4.防雷擊器件

　　室外使用的單片機(jī)系統(tǒng)或電源線(xiàn)、信號(hào)線(xiàn)從室外架空引入室內(nèi)的，要考慮系統(tǒng)的防雷擊問(wèn)題。常用的防雷擊器件有：氣體放電管，TVS(Transient Voltage Supervention)等，氣體放電管是當(dāng)電源電壓大于某一值時(shí)，通常為數(shù)十伏或數(shù)百伏，氣體擊穿放電，將電源線(xiàn)上強(qiáng)沖擊脈沖導(dǎo)入大地，TVS可以看成兩個(gè)并聯(lián)且方向相反的齊納二極管，當(dāng)電兩端電壓高于某一額定值時(shí)導(dǎo)通。其特點(diǎn)是可以瞬態(tài)通過(guò)數(shù)百乃至上千安培的電流。這類(lèi)元器件要和抗共模和抗差模干擾的電感配合使用以提高抗干擾效果。

　　提高單片機(jī)系統(tǒng)抗干擾能力的主要手段

1.接地

　　這里的接地指接大地，也稱(chēng)作保護(hù)地。為單片機(jī)系統(tǒng)提供良好的地線(xiàn)，對(duì)提高系統(tǒng)的抗干擾能力極為有益。特別是對(duì)有防雷擊要求的系統(tǒng)，良好的接地至關(guān)重要。上面提到的一系列抗干擾元件，意在將雷擊、浪涌式干擾以及快脈沖群干擾去除，而去除的方法都是將干擾引入大地，如果系統(tǒng)不接地，或雖有地線(xiàn)但接地電阻過(guò)大，則這些元件都不能發(fā)揮作用。為單片機(jī)供電的電源的地俗稱(chēng)邏輯地，它們和大地的地的關(guān)系可以相通、浮空、或接一電阻，要視應(yīng)用場(chǎng)合而定。不能把地線(xiàn)隨便接在暖氣管子上。絕對(duì)不能把接地線(xiàn)與動(dòng)力線(xiàn)的火線(xiàn)、零線(xiàn)中的零線(xiàn)混淆。

2.隔離與屏蔽

　　典型的信號(hào)隔離是光電隔離。使用光電隔離器件將單片機(jī)的輸入輸出隔離開(kāi)，一方面使干擾信號(hào)不得進(jìn)入單片機(jī)系統(tǒng)，另一方面單片機(jī)系統(tǒng)本身的噪聲也不會(huì)以傳導(dǎo)的方式傳播出去。屏蔽則是用來(lái)隔離空間輻射的，對(duì)噪聲特別大的部件，如開(kāi)關(guān)電源，用金屬盒罩起來(lái)，可減少噪聲源對(duì)單片機(jī)系統(tǒng)的干擾。對(duì)特別怕干擾的模擬電路，如高靈敏度的弱信號(hào)放大電路可屏蔽起來(lái)。而重要的是金屬屏蔽本身必須接真正的地。

3.濾波

　　濾波指各類(lèi)信號(hào)按頻率特性分類(lèi)并控制它們的方向。常用的有各種低通濾波器、高通濾波器、帶通濾波器。低通濾波器用在接入的交流電源線(xiàn)上，旨在讓50周的交流電順利通過(guò)，將其它高頻噪聲導(dǎo)入大地。低通濾波器的配置指標(biāo)是插入損耗，選擇的低通濾波器插入損耗過(guò)低起不到抑制噪聲的作用，而過(guò)高的插入損耗會(huì)導(dǎo)致“漏電”，影響系統(tǒng)的人身安全性。高通、帶通濾波器則應(yīng)根據(jù)系統(tǒng)中對(duì)信號(hào)的處理要求選擇使用。
印制電路板的布線(xiàn)與工藝

　　印制電路板的設(shè)計(jì)對(duì)單片機(jī)系統(tǒng)能否抗干擾非常重要。要本著盡量控制噪聲源、盡量減小噪聲的傳播與耦合，盡量減小噪聲的吸收這三大原則設(shè)計(jì)印制電路板和布線(xiàn)。當(dāng)你設(shè)計(jì)單片機(jī)用印制電路板時(shí)，不仿對(duì)照下面的條條檢查一下。

　　·印制電路板要合理區(qū)分，單片機(jī)系統(tǒng)通?？煞秩齾^(qū)，即模擬電路區(qū)(怕干擾)，數(shù)字電路區(qū)(即怕干擾、又產(chǎn)生干擾)，功率驅(qū)動(dòng)區(qū)（干擾源）。

