)本身干擾來(lái)自于系統(tǒng)的內(nèi)部和外部，系統(tǒng)本身既可能接受外來(lái)干擾也可能對(duì)外產(chǎn)生空間既可能接受外來(lái)干擾也可能對(duì)外產(chǎn)生空間干擾。干擾。l一般情況下空間干擾在強(qiáng)度上遠(yuǎn)小于過(guò)程一般情況下空間干擾在強(qiáng)度上遠(yuǎn)小于過(guò)程通道干擾和供

15、電系統(tǒng)干擾，而且空間干擾通道干擾和供電系統(tǒng)干擾，而且空間干擾可用良好的屏蔽、正確的接地和布局設(shè)計(jì)可用良好的屏蔽、正確的接地和布局設(shè)計(jì)加以解決。加以解決。l電子系統(tǒng)的抗干擾設(shè)計(jì)既有硬件方面的任務(wù)電子系統(tǒng)的抗干擾設(shè)計(jì)既有硬件方面的任務(wù)也有軟件方面的任務(wù)。也有軟件方面的任務(wù)。l軟件抗干擾措施雖然使用靈活、成本低廉軟件抗干擾措施雖然使用靈活、成本低廉，但增加了軟件編程工作量和但增加了軟件編程工作量和CPU運(yùn)行時(shí)間，運(yùn)行時(shí)間，而且對(duì)于某些干擾也難以消除。而且對(duì)于某些干擾也難以消除。l因此在系統(tǒng)抗干擾設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)將軟、硬件抗干因此在系統(tǒng)抗干擾設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)將軟、硬件抗干擾措施有機(jī)地結(jié)合起來(lái)，使它們相輔相成，擾措施有

16、機(jī)地結(jié)合起來(lái)，使它們相輔相成，保證系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性。保證系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性。l我們主要介紹硬件抗干擾措施（要掌握?。┪覀冎饕榻B硬件抗干擾措施（要掌握?。┒?、電子系統(tǒng)的抗干擾設(shè)計(jì)二、電子系統(tǒng)的抗干擾設(shè)計(jì)二、電子系統(tǒng)的抗干擾設(shè)計(jì)二、電子系統(tǒng)的抗干擾設(shè)計(jì)1. 硬件抗干擾措施硬件抗干擾措施 為防止干擾通過(guò)前述三個(gè)渠道進(jìn)入電子系統(tǒng)，為防止干擾通過(guò)前述三個(gè)渠道進(jìn)入電子系統(tǒng)，一般采取的硬件抗干擾措施有：一般采取的硬件抗干擾措施有：(1) 切斷來(lái)自電源的干擾切斷來(lái)自電源的干擾(2) 切斷來(lái)自過(guò)程通道的干擾切斷來(lái)自過(guò)程通道的干擾(3) 抑制空間干擾抑制空間干擾 (4) 印刷電路板的抗干擾：印刷電路板的抗干擾：

17、電路布線注意：電路布線注意： 地線設(shè)計(jì)；地線設(shè)計(jì)； 電源線設(shè)計(jì)；電源線設(shè)計(jì)； 配置去耦電容配置去耦電容元器件布置注意：元器件布置注意： 印刷電路板尺寸與印刷電路板尺寸與器件布置（主要有三點(diǎn)）器件布置（主要有三點(diǎn)）(1) 切斷來(lái)自電源的干擾切斷來(lái)自電源的干擾電源的設(shè)計(jì)中應(yīng)采用交流穩(wěn)壓、隔離變壓、電源的設(shè)計(jì)中應(yīng)采用交流穩(wěn)壓、隔離變壓、低通濾波和直流穩(wěn)壓及各種去耦等措施。低通濾波和直流穩(wěn)壓及各種去耦等措施。供電系統(tǒng)的典型配置如下圖供電系統(tǒng)的典型配置如下圖(三圖三圖7-1)所示。所示。切斷來(lái)自電源的干擾的措施：切斷來(lái)自電源的干擾的措施： (1) 有電源變壓器時(shí)有電源變壓器時(shí)： 加隔離層加隔離層 (2)

18、 對(duì)開(kāi)關(guān)電源（無(wú)電源變壓器時(shí)）對(duì)開(kāi)關(guān)電源（無(wú)電源變壓器時(shí)）： (a) 加濾波器加濾波器 (b) 加高頻旁路電容加高頻旁路電容(2) 切斷來(lái)自過(guò)程通道的干擾切斷來(lái)自過(guò)程通道的干擾設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)視具體情況選擇使用：設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)視具體情況選擇使用：模擬信號(hào)通過(guò)各類(lèi)隔離放大器（變壓器或光電）進(jìn)行隔模擬信號(hào)通過(guò)各類(lèi)隔離放大器（變壓器或光電）進(jìn)行隔離。離。由于切斷了系統(tǒng)與外界的一切電的傳輸聯(lián)系，因而由于切斷了系統(tǒng)與外界的一切電的傳輸聯(lián)系，因而過(guò)程通道中的干擾可以被有效地消除。過(guò)程通道中的干擾可以被有效地消除。與模擬信號(hào)一樣，與模擬信號(hào)一樣，數(shù)字信號(hào)采用光電耦合器隔離數(shù)字信號(hào)采用光電耦合器隔離，也可，也可有效地隔離過(guò)

19、程通道中的干擾信號(hào)，特別是用于不同接有效地隔離過(guò)程通道中的干擾信號(hào)，特別是用于不同接地電位的系統(tǒng)之間的信號(hào)傳輸，如下圖地電位的系統(tǒng)之間的信號(hào)傳輸，如下圖(三圖三圖7-2)所示。所示。模擬地和數(shù)字地分開(kāi)，避模擬地和數(shù)字地分開(kāi)，避免公共地阻抗對(duì)模擬信號(hào)免公共地阻抗對(duì)模擬信號(hào)和數(shù)字信號(hào)產(chǎn)生耦合作用。和數(shù)字信號(hào)產(chǎn)生耦合作用。如右如右所示所示，數(shù)字地和模擬地分，數(shù)字地和模擬地分開(kāi)，只有一個(gè)公共點(diǎn)連接，開(kāi)，只有一個(gè)公共點(diǎn)連接，這樣不會(huì)造成公共的阻抗這樣不會(huì)造成公共的阻抗耦合。耦合。 (a)不好！不好！(b)好！好！用用電流傳輸電流傳輸代替代替電壓傳輸電壓傳輸，可獲得較，可獲得較好的抗干擾能力。好的抗干擾能

