跟着单片机体系越来越广泛地运用于消费类电子、医疗、工业自动化、智能化仪器仪表、航空航天等各范畴，单片机体系面临着电磁搅扰(EMI)日益严重的要挟。电磁兼容性(EMC)包括体系的发射和灵敏度两方面的问题。假如一个单片机体系契合下面三个条件，则该体系是电磁兼容的：
① 对其它体系不发生搅扰;
② 对其它体系的发射不灵敏;
③ 对体系自身不发生搅扰。
假若搅扰不能彻底消除，但也要使搅扰削减到最小。搅扰的发生不是直接的(经过导体、公共阻抗耦合等)，便是直接的(经过串扰或辐射耦合)。电磁搅扰的发生是经过导体和经过辐射，许多电磁发射源，如光照、继电器、DC电机和日光灯都可引起搅扰;AC电源线、互连电缆、金属电缆和子体系的内部电路也都或许发生辐射或接收到不期望的信号。在高速单片机体系中，时钟电路一般是宽带噪声的最大发生源，这些电路可发生高达300 MHz的谐波失真，在体系中应该把它们去掉。别的，在单片机体系中，最简单受影响的是复位线、中断线和操控线。
1 搅扰的耦合办法
(1) 传导性EMI
一种最明显而往往被疏忽的能引起电路中噪声的途径是经过导体。一条穿过噪声环境的导线可捡拾噪声并把噪声送到其它电路引起搅扰。规划人员有必要防止导线捡拾噪声和在噪声引起搅扰前，用去耦办法除掉噪声。最一般的比如是噪声经过电源线进入电路。若电源自身或衔接到电源的其它电路是搅扰源，则在电源线进入电路之前有必要对其去耦。
(2) 公共阻抗耦合
当来自两个不同电路的电流流经一个公共阻抗时就会发生共阻抗耦合。阻抗上的压降由两个电路决议，来自两个电路的地电流流经共地阻抗。电路1的地电位被地电流2调制，噪声信号或DC补偿经共地阻抗从电路2耦合到电路1。
(3) 辐射耦合
经辐射的耦合通称串扰。串扰发生在电流流经导体时发生电磁场，而电磁场在附近的导体中感应瞬态电流。
(4) 辐射发射
辐射发射有两种根本类型：差分形式(DM)和共模(CM)。共模辐射或单极天线辐射是由无意的压降引起的，它使电路中一切地衔接举高到体系地电位之上。就电场巨细而言，CM辐射是比DM辐射更为严重的问题。为使CM辐射最小，有必要用切合实践的规划使共模电流降到零。
2 影响EMC的因数
① 电压。电源电压越高，意味着电压振幅越大，发射就更多，而低电源电压影响灵敏度。
② 频率。高频发生更多的发射，周期性信号发生更多的发射。在高频单片机体系中，当器材开关时发生电流尖峰信号;在模仿体系中，当负载电流改变时发生电流尖峰信号。
③ 接地。在一切EMC问题中，首要问题是不恰当的接地引起的。有三种信号接地办法：单点、多点和混合。在频率低于1 MHz时，可选用单点接地办法，但不适于高频;在高频运用中，最好选用多点接地。混合接地是低频用单点接地，而高频用多点接地的办法。地线布局是要害，高频数字电路和低电平模仿电路的地回路肯定不能混合。
④ PCB规划。恰当的印刷电路板(PCB)布线对防止EMI是至关重要的。
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⑤ 电源去耦。当器材开关时，在电源线上会发生瞬态电流，有必要衰减和滤掉这些瞬态电流。来自高di/dt源的瞬态电流导致地和线迹“发射”电压，高di/dt发生大范围高频电流，鼓励部件和线缆辐射。流经导线的电流改变和电感会导致压降，减小电感或电流随时刻的改变可使该压降最小。
3 印刷电路板(PCB)的电磁兼容性规划
PCB是单片机体系中电路元件和器材的支撑件，它供给电路元件和器材之间的电气衔接。跟着电子技术的飞速发展，PCB的密度越来越高。PCB规划的好坏对单片机体系的电磁兼容性影响很大，实践证明，即便电路原理图规划正确，印刷电路板规划不妥，也会对单片机体系的牢靠性发生晦气影响。例如，假如印刷板两条细平行线靠得很近，则会构成信号波形的推迟，在传输线的终端构成反射噪声。因此，在规划印刷电路板的时分，应留意选用正确的办法，恪守PCB规划的一般准则，并应契合抗搅扰规划的要求。
