電子稱儀表

儀表電磁兼容性(EMC)是一項重要指標，它包含系統(tǒng)的發(fā)射和敏感度兩方面的問題。如果一個單片機系統(tǒng)符條件合下面三個條件，則該系統(tǒng)是電磁兼容的：

1． 對其他系統(tǒng)不產(chǎn)生干擾；

2． 對其他系統(tǒng)的發(fā)射不敏感；

3． 對系統(tǒng)本身不產(chǎn)生干擾；

假若干擾不能完全消除，但也要使干擾減少到最小。干擾的產(chǎn)生不是直接的（通過導體、公共阻抗耦合等），就是間接的（通過串擾或輻射耦合）。電磁干擾的產(chǎn)生是通過導體和通過輻射，很多磁電發(fā)射源、如光照、繼電器、DC電機和日光燈都可以引起干擾；AC電源線、互連電纜、金屬電纜和子系統(tǒng)的內(nèi)部電路也都可能產(chǎn)生輻射或接收到不希望的信號。在高速單片機系統(tǒng)中，時鐘電路通常是寬帶噪聲的最大產(chǎn)生源，這些電路可產(chǎn)生高達300MHz的諧波失真，在系統(tǒng)中應該把他們?nèi)サ簟?

另外，在單片機系統(tǒng)中最容易受影響的是復位線，中斷線和控制線。

1． 干擾的耦合方式

（1） 傳導性EMI

一種最明顯而往往被忽略的能引起電路中噪聲的路徑是經(jīng)過導體。一條穿過噪聲環(huán)境的導線可檢拾噪聲并把噪聲送到其他電路引起干擾。設計人員必須避免導線檢拾噪聲和在噪聲引起干擾前用去耦辦法去除噪聲。最普通的例子是噪聲通過電源進入電路。若電源本身或連接到電源的其他電路是干擾源，則在電源線進入電路之前必須對其去耦。

（2）

當來自兩個不同電路的電流流經(jīng)一個公共阻抗時就會產(chǎn)生共阻抗耦合。阻抗上的壓降由兩個電路決定，來自兩個電路的地電流流過共地阻抗。電路a的地電位被電流b調(diào)制，噪聲信號或DC補償經(jīng)共地阻抗從電路b耦合到電路a。

（3）輻射耦合 經(jīng)輻射的耦合通稱串擾。串擾發(fā)生在電流流經(jīng)導體時產(chǎn)生電磁場，而電磁場在鄰近的導體中感應瞬態(tài)電流。

（4） 輻射發(fā)射 輻射發(fā)射有兩種基本類型；差分模式(DM)和共模(CM)。共模輻射或單極天線輻射是由無意的壓降引起的，它使電路中所有地連接抬高到系統(tǒng)電地位之上。就電場大小而言，CM輻射是比DM輻射更為嚴重的問題。為使CM輻射最小，必須用切合實際的設計使共模電流降到零。

2． 影響EMC的因數(shù)

（1）電壓。電源電壓越高，意味著電壓振幅越大，發(fā)射就更多，而低電源電壓影響敏感度。 （2）頻率。高頻產(chǎn)生更多的發(fā)射，周期性信號產(chǎn)生更多的發(fā)射。在高頻單片機系統(tǒng)中，當器件開關時產(chǎn)生電流尖峰信號；在模擬系統(tǒng)中，當負載電流變化時產(chǎn)生電流尖峰信號。 （3）接地。在所有EMC問題中，主要問題是不適當?shù)慕拥匾鸬?。有三種信號接地方法：單點、多點和混合。在頻率低于1MHz時，可采用單點接地方法，但不適宜高頻；在高頻應用中，最好采用多點接地。混合接地是低頻用單點接地，而高頻用多點接地的方法。地線布局是關鍵，高頻數(shù)字電路和低電平模擬電路的接地電路絕不能混合。 （4）PCB設計。適當?shù)挠∷㈦娐钒澹≒CB）布線對防止EMI是至關重要的。 （5）電源去耦。 當器件開關時，在電源線上會產(chǎn)生瞬態(tài)電流，必須衰減和濾掉這些瞬態(tài)電流。來自高di/dt源的瞬態(tài)電流導致地和線跡“發(fā)射”電壓，高di/dt產(chǎn)生大范圍的高頻電流，激勵部件和線纜輻射。流經(jīng)導線的電流變化和電感會導致壓降，減小電感或電流隨時間的變化可使該壓降最小。