20、力。這是因?yàn)檫@是因?yàn)楦蓴_噪聲干擾噪聲雖有較大的電壓幅度，但能量小，只雖有較大的電壓幅度，但能量小，只能形成能形成微弱電流微弱電流，故可被抑制。光電，故可被抑制。光電耦合器就是工作在電流狀態(tài)，干擾信耦合器就是工作在電流狀態(tài)，干擾信號(hào)產(chǎn)生的弱電流無(wú)法形成足夠的光通號(hào)產(chǎn)生的弱電流無(wú)法形成足夠的光通量，因而其傳輸中斷，但不影響量，因而其傳輸中斷，但不影響有用有用信號(hào)信號(hào)的傳輸。的傳輸。采用雙絞線或同軸電纜傳輸。使用平行線時(shí)，當(dāng)信號(hào)線采用雙絞線或同軸電纜傳輸。使用平行線時(shí)，當(dāng)信號(hào)線周?chē)姶艌?chǎng)發(fā)生變化，信號(hào)線上就感應(yīng)了干擾噪聲。周?chē)姶艌?chǎng)發(fā)生變化，信號(hào)線上就感應(yīng)了干擾噪聲。如如下圖下圖(a)(三圖三圖7-

21、3)所示，使用雙絞線傳輸時(shí)，雙絞線能所示，使用雙絞線傳輸時(shí)，雙絞線能使各個(gè)小環(huán)路的磁場(chǎng)感應(yīng)干擾相互抵消，對(duì)外部磁場(chǎng)變使各個(gè)小環(huán)路的磁場(chǎng)感應(yīng)干擾相互抵消，對(duì)外部磁場(chǎng)變化引起的干擾具有一定的抑制效果。下圖化引起的干擾具有一定的抑制效果。下圖(b)(三圖三圖7-3)是使用同軸電纜傳輸示意圖，由于同軸電纜外殼有屏蔽是使用同軸電纜傳輸示意圖，由于同軸電纜外殼有屏蔽作用，只要注意正確接地，就可有效抑制電磁干擾。作用，只要注意正確接地，就可有效抑制電磁干擾。TR+TR-(a). 絞合線既可減少自身絞合線既可減少自身回路的向外輻射，又可抵回路的向外輻射，又可抵御外來(lái)磁場(chǎng)對(duì)絞線回路的御外來(lái)磁場(chǎng)對(duì)絞線回路的干擾。

22、雙絞線具有磁屏蔽干擾。雙絞線具有磁屏蔽的作用，單位長(zhǎng)度絞合數(shù)的作用，單位長(zhǎng)度絞合數(shù)越多效果越好。雙絞線本越多效果越好。雙絞線本身沒(méi)有電場(chǎng)屏蔽的作用，身沒(méi)有電場(chǎng)屏蔽的作用，通常在其外圍包一層金屬通常在其外圍包一層金屬屏蔽層，屏蔽層接地就能屏蔽層，屏蔽層接地就能產(chǎn)生電屏蔽。產(chǎn)生電屏蔽。長(zhǎng)線傳輸?shù)淖杩蛊ヅ洹ｉL(zhǎng)線傳輸時(shí)，阻抗不匹配長(zhǎng)線傳輸?shù)淖杩蛊ヅ洹ｉL(zhǎng)線傳輸時(shí)，阻抗不匹配的傳輸線會(huì)產(chǎn)生反射，使信號(hào)出現(xiàn)畸變、衰減，的傳輸線會(huì)產(chǎn)生反射，使信號(hào)出現(xiàn)畸變、衰減，導(dǎo)致信號(hào)失真。導(dǎo)致信號(hào)失真。為了對(duì)傳輸線進(jìn)行為了對(duì)傳輸線進(jìn)行阻抗匹配阻抗匹配，必，必須估算出它的須估算出它的特性阻抗特性阻抗，并設(shè)計(jì)匹配的交界面。，并

23、設(shè)計(jì)匹配的交界面。對(duì)于一般的電子系統(tǒng)，采用如下圖對(duì)于一般的電子系統(tǒng)，采用如下圖(三圖三圖7-4)所示所示電路可以消除阻抗不匹配引起的過(guò)程通道干擾。電路可以消除阻抗不匹配引起的過(guò)程通道干擾。施密特施密特觸發(fā)器觸發(fā)器雙絞線雙絞線施密特施密特觸發(fā)器觸發(fā)器附錄：施密特觸發(fā)器的應(yīng)用附錄：施密特觸發(fā)器的應(yīng)用v 波形變換波形變換v施密特觸施密特觸發(fā)器用于發(fā)器用于脈沖整形脈沖整形電容較大電容較大其他信號(hào)導(dǎo)線其他信號(hào)導(dǎo)線間的分布電容間的分布電容疊加疊加v 脈沖鑒幅脈沖鑒幅(3) 抑制空間干擾抑制空間干擾 加大印刷板間的間隔加大印刷板間的間隔，加大導(dǎo)線加大導(dǎo)線間、元器件間的間隔間、元器件間的間隔，導(dǎo)線之間添加導(dǎo)線

24、之間添加接地線等。接地線等。 系統(tǒng)中敏感部件遠(yuǎn)離開(kāi)關(guān)功率源。系統(tǒng)中敏感部件遠(yuǎn)離開(kāi)關(guān)功率源。 長(zhǎng)線傳輸使用同軸電纜或屏蔽線。長(zhǎng)線傳輸使用同軸電纜或屏蔽線。 使用金屬機(jī)殼并接地屏蔽。使用金屬機(jī)殼并接地屏蔽。(4) 印刷電路板的抗干擾設(shè)計(jì)印刷電路板的抗干擾設(shè)計(jì)l印刷電路板是電子系統(tǒng)中器印刷電路板是電子系統(tǒng)中器件、信號(hào)線、電源線的高密件、信號(hào)線、電源線的高密度集合體。度集合體。l印刷電路板設(shè)計(jì)的好壞對(duì)系印刷電路板設(shè)計(jì)的好壞對(duì)系統(tǒng)的抗干擾能力影響很大。統(tǒng)的抗干擾能力影響很大。l常用的抗干擾措施有：常用的抗干擾措施有： 地線設(shè)計(jì)（地線設(shè)計(jì)（時(shí)的注意要點(diǎn)之一）時(shí)的注意要點(diǎn)之一） 正確的接地與屏蔽可以解決大部

