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发表于:2006/12/19 9:32:04
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如何提高单片机系统的抗干扰性能

如何提高单片机系统的抗干扰性能
2005-11-13 23:30:31
 
搞过产品的朋友都有体会,一个设计看似简单,硬件设计和代码编写很快就搞定,但在调试过程中却或多或少的意外,这些都是抗干扰能力不够的体现。

下面讨论一下如何让你的设计避免走弯路:

抗干扰体现在2个方面,一是硬件设计上,二是软件编写上。

这里重点提醒:在MCU设计中主要抗干扰设计是在硬件上,软件为辅。因为MCU的计算能力有限,所以要在硬件上花大工夫。

看看干扰的途径:

1:干扰信号干扰MCU的主要路径是通过I/O口,一是影响了MCU的数据采集,二是影响内部其它寄存器。

解决方法:后面讨论。

2:电源干扰:MCU虽然适应电压较宽(3-5。5V),但对于电源的波动却很敏感,比如说MCU可以在3V电压下稳定工作,但却不能在电压在3V-5。5V波动的情况下稳定工作。

解决方法:用电源稳压块,做好电源的滤波等工作,提示:一定要在电源旁路并上0。1UF的瓷片电容来滤除高频干扰,因为电解电容对超过几十KHZ的高频干扰不起作用。

3:上下电干扰:但每个MCU系统在上电时候都要经过这样一个过程,所以要尤其注意。

MCU虽然可以在3V电压下稳定工作,但并不是说它不能在3V以下的电压下工作,当然在如此低的电压下MCU是超不稳定状态的。在系统加电时候,系统电源电压是从0V上升到额定电压的,比如当电压到2V时候,MCU开始工作了,但这时是超不稳定的工作,极容易跑飞。

解决方法:1让MCU在电源稳定后才开始工作。PIC在片内集成了POR(内部上电延时复位),这功能一定要在配置位中打开。

外部上电延时复位电路。有多种形式,低成本的就是在复位脚接个阻容电路。高成本的是用专用芯片。这方面的资料特多,到处都可以查找。

最难排除的就是上面第一种干扰,并且干扰信号随时可以发生,干扰信号的强度也不尽相同。

但它们也有相同点:干扰信号也遵循欧姆定律,干扰信号偶合路径无非是电磁干扰,一是电火花,二是磁场。

其中干扰最厉害的是电火花干扰,其次是磁场干扰。电火花干扰表现场合主要是附近有大功率开关、继电器、接触器、有刷电机等。磁场干扰表现场合主要是附近有大功率的交流电机、变压器等。

解决方法:第一点:也是最经典的,就是在PCB步线和元件位置安排上下工夫,这中间学问很多,说几天都说不完^^。

二:综合考虑各I/O口的输入阻抗,采集速率等因素设计I/O口的外围电路。

一般决定一个I/O口的输入阻抗有3种情况:

A:I/O口有上拉电阻,上拉电阻值就是I/O口的输入阻抗。

一般大家都用4K-20K电阻做上拉,(PIC的B口内部上拉电阻约20K)。

由于干扰信号也遵循欧姆定律,所以在越存在干扰的场合,选择上拉电阻就要越小,因为干扰信号在电阻上产生的电压就越小。

由于上拉电阻越小就越耗电,所以在家用设计上,上拉电阻一般都是10-20K,而在强干扰场合上拉电阻甚至可以低到1K。

(如果在强干扰场合要抛弃B口上拉功能,一定要用外部上拉。)

B:I/O口与其它数字电路输出脚相连,此时I/O口输入阻抗就是数字电路输出口的阻抗,一般是几十到几百欧。

可以看出用数字电路做中介可以把阻抗减低到最理想,在许多工业控制板上可以看见大量的数字电路就是为了保证性能和保护MCU的。

C:I/O口并联了小电容。

由于电容是通交流阻直流的,并且干扰信号是瞬间产生,瞬间熄灭的,所以电容可以把干扰信号滤除。但不好的是造成I/O口收集信号的速率下降,比如在串口上并电容是绝不可取的,因为电容会把数字信号当干扰信号滤掉。

对于一些检测开关、干簧管、霍尔元件之类的是可以并电容的,因为这些开关量的变化是不可能有很高的速率的,并一个小电容对信号的采集是没任何影响的。

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发表于:2006/12/9 12:38:25
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电力载波的一点认识

现在正在做一个电力载波通信的项目,大家能不能推荐一些比较好点的电力载波模块?
在我的理解,在电力载波中模块是最最重要的部分,因为它相当于一个单片机与电力线的接口,只要模块选择好了一切就OK了,然后单片机那边就用232或者485实现多机通信。所以整个系统就是有单片机和电力载波模块组成!
不知道这样理解电力载波通信恰不恰当?

