從事單片機應(yīng)用的開發(fā)人員都有過這樣的經(jīng)歷：將調(diào)試好的樣機投入現(xiàn)場進行實際運行時，總會出現(xiàn)這樣或那樣的問題。有的一開機就失靈，有的時好時壞，讓人不知所措。為什么實驗室能正常工作，到了現(xiàn)場就有問題呢? 主要原因是系統(tǒng)沒有采取抗干擾措施，或措施不力。為此，本文專門介紹單片機應(yīng)用系統(tǒng)的抗干擾技術(shù)，以增強產(chǎn)品在實際環(huán)境中的生存能力。

干擾源及其分類

一、干擾的含義

所謂干擾，一般是指有用信號以外的噪聲，在信號輸入、傳輸和輸出過程中出現(xiàn)的一些有害的電氣變化現(xiàn)象。這些變化迫使信號的傳輸值、指示值或輸出值出現(xiàn)誤差，出現(xiàn)假象。

干擾對電路的影響，輕則降低信號的質(zhì)量，影響系統(tǒng)的穩(wěn)定性;重則破壞電路的正常功能，造成邏輯關(guān)系混亂，控制失靈。

二、干擾源的分類

1. 從干擾的來源劃分

1) 內(nèi)部干擾

內(nèi)部干擾是應(yīng)用系統(tǒng)本身引起的各種干擾，包括固定干擾和過渡干擾兩種。固定干擾是指信號間的相互串擾、長線傳輸阻抗失配時反射噪聲 、負載突變噪聲以及饋電系統(tǒng)的浪涌噪聲等。過渡干擾是指電路在動態(tài)工作時引起的干擾。

2) 外部干擾

外部干擾是由系統(tǒng)外部竄入到系統(tǒng)內(nèi)部的各種干擾，包括某些自然現(xiàn)象(如閃電、雷擊、地球或宇宙輻射等) 引起的自然干擾和人為干擾(如電 臺、車輛、家用電器、電器設(shè)備等發(fā)出的電磁干擾，以及電源的工頻干擾)。 一般來說，自然干擾對系統(tǒng)影響不大，而人為干擾則是外部干擾的關(guān)鍵 。圖 9.1 是上述兩種干擾源的示意圖。

圖 9.1 內(nèi)部和外部干擾示意圖

① 裝置開口或縫隙處進入的輻射干擾(輻射)

② 電網(wǎng)變化干擾(傳輸)

③ 周圍環(huán)境用電干擾(輻射、傳輸 、感應(yīng))

④ 傳輸線上的反射干擾(傳輸)

⑤系統(tǒng)接地不妥引入的干擾(傳輸 、感應(yīng))

⑥ 外部線間串擾(傳輸 、感應(yīng))

⑦邏輯線路不妥造成的過渡干擾(傳輸)

⑧線間串擾(感應(yīng)、傳輸)

⑨ 電源干擾(傳輸)

⑩ 強電器引入的接觸電弧和反電動勢干擾(輻射、傳輸 、感應(yīng))

? 內(nèi)部接地不妥引入的干擾(傳輸)

? 漏磁感應(yīng)(感應(yīng))

? 傳輸線反射干擾(傳輸)

? 漏電干擾(傳輸)

2.按干擾出現(xiàn)的規(guī)律劃分

1) 固定干擾

在系統(tǒng)鄰近固定的電氣設(shè)備運行時接收的干擾屬固定干擾。例如，一個系統(tǒng)中既有“強電”部分，又有“弱電”部分，作為整個系統(tǒng)的工作是有節(jié)奏的，按規(guī)定的程序先后動作。對這樣的系統(tǒng)，“強電”設(shè)備的啟/停就有可能引入一個 固定時刻的干擾，使系統(tǒng)中的數(shù)字邏輯電路出現(xiàn)錯誤。

2) 半固定干擾

半固定干擾是指那些偶爾使用的電氣設(shè)備(如行車 、電鉆等) 引起的干擾。

3) 隨機干擾

隨機干擾屬偶發(fā)性干擾。如閃電、供電系統(tǒng)繼電保護的動作、汽車的打火等。

半固定干擾和隨機干擾的區(qū)分在于：前者是可預(yù)計的，后者是突發(fā)性的。

3.從干擾與輸入信號的關(guān)系劃分

1) 串模干擾

串模干擾又稱常態(tài)干擾、橫向干擾，這種干擾表現(xiàn)為干擾信號和有用信號串接在一起，如圖 9.2(a) 所示。干擾可能是信號源本身產(chǎn)生的，也可能是引線上感應(yīng)的。它疊加在有用信號之上，成為有用信號的一部分，直接送到系統(tǒng)的輸入端，影響很大。

圖 9.2 串模干擾和共模干擾

(a) 串模干擾; (b) 共模干擾

2) 共模干擾

共模干擾又稱共態(tài)干擾、縱向干擾。這種干擾出現(xiàn)在輸入信號端和系統(tǒng)本體接地之間，如圖 9.2(b) 所示，主要是由于兩者接地之間存在干擾電壓引起的。這種干擾主要來源于 50 Hz 交流電源的接地系統(tǒng)在大地的電位分布，以及某些電氣設(shè)備通過接地系統(tǒng)的電流所引起的。

圖 9.3 給出了信號為直流電壓時串模干擾與共模干擾的波形。

圖 9.3 串模干擾與共模干擾波形

(a) 直流信號; (b) 串模干擾; (c) 共模干擾; (d) 串模干擾與共模干擾共同作用

另外，干擾還可以從形式、產(chǎn)生和傳播方式等方面進行分類，參見表 9.1 。盡管干擾的分類多種多樣，在單片機應(yīng)用系統(tǒng)中，我們將以干擾傳播方式分類方法為主，討論串模干擾和共模干擾的抑制方法。