25、分的干擾問(wèn)題正確的接地與屏蔽可以解決大部分的干擾問(wèn)題(1)盡量粗，盡可能減小地線阻抗盡量粗，盡可能減小地線阻抗，從而減小因，從而減小因而產(chǎn)生的干擾而產(chǎn)生的干擾（）信號(hào)在流通過(guò)程中的地線信號(hào)在流通過(guò)程中的地線，如果細(xì)的話如果細(xì)的話，則有交流則有交流、直流壓降直流壓降（干干擾電壓）：低電平不能超過(guò)低電平的上限值擾電壓）：低電平不能超過(guò)低電平的上限值，如果超過(guò)就會(huì)被認(rèn)為如果超過(guò)就會(huì)被認(rèn)為是高電平了，所以如果地線產(chǎn)生附加壓降的話是高電平了，所以如果地線產(chǎn)生附加壓降的話，低電平加上地線干低電平加上地線干擾電壓擾電壓，就可能超過(guò)低電平的上限值了就可能超過(guò)低電平的上限值了！(a) 檢查信號(hào)通道中地線是否有很

26、細(xì)很長(zhǎng)區(qū)域檢查信號(hào)通道中地線是否有很細(xì)很長(zhǎng)區(qū)域；(b) 檢查電源流通通道中是否有很細(xì)很長(zhǎng)的段。檢查電源流通通道中是否有很細(xì)很長(zhǎng)的段。(2)封閉小環(huán)形式封閉小環(huán)形式：將數(shù)字地做成閉合的網(wǎng)格，可將數(shù)字地做成閉合的網(wǎng)格，可以降低各元器件之間的地線電位差，能明顯提以降低各元器件之間的地線電位差，能明顯提高抗干擾能力。高抗干擾能力。SLR根據(jù)電阻公式：根據(jù)電阻公式：地線粗，地線粗，S大，大，則則R小小如圖如圖(a)所示，大電流所示，大電流 I從負(fù)載從負(fù)載ZL流回直流電源流回直流電源VDC，如果它的流動(dòng)如果它的流動(dòng)路徑是路徑是Z3Z2Z1，VN為地電流為地電流通過(guò)地阻抗產(chǎn)生的電壓，則在通過(guò)地阻抗產(chǎn)生的電壓

27、，則在Z2上的這部分電壓和信號(hào)上的這部分電壓和信號(hào)VS串聯(lián)輸串聯(lián)輸入到放大器入到放大器A，當(dāng)幅度和相位滿(mǎn)足當(dāng)幅度和相位滿(mǎn)足一定條件時(shí)就會(huì)引起正反饋?zhàn)约ひ欢l件時(shí)就會(huì)引起正反饋?zhàn)约ふ袷?，這就是公共阻抗耦合影響振蕩，這就是公共阻抗耦合影響的例子。的例子。(a)不好！不好！+如圖如圖(b)所示，如果將電源的所示，如果將電源的接地點(diǎn)改一下，使負(fù)載電流接地點(diǎn)改一下，使負(fù)載電流通過(guò)通過(guò)Z4流回直流電源流回直流電源VDC，就，就解決了公共阻抗問(wèn)題?；蛘呓鉀Q了公共阻抗問(wèn)題?；蛘邔⑿盘?hào)源將信號(hào)源VS的接地點(diǎn)與放大的接地點(diǎn)與放大器的接地點(diǎn)并在一起，也可器的接地點(diǎn)并在一起，也可以消除公共阻抗影響。以消除公共阻抗影響

28、。(b)好！好！+(3)注意單點(diǎn)接地與多點(diǎn)接地選擇注意單點(diǎn)接地與多點(diǎn)接地選擇。在。在低頻電路低頻電路中，中，導(dǎo)線與元器件間的分布電感影響較小，而接地導(dǎo)線與元器件間的分布電感影響較小，而接地電路中的環(huán)流引起的干擾對(duì)系統(tǒng)影響較大，因電路中的環(huán)流引起的干擾對(duì)系統(tǒng)影響較大，因而只采用而只采用一點(diǎn)接地一點(diǎn)接地；在；在高頻電路高頻電路中，地線阻抗中，地線阻抗變得很大，此時(shí)應(yīng)盡量降低地線阻抗，應(yīng)采用變得很大，此時(shí)應(yīng)盡量降低地線阻抗，應(yīng)采用就近多點(diǎn)接地法就近多點(diǎn)接地法。(4)數(shù)字信號(hào)地與模擬信號(hào)地分開(kāi)連接，最終單點(diǎn)數(shù)字信號(hào)地與模擬信號(hào)地分開(kāi)連接，最終單點(diǎn)相連相連，消除地電路經(jīng)過(guò)公共阻抗而產(chǎn)生的干擾，消除地電路

29、經(jīng)過(guò)公共阻抗而產(chǎn)生的干擾（如前面如前面四圖四圖3-135/三圖三圖4-164所示，所示，第三版第三版書(shū)上誤寫(xiě)為書(shū)上誤寫(xiě)為圖圖4-120）。）。 電源線設(shè)計(jì)（電源線設(shè)計(jì)（時(shí)的注意要點(diǎn)之二）時(shí)的注意要點(diǎn)之二）除了要根據(jù)電流的大小盡量加大線條寬度外，還可除了要根據(jù)電流的大小盡量加大線條寬度外，還可以利用電源線高頻阻抗小的特點(diǎn)，將它與邏輯信號(hào)以利用電源線高頻阻抗小的特點(diǎn)，將它與邏輯信號(hào)線平行布線線平行布線，以起到與地線相似的隔離作用；但電以起到與地線相似的隔離作用；但電源線應(yīng)遠(yuǎn)離敏感信號(hào)線，以減少干擾。源線應(yīng)遠(yuǎn)離敏感信號(hào)線，以減少干擾。電源線的要求沒(méi)有地線那么高電源線的要求沒(méi)有地線那么高：(a) 電源

30、線適當(dāng)粗，不能產(chǎn)生過(guò)大壓降；電源線適當(dāng)粗，不能產(chǎn)生過(guò)大壓降；(b) 在集成塊的在集成塊的VCC端，加濾波電路。端，加濾波電路。SLR根據(jù)電阻公式：根據(jù)電阻公式：電源線粗，電源線粗，S大，大，則則R小小 配置去耦電容（配置去耦電容（時(shí)的注意要點(diǎn)之三）時(shí)的注意要點(diǎn)之三）在印刷電路板的各個(gè)關(guān)鍵部位配置去耦電容是印刷電在印刷電路板的各個(gè)關(guān)鍵部位配置去耦電容是印刷電路板設(shè)計(jì)的一項(xiàng)常規(guī)做法，它包括以下幾個(gè)方面路板設(shè)計(jì)的一項(xiàng)常規(guī)做法，它包括以下幾個(gè)方面：(a) 在電路板電源輸入端跨接一個(gè)在電路板電源輸入端跨接一個(gè)10100 F（或更大或更大）的電解電容，的電解電容，濾除電源中的低頻干擾濾除電源中的低頻干擾。