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发表于:2006/11/28 15:01:11
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常用芯片总结

1.音频pcm编码DA转换芯片cirrus logic的cs4344,cs4334
  4334是老封装,据说已经停产,4344封装比较小,非常好用。还有菲利谱的8211等。
2.音频放大芯片4558,LM833,5532,此二芯片都是双运放。
3.244和245,由于244是单向a=b的所以只是单向驱动。而245是用于数据总线等 双向驱动选择。同时245的封装走线非常适合数据总线,它按照顺序d7-d0。
4.373和374,地址锁存器,
5.max232和max202,max3232 TTL电平转换
6.网络接口变压器。需要注意差分信号的等长和尽量短的规则。
7.amd29系列的flash,有bottom型和top型,主要区别是loader区域设置在哪 里?bottom型的在开始地址空间,top型号的在末尾地址空间,我感觉有点反, 但实际就是这么命名的。
8.74XX164,它是一个串并转换芯片,可以把串行信号变为并行信号,控制数码管显示可以用到。 
9.网卡控制芯片CS8900,ax88796,rtl8019as,dm9000ae当然这些都是用在isa总线上的。24位AD:CS5532,LPC2413,ADS1240,ADS1241效果还可以 仪表运放:ITL114,不过据说功耗有点大

音频功放:一般用LM368

音量控制IC: PT2257,Pt2259. 
PCM双向解/编码 :ADC/DAC CW6691. cirruslogic公司比较多
2.4G双工通讯 RF IC CC2500
 

1.cat809,max809,这些是电源监控芯片,当低于某一电压以后比如3.07v等出现一个100ms的低电平,实现复位功能。当然这个要求是低复位。max810,cat810等就是出现一个100ms的高电平。还有一些复位芯片,既有高又有低复位输出,同时还有带手动触发复位功能,型号可以查找一下。
2.pericom的pt7v(pi6cx100-27)压控振荡器,脉冲带宽调制。


1、语音编解码TP3054/3057,串行接口,带通滤波。
2、现在用汉仁的网卡变压器HR61101G接在RTL8019AS上,兼容的有VALOR的FL1012、PTT的PM24-1006M。
3、驱动LED点阵用串行TPIC6B595,便宜的兼容型号HM6B595 

交换矩正: mt 8816   8*16
双音频译码器: 35300


我们原来使用单独的网络变压器,如常用的8515等。现在我们用YDS的一款带网络变压器的RJ45接口。
其优点:1.体积仅比普通的RJ45稍微大一点。
                2.价格单买就6元,我觉得量稍微大点应该在4-5左右或者更低。
                3.连接比较方便只要把差分信号注意就可以了。 
缺点:用的人不多,不知道是因为是新,还是性能不好,我们用了倒没什么问题。不过没有做过抗雷击等测试,我觉得既然YDS做了这样的产品,性能应该问题不大。我觉得最好再加一点典型电路的原理图等。比如说网络接口,串口232,485通讯,I2C级连,RAM连接,FLASH连接,电压转换,时钟电路,打印接口电路,以及如何在没有典型电路的时候,把芯片和已有系统有效连接等。首先要有开关电源需求,额定电流,功率,几路输出,主路设计等等 如何测试其性能指标达到要求。


