隔離器件范文10篇

時間:2024-01-28 18:19:00

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隔離器件

隔離器件工業應用論文

生產過程監視和控制要用到多種自動化儀表、計算機及相應執行機構。過程中的信號既有微弱到毫伏級的小信號,又有數十伏的大信號,甚至還有高達數千伏、數百安培的信號要處理。從頻率上講,有直流低頻范圍的,也有高頻/脈沖尖峰。設備儀表間的互相干擾就成為系統調試中必須要解決的問題。除了電磁屏蔽之外,解決各種設備儀表的“地”,即信號參考點的電位差,將成為重要課題。因為不同設備、儀表的信號要互傳互送,那就存在信號參考點問題。換句話說,要使信號完整傳送,理想化的情況是所有設備儀表的信號有一個共同的參考點,即共有一個“地”。進一步講,所有設備儀表信號的參考點之間電位差為“零”。但是在實際環境中,這一點幾乎是不可能的,這里面除了各個設備儀表“地”之間的連線電阻產生的電壓降之外,尚有各種設備儀表在不同環境受到的干擾不同,以及導線接點經受風吹雨淋導致接點質量下降等諸多因素,致使各個“地”之間有差別。

圖中標明有兩個現場設備1#、2#儀表向PLC傳送信號以及PLC向兩臺現場設備3#、4#儀表發出信號。假定傳送信號均為0-10VDC。理想情況下PLC及兩個現場設備1#、2#儀表“地”電位完全相等,傳送過程中又沒有干擾。這樣從PLC輸入來看,接收正確。但如前所述,兩個現場設備通常有“地”電位差。舉例來講,1#設備“地”與PLC“地”同電位,2#設備比它們的“地”電位高0.1V,這樣1#設備給PLC的信號為0-10V,而2#設備給PLC的為0.1V-10.1V,誤差就產生了.同時1#、2#設備的“地”線在PLC匯合聯接,將0.1V電壓施加在PLC地線條上,可能損壞PLC局部“地”線。同時顯示錯誤的數據。由此引起的問題在現場調試中屢有出現。例如某大型建材公司生產線監控系統使用美國AB-PLC外接國內某廠家手操器。AB-PLC的每個數據采集板由八個通道組成,八個通道共用一個12位A/D,模擬量經過變換后由12個光耦隔離器實現與主機隔離。它的八個通道輸入之間沒有隔離,致使在輸入信號時,每個通道單獨輸入到采集板均正常。但是同時輸入兩個或多于兩個外部信號時,顯示數字亂跳故障無法排除。又如航天某部門使用K型熱偶作為傳感器測試發動機各點溫度。同上述相似,僅測試一個點時正常。但是向主機接入兩點或兩點以上溫度信號時,顯示的溫度值明顯錯誤。這兩種情況在使用隔離器后,都正常了。

隔離器之所以能起到這個作用,就是它具有使輸入/輸出在電氣上完全隔離的特點。換句話講,輸入/輸出之間沒有共同“地”,外來信號不管是0-10V,或帶著共模干擾電壓的0-10V經隔離后均為0-10V。即隔離后新建立的“地”與外部設備儀表“地”沒關系。正是由于這個原因,也實現了輸入到PLC主機的多個外接設備儀表信號之間隔離,即它們之間沒有“地”的關系。

上面談了輸入信號和PLC信號的隔離,同樣PLC向外部設備輸出信號也有類似現象問題。顯然采用隔離器就能解決問題。

這類電壓/電壓隔離器及電壓/電流隔離轉換器的產品型號是WS1521、WS1522。

1.不管PLC向外部設備儀表發送信號,還是外部設備儀表向其他設備發送信號,有一種情況經常遇到:要求一個信號即能向顯示儀表輸送信號,又能傳送給諸如變頻器之類的設備。這就有可能在兩個設備之間產生干擾,若要徹底解決干擾問題,推薦使用隔離式信號分配器,它的二個輸出之間也是隔離的。它能實現輸入信號與外部設備隔離,同時實現接收信號設備之間隔離。