31、但由于大電解。但由于大電解電容存在較大的分布電感，因而它濾除高頻干擾的效電容存在較大的分布電感，因而它濾除高頻干擾的效果反而不如小電容。果反而不如小電容。(b) 在每個(gè)關(guān)鍵集成電路芯片的電源輸入端跨接一個(gè)在每個(gè)關(guān)鍵集成電路芯片的電源輸入端跨接一個(gè)高頻性能好的高頻性能好的0.01 F的陶瓷電容或鉭電容（與的陶瓷電容或鉭電容（與(a)中中的大電容并聯(lián)），的大電容并聯(lián)），濾除電源中的高頻干擾濾除電源中的高頻干擾。(c) 去耦電容的引線不能太長(zhǎng)，特別是高頻旁路電容去耦電容的引線不能太長(zhǎng)，特別是高頻旁路電容不能有長(zhǎng)引線（這會(huì)造成低頻不穩(wěn)定即低音頻振蕩）。不能有長(zhǎng)引線（這會(huì)造成低頻不穩(wěn)定即低音頻振蕩）。l

32、EMI（電磁干擾）電源濾波器對(duì)干擾噪聲的抑制能（電磁干擾）電源濾波器對(duì)干擾噪聲的抑制能力通常用插入損耗（力通常用插入損耗（Insertion Loss）特性來(lái)衡量。）特性來(lái)衡量。插入損耗的定義為：沒(méi)有濾波器接入時(shí)從噪聲源傳插入損耗的定義為：沒(méi)有濾波器接入時(shí)從噪聲源傳輸?shù)截?fù)載的噪聲功率輸?shù)截?fù)載的噪聲功率P1和接入濾波器后噪聲源傳輸和接入濾波器后噪聲源傳輸?shù)截?fù)載的噪聲功率到負(fù)載的噪聲功率P2之比，用之比，用dB（分貝）表示。從（分貝）表示。從理想電容的插入損耗特性曲線可見(jiàn)，理想電容的插入損耗特性曲線可見(jiàn)，1 F電容對(duì)應(yīng)電容對(duì)應(yīng)的插入損耗曲線斜率接近的插入損耗曲線斜率接近20dB/10倍頻。倍頻。l

33、觀察其中某一條插入損耗特性，當(dāng)頻率增加觀察其中某一條插入損耗特性，當(dāng)頻率增加時(shí)，電容的插入損耗值是增加的，也就是說(shuō)時(shí)，電容的插入損耗值是增加的，也就是說(shuō)P1/P2值是增加的，這意味著系統(tǒng)通過(guò)電容濾值是增加的，這意味著系統(tǒng)通過(guò)電容濾波以后能夠傳輸?shù)截?fù)載的噪聲減少，電容濾波以后能夠傳輸?shù)截?fù)載的噪聲減少，電容濾除高頻噪聲的能力增強(qiáng)。從理想電容的公式除高頻噪聲的能力增強(qiáng)。從理想電容的公式分析，當(dāng)電容一定時(shí)，信號(hào)頻率越高，回路分析，當(dāng)電容一定時(shí)，信號(hào)頻率越高，回路阻抗越低，也即阻抗越低，也即電容比較易于濾除高頻成分電容比較易于濾除高頻成分。l再觀察不同電容所對(duì)應(yīng)的曲線，在頻率很低再觀察不同電容所對(duì)應(yīng)的曲

34、線，在頻率很低的情況下，各種電容所對(duì)應(yīng)的插入損耗值是的情況下，各種電容所對(duì)應(yīng)的插入損耗值是近似相同的，但是隨著頻率的增加，小電容近似相同的，但是隨著頻率的增加，小電容的插入損耗值增加的幅度較大電容要慢一些，的插入損耗值增加的幅度較大電容要慢一些，P1/P2值增加得也就較慢，也就是說(shuō)值增加得也就較慢，也就是說(shuō)大電容更大電容更容易濾除低頻噪聲容易濾除低頻噪聲。（參見(jiàn)備注分析）（參見(jiàn)備注分析）l因而我們?cè)谠O(shè)計(jì)高速電路板時(shí)，通常在電路因而我們?cè)谠O(shè)計(jì)高速電路板時(shí)，通常在電路板的電源接入端放置一個(gè)板的電源接入端放置一個(gè)110 F的電容，濾的電容，濾除低頻噪聲；在電路板上每個(gè)器件的電源與除低頻噪聲；在電路板

35、上每個(gè)器件的電源與地線之間放置一個(gè)地線之間放置一個(gè)0.010.1 F的電容，濾除的電容，濾除高頻噪聲。高頻噪聲。l電容濾波的目的是濾除疊加在電源系統(tǒng)中電容濾波的目的是濾除疊加在電源系統(tǒng)中的交流成分，當(dāng)頻率一定時(shí)，電容值越大，的交流成分，當(dāng)頻率一定時(shí)，電容值越大，回路中的阻抗就越小，這樣交流信號(hào)就越回路中的阻抗就越小，這樣交流信號(hào)就越容易通過(guò)電容流到地平面上去，換句話說(shuō)，容易通過(guò)電容流到地平面上去，換句話說(shuō)，即似乎電容值越大其濾波效果越好，事實(shí)即似乎電容值越大其濾波效果越好，事實(shí)上并非如此，因?yàn)閷?shí)際電容并不具有理想上并非如此，因?yàn)閷?shí)際電容并不具有理想電容的所有特性。實(shí)際電容存在寄生成分，電容的所

36、有特性。實(shí)際電容存在寄生成分，這是構(gòu)造電容器極板和引線時(shí)所形成的，這是構(gòu)造電容器極板和引線時(shí)所形成的，而這些寄生成分可等效為串聯(lián)在電容上的而這些寄生成分可等效為串聯(lián)在電容上的電阻與電感，通常稱(chēng)之為等效串聯(lián)電阻電阻與電感，通常稱(chēng)之為等效串聯(lián)電阻（ESR）和等效串聯(lián)電感（）和等效串聯(lián)電感（ESL）。）。l實(shí)際電容在工作時(shí)由于存在寄生電感實(shí)際電容在工作時(shí)由于存在寄生電感的緣故，使得電容回路成為一個(gè)串聯(lián)的緣故，使得電容回路成為一個(gè)串聯(lián)諧振回路。當(dāng)頻率小于自諧振頻率諧振回路。當(dāng)頻率小于自諧振頻率f0時(shí)，呈現(xiàn)為電容；頻率大于時(shí)，呈現(xiàn)為電容；頻率大于f0時(shí)，呈時(shí)，呈現(xiàn)為電感。所以，電容器更像是一個(gè)現(xiàn)為電感。

