數字電路設計中的抗干擾技術分析

陜西長嶺電子科技有限責任公司 王 鵬 陳志東 馬肖青

數字電路設計中的抗干擾技術分析

陜西長嶺電子科技有限責任公司 王 鵬 陳志東 馬肖青

現在我國電子技術已經得到了很大的發展前進，集成電路也已經得到了廣泛的應用。在數字電路之中，數字集成電路已經成為了不可或缺的一部分。這是因為數字集成電路存在很大的優勢，比如說具有極強的抗干擾性，同時其噪聲容限也相對較強，但是其也和其他電路類型相同，容易被數字電路內部因素以及外部因素的干擾，同時若是在使用階段不能夠科學裝配，則可能會造成數字電路因受到過大的干擾，造成其不能夠正常運行。所以一定要使用有效的抑制干擾辦法，從而使干擾的影響可以減少到最低。本文主要探究了在數字電路設計環節，抗干擾技術的主要應用。

數字電路；設計；抗干擾技術

1　前言

當前隨著我國科學技術的不斷發展前進，使得在有限的空間、頻譜資源以及時間的條件下，電子設備和多種電氣設施的數量正在不斷的提升，再加上家用電器的廣泛投入運用，使得眾多電子設備得到人們的廣泛使用，同時用電設備密集性也在不斷的增強，造成空間電磁環境逐步的惡化，所以有必要使用科學的電磁兼容辦法，在進行數字電路設計時，科學的運用各種抗干擾技術。

2　硬件抗干擾技術在數字電路設計環節的應用

接地技術是一種非常好的抗干擾辦法，同時也是很多數字電路會使用的一種抗干擾辦法。在數字電路設計環節，可使用的接地抗干擾技術如下所示：

2.1安全接地技術

安全接地技術也就是把機殼接大地，該方法一是可以避免機殼上出現電荷積累情況，避免由于靜電放電而造成人身安全或者是機械設備的安全受到影響；二是在設備裝置的絕緣層出現損壞情況之后，設備機殼會出現帶電情況，通過安全接地技術的使用可以使電源出現保護動作，以使電源被切斷，使群眾的安全得到維護。

2.2避雷擊接地技術

該技術主要是把遭受雷擊幾率相對較大的物體和大地相互接通，從而產生一條泄放大電流的渠道。另外電力電子設備在遭受到直接雷擊或者是感應雷擊之后，電力電子設備均可能會手段不同程度的損害，而通過避雷針的使用，可以在發生雷擊情況之后，周圍人群以及設備的安全可以得到維護。

2.3屏蔽接地技術

屏蔽技術需要和接地技術配合使用，其屏蔽效果才能夠提升。像是靜電屏蔽技術。若是在帶正電導體周圍圍上完整的金屬屏蔽體，則于屏蔽體的內側所獲取的負電荷將會等同于帶電導體，同時外側所存在的正電荷也和帶電導體等量，這就造成外側區域仍舊存在電場。若是對金屬屏蔽體進行接地處理，那么外側的正電荷可能會流入大地之中，則可以消除外側區域的電場，也就是金屬屏蔽之中將會對正電導體的電場進行屏蔽處理。

3　軟件抗干擾技術在數字電路設計環節的應用

3.1數字濾波技術

該方法一般可以被叫做是硬件仿真技術，其屬于是時間冗余方法的一種。該技術不依賴于硬件，只需要通過計算機系統的高速以及多次運算來實現模擬作用，從而使精度得到大大增強。在本研究之中，數字濾波技術也就是將所收集到的各種數據利用軟件來實施干擾消除作用。通常而言，需要先通過硬件系統來對信號實施抗干擾處理，之后需要通過軟件系統對數字濾波展開處理，以使數據中所附加的多方面干擾均得到 消除，確保所獲取的數據資料可以可以真實的體現出現場技術的具體情況。

現常見的數字濾波技術有死區處理技術以及 中值濾波法等若干種。其中死區處理技術，由于所收集的信號通常會出現波動情況，不能穩定，為此可以通過死區處理技術來對這一問題進行處理，也就是對停波動的值實施死區處理，這樣在變化已經滿足某值之后才可以認為該值出現了變動。像是在編程過程中應當先把數據除以10并取整，之后把波動項去除。