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隔離器件工業現場管理論文

生產過程監視和控制要用到多種自動化儀表、計算機及相應執行機構。過程中的信號既有微弱到毫伏級的小信號,又有數十伏的大信號,甚至還有高達數千伏、數百安培的信號要處理。從頻率上講,有直流低頻范圍的,也有高頻/脈沖尖峰。設備儀表間的互相干擾就成為系統調試中必須要解決的問題。除了電磁屏蔽之外,解決各種設備儀表的“地”,即信號參考點的電位差,將成為重要課題。因為不同設備、儀表的信號要互傳互送,那就存在信號參考點問題。換句話說,要使信號完整傳送,理想化的情況是所有設備儀表的信號有一個共同的參考點,即共有一個“地”。進一步講,所有設備儀表信號的參考點之間電位差為“零”。但是在實際環境中,這一點幾乎是不可能的,這里面除了各個設備儀表“地”之間的連線電阻產生的電壓降之外,尚有各種設備儀表在不同環境受到的干擾不同,以及導線接點經受風吹雨淋導致接點質量下降等諸多因素,致使各個“地”之間有差別。

圖中標明有兩個現場設備1#、2#儀表向PLC傳送信號以及PLC向兩臺現場設備3#、4#儀表發出信號。假定傳送信號均為0-10VDC。理想情況下PLC及兩個現場設備1#、2#儀表“地”電位完全相等,傳送過程中又沒有干擾。這樣從PLC輸入來看,接收正確。但如前所述,兩個現場設備通常有“地”電位差。舉例來講,1#設備“地”與PLC“地”同電位,2#設備比它們的“地”電位高0.1V,這樣1#設備給PLC的信號為0-10V,而2#設備給PLC的為0.1V-10.1V,誤差就產生了.同時1#、2#設備的“地”線在PLC匯合聯接,將0.1V電壓施加在PLC地線條上,可能損壞PLC局部“地”線。同時顯示錯誤的數據。由此引起的問題在現場調試中屢有出現。例如某大型建材公司生產線監控系統使用美國AB-PLC外接國內某廠家手操器。AB-PLC的每個數據采集板由八個通道組成,八個通道共用一個12位A/D,模擬量經過變換后由12個光耦隔離器實現與主機隔離。它的八個通道輸入之間沒有隔離,致使在輸入信號時,每個通道單獨輸入到采集板均正常。但是同時輸入兩個或多于兩個外部信號時,顯示數字亂跳故障無法排除。又如航天某部門使用K型熱偶作為傳感器測試發動機各點溫度。同上述相似,僅測試一個點時正常。但是向主機接入兩點或兩點以上溫度信號時,顯示的溫度值明顯錯誤。這兩種情況在使用隔離器后,都正常了。

隔離器之所以能起到這個作用,就是它具有使輸入/輸出在電氣上完全隔離的特點。換句話講,輸入/輸出之間沒有共同“地”,外來信號不管是0-10V,或帶著共模干擾電壓的0-10V經隔離后均為0-10V。即隔離后新建立的“地”與外部設備儀表“地”沒關系。正是由于這個原因,也實現了輸入到PLC主機的多個外接設備儀表信號之間隔離,即它們之間沒有“地”的關系。

上面談了輸入信號和PLC信號的隔離,同樣PLC向外部設備輸出信號也有類似現象問題。顯然采用隔離器就能解決問題。

這類電壓/電壓隔離器及電壓/電流隔離轉換器的產品型號是WS1521、WS1522。

1.不管PLC向外部設備儀表發送信號,還是外部設備儀表向其他設備發送信號,有一種情況經常遇到:要求一個信號即能向顯示儀表輸送信號,又能傳送給諸如變頻器之類的設備。這就有可能在兩個設備之間產生干擾,若要徹底解決干擾問題,推薦使用隔離式信號分配器,它的二個輸出之間也是隔離的。它能實現輸入信號與外部設備隔離,同時實現接收信號設備之間隔離。