37、所以，電容器更像是一個(gè)帶阻濾波器，而不是一個(gè)低通濾波器。帶阻濾波器，而不是一個(gè)低通濾波器。l任何一種電容器的有效頻率范圍是有任何一種電容器的有效頻率范圍是有限的，而對(duì)于一個(gè)系統(tǒng)，既有低頻噪限的，而對(duì)于一個(gè)系統(tǒng)，既有低頻噪聲，又有高頻噪聲，所以通常要用不聲，又有高頻噪聲，所以通常要用不同類(lèi)型的電容并聯(lián)來(lái)達(dá)到更寬的有效同類(lèi)型的電容并聯(lián)來(lái)達(dá)到更寬的有效頻率范圍。頻率范圍。l電子線路中的同一電容，有時(shí)稱(chēng)它去耦電容，有時(shí)又稱(chēng)電子線路中的同一電容，有時(shí)稱(chēng)它去耦電容，有時(shí)又稱(chēng)它為旁路電容。去耦電容和旁路電容都是起到抗干擾的它為旁路電容。去耦電容和旁路電容都是起到抗干擾的作用，但是當(dāng)我們從不同的角度去看時(shí)，它

38、們所起的作作用，但是當(dāng)我們從不同的角度去看時(shí)，它們所起的作用是不同的，所以才有不同的稱(chēng)謂。用是不同的，所以才有不同的稱(chēng)謂。l旁路（旁路（bypass）電容是把）電容是把輸入信號(hào)輸入信號(hào)中的高頻噪聲作為中的高頻噪聲作為濾除對(duì)象，它的作用是濾除前級(jí)電路所攜帶的高頻雜波；濾除對(duì)象，它的作用是濾除前級(jí)電路所攜帶的高頻雜波；而去耦（而去耦（decoupling）電容也稱(chēng)退耦電容，是把該級(jí)）電容也稱(chēng)退耦電容，是把該級(jí)輸出信號(hào)輸出信號(hào)的干擾作為濾除對(duì)象，對(duì)于下一級(jí)電路來(lái)說(shuō)，的干擾作為濾除對(duì)象，對(duì)于下一級(jí)電路來(lái)說(shuō)，它又是旁路電容。它又是旁路電容。l我們經(jīng)?？梢钥吹剑陔娫春偷刂g連接著去耦電容，我們經(jīng)?？梢钥?/p>

39、到，在電源和地之間連接著去耦電容，它有三個(gè)方面的作用：一是作為本集成電路的蓄能電容；它有三個(gè)方面的作用：一是作為本集成電路的蓄能電容；二是濾除該器件產(chǎn)生的高頻噪聲，切斷其通過(guò)供電回路二是濾除該器件產(chǎn)生的高頻噪聲，切斷其通過(guò)供電回路進(jìn)行傳播的通路；三是防止電源攜帶的噪聲對(duì)電路構(gòu)成進(jìn)行傳播的通路；三是防止電源攜帶的噪聲對(duì)電路構(gòu)成干擾。干擾。去耦電容和旁路電容的示意電路圖去耦電容和旁路電容的示意電路圖l旁路電容：旁路電容：旁路電容的主要功能是產(chǎn)生一個(gè)交流分路，從旁路電容的主要功能是產(chǎn)生一個(gè)交流分路，從而消去進(jìn)入易感區(qū)的那些不需要的能量。而消去進(jìn)入易感區(qū)的那些不需要的能量。旁路電容一般作為高頻旁路器件

40、來(lái)減小對(duì)電源旁路電容一般作為高頻旁路器件來(lái)減小對(duì)電源模塊的瞬態(tài)電流需求。模塊的瞬態(tài)電流需求。通常鋁電解電容和鉭電通常鋁電解電容和鉭電容比較適合作旁路電容，其電容值取決于容比較適合作旁路電容，其電容值取決于PCB板上的瞬態(tài)電流需求，一般在板上的瞬態(tài)電流需求，一般在10至至470 F范圍范圍內(nèi)。若內(nèi)。若PCB板上有許多集成電路、高速開(kāi)關(guān)電板上有許多集成電路、高速開(kāi)關(guān)電路和具有長(zhǎng)引線的電源，則應(yīng)選擇大容量電容。路和具有長(zhǎng)引線的電源，則應(yīng)選擇大容量電容。l去耦電容：去耦電容：有源器件在開(kāi)關(guān)時(shí)產(chǎn)生的高頻開(kāi)關(guān)噪聲將沿著有源器件在開(kāi)關(guān)時(shí)產(chǎn)生的高頻開(kāi)關(guān)噪聲將沿著電源線傳播。電源線傳播。去耦電容的主要功能就是提

41、供一去耦電容的主要功能就是提供一個(gè)局部的直流電源給有源器件，以減少開(kāi)關(guān)噪個(gè)局部的直流電源給有源器件，以減少開(kāi)關(guān)噪聲在板上的傳播和將噪聲引導(dǎo)到地。聲在板上的傳播和將噪聲引導(dǎo)到地。l實(shí)際上，旁路電容和去耦電容都應(yīng)該盡可能放實(shí)際上，旁路電容和去耦電容都應(yīng)該盡可能放在靠近電源輸入處以幫助濾除高頻噪聲。在靠近電源輸入處以幫助濾除高頻噪聲。去耦去耦電容的取值大約是旁路電容的電容的取值大約是旁路電容的1/100到到1/1000。為了得到更好的為了得到更好的EMC（電磁兼容）特性，去耦（電磁兼容）特性，去耦電容還應(yīng)盡可能地靠近每個(gè)集成塊（電容還應(yīng)盡可能地靠近每個(gè)集成塊（IC），因），因?yàn)椴季€阻抗將減小去耦電容