便宜的液晶驱动芯片HT1621
要求一般的485芯片SN3082

CH375A  USB主控芯片  南京沁恒的

数据采集,我用tlc2543, AD7656,AD976

运放OP27,很好用,经受住时间考验,连续3年

我介绍一下我现在用的光耦,就是光电隔离:
TLP521-1  TLP521-2 TLP521-4  线性光耦hcr210不错
其实我只用过TLP521-1,很好用的,TLP521-2 的价格比 TLP521-1要贵两倍多,不只为什么,恩 LED导通电流是小了一点,它们由于速率有点低 所以推荐高速光耦 
6N136   1M
6N137   10M
单通道HDLC协议控制器:MT8952;
音频放大器LM2904;
512k*8带软件保护可段/整片擦除的flah28SF040;
关于电压转换芯片的一点体会:AD7865做电机控制的使用很不错,四路350K,14位精度,单电压,+/-10V输入,推荐使用AD7864的升级用。 掉电保存可以选择NVRAM,带电池的,maxim有很多
74ALVC164245,电平转换芯片,3.3V电平和5V电平总线接口用
74HCT14:复位隔离缓冲

ULN2003:达林顿输出的驱动芯片,带继电器灭弧的二极管,驱动继电器不错
MAX708:复位芯片,带高低电平和手动复位功能
CPU:虽然不推荐选用***货,但是多一个选择也不错,SuperH系列的CPU性能不错

1:usb控制器,cypress公司的cy7c63723,cy7c68013,63723是otp的建议初次搞usb接口的不要使用,调试起来很麻烦。
2:cpld,fpga用xilinx的型号很全
3:2.4g rf收发芯片nrf2401a

看门狗 813、705、706等

1、LI358/LM324 小信号放大器,通用型的当然你要求太高就的另选了。
2、24C08/24C16 EEPROM 感觉还可以!!
3、MPS3100 传感器

1,可做充电器的电压升降的IC,SP34063,感觉使用起来还是听方便的
2,RF IC,NRF2401,NREF2402, 还有功能更强的集成增强型8051内核的好象是  NRF24E1,不过我没用过
3,音频功放TPA0211
 
3. HT12D,是与“HT12E”对应的解码芯片。也有红外的解码芯片。
4. IRF640N,Power MOSFET,电力场效应管

电能(ATT7022A、SA9904B)、压力(PGA309)、温度(DS18B20、K型热电偶MAX6675)、湿度(SHT10)、液位(LM1042)、烟雾(NIS-09C+MC145018)、红外(HS0001)、距离(TDC-GP1)、转速(KM115-1),codec(AMBE-2000)、can(SJA1000)、gps(u-blox)、无线数传(nRF905、nRF9e5)

cirruslogic--cs5460计量芯片,0.1级
ADE7758三相电力计量芯片0.5级
ATT7022三相电能计量芯片0.5级,可作多功能表 

                        24bit的有AD7712AN
温度传感器:AD592CN,环境稳定25度时精度,+/-0.5度

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发表于:2006/11/17 18:57:10
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KEIL编程

http://www.keil.com/support/man/docs/bl51/bl51_l16.htm

介绍KEIL里常出现的一些错误的网站,我在写程序编译时出现的许多错误都能在里面找到解决的办法

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发表于:2006/11/11 19:46:03
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电力载波中的一些应该注意的问题

利用电力线路通道作载波遥控、防盗报警、通话对讲等,优点很多,兼有无线的灵活和有线的可靠,而且成本低,线路比较简单,适合爱好者自制。本文就几个问题讨论如下:
  ①发射功放级,一般用NPN功率三极管,丙类功放电路集电极调谐,而输入集电极调谐回路载频信号,并非正弦波,含有大量谐波成分,必须滤处后才能恢复为正弦波形,所以也只能采用调谐回路作为集电极负载。LC回路品质因素Q越高,滤波的效果就越好。
  ②发射功放丙类状态选择很重要,电力线载波通道的输出入阻抗变化很大,最低为几欧,最高时可达几百欧,通常民用电力线路的阻抗在5~20欧之间,所以要求载波机的输出电压,应保证为衡压。实用中仅须作到,在低阻抗电力线路下,把丙类放大器调到临界状态。
  ③输出串联谐振耦合回路,用在发射接收和电力线耦合电路。它的作用有以下几点,不能忽视:A、隔离了电力线路和载波设备,防止了工频电压的危害和电力线上其它信频的干扰。 B、有滤波作用,因串联谐振回路谐振与工作频率,对高次谐波阻抗大,妨害其传输。
  ④元器件的选择:A、对电阻要求不高,有条件可选JR金属膜电阻。B、振荡和调谐回路的电容应用高Q值电容,如云母或聚苯乙烯。C、PNP高频检波二极管要求:正向电阻〈2K;反向〉500K。NPN整流二极管要求:正向电阻〈10K;反向〉1000K。D、稳压二极管要求正向电阻〈10K;反向击穿电压应符合要求。E、三极管应在工作电流时测试hFE,并符合要求,ICEO过大管应淘汰、RBC》ROE应淘汰。F、三极管PNP70℃、NPN100℃温度下老化24小时,如HFE前后相差30%应淘汰。G、罐形磁性元件,中柱应磨出气隙,可提高温度稳定性和避免磁饱和。采用标准线卷放入测电感量以便比较。H、20KHz时为了提高Q值,应用0.1/7多股线乱绕。用白蜡或浸漆防潮。
  ⑤当电力线路中有整流装置、日光灯时持续干扰电压大,电气设备的停开,触头火花引起脉冲性干扰,但时间短暂〈1秒。干扰电压可在调谐回路次级直接测量,应该在电路设计中考虑避免,如增加延时或用稳压管保护。
  ⑥可靠的载波设备传输要求的功率是:传输较远时在5欧负载上需要功率0.5W,近距离时在2欧负载上需要功率50mW。