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工業現場中隔離器件的應用論文

生產過程監視和控制要用到多種自動化儀表、計算機及相應執行機構。過程中的信號既有微弱到毫伏級的小信號,又有數十伏的大信號,甚至還有高達數千伏、數百安培的信號要處理。從頻率上講,有直流低頻范圍的,也有高頻/脈沖尖峰。設備儀表間的互相干擾就成為系統調試中必須要解決的問題。除了電磁屏蔽之外,解決各種設備儀表的“地”,即信號參考點的電位差,將成為重要課題。因為不同設備、儀表的信號要互傳互送,那就存在信號參考點問題。換句話說,要使信號完整傳送,理想化的情況是所有設備儀表的信號有一個共同的參考點,即共有一個“地”。進一步講,所有設備儀表信號的參考點之間電位差為“零”。但是在實際環境中,這一點幾乎是不可能的,這里面除了各個設備儀表“地”之間的連線電阻產生的電壓降之外,尚有各種設備儀表在不同環境受到的干擾不同,以及導線接點經受風吹雨淋導致接點質量下降等諸多因素,致使各個“地”之間有差別。以示意圖一為例。

圖中標明有兩個現場設備1#、2#儀表向PLC傳送信號以及PLC向兩臺現場設備3#、4#儀表發出信號。假定傳送信號均為0-10VDC。理想情況下PLC及兩個現場設備1#、2#儀表“地”電位完全相等,傳送過程中又沒有干擾。這樣從PLC輸入來看,接收正確。但如前所述,兩個現場設備通常有“地”電位差。舉例來講,1#設備“地”與PLC“地”同電位,2#設備比它們的“地”電位高0.1V,這樣1#設備給PLC的信號為0-10V,而2#設備給PLC的為0.1V-10.1V,誤差就產生了.同時1#、2#設備的“地”線在PLC匯合聯接,將0.1V電壓施加在PLC地線條上,可能損壞PLC局部“地”線。同時顯示錯誤的數據。由此引起的問題在現場調試中屢有出現。例如某大型建材公司生產線監控系統使用美國AB-PLC外接國內某廠家手操器。AB-PLC的每個數據采集板由八個通道組成,八個通道共用一個12位A/D,模擬量經過變換后由12個光耦隔離器實現與主機隔離。它的八個通道輸入之間沒有隔離,致使在輸入信號時,每個通道單獨輸入到采集板均正常。但是同時輸入兩個或多于兩個外部信號時,顯示數字亂跳故障無法排除。又如航天某部門使用K型熱偶作為傳感器測試發動機各點溫度。同上述相似,僅測試一個點時正常。但是向主機接入兩點或兩點以上溫度信號時,顯示的溫度值明顯錯誤。這兩種情況在使用隔離器后,都正常了。

隔離器之所以能起到這個作用,就是它具有使輸入/輸出在電氣上完全隔離的特點。換句話講,輸入/輸出之間沒有共同“地”,外來信號不管是0-10V,或帶著共模干擾電壓的0-10V經隔離后均為0-10V。即隔離后新建立的“地”與外部設備儀表“地”沒關系。正是由于這個原因,也實現了輸入到PLC主機的多個外接設備儀表信號之間隔離,即它們之間沒有“地”的關系。

上面談了輸入信號和PLC信號的隔離,同樣PLC向外部設備輸出信號也有類似現象問題。顯然采用隔離器就能解決問題。

這類電壓/電壓隔離器及電壓/電流隔離轉換器的產品型號是WS1521、WS1522。

1.不管PLC向外部設備儀表發送信號,還是外部設備儀表向其他設備發送信號,有一種情況經常遇到:要求一個信號即能向顯示儀表輸送信號,又能傳送給諸如變頻器之類的設備。這就有可能在兩個設備之間產生干擾,若要徹底解決干擾問題,推薦使用隔離式信號分配器,它的二個輸出之間也是隔離的。它能實現輸入信號與外部設備隔離,同時實現接收信號設備之間隔離。如圖二。

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微機數字觸發器研究論文

1觸發器的硬件設計

微機數字觸發器的硬件電路主要以MCS-8096為控制核心,包括輸入信號預處理電路、同步脈沖產生電路、脈沖的形成與輸出電路、存儲器擴展及附屬電路等幾個部分。硬件框圖如力所示。

