单片机的干扰源都有哪些？

从事单片机应用的开发人员都有过这样的经历：将调试好的样机投入现场进行实际运行时，总会出现这样或那样的问题。有的一开机就失灵，有的时好时坏，让人不知所措。为什么实验室能正常工作，到了现场就有问题呢? 主要原因是系统没有采取抗干扰措施，或措施不力。为此，本文专门介绍单片机应用系统的抗干扰技术，以增强产品在实际环境中的生存能力。

干扰源及其分类

一、干扰的含义

所谓干扰，一般是指有用信号以外的噪声，在信号输入、传输和输出过程中出现的一些有害的电气变化现象。这些变化迫使信号的传输值、指示值或输出值出现误差，出现假象。

干扰对电路的影响，轻则降低信号的质量，影响系统的稳定性;重则破坏电路的正常功能，造成逻辑关系混乱，控制失灵。

二、干扰源的分类

1. 从干扰的来源划分

1) 内部干扰

内部干扰是应用系统本身引起的各种干扰，包括固定干扰和过渡干扰两种。固定干扰是指信号间的相互串扰、长线传输阻抗失配时反射噪声 、负载突变噪声以及馈电系统的浪涌噪声等。过渡干扰是指电路在动态工作时引起的干扰。

2) 外部干扰

外部干扰是由系统外部窜入到系统内部的各种干扰，包括某些自然现象(如闪电、雷击、地球或宇宙辐射等) 引起的自然干扰和人为干扰(如电 台、车辆、家用电器、电器设备等发出的电磁干扰，以及电源的工频干扰)。 一般来说，自然干扰对系统影响不大，而人为干扰则是外部干扰的关键 。图 9.1 是上述两种干扰源的示意图。

图 9.1 内部和外部干扰示意图

① 装置开口或缝隙处进入的辐射干扰(辐射)

② 电网变化干扰(传输)

③ 周围环境用电干扰(辐射、传输 、感应)

④ 传输线上的反射干扰(传输)

⑤系统接地不妥引入的干扰(传输 、感应)

⑥ 外部线间串扰(传输 、感应)

⑦逻辑线路不妥造成的过渡干扰(传输)

⑧线间串扰(感应、传输)

⑨ 电源干扰(传输)

⑩ 强电器引入的接触电弧和反电动势干扰(辐射、传输 、感应)

⑪ 内部接地不妥引入的干扰(传输)

⑫ 漏磁感应(感应)

⑬ 传输线反射干扰(传输)

⑭ 漏电干扰(传输)

2.按干扰出现的规律划分

1) 固定干扰

在系统邻近固定的电气设备运行时接收的干扰属固定干扰。例如，一个系统中既有“强电”部分，又有“弱电”部分，作为整个系统的工作是有节奏的，按规定的程序先后动作。对这样的系统，“强电”设备的启/停就有可能引入一个 固定时刻的干扰，使系统中的数字逻辑电路出现错误。

2) 半固定干扰

半固定干扰是指那些偶尔使用的电气设备(如行车 、电钻等) 引起的干扰。

3) 随机干扰

随机干扰属偶发性干扰。如闪电、供电系统继电保护的动作、汽车的打火等。

半固定干扰和随机干扰的区分在于：前者是可预计的，后者是突发性的。

3.从干扰与输入信号的关系划分

1) 串模干扰

串模干扰又称常态干扰、横向干扰，这种干扰表现为干扰信号和有用信号串接在一起，如图 9.2(a) 所示。干扰可能是信号源本身产生的，也可能是引线上感应的。它叠加在有用信号之上，成为有用信号的一部分，直接送到系统的输入端，影响很大。

图 9.2 串模干扰和共模干扰

(a) 串模干扰; (b) 共模干扰

2) 共模干扰

共模干扰又称共态干扰、纵向干扰。这种干扰出现在输入信号端和系统本体接地之间，如图 9.2(b) 所示，主要是由于两者接地之间存在干扰电压引起的。这种干扰主要来源于 50 Hz 交流电源的接地系统在大地的电位分布，以及某些电气设备通过接地系统的电流所引起的。

图 9.3 给出了信号为直流电压时串模干扰与共模干扰的波形。

图 9.3 串模干扰与共模干扰波形

(a) 直流信号; (b) 串模干扰; (c) 共模干扰; (d) 串模干扰与共模干扰共同作用

另外，干扰还可以从形式、产生和传播方式等方面进行分类，参见表 9.1 。尽管干扰的分类多种多样，在单片机应用系统中，我们将以干扰传播方式分类方法为主，讨论串模干扰和共模干扰的抑制方法。