如何降低微控製器係統中的噪聲影響(2)
發布時間:2023-09-11 來源:瑞薩 責任編輯:wenwei
【導讀】zaibenxiliedeqianyipianwenzhangzhong,womenyanjiulelixianghuadeshuzishijieyuwomenbixushejidexianshishijiezhijiandechayi,bingyanjiulewomenxuyaoguanlidegezhongleixingdezaosheng。benpianwomenjiangkankanwomenkenengyudaodeyixiedianxingdezaoshengyuan。zhexielaiyuanjikeyishiwomenxitongdewaibu,yekeyishineibude。
外部噪聲源通常是係統可靠運行的最大威脅之一,我們必須在環境中管理許多噪聲源。這些可能包括電源的開關噪聲;工業機械、電機等產生的火花引起的噪聲;繼電器、變壓器、蜂鳴器、熒光燈等的感應噪聲;靜電放電,通常來自用戶身體,但也來自其他地方;當然還有閃電。
圖1
內部噪聲可能來自多種來源。PCB上的電流環路可能是輻射噪聲的重要來源。如下圖所示,如果電流在由MCU及其I/O信號形成的閉環中流動,則該電流環路可以像天線一樣工作,並且可以輻射出顯著的噪聲,尤其是在電流很大的情況下。
圖2
如果您的接地層設計不當,PCB不同部分的接地之間存在電壓差,則電流可以在這些接地點之間流動;這zhe就jiu像xiang天tian線xian一yi樣yang,噪zao聲sheng也ye可ke以yi輻fu射she。輻fu射she噪zao聲sheng的de其qi他ta內nei部bu來lai源yuan還hai可ke能neng包bao括kuo設she計ji不bu良liang的de振zhen蕩dang器qi電dian路lu。我wo們men始shi終zhong建jian議yi您nin與yu振zhen蕩dang器qi製zhi造zao商shang討tao論lun使shi用yong合he適shi的de振zhen蕩dang器qi,以yi確que保bao它ta在zai您nin的de係xi統tong中zhong具ju有you穩wen定ding的de性xing能neng,並bing遵zun循xun推tui薦jian的de電dian路lu參can數shu和he接jie地di設she計ji。這zhe一yi點dian尤you其qi重zhong要yao,因yin為wei設she計ji不bu良liang的de振zhen蕩dang器qi不bu僅jin會hui將jiang噪zao聲sheng注zhu入ru電dian路lu的de許xu多duo部bu分fen,尤you其qi是shi接jie地di,而er且qie設she計ji不bu當dang的de振zhen蕩dang器qi電dian路lu也ye容rong易yi導dao致zhi芯xin片pian故gu障zhang。
圖3
另一個可能產生內部噪聲的常見區域是I/O係統,尤其是在外部總線上使用多個高速設備時。設計不良的I/O係(xi)統(tong)如(ru)果(guo)不(bu)注(zhu)意(yi)避(bi)免(mian)過(guo)衝(chong)或(huo)下(xia)衝(chong),可(ke)能(neng)會(hui)導(dao)致(zhi)設(she)備(bei)超(chao)出(chu)其(qi)電(dian)氣(qi)規(gui)格(ge),這(zhe)可(ke)能(neng)會(hui)隨(sui)著(zhe)時(shi)間(jian)的(de)推(tui)移(yi)損(sun)壞(huai)芯(xin)片(pian),導(dao)致(zhi)故(gu)障(zhang),並(bing)增(zeng)加(jia)係(xi)統(tong)的(de)功(gong)耗(hao)並(bing)將(jiang)噪(zao)聲(sheng)輻(fu)射(she)到(dao)係(xi)統(tong)的(de)其(qi)餘(yu)部(bu)分(fen)。
雖然現在的微控製器(例如RA和RX微控製器係列中的器件)具ju有you避bi免mian閂shuan鎖suo的de電dian路lu設she計ji,但dan盡jin量liang避bi免mian發fa生sheng這zhe種zhong情qing況kuang仍reng然ran是shi很hen好hao的de做zuo法fa。噪zao聲sheng會hui影ying響xiang典dian型xing微wei控kong製zhi器qi的de任ren何he引yin腳jiao。並bing且qie,微wei控kong製zhi器qi係xi統tong引yin腳jiao對dui噪zao聲sheng又you特te別bie敏min感gan,因yin為wei這zhe些xie引yin腳jiao通tong常chang控kong製zhi芯xin片pian的de基ji本ben操cao作zuo,而er此ci處chu由you噪zao聲sheng引yin起qi的de故gu障zhang可ke能neng導dao致zhi芯xin片pian故gu障zhang。因yin此ci,應ying該gai特te別bie注zhu意yi確que保bao使shi噪zao聲sheng幹gan擾rao係xi統tong引yin腳jiao正zheng常chang工gong作zuo的de可ke能neng性xing降jiang至zhi最zui低di。
圖4
典型微控製器上的係統引腳可以包括複位引腳、電源引腳、zhendangqiyinjiaoyijimoshihuoteshugongnengyinjiao。weilejinliangjianshaozaoshengganraozhexieyinjiaodejihui,womenyinggaitebiexiaoxin,quebaodianyuanyinjiaojuyouwendingdedianyadianpinghesuoxudelvbo,bingqiejiedicengzhongmeiyourenhedianliuhuanlu;我們應該確保振蕩器盡可能靠近芯片放置,布局遵循供應商的建議;並且保護好複位引腳不受快速瞬態信號的影響。
在本係列的下一篇文章中,我們將介紹一些可用於最小化和保護基於微控製器的係統免受噪聲影響的設計技術。
作者:Graeme Clark,Jackie Chen
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