1.1同步脈沖產生電路

在各種晶閘管整流電路中,各晶閘管的觸發脈沖必須與加在晶閘管上的交流主電源電壓有相對固定的相位關系(即各管的觸發時刻與主電源電壓的某一個固定的相位點之間相差一個控制角α),對應這一觸發時刻的脈沖稱為同步脈沖,完成這一任務的電路就是同步脈沖產生電路。數字觸發器根據同步脈沖的不同觸發方式分為絕對觸發和相對觸發方式。所謂絕對觸發方式是指每一觸發脈沖的形成時刻均由同步基準決定,這在三相橋式電路中就需要有六個同步基準交流電壓;而相對觸發方式僅需一個同步基準。當第一個脈沖由同步基準產生后,再以第一個觸發脈沖作為下一個觸發脈沖的基準。在三相橋式電路中,兩相鄰觸發脈沖之間相差60°電角度,但由于電網頻率會在50Hz附近波動,所以必須進行電網周期的跟蹤測量。

同步脈沖電壓可以用相電壓Ua,也可以用線電壓Uac。當用線電壓Uac作為同步電壓時,同步基準在三相橋式電路中,它的上跳沿正好是α=0°的基準;而當用相電壓Ua作同步電壓時就有-30°的相位差。在本裝置的同步脈沖電路中,以線電壓Uac作為同步電壓。電路如圖2所示。線電壓Uac經降壓后加至LM339組成的電壓比較器,輸出高、低電平等寬的方波,經光電隔離器TIL117及電容、電阻組成的微分電路,形成微分信號,這個微分信號就是同步相位脈沖,其周期為電網的周期。

1.2觸發脈沖隔離、驅動與輸出電路

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論化工儀表干擾因素及措施

高壓電磁通過電容的分布對儀表產生干擾。當帶電容的回路動作時會使接觸器產生火花,其會對儀表的數據產生影響。這些火花產生的干擾頻率很高,但大部分化工儀表的工作狀態都低頻的,高頻干擾產生的影響不大。(1)地電流所產生的影響。就是指大地中的電流,因大地的各個地方的電位不一致,化工儀表與大地有多個連接點,這些連接點的地位差,會對儀表的數據產生影響。(2)漏電流產生的影響。化工儀表的導線破損,出現漏電現象。

用銅或鋁等導電能力良好的材料制成容器,這種方式能夠較好地防止靜電和電磁感應現象,可分為磁場屏蔽和電場屏蔽兩種。磁場屏蔽用高導磁率的材料制造,它對磁通旁路進行干擾,避免其和被保護的電路進行交流,而且交變的干擾磁場,在一般情況下會在導電屏蔽層內形成渦流,這些渦流會對外界磁場進行削弱。電場屏蔽,在靜電作用下,導體內部各點電位相等。把導電能力較好的容器與大地相接,保證外部的電場不影響其內部電場。其需要注意的問題是容器應當接地,如果沒有接地,導體的外部仍有電力線,導體仍能受到附近電場的作用,起不到屏蔽效果。在化工儀表的入端,加置L-C濾波電路或R-C濾波電路來抑制交流干擾。使用多種方法依舊不能有效地消除外部干擾時,可考慮使用濾波法對化工儀表的外部干擾進行消除。濾波法大致可以分為兩類,有運算放大器的有源濾波器和僅使用RC濾波電路的無源濾波器。當ω/ω0=10時,輸入是輸出的10倍。為了增強濾波的效果,可以增大RC的乘積,但是C變大后,電容器的體積也會隨之變大。當R值變大時,對信號的減弱程度也會加大,使儀表的靈敏度下降。在保持儀表的靈敏度的同時,又要保證放大器輸入阻抗和放大倍數。RC的不斷增加會造成儀表的靈敏度下降,但卻有利于保持儀表的穩定性。