3.1 PCB规划的一般准则
要使电子电路取得最佳功用，元器材的布局及导线的布设是很重要的。为了规划质量好、本钱低的PCB，应遵从以下一般性准则。
(1) 特别元器材布局
首要，要考虑PCB尺度的巨细：PCB尺度过大时，印刷线条长，阻抗添加，抗噪声才干下降，本钱也添加;过小，则散热欠好，且附近线条易受搅扰。在确认PCB尺度后，再确认特别元器材的方位。最终，依据电路的功用单元，对电路的悉数元器材进行布局。
在确认特别元器材的方位时要恪守以下准则：
① 尽或许缩短高频元器材之间的连线，设法削减它们的散布参数和彼此间的电磁搅扰。易受搅扰的元器材不能彼此挨得太近，输入和输出元件应尽量远离。
② 某些元器材或导线之间或许有较高的电位差，应加大它们之间的间隔，防止放电引出意外短路。带高电压的元器材应尽量安置在调试时手不易触及的当地。
③ 分量超越15 g的元器材，应当用支架加以固定，然后焊接。那些又大又重、发热量多的元器材，不宜装在印刷板上，而应装在整机的机箱底板上，且应考虑散热问题。热敏元件应远离发热元件。
④ 关于电位器、可调电感线圈、可变电容器、微动开关等可调元件的布局，应考虑整机的结构要求。若是机内调理，应放在印刷板上便利调理的当地;若是机外调理，其方位要与调理旋钮在机箱面板上的方位相适应。
⑤ 留出印刷板定位孔及固定支架所占用的方位。
(2) 一般元器材布局
依据电路的功用单元，对电路的悉数元器材进行布局时，要契合以下准则：
① 依照电路的流程组织各个功用电路单元的方位，使布局便于信号流转，并使信号尽或许保持共同的方向。
② 以每个功用电路的中心元件为中心，环绕它来进行布局。元器材应均匀、规整、紧凑地摆放在PCB上，尽量削减和缩短各元器材之间的引线和衔接。
③ 在高频下作业的电路，要考虑元器材之间的散布参数。一般电路应尽或许使元器材平行摆放，这样，不光漂亮，并且装焊简单，易于批量生产。
④ 坐落电路板边际的元器材，离电路板边际一般不小于2 mm。电路板的最佳形状为矩形。长宽比为3:2或4:3。电路板面尺度大于200 mm×150 mm时，应考虑电路板所受的机械强度。
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(3) 布线
布线的准则如下：
① 输入输出端用的导线应尽量防止相邻平行，最好加线间地线，防止发生反应耦合。
② 印刷板导线的最小宽度首要由导线与绝缘基板间的粘附强度和流过它们的电流值决议。当铜箔厚度为0.5 mm、宽度为1～15 mm时，经过2 A的电流，温升不会高于3℃。因此，导线宽度为1.5 mm可满足要求。关于集成电路，特别是数字电路，一般选0.02～0.3 mm导线宽度。当然，只需答应，仍是尽或许用宽线，特别是电源线和地线。导线的最小距离首要由最坏情况下的线间绝缘电阻和击穿电压决议。关于集成电路，特别是数字电路，只需工艺答应，可使距离小于0.1～0.2 mm。
③ 印刷导线拐弯处一般取圆弧形，而直角或夹角在高频电路中会影响电气功用。此外，尽量防止运用大面积铜箔，不然，长时刻受热时，易发生铜箔胀大和掉落现象。有必要用大面积铜箔时，最好用栅格状，这样有利于扫除铜箔与基板间粘合剂受热发生的挥发性气体。
(4) 焊盘
焊盘中心孔要比器材引线直径稍大一些。焊盘太大易构成虚焊。焊盘外径D一般不小于(d+1.2) mm，其间d为引线孔径。对高密度的数字电路，焊盘最小直径可取(d+1.0) mm。
3.2 PCB及电路抗搅扰办法
印刷电路板的抗搅扰规划与详细电路有着亲近的联系，这儿仅就PCB抗搅扰规划的几项常用办法作一些阐明。
(1) 电源线规划
