原创 电子系统抗干扰设计漫谈

一、从电源讲起

    设计电源时的主要问题有：电源发热、电源噪声、电源去耦、电源地线设计以及线性电源与开关电源的选择等  问题。最大的干扰来自50Hz的工频及其谐波干扰。下面说一些设计经验与实际中常采用的方法。

    ①用钽电容器取代铝电解。可以在单孔通用板上焊接贴片的钽电容。

    ②串接电感器滤波，减小高频杂散信号的影响。

    ③加专用电源滤波器减小从交流电引入的噪声。

    ④电路板DC电源入口处加100微法以下的电解电容及104电容。

    ⑤数字电路中最好每个IC加一个104电容，引线要短，并就近与该IC的VCC、GND相连。

    ⑥运放的正负电源都要加滤波，最好是10微法钽电容加一个104电容。

    ⑦可在模拟电源入口串接电感或10Ω电阻。

    ⑧大规模IC如CPU、CPLD、FPGA等，则应同时加10微法和104电容。

    ⑨电源地线要粗短，尽量减小电源线的阻抗。模拟电路接地方式，对低频电路要一点接地，对高频电路，则面接地。模拟地和数字地要分开。

二、模拟电子线路的灵魂——放大器

    运算放大器不只是教科书上的一个三角形，实际中的运放型号有成千上万，要根据信号特征选用放大器，考虑    信号的频率、幅度、噪声分布、信号极性等特征，选择具有合适增益带宽积、压摆率、输入失调电压的芯片。

    加电容器会解决部分问题，同时会引入新的问题——如波形失真等。

    在器件选型时尽量选用新型放大器，如rail to rail（轨对轨）、自调零、低工作电压的产品。

    运放的带宽不是越宽越好，够用就行。高带宽的运算放大器不好调试，同时也意味着引入的噪声增多。

    相同型号不同公司的器件性能可能不一样，如AD公司的OP07就比TI公司的好。

三、单片机及其接口电路

    核心问题：时序设计，中断应用。

在设计中尽量采用串行接口芯片。优点在于引线少，抗干扰能力强，不占用内存空间，成本低。

复位电路设计要注意。同时要用好看门狗（Watch Dog）。

编软件一定要画流程图，写好注释。

软硬件要同步开始设计，预先验证关键软件模块。 

四、前向通道（AD）和后向通道（DA）    

这一部分电路问题很多。比如就有人碰到过使用16位甚至更高的分辨率的ADC，数据还是乱跳。下面介绍一些常见的原因以及解决对策。

电源纹波太大：单独供电或采取更有效的滤波措施；

参考源精度不够：选用高精度的参考源；

模拟输入部分本身就有噪声（如工频、高频）：模拟信号滤波——低通，高通，带通；输入信号线屏蔽；数字信号滤波（平均、去粗差）；

与数字电路产生了串扰：总线隔离，采用串行接口A/D，模拟电路与数字电路分开布局。

五、电路整体装配与调试要点

①焊接前先做好电路布局（注意IC方向、维修空间、修改余地、键盘显示区域划分）。先焊电源部分，确保电源无误。电路板要分块焊接，逐步调试，这样可及时发现问题。

②注意电解电容器的极性。

③电路板要用螺丝或铜柱支撑，避免短路。

④不要带电插拔IC，也不要带电焊接操作。

⑤不要经常用手去摸IC。

⑥用示波器测试时小心短路

⑦发现某个电路有故障，不要先忙于换IC或反复加电，要先分析现象，避免故障扩大。

⑧装插IC时注意方向不要搞错，不要插错位置。