　　·印刷板按單點(diǎn)接電源、單點(diǎn)接地原則送電。三個(gè)區(qū)域的電源線(xiàn)、地線(xiàn)由該點(diǎn)分三路引出。噪聲元件與非噪聲元件要離得遠(yuǎn)一些。

　　·時(shí)鐘振蕩電路、特殊高速邏輯電路部分用地線(xiàn)圈起來(lái)。讓周?chē)妶?chǎng)趨近于零。

　　·I/O驅(qū)動(dòng)器件、功率放大器件盡量靠近印刷板的邊，靠近引出接插件。

　　·能用低速的就不用高速的,高速器件只用在關(guān)鍵的地方。

　　·使用滿(mǎn)足系統(tǒng)要求的最低頻率的時(shí)鐘，時(shí)鐘產(chǎn)生器要盡量靠近用到該時(shí)鐘的器件。

　　·石英晶體振蕩器外殼要接地，時(shí)鐘線(xiàn)要盡量短，且不要引得到處都是。

　　·使用450的折線(xiàn)布線(xiàn)，不要使用900折線(xiàn),以減小高頻信號(hào)的發(fā)射。

　　·單面板、雙面板，電源線(xiàn)、地線(xiàn)要盡量的粗。信號(hào)線(xiàn)的過(guò)孔要盡量少。

　　·4 層板比雙面板噪聲低20dB。6層板比4層板噪聲低10dB。經(jīng)濟(jì)條件允許時(shí)盡量用多層板。

　　·關(guān)鍵的線(xiàn)盡量短并要盡量粗，并在兩邊加上保護(hù)地。將敏感信號(hào)和噪聲場(chǎng)帶信號(hào)通過(guò)一條扁帶電纜引出的話(huà)，要用地線(xiàn)-信號(hào)-地線(xiàn)......的方式引出。

　　·石英振蕩器下面、噪聲敏感器件下面要加大地的面積而不應(yīng)該走其它信號(hào)線(xiàn)。

　　·任何信號(hào)線(xiàn)都不要形成環(huán)路，如不可避免，環(huán)路應(yīng)盡量小。

　　·時(shí)鐘線(xiàn)垂直于I/O線(xiàn)比平行于I/O線(xiàn)干擾小，時(shí)鐘線(xiàn)要遠(yuǎn)離I/O線(xiàn)。

　　·對(duì)A/D類(lèi)器件，數(shù)字部分與模擬部分寧可繞一下也不要交叉。噪聲敏感線(xiàn)不要與高速線(xiàn)、大電流線(xiàn)平行。

　　·單片機(jī)及其它IC電路，如有多個(gè)電源、地端的話(huà)，每端都要加一個(gè)去耦電容。

　　·單片機(jī)不用的I/O端口要定義成輸出。

　　·每個(gè)集成電路要加一個(gè)去耦電容，要選高頻信號(hào)好的獨(dú)石電容式瓷片電容作去耦電容。去耦電容焊在印制電路板上時(shí)，引腳要盡量短。

　　·從高噪聲區(qū)來(lái)的信號(hào)要加濾波。繼電器線(xiàn)圈處要加放電二極管?？梢杂么粋€(gè)電阻的辦法來(lái)軟化I/O線(xiàn)的跳變沿或提供一定的阻尼。

　　·用大容量的鉭電容或聚脂電容而不用電解電容作電路充電的儲(chǔ)能電容。因?yàn)殡娊怆娙莘植茧姼休^大，對(duì)高頻無(wú)效。使用電解電容時(shí)要與高特性好的去耦電容成對(duì)使用。

　　·需要時(shí)，電源線(xiàn)、地線(xiàn)上可加用銅線(xiàn)繞制鐵氧體而成的高頻扼流器件阻斷高頻噪聲的傳導(dǎo)。

　　·弱信號(hào)引出線(xiàn)、高頻、大功率引出電纜要加屏蔽。引出線(xiàn)與地線(xiàn)要絞起來(lái)。

　　·印刷板過(guò)大、或信號(hào)線(xiàn)頻率過(guò)高，使得線(xiàn)上的延遲時(shí)間大于等于信號(hào)上升時(shí)間時(shí)，該線(xiàn)要按傳輸線(xiàn)處理，要加終端匹配電阻。

　　·盡量不要使用IC 插座，把IC直接焊在印刷板上，IC座有較大的分布電容。