42、的效力。為布線阻抗將減小去耦電容的效力。陶瓷電容陶瓷電容常被用來(lái)去耦，其值決定于最快信號(hào)的上升時(shí)常被用來(lái)去耦，其值決定于最快信號(hào)的上升時(shí)間和下降時(shí)間。例如，對(duì)一個(gè)間和下降時(shí)間。例如，對(duì)一個(gè)33MHz的時(shí)鐘信的時(shí)鐘信號(hào)，可使用號(hào)，可使用4.7nF到到100nF的電容；對(duì)一個(gè)的電容；對(duì)一個(gè)100MHz時(shí)鐘信號(hào)，可使用時(shí)鐘信號(hào)，可使用10nF的電容。選擇的電容。選擇去耦電容時(shí)，除了考慮電容值外，去耦電容時(shí)，除了考慮電容值外，ESR（等效（等效串聯(lián)電阻）值也會(huì)影響去耦能力。為了去耦應(yīng)串聯(lián)電阻）值也會(huì)影響去耦能力。為了去耦應(yīng)選擇選擇ESR值低于值低于1歐姆的電容。歐姆的電容。電源去耦問(wèn)題電源去耦問(wèn)題l所

43、有精密模擬集成電路（所有精密模擬集成電路（IC）甚至低頻電路都含有截）甚至低頻電路都含有截止頻率為幾百止頻率為幾百M(fèi)Hz的晶體管。因此這些器件的電源必的晶體管。因此這些器件的電源必須對(duì)地去耦，在盡量靠近須對(duì)地去耦，在盡量靠近IC高頻處返回以防止在甚高高頻處返回以防止在甚高頻情況下的不穩(wěn)定性。使用的這種去耦電容必須具有頻情況下的不穩(wěn)定性。使用的這種去耦電容必須具有低自感而且其引線應(yīng)該盡可能短（最好用低自感而且其引線應(yīng)該盡可能短（最好用10100nF，表面安裝陶瓷電容芯片，但其引腳長(zhǎng)度如果小于表面安裝陶瓷電容芯片，但其引腳長(zhǎng)度如果小于2mm一般最為有效）。一般最為有效）。l低頻去耦也很重要，因?yàn)殡?/p>

44、源抑制（低頻去耦也很重要，因?yàn)殡娫匆种疲≒SR）通常在直）通常在直流條件下規(guī)定并且隨電源脈動(dòng)頻率的增加而明顯變壞。流條件下規(guī)定并且隨電源脈動(dòng)頻率的增加而明顯變壞。使用鉭電解電容進(jìn)行旁路可提供好的低頻去耦。使用鉭電解電容進(jìn)行旁路可提供好的低頻去耦。l去耦電容接長(zhǎng)引線沒(méi)有好處，這會(huì)產(chǎn)生低頻不穩(wěn)定去耦電容接長(zhǎng)引線沒(méi)有好處，這會(huì)產(chǎn)生低頻不穩(wěn)定（低音頻振蕩）。但對(duì)每個(gè)集成電路都進(jìn)行低頻去耦，（低音頻振蕩）。但對(duì)每個(gè)集成電路都進(jìn)行低頻去耦，通常是沒(méi)有必要的。通常是沒(méi)有必要的。電源去耦問(wèn)題電源去耦問(wèn)題l理想的高頻去耦要求為：理想的高頻去耦要求為：1低電感電容器（單片低電感電容器（單片陶瓷電容器）；陶瓷電容器

45、）；2緊靠集成電路安裝；緊靠集成電路安裝；3短引短引腳電容器；腳電容器；4短而寬的導(dǎo)電帶。短而寬的導(dǎo)電帶。l電源去耦不只是防止不穩(wěn)定。運(yùn)算放大器（至少）電源去耦不只是防止不穩(wěn)定。運(yùn)算放大器（至少）是有四個(gè)端子的器件，因?yàn)閷?duì)于兩個(gè)信號(hào)輸入端是有四個(gè)端子的器件，因?yàn)閷?duì)于兩個(gè)信號(hào)輸入端和一個(gè)信號(hào)輸出端來(lái)說(shuō)肯定有一個(gè)返回路徑。習(xí)和一個(gè)信號(hào)輸出端來(lái)說(shuō)肯定有一個(gè)返回路徑。習(xí)慣上把運(yùn)算放大器的兩個(gè)電源（指有正、負(fù)電源慣上把運(yùn)算放大器的兩個(gè)電源（指有正、負(fù)電源的運(yùn)算放大器）的公共端看作輸出信號(hào)的返回路的運(yùn)算放大器）的公共端看作輸出信號(hào)的返回路徑，但實(shí)際上，其中一個(gè)電源將是真實(shí)的高頻返徑，但實(shí)際上，其中一個(gè)電源

46、將是真實(shí)的高頻返回路徑。所以對(duì)放大器這個(gè)電源端的去耦問(wèn)題，回路徑。所以對(duì)放大器這個(gè)電源端的去耦問(wèn)題，必須既要考慮正常高頻去耦又要考慮輸出地返回必須既要考慮正常高頻去耦又要考慮輸出地返回路徑的去耦。路徑的去耦。 印刷電路板尺寸與器件布置印刷電路板尺寸與器件布置印刷電路板過(guò)大時(shí)，印刷線條長(zhǎng)，阻抗增加，不僅抗干印刷電路板過(guò)大時(shí)，印刷線條長(zhǎng)，阻抗增加，不僅抗干擾能力下降，而且成本提高；過(guò)小，則散熱不好，且易擾能力下降，而且成本提高；過(guò)小，則散熱不好，且易受鄰近線條干擾。因此，印刷電路板尺寸要適中。受鄰近線條干擾。因此，印刷電路板尺寸要適中。時(shí)應(yīng)遵循的三條原則時(shí)應(yīng)遵循的三條原則：(a) 合理劃分系統(tǒng)，相

47、關(guān)器件應(yīng)盡量放得靠近些。合理劃分系統(tǒng)，相關(guān)器件應(yīng)盡量放得靠近些。例如例如晶振和晶振和CPU等時(shí)序器件的時(shí)鐘信號(hào)輸入端應(yīng)相互靠近些。等時(shí)序器件的時(shí)鐘信號(hào)輸入端應(yīng)相互靠近些。(b) 遠(yuǎn)離易產(chǎn)生噪聲的器件（敏感器件要屏蔽）。遠(yuǎn)離易產(chǎn)生噪聲的器件（敏感器件要屏蔽）。例如例如信號(hào)線與其他器件應(yīng)盡量遠(yuǎn)離晶振（晶振由于產(chǎn)生周期信號(hào)線與其他器件應(yīng)盡量遠(yuǎn)離晶振（晶振由于產(chǎn)生周期性信號(hào)，所以較易對(duì)外產(chǎn)生噪聲）性信號(hào)，所以較易對(duì)外產(chǎn)生噪聲） 。(c) 數(shù)字邏輯電路應(yīng)遠(yuǎn)離大電流模擬電路（數(shù)字邏輯電路應(yīng)遠(yuǎn)離大電流模擬電路（注意模擬部注意模擬部件對(duì)數(shù)字部件的干擾件對(duì)數(shù)字部件的干擾）。例如控制電路（數(shù)字的，如數(shù)。例如控制電