當工作線路附近有較高的交流電壓時,他們產生的感應電壓可能比較大,可能有幾十伏到幾百伏。這些感應電壓進入線路的話,會對設備造成傷害,因此就需要將這一部分電壓進行隔離。常用的隔離方法有變壓器隔離、光電隔離等【1】。變壓器的原邊與副邊之間的絕緣效果較好。周邊與副邊的兩個線圈在電路上被相互隔離,他們之間的信息只能通過電磁感應進行交流。根據這一原理,變壓器可以選擇讓有用的信號在原邊和副邊之間通過,把有害的干擾信號Un的產生的地環電流隔斷。變壓只傳遞交流信號,不傳遞直流信號,遇到需要傳遞直流信號時,也要先把它換成交流信號,再通過變壓器轉換成所需要的直流電。光電隔離是一種更為簡單的隔離方法,其使用光電器件對數字信號、頻率調制或脈寬調制信號進行隔離。圖1為光電隔離器為光電三極管型光耦合器:

綜上所述,化工儀器受干擾的情況是比較復雜的,是來自多方面的。這種情況下,就需要對各種干擾逐一進行排查,確定干擾發生的原因,并了解干擾方式,然后選取適當的方法進行處理。同時,相關人員需要有良好的心理素質,對情況進行冷靜的分析,細致地收集,研究故障的具體數據,正確及時地選擇處理措施進行干擾排除。

本文作者:工作單位:中國石油烏魯木齊石化分公

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電力自動化技術的應用

在采取有效的試驗驗證之后,在電力系統中進行自動化裝置,并細化每一個操作目標,尤其是在靜電放電發生的時候,在靜電電磁信號發出時候,這時就會造成不同程度的影響,也影響到整體功能的發揮。因此,從多方面探究靜電放電技術的運用水平,具有很大的效用。一是采用機箱金屬面板的方式,自動化裝置可以不要采用具體的插件式金屬機械設備,可以采用整體方式的金屬面板或者通過整體式的金屬機殼,形成整個面板的運行模式,并且打破插件式面板的干擾效能。在通過金屬面板背面與機箱框架的接觸,實現金屬機殼與金屬面板的實際效能,設立專用的接電線,這樣能達到很好的實際效果。二是減少面板上的裝置設計。可以通過將面板上的開關以及撥號開關、按鈕、信號燈等都會將靜電傳入到地動畫裝置之中,如果干擾電磁信號一旦進入裝置內部,就會形成內部元件的失控,因此,在必要的情況下,可以通過裝置盡量少放入到面板上,尤其是對于液晶顯示這樣的設備,還可以采用軟件進行相應的防護。三是全面覆蓋板的運用。通過利用面板膜進行全面的覆蓋設計,這樣可以避免面板上的開關、按鈕、信號燈以及各種液晶顯示燈覆蓋起來,阻止面板膜都能阻隔設備的靜電釋放帶來的干擾。在電力自動化系統的運用中,可以采用多種方式,阻止瞬間信號的干擾。一是選用多層印刷板,這樣可以更好的防止瞬間變化的信號帶來的不良影響,尤其是電板電容的技術運用,可以防止電源上各類干擾脈沖,尤其是在器件布線空間大,就會全面降低整體的功能,降低各種回路間發生串擾耦合的幾率。二是合理裝置輸出、輸入回路的配線與布線。因為自動化裝置存在許多輸出、輸入回路,在整屏布線的過程中很難一一分開布局,通常是許多根線捆綁在一起,這樣會導致電纜通由各種槽、溝通道與各個控制點或者取樣點連結,這樣一來,分布電容的鍋臺、布線以及輸出輸入線路都有可能引入干擾。因此要自動化裝置的內部精心安排輸出和輸入線路,在裝置內布置了線路之后,盡快將其引入隔離器件,例如開關電源、CT、PT以及光耦等,布線不要過長,越短越好,注意避免與裝置內部的連捆線扎在一起,或者避免交叉布線。合理科學的布線起到非常好的抗干擾效果,除此之外,還能減少工序、降低成本。在全面提升設備的抗干擾能力的時候,主要是降低設備本身對電磁干擾的敏感程度,從而減少對干擾信號的獲取,并迅速從不正常的運行狀態中恢復過來,尤其是從硬件抗干擾與軟件抗干擾等兩個方面來掌握,采用多個有效的cpu結構,并合宜的布置每一個硬件裝置,采用電動化恢復功能運用,在軟件的保護措施上,也使用另一種防護措施,全面配合設備機械、印制板、電路布局等全盤的選用,重點進行瞬間抗干擾能力的整體提升,減少電磁信號對電力自動化系統的整體干擾。接地母線與主接地極的連接要用焊接。接地導線與接地母線的連接最好用焊接,無條件時,可用直徑不小于10mm的鍍鋅螺栓加防松裝置擰緊連接,連接處應鍍錫或鍍鋅。其連接和加固方法可用裸線綁扎時,沿接地母線軸向綁扎長度不得小于100mm;在混凝土及料石砌碹的機電硐室里,接地母線或輔助接地母線應用鐵鉤或卡子固定在接近地面的碹墻上。