依据印刷线路板电流的巨细，尽量加粗电源线宽度，削减环路电阻;一起，使电源线、地线的走向和数据传递的方向共同，这样有助于增强抗噪声才干。kx6电子技术吧
(2) 地线规划
在单片机体系规划中，接地是操控搅扰的重要办法。如能将接地和屏蔽正确结合起来运用，可解决大部分搅扰问题。单片机体系中地线结构大致有体系地、机壳地(屏蔽地)、数字地(逻辑地)和模仿地等。在地线规划中应留意以下几点：
① 正确挑选单点接地与多点接地。在低频电路中，信号的作业频率小于1 MHz，它的布线和器材间的电感影响较小，而接地电路构成的环流对搅扰影响较大，因此应选用一点接地的办法。当信号作业频率大于10 MHz时，地线阻抗变得很大，此刻应尽量下降地线阻抗，应选用就近多点接地。当作业频率在1～10MHz时，假如选用一点接地，其地线长度不该超越波长的1/20，不然应选用多点接地法。
② 数字地与模仿地分隔。电路板上既有高速逻辑电路，又有线性电路，应使它们尽量分隔，而两者的地线不要相混，别离与电源端地线相连。低频电路的地应尽量选用单点并联接地，实践布线有困难时可部分串联后再并联接地;高频电路宜选用多点串联接地，地线应短而粗。高频元件周围尽量用栅格状大面积地箔，要尽量加大线性电路的接地面积。
③ 接地线应尽量加粗。若接地线用很细的线条，则接地电位会随电流的改变而改变，致使电子产品的守时信号电平不稳，抗噪声功用下降。因此应将接地线尽量加粗，使它能经过三倍于印刷电路板的答应电流。如有或许，接地线的宽度应大于3 mm。
④ 接地线构成闭环路。规划只由数字电路组成的印刷电路板的地线体系时，将接地线做成闭路能够明显地进步抗噪声才干。其原因在于：印刷电路板上有许多集成电路元件，特别遇有耗电多的元件时，因受接地线粗细的约束，会在地线上发生较大的电位差，引起抗噪才干下降;若将接地线构成环路，则会缩小电位差值，进步电子设备的抗噪声才干。
(3) 退耦电容装备
PCB规划的惯例做法之一，是在印刷板的各个要害部位装备恰当的退耦电容。退耦电容的一般装备准则是：
① 电源输入端跨接10～100μF的电解电容器。如有或许，接100μF以上的更好。
② 准则上每个集成电路芯片都应安置一个0.01 pF的瓷片电容。如遇印刷板空地不行，可每4～8个芯片安置一个1～10 pF的钽电容。
③ 关于抗噪才干弱、关断时电源改变大的器材，如RAM、ROM存储器材，应在芯片的电源线和地线之间直接接入退耦电容。
此外，还应留意以下两点：
① 在印刷板中有接触器、继电器、按钮等元件时，操作它们时均会发生较大火花放电，有必要选用RC电路来吸收放电电流。一般R取1～2 kΩ，C取2.2～47μF。
② CMOS的输入阻抗很高，且易受感应，因此在运用时，对不必端要接地或接正电源。
(4) 振荡器
简直一切的单片机都有一个耦合于外部晶体或陶瓷谐振器的振荡器电路。在PCB上，要求外接电容、晶体或陶瓷谐振器的引线越短越好。RC振荡器对搅扰信号有潜在的灵敏性，它能发生很短的时钟周期，因此最好选晶体或陶瓷谐振器。别的，石英晶体的外壳要接地。
(5) 防雷击办法
室外运用的单片机体系或从室外架空引进室内的电源线、信号线，要考虑体系的防雷击问题。常用的防雷击器材有：气体放电管、TVS(Transient Voltage Suppression)等。气体放电管是当电源电压大于某一数值时，一般为数十V或数百V，气体击穿放电，将电源线上强冲击脉冲导入大地。TVS能够当作两个并联且方向相反的齐纳二极管，当两头电压高于某一值时导通。其特点是能够瞬态经过数百甚至上千A的电流。
结语
为了进步单片机体系的电磁兼容性，不只要合理规划PCB板，并且要在电路结构上及软件中采纳相应的办法。实践标明，在单片机体系的规划、制作、装置和运转的各个阶段，都需求考虑其电磁兼容性，只要这样，才干确保体系长时间安稳、牢靠、安全地运转。