電磁干擾源所產(chǎn)生的干擾信號在一些特定的情況下（比如在一些電磁環(huán)境比較惡劣的情況下）是無法完全消除的，最終將會進入CPU處理的的核心單元，這樣在一些大規(guī)模集成電路常常會受到干擾，導致不能正常工作或在錯誤狀態(tài)下工作。特別是像RAM這種利用雙穩(wěn)態(tài)進行存儲的器件，往往會在強干擾下發(fā)生翻轉(zhuǎn)，使原來存儲的“0”變?yōu)椤?”，或者“1”變?yōu)椤?”；一些串行傳輸?shù)臅r序及數(shù)據(jù)會因干擾而發(fā)生改變；更嚴重的會破壞一些重要的數(shù)據(jù)參數(shù)等；造成的后果往往是很嚴重的。在這種情況下軟件設計的好壞直接影響到整個系統(tǒng)的抗干擾能力的高低。 ⑴ 程序會因為電磁干擾大致會一下幾種情況：①程序跑飛。 這種情況是最常見的干擾結(jié)果，一般來說有一個好的復位系統(tǒng)或軟件幀測系統(tǒng)即可，對整個運行系統(tǒng)的不會產(chǎn)生太大的影響。 ②死循環(huán)或不正常程序代碼運行。 當然這種死循環(huán)和不正常程序代碼并非設計人員有意寫入的，我們知道程序的指令是由字節(jié)組成的，有的是單字節(jié)指令而有的是多字節(jié)指令，當干擾產(chǎn)生后使得PC指針發(fā)生變化，從而使原來的程序代碼發(fā)生了重組產(chǎn)生了不可預測的可執(zhí)行的程序代碼，那么，這種錯誤是致命的，它會有可能會去修改重要的數(shù)據(jù)參數(shù)，有可能產(chǎn)生不可預測的控制輸出等一系列錯誤狀態(tài)。 ⑵ 對重要參數(shù)儲存的措施一般情況下，我們可以采用錯誤檢測與糾正來有效地減少或避免這種情況的出現(xiàn)。根據(jù)檢錯、糾錯的原理，主要思想是在數(shù)據(jù)寫入時，根據(jù)寫入的數(shù)據(jù)生成一定位數(shù)的校驗碼，與相應的數(shù)據(jù)一起保存起來；當讀出時，同時也將校驗碼讀出，進行判決。如果出現(xiàn)一位錯誤則自動糾正，將正確的數(shù)據(jù)送出，并同時將改正以后的數(shù)據(jù)回寫覆蓋原來錯誤的數(shù)據(jù)；如果出現(xiàn)兩位錯誤則產(chǎn)生中斷報告，通知CPU進行異常處理。所有這一切動作都是靠軟件設計自動完成的，具有實時性和自動完成的特點。通過這樣的設計，能大大提高系統(tǒng)的抗干擾能力，從而提高系統(tǒng)的可靠性。 檢錯與糾錯原理： 首先來看看檢錯和糾錯的基本原理。進行差錯控制的基本思想是在信息碼組中以一定規(guī)則加入不同方式的冗余碼，以便在信息讀出的時候依靠多余的監(jiān)督碼或校碼碼來發(fā)現(xiàn)或自動糾正錯誤。 針對誤碼發(fā)生的特點，即錯誤發(fā)生的隨機性和小概率性，它幾乎總是隨機地影響某個字節(jié)中的某一位（bit），因此，如果能夠設計自動糾正一位錯誤，而檢查兩位錯誤的編碼方式。就可以大大提高系統(tǒng)的可靠性。 （3） 對RAM和FLASH(ROM)的檢測在編制程序時我們最好是寫入一些檢測程序來測試RAM和FLASH(ROM)的數(shù)據(jù)代碼，看有無發(fā)生錯誤，一旦發(fā)生要立即糾正，糾正不了的要及時給出錯誤指示，以便用戶去處理。 另外，在編制程序時加入程序冗余是不可缺少的。在一定的地方加入三條或三條以上NOP指令對程序的重組有著很有效防止作用。同時，在程序的運行狀態(tài)中要引入標志數(shù)據(jù)和檢測狀態(tài)，從而及時發(fā)現(xiàn)和糾正錯誤產(chǎn)生。

對于拌和站電磁環(huán)境比較惡劣的情況下，一些大規(guī)模集成電路常常會受到干擾，導致不能正常工作或在錯誤狀態(tài)下運行，造成的后果往往是很嚴重的。因此對抗干擾性能的了解是稱量儀表選型的關鍵。