48、路（數(shù)字的，如數(shù)字控制器或單片機(jī)）與驅(qū)動(dòng)電路（模擬的，如驅(qū)動(dòng)揚(yáng)聲字控制器或單片機(jī)）與驅(qū)動(dòng)電路（模擬的，如驅(qū)動(dòng)揚(yáng)聲器或電機(jī)器或電機(jī)）應(yīng)分板制作。應(yīng)分板制作。以上介紹了硬件抗干擾措施的以上介紹了硬件抗干擾措施的一般原則及辦法一般原則及辦法，但實(shí)際情況但實(shí)際情況往往是錯(cuò)綜復(fù)雜的往往是錯(cuò)綜復(fù)雜的，必須仔細(xì)必須仔細(xì)分析研究、反復(fù)實(shí)踐分析研究、反復(fù)實(shí)踐，才可能才可能找到有效的解決辦法。更詳細(xì)找到有效的解決辦法。更詳細(xì)的內(nèi)容請(qǐng)參閱本章后面所附的的內(nèi)容請(qǐng)參閱本章后面所附的參考文獻(xiàn)。參考文獻(xiàn)。2. 軟件抗干擾措施軟件抗干擾措施（以自學(xué)為主，以下主要介紹（以自學(xué)為主，以下主要介紹2條）條）(1) 數(shù)字濾波：共數(shù)字

49、濾波：共7點(diǎn)，以下主要介紹點(diǎn)，以下主要介紹4點(diǎn)：點(diǎn)： 中值濾波：對(duì)一個(gè)采樣點(diǎn)連續(xù)采集多個(gè)信號(hào)，取其中值濾波：對(duì)一個(gè)采樣點(diǎn)連續(xù)采集多個(gè)信號(hào)，取其中間值（中間值（Excel函數(shù)函數(shù)MEDIAN）作為本次采樣值。作為本次采樣值。 算術(shù)平均濾波：對(duì)一個(gè)采樣點(diǎn)連續(xù)采樣多次，以其算術(shù)平均濾波：對(duì)一個(gè)采樣點(diǎn)連續(xù)采樣多次，以其平均值（平均值（Excel函數(shù)函數(shù)AVERAGE）作為該點(diǎn)采樣結(jié)果。作為該點(diǎn)采樣結(jié)果。 一階遞推數(shù)字濾波：利用軟件完成一階遞推數(shù)字濾波：利用軟件完成RC低通濾波器的算法，低通濾波器的算法，實(shí)現(xiàn)用軟件方法替代硬件實(shí)現(xiàn)用軟件方法替代硬件RC濾波器。濾波器。 加權(quán)平均濾波：有時(shí)為了消除采樣值中

50、的隨機(jī)誤差，同時(shí)加權(quán)平均濾波：有時(shí)為了消除采樣值中的隨機(jī)誤差，同時(shí)又不降低系統(tǒng)對(duì)當(dāng)前輸入信號(hào)的靈敏度，可將各采樣點(diǎn)的采又不降低系統(tǒng)對(duì)當(dāng)前輸入信號(hào)的靈敏度，可將各采樣點(diǎn)的采樣值與鄰近的采樣點(diǎn)作加權(quán)平均來(lái)作為實(shí)際采樣值。樣值與鄰近的采樣點(diǎn)作加權(quán)平均來(lái)作為實(shí)際采樣值。(4) 設(shè)置監(jiān)視定時(shí)器：設(shè)置監(jiān)視定時(shí)器：w這是一種使用這是一種使用來(lái)監(jiān)視程序運(yùn)行狀態(tài)的抗干來(lái)監(jiān)視程序運(yùn)行狀態(tài)的抗干擾措施。擾措施。w在主程序中加入對(duì)定時(shí)器時(shí)間進(jìn)行在主程序中加入對(duì)定時(shí)器時(shí)間進(jìn)行的操作，的操作，只要程序正常運(yùn)行，定時(shí)器因程序會(huì)清零就不會(huì)出現(xiàn)超時(shí)只要程序正常運(yùn)行，定時(shí)器因程序會(huì)清零就不會(huì)出現(xiàn)超時(shí)及定時(shí)中斷；及定時(shí)中斷；w而當(dāng)

51、程序因干擾失常時(shí)，定時(shí)器因得不到清零而會(huì)導(dǎo)致超而當(dāng)程序因干擾失常時(shí)，定時(shí)器因得不到清零而會(huì)導(dǎo)致超時(shí)、觸發(fā)定時(shí)中斷，再時(shí)、觸發(fā)定時(shí)中斷，再，從而解，從而解決干擾問(wèn)題，使系統(tǒng)恢復(fù)正常運(yùn)行。決干擾問(wèn)題，使系統(tǒng)恢復(fù)正常運(yùn)行。7.3 電子系統(tǒng)的裝配與調(diào)試電子系統(tǒng)的裝配與調(diào)試一、電子系統(tǒng)的裝配一、電子系統(tǒng)的裝配 電子系統(tǒng)的裝配包括系統(tǒng)的硬件安排、印刷電子系統(tǒng)的裝配包括系統(tǒng)的硬件安排、印刷電路板設(shè)計(jì)、元件焊接、整機(jī)連接等工作。電路板設(shè)計(jì)、元件焊接、整機(jī)連接等工作。 1. 硬件安排硬件安排 （1）整機(jī)結(jié)構(gòu)與印刷電路板分配）整機(jī)結(jié)構(gòu)與印刷電路板分配模擬電路或小信號(hào)電路盡量集中地安排在一塊板上。大功模擬電路或小信

52、號(hào)電路盡量集中地安排在一塊板上。大功率電路、高壓電路、發(fā)射電路等單獨(dú)配置，甚至安排必要率電路、高壓電路、發(fā)射電路等單獨(dú)配置，甚至安排必要的屏蔽盒、絕緣盒、散熱裝置以及保護(hù)裝置等。切忌強(qiáng)、的屏蔽盒、絕緣盒、散熱裝置以及保護(hù)裝置等。切忌強(qiáng)、弱信號(hào)電路混在一起，低壓、高壓電路混在一起，模、數(shù)弱信號(hào)電路混在一起，低壓、高壓電路混在一起，模、數(shù)電路交叉混在一起。電路交叉混在一起。 （2）面板配置）面板配置 （3）連接方法）連接方法2. 印刷電路板的設(shè)計(jì)印刷電路板的設(shè)計(jì)核心問(wèn)題是正確進(jìn)行印刷電路板的布局，盡量采用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)。核心問(wèn)題是正確進(jìn)行印刷電路板的布局，盡量采用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)?？捎每捎肞rote