在電力系統自動化抗干擾技術的運用上,由于收到不同程度的影響,在干擾方式、傳播途徑等多方面都會危及到電力自動化裝置的正常運行,因此,要引起電力工作人員的全盤關注,尤其是在靜電信息干擾、電磁信號干擾等影響的分析上,也要形成全盤的控制的分析,圍繞設備器件、印制板、電路布局、機箱面板材料、配線等的選用和設計,進行深入的探討,更好的實現電力自動化系統的有效技術發揮,充分提升電力企業的整體效能。

本文作者:楊金全工作單位:寧夏發電集團有限責任公司

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簡述射頻裝置對無線通信的影響

摘要:無線移動通信的射頻裝置一般采用雙載波系統,主要由電源單元、基帶單元和中射頻小信號單元和功放單元組成。介紹了無線移動通信射頻裝置硬件電路結構布局;分析了各模塊的功能實現和存在的影響,并針對影響因素,提出了硬件設計和測試解決的方法,通過硬件電路的合理設置和優化設計,不斷提升了射頻電路的靈敏度、可靠度以及安全性要求。

關鍵詞:無線通信;射頻裝置電路;硬件設計;影響因素分析;功能測試

隨著技術快速發展,人們對無線通信技術的依賴程度越來越高,手機、電腦、IPAD等無線電子產品成為人們生活、娛樂的一部分。而隨著移動通信技術的不斷升級,移動通信設備硬件結構趨于小型化、智能化、模塊化,產品性能日益穩定,日益滿足人們日常生活家居、智能醫療、智能交通、商業交往的需要,無論在軍事領域、生活領域都帶來了巨大的變化。作為無線通信硬件結構中重要的部件,射頻裝置的性能決定了整個移動通信產品的性能,射頻裝置的研究也一直成為技術人員不斷突破的關鍵技術之一。通過優化設計,不斷強化射頻裝置的接收和發送信號的功能,減少各種輻射以及干擾影響,全面提升設備整體性能,從而滿足提高頻率資源的利用率,提升系統的穩定性,增強系統容量,解決系統操作的靈活性和安全性,滿足不同層次的需求。另外對射頻裝置硬件的混頻器、濾波器、D/A、A/D轉換器進行合理設置,不斷提升接收機的靈敏度、可靠度以及安全性要求[1]。

1射頻裝置結構布局

無線移動通信的射頻裝置一般采用雙載波系統,主要由電源單元、基帶單元和中射頻小信號單元和功放單元組成。射頻小信號部分由相對獨立的兩個收發載波組成。發射單元首將基帶單元送來的I&Q信號一次上變頻到發射頻點上,經DVGA放大,功率放大,直接送到天饋系統發射出去。或者兩個載波功率采用PBT的方式合路,再送到天饋系統發射出去;同時具有22個功率等級控制功能。接收部分將天線接收下來的微弱信號,經濾波放大分路后,送入雙混頻器下變頻至71MHz,濾波后,送入基帶單元解調出I/Q信號進行數字信號處理。中射頻小信號單元由中頻單元、發射單元、接收單元和頻率源單元四個部分組成。環測功能由DVGA自身集成的混頻器與其它電路配合完成[2]。在硬件電路設計上,采用集成模塊化設計思路,盡量減少電路容積和體積,分立模塊實現的電源、小信號、功放等整合到一塊電路板上,大大提高了集成度。