3.2軟件“看門狗”的使用

看門狗的一項重要作用即為避免程序程序死循環情況，或者是防止程序發生跑飛問題。硬件看門狗主要是通過定時器來對系統主程序的運行情況展開監控，即在主程序運行階段，應當于定時時間到預定要求之前，應當對定時器實施復位處理，這樣在發生死循環問題之后，或PC指針很難回來，則在定時時間到后即可以使單片機復位。

4　實例論述

4.1通過硬軟件技術促使計算機系統脫離死態

若是計算機系統被某強電干擾影響，則計算機在運行階段程序很可能會進入某個死循環之中，也就是發生“死鎖”或者是“死態”問題，造成計算機系統發生癱瘓情況，同時計算機系統之中的全部運行軟件均發生“死鎖”情況，得不到正常的運行。所以在計算機系統出現死鎖問題之后，一定要及時的處理該問題，也使計算機可以盡快的脫離死鎖狀態。

為了使干擾問題得到及時的解決，在硬件方面可以使用一個硬件計時器，同時在圖1所示中的程序超時端接入計時器裝置的“時間到”。在軟件方面則需要展開超時處理程序軟件的設計工作，這樣在開展超時監視的過程中，應當先對計時器設備進行初始化處理，并設計定時常數，另外還應當轉去執行正常的流程、程序。若是程序在受到生強電干擾之后發生死循環情況，則只需要計時器裝置所確定好的計時時間已經到達，即計算機系統之中的CPU就可以根據設計人員提前所設定好的處理方案自動化的實施系統自恢復或者是進入報警狀態。

圖1　抗程序“跑飛”

圖2　程序“跑飛”時的數據保護

4.2程序“跑飛”階段進行數據保存的硬軟件辦法

由于計算機系統在被強電磁干擾或影響之后，計算機系統之中正在正常運行的程序或許會被打亂，進而在內存中出現轉移情況，同時這種轉移是不能被控制的，也就是發生“跑飛”情況。該問題的出現或許會造成確保軟件正常運行的重要參數被破壞、沖掉。通過硬軟件結合措施、方法的運用，能夠在出現斷電事故或者是發生強干擾情況之后，使各重要參數得到保護，從而使系統的連續運轉或者是再恢復獲得可靠的保證。

圖2所示為會用到的硬件系統，所配備使用的軟件則應當于程序中布置使用禁寫指令，同時于設置的地址控制狀態中，將所需受到保護的段地址明確寫入，從而使數據保持器之中可以有效的保存下該段地址，在出現等于該類段地址的寫操作情況發生之后，數值比較器將會出現等于信號，同時存儲器之中的寫信號將會變負，所以可不出現寫操作情況。如此一來，保存在段之中的大部分數據將會獲得寫保護，并使更大的數據區得打歐維護。若是寫入數據保存器裝置之中的段地址已經超過當前存儲器之中的最大地址，那么RAM區之中的全部數據將不會受到保護，也就是保護區已經撤銷。如此一來，機器設備在結束各次現場巡測工作之后，即可以在數據保護區之中存放狀態參數和各個重要參數，同時立刻 布置條禁寫指令，以促使該區重新禁寫，如此計算機系統在受到干擾，同時該干擾已經超過其可承受值之后，各關鍵數據即可以獲得保護。

5　結語

隨著我國科技化水平的逐步提升，由于數字電路可以保證處理質量以及處理效果，其已經被廣泛的投入到通信以及信息處理方面，并起到了很好的效果。然而在應用數字電路時，其常常會遭受到不同因素的干擾，造成數字電路得不到正常、科學的使用。所以在對數字電路展開設計時，有必要深入探究各個干擾項，從而降低數字電路的受干擾程度。

[1]周琴.數字電子系統抗干擾分析與設計[D].合肥工業大學,2009.

[2]劉宇,胥俊.數字控制逆變焊機抗干擾技術設計研究[J].中國水運(理論版),2007,11:183-185.

[3]俞斌,賈雅瓊.數字電路系統設計中的抗干擾技術[J].變頻器世界,2007,09:84-86.

[4]李春旭,杜麗敏,唐雪鋒,李鶴岐.數字控制逆變焊機抗干擾技術設計研究[J].電焊機,2006,11:44-47.