53、l 99SE/DXP、Altium Designer、PowerPCB、NI Circuit Design Suite - Ultiboard、Cadence Allegro PCB Editor/Designer、Cadence OrCAD Layout等軟件（其中有些軟等軟件（其中有些軟件可利用其自動(dòng)布線件可利用其自動(dòng)布線/智能布線等功能）。智能布線等功能）。 a、布局、布局： (1) 用用Protel畫(huà)電路原理圖；畫(huà)電路原理圖； (2) 建網(wǎng)表（建網(wǎng)表（Netlist）。）。b、設(shè)計(jì)目標(biāo)、設(shè)計(jì)目標(biāo)：(1) 信號(hào)通路盡量簡(jiǎn)捷信號(hào)通路盡量簡(jiǎn)捷；(2) 對(duì)小信號(hào)沒(méi)有來(lái)回通路對(duì)小信號(hào)沒(méi)有來(lái)回通路

54、： 小信號(hào)放大后又回來(lái)，正反饋小信號(hào)放大后又回來(lái)，正反饋，成振蕩器了！成振蕩器了！(3) 連線盡量少連線盡量少，盡量短；盡量短；(4) 器件適當(dāng)?shù)恼R器件適當(dāng)?shù)恼R（相對(duì)的！）。相對(duì)的！）。首先重要的是首先重要的是(1)和和(2)，其次是其次是(3)，最后才是，最后才是(4)。3. 元器件的焊接元器件的焊接有無(wú)短路、斷路現(xiàn)象有無(wú)短路、斷路現(xiàn)象電路板上的穿心導(dǎo)孔是否導(dǎo)通電路板上的穿心導(dǎo)孔是否導(dǎo)通4. 整機(jī)連接與過(guò)流過(guò)壓保護(hù)整機(jī)連接與過(guò)流過(guò)壓保護(hù)二、電子系統(tǒng)的調(diào)試二、電子系統(tǒng)的調(diào)試1. 電路板、連接線與元器件的檢查電路板、連接線與元器件的檢查2. 靜態(tài)檢查靜態(tài)檢查：首先分塊進(jìn)行靜態(tài)檢查首先分塊進(jìn)行

55、靜態(tài)檢查l各電路板先不插上器件，加上外接電源檢測(cè)各電路板先不插上器件，加上外接電源檢測(cè)有無(wú)短路，然后逐點(diǎn)檢查各器件的電源腳電有無(wú)短路，然后逐點(diǎn)檢查各器件的電源腳電壓值是否正確。逐塊插入器件（注意：插器壓值是否正確。逐塊插入器件（注意：插器件時(shí)應(yīng)關(guān)掉電源），逐次檢查電源電流值及件時(shí)應(yīng)關(guān)掉電源），逐次檢查電源電流值及器件電源腳電壓值，并注意電路板上有無(wú)異器件電源腳電壓值，并注意電路板上有無(wú)異常現(xiàn)象（發(fā)熱、冒煙、打火、異味等）。?，F(xiàn)象（發(fā)熱、冒煙、打火、異味等）。3. 動(dòng)態(tài)檢查與調(diào)試動(dòng)態(tài)檢查與調(diào)試a. 數(shù)字系統(tǒng)動(dòng)態(tài)檢查與調(diào)試數(shù)字系統(tǒng)動(dòng)態(tài)檢查與調(diào)試l數(shù)字系統(tǒng)分為數(shù)字系統(tǒng)分為數(shù)據(jù)子系統(tǒng)數(shù)據(jù)子系統(tǒng)與與控制

56、子系統(tǒng)控制子系統(tǒng)兩大部分。兩大部分。l首先應(yīng)檢查首先應(yīng)檢查控制子系統(tǒng)控制子系統(tǒng)部分。部分?？刂谱酉到y(tǒng)控制子系統(tǒng)都是時(shí)序電都是時(shí)序電路，檢查時(shí)序電路的內(nèi)容就是檢查時(shí)序電路是否按照路，檢查時(shí)序電路的內(nèi)容就是檢查時(shí)序電路是否按照預(yù)定的狀態(tài)圖（流程圖）要求，在時(shí)鐘脈沖及輸入信預(yù)定的狀態(tài)圖（流程圖）要求，在時(shí)鐘脈沖及輸入信號(hào)作用下完成預(yù)定的狀態(tài)轉(zhuǎn)換及輸出控制信號(hào)?？捎锰?hào)作用下完成預(yù)定的狀態(tài)轉(zhuǎn)換及輸出控制信號(hào)?？捎枚噗櫴静ㄆ鳌⑦壿嫹治鰞x等觀察電路的狀態(tài)變量及輸多蹤示波器、邏輯分析儀等觀察電路的狀態(tài)變量及輸出變量的波形并與設(shè)計(jì)要求相對(duì)比。出變量的波形并與設(shè)計(jì)要求相對(duì)比。l控制子系統(tǒng)控制子系統(tǒng)合乎要求后可進(jìn)行合乎要求后可進(jìn)行數(shù)據(jù)子系統(tǒng)數(shù)據(jù)子系統(tǒng)的檢查。應(yīng)的檢查。應(yīng)該按照各模塊電路的功能，逐塊地檢查它的邏輯功能該按照各模塊電路的功能，逐塊地檢查它的邏輯功能（波形、電平）。檢查時(shí)注意保證電路工作條件及輸（波形、電平）。檢查時(shí)注意保證電路工作條件及輸入信號(hào)正確。入信號(hào)正確。3. 動(dòng)態(tài)檢查與調(diào)試動(dòng)態(tài)檢查與調(diào)試b. 模擬系統(tǒng)動(dòng)態(tài)檢查與調(diào)試模擬系統(tǒng)動(dòng)態(tài)檢查與調(diào)試l逐級(jí)檢查與調(diào)試各單元電路。逐級(jí)檢查與調(diào)試各單元電路。一般由輸入一般由輸入級(jí)開(kāi)始進(jìn)行，首先調(diào)整該級(jí)工作點(diǎn)至設(shè)計(jì)級(jí)開(kāi)始進(jìn)行，首先調(diào)整該級(jí)工作點(diǎn)至設(shè)計(jì)值，然后外加額定信號(hào)測(cè)試檢查該級(jí)輸出值，然后外加額定信號(hào)測(cè)試檢查