2射頻裝置功能及對通信系統影響

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單片機系統可靠性技術發展論文

摘要:本文介紹近年來單片機技術在提供系統可靠性方面所做的努力與發展。提醒用戶在單片機選型、單片機應用系統設計以及制造工藝等方面應注意什么,以實現高可靠性的單片機應用系統。

關鍵詞:單片機、可靠性、電磁兼容性

隨著半導體技術的飛速發展,單片機本身的設計中不斷采用了一些新的抗干擾技術,使單片機的可靠性不斷提高。除選擇抗干擾能力強的單片機外,單片機系統中其它輔助元器件的可靠性也至關重要,一些抑制干擾的元器件的使用有助于提高系統的可靠性。此外,單片機系統在電路設計、印制電路板的設計、布線與制造工藝、系統安裝時有無良好的接地等,都直接影響應用系統的可靠性。

單片機自身的抗干擾措施

為提高單片機本身的可靠性。近年來單片機的制造商在單片機設計上采取了一系列措施以期提高可靠性。這些技術主要體現在以下幾方面。

1.降低外時鐘頻率

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單片機系統可靠性技術論文

摘要:本文介紹近年來單片機技術在提供系統可靠性方面所做的努力與發展。提醒用戶在單片機選型、單片機應用系統設計以及制造工藝等方面應注意什么,以實現高可靠性的單片機應用系統。

關鍵詞:單片機、可靠性、電磁兼容性

隨著半導體技術的飛速發展,單片機本身的設計中不斷采用了一些新的抗干擾技術,使單片機的可靠性不斷提高。除選擇抗干擾能力強的單片機外,單片機系統中其它輔助元器件的可靠性也至關重要,一些抑制干擾的元器件的使用有助于提高系統的可靠性。此外,單片機系統在電路設計、印制電路板的設計、布線與制造工藝、系統安裝時有無良好的接地等,都直接影響應用系統的可靠性。

單片機自身的抗干擾措施

為提高單片機本身的可靠性。近年來單片機的制造商在單片機設計上采取了一系列措施以期提高可靠性。這些技術主要體現在以下幾方面。

1.降低外時鐘頻率

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單片機系統可靠性分析論文

1.降低外時鐘頻率

外時鐘是高頻的噪聲源,除能引起對本應用系統的干擾之外,還可能產生對外界的干擾,使電磁兼容檢測不能達標。在對系統可靠性要求很高的應用系統中,選用頻率低的單片機是降低系統噪聲的原則之一。以8051單片機為例,最短指令周期1μs時,外時鐘是12MHz。而同樣速度的Motorola單片機系統時鐘只需4MHz,更適合用于工控系統。近年來,一些生產8051兼容單片機的廠商也采用了一些新技術,在不犧牲運算速度的前提下將對外時鐘的需求降至原來的1/3。而Motorola單片機在新推出的68HC08系列以及其16/32位單片機中普遍采用了內部瑣相環技術,將外部時鐘頻率降至32KHz,而內部總線速度卻提高到8MHz乃至更高。

2.低噪聲系列單片機

傳統的集成電路設計中,在電源、地的引出上通常將其安排在對稱的兩邊。如左下角是地,右下角是電源。這使得電源噪聲穿過整個硅片。改進的技術將電源、地安排在兩個相鄰的引腳上,這樣一方面降低了穿過整個硅片的電流,一方面使外部去耦電容在PCB設計上更容易安排,以降低系統噪聲。另一個在集成電路設計上降低噪聲的例子是驅動電路的設計。一些單片機提供若干個大電流的輸出引腳,從幾十毫安到數百毫安。這些大功率的驅動電路集成到單片機內部無疑增加了噪聲源。而跳變沿的軟化技術可消除這方面的影響,辦法是將一個大功率管做成若干個小管子的并聯,再為每個管子輸出端串上不同等效阻值的電阻。以降低di/dt。

3.時鐘監測電路、看門狗技術與低電壓復位

監測系統時鐘,當發現系統時鐘停振時產生系統復位信號以恢復系統時鐘,是單片機提高系統可靠性的措施之一。而時鐘監控有效與省電指令STOP是一對矛盾。只能使用其中之一。

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