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发表于:2006/11/11 19:44:00
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电阻阻值的标注

用PROTEL画电路图时,发现电阻的标注有些特别的地方(可能这些地方在某些高手看来根本不值得一提),比如说,通常我们标注510欧姆的电阻时,就直接在电阻下面标上510就可以了,但是同时还可以又另外的一种方法就是510R也是等同于510

这只是在画图中的一点感想,希望以后又更多!!!icon

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发表于:2006/11/9 10:57:25
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protel元件封装总结

protel元件封装总结

    零件封装是指实际零件焊接到电路板时所指示的外观和焊点的位置。是纯粹的空间概念.因此不同的元件可共用同一零件封装,同种元件也可有不同的零件封装。像电阻,有传统的针插式,这种元件体积较大,电路板必须钻孔才能安置元件,完成钻孔后,插入元件,再过锡炉或喷锡(也可手焊),成本较高,较新的设计都是采用体积小的表面贴片式元件(SMD)这种元件不必钻孔,用钢膜将半熔状锡膏倒入电路板,再把SMD元件放上,即可焊接在电路板上了。

     电阻 AXIAL

    无极性电容 RAD

电解电容 RB-

电位器 VR

二极管 DIODE

三极管 TO

电源稳压块78和79系列 TO-126H和TO-126V

场效应管 和三极管一样

整流桥 D-44 D-37 D-46

单排多针插座 CON SIP

双列直插元件 DIP

晶振 XTAL1

电阻:RES1,RES2,RES3,RES4;封装属性为axial系列

无极性电容:cap;封装属性为RAD-0.1到rad-0.4

电解电容:electroi;封装属性为rb.2/.4到rb.5/1.0

电位器:pot1,pot2;封装属性为vr-1到vr-5

二极管:封装属性为diode-0.4(小功率)diode-0.7(大功率)

三极管:常见的封装属性为to-18(普通三极管)to-22(大功率三极管)to-3(大功率达林

顿管)

电源稳压块有78和79系列;78系列如7805,7812,7820等

79系列有7905,7912,7920等

常见的封装属性有to126h和to126v

整流桥:BRIDGE1,BRIDGE2: 封装属性为D系列(D-44,D-37,D-46)

电阻: AXIAL0.3-AXIAL0.7  其中0.4-0.7指电阻的长度,一般用AXIAL0.4

瓷片电容:RAD0.1-RAD0.3。  其中0.1-0.3指电容大小,一般用RAD0.1

电解电容:RB.1/.2-RB.4/.8 其中.1/.2-.4/.8指电容大小。一般<100uF用

RB.1/.2,100uF-470uF用RB.2/.4,>470uF用RB.3/.6

二极管: DIODE0.4-DIODE0.7 其中0.4-0.7指二极管长短,一般用DIODE0.4

发光二极管:RB.1/.2

集成块: DIP8-DIP40, 其中8-40指有多少脚,8脚的就是DIP8

贴片电阻

0603表示的是封装尺寸 与具体阻值没有关系

但封装尺寸与功率有关 通常来说

0201 1/20W

0402 1/16W

0603 1/10W

0805 1/8W

1206 1/4W

电容电阻外形尺寸与封装的对应关系是:

0402=1.0x0.5

0603=1.6x0.8

0805=2.0x1.2

1206=3.2x1.6

1210=3.2x2.5

1812=4.5x3.2

2225=5.6x6.5

  关于零件封装我们在前面说过,除了DEVICE。LIB库中的元件外,其它库的元件都已经有了

固定的元件封装,这是因为这个库中的元件都有多种形式:以晶体管为例说明一下:

晶体管是我们常用的的元件之一,在DEVICE。LIB库中,简简单单的只有NPN与PNP之分,但

实际上,如果它是NPN的2N3055那它有可能是铁壳子的TO—3,如果它是NPN的2N3054,则有

可能是铁壳的TO-66或TO-5,而学用的CS9013,有TO-92A,TO-92B,还有TO-5,TO-46,TO-5

2等等,千变万化。

还有一个就是电阻,在DEVICE库中,它也是简单地把它们称为RES1和RES2,不管它是100Ω

还是470KΩ都一样,对电路板而言,它与欧姆数根本不相关,完全是按该电阻的功率数来决

定的我们选用的1/4W和甚至1/2W的电阻,都可以用AXIAL0.3元件封装,而功率数大一点的话

,可用AXIAL0.4,AXIAL0.5等等。现将常用的元件封装整理如下:

电阻类及无极性双端元件 AXIAL0.3-AXIAL1.0

无极性电容 RAD0.1-RAD0.4

有极性电容 RB.2/.4-RB.5/1.0

二极管 DIODE0.4及 DIODE0.7

石英晶体振荡器 XTAL1

晶体管、FET、UJT TO-xxx(TO-3,TO-5)

可变电阻(POT1、POT2) VR1-VR5

当然,我们也可以打开C:\Client98\PCB98\library\advpcb.lib库来查找所用零件的对应封

装。

这些常用的元件封装,大家最好能把它背下来,这些元件封装,大家可以把它拆分成两部分

来记如电阻AXIAL0.3可拆成AXIAL和0.3,AXIAL翻译成中文就是轴状的,0.3则是该电阻在印

刷电路板上的焊盘间的距离也就是300mil(因为在电机领域里,是以英制单位为主的。同样

的,对于无极性的电容,RAD0.1-RAD0.4也是一样;对有极性的电容如电解电容,其封装为R

B.2/.4,RB.3/.6等,其中“.2”为焊盘间距,“.4”为电容圆筒的外径。

对于晶体管,那就直接看它的外形及功率,大功率的晶体管,就用TO—3,中功率的晶体管

,如果是扁平的,就用TO-220,如果是金属壳的,就用TO-66,小功率的晶体管,就用TO-5

,TO-46,TO-92A等都可以,反正它的管脚也长,弯一下也可以。

对于常用的集成IC电路,有DIPxx,就是双列直插的元件封装,DIP8就是双排,每排有4个引

脚,两排间距离是300mil,焊盘间的距离是100mil。SIPxx就是单排的封装。等等。

值得我们注意的是晶体管与可变电阻,它们的包装才是最令人头痛的,同样的包装,其管脚

可不一定一样。例如,对于TO-92B之类的包装,通常是1脚为E(发射极),而2脚有可能是

B极(基极),也可能是C(集电极);同样的,3脚有可能是C,也有可能是B,具体是那个

,只有拿到了元件才能确定。因此,电路软件不敢硬性定义焊盘名称(管脚名称),同样的

,场效应管,MOS管也可以用跟晶体管一样的封装,它可以通用于三个引脚的元件。

Q1-B,在PCB里,加载这种网络表的时候,就会找不到节点(对不上)。

在可变电阻上也同样会出现类似的问题;在原理图中,可变电阻的管脚分别为1、W、及2,

所产生的网络表,就是1、2和W,在PCB电路板中,焊盘就是1,2,3。当电路中有这两种元

件时,就要修改PCB与SCH之间的差异最快的方法是在产生网络表后,直接在网络表中,将晶

体管管脚改为1,2,3;将可变电阻的改成与电路板元件外形一样的1,2,3即可。

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