數(shù)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(shù)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(xiàn)在我國電子技術已經(jīng)得到了很大的發(fā)展前進，集成電路也已經(jīng)得到了廣泛的應用。在數(shù)字電路之中，數(shù)字集成電路已經(jīng)成為了不可或缺的一部分。這是因為數(shù)字集成電路存在很大的優(yōu)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(shù)字電路內(nèi)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(shù)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(shù)字電路設計環(huán)節(jié)，抗干擾技術的主要應用。

數(shù)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(fā)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(shù)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(huán)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(shù)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(shù)字電路設計環(huán)節(jié)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(shù)字電路會使用的一種抗干擾辦法。在數(shù)字電路設計環(huán)節(jié)，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(xiàn)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(xiàn)損壞情況之后，設備機殼會出現(xiàn)帶電情況，通過安全接地技術的使用可以使電源出現(xiàn)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(chǎn)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(fā)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(nèi)側(cè)所獲取的負電荷將會等同于帶電導體，同時外側(cè)所存在的正電荷也和帶電導體等量，這就造成外側(cè)區(qū)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(cè)的正電荷可能會流入大地之中，則可以消除外側(cè)區(qū)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(shù)字電路設計環(huán)節(jié)的應用

3.1數(shù)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(tǒng)的高速以及多次運算來實現(xiàn)模擬作用，從而使精度得到大大增強。在本研究之中，數(shù)字濾波技術也就是將所收集到的各種數(shù)據(jù)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(tǒng)來對信號實施抗干擾處理，之后需要通過軟件系統(tǒng)對數(shù)字濾波展開處理，以使數(shù)據(jù)中所附加的多方面干擾均得到 消除，確保所獲取的數(shù)據(jù)資料可以可以真實的體現(xiàn)出現(xiàn)場技術的具體情況。

現(xiàn)常見的數(shù)字濾波技術有死區(qū)處理技術以及 中值濾波法等若干種。其中死區(qū)處理技術，由于所收集的信號通常會出現(xiàn)波動情況，不能穩(wěn)定，為此可以通過死區(qū)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(qū)處理，這樣在變化已經(jīng)滿足某值之后才可以認為該值出現(xiàn)了變動。像是在編程過程中應當先把數(shù)據(jù)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(huán)情況，或者是防止程序發(fā)生跑飛問題。硬件看門狗主要是通過定時器來對系統(tǒng)主程序的運行情況展開監(jiān)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(fā)生死循環(huán)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(tǒng)脫離死態(tài)

若是計算機系統(tǒng)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(huán)之中，也就是發(fā)生“死鎖”或者是“死態(tài)”問題，造成計算機系統(tǒng)發(fā)生癱瘓情況，同時計算機系統(tǒng)之中的全部運行軟件均發(fā)生“死鎖”情況，得不到正常的運行。所以在計算機系統(tǒng)出現(xiàn)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(tài)。

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(jiān)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(shù)，另外還應當轉(zhuǎn)去執(zhí)行正常的流程、程序。若是程序在受到生強電干擾之后發(fā)生死循環(huán)情況，則只需要計時器裝置所確定好的計時時間已經(jīng)到達，即計算機系統(tǒng)之中的CPU就可以根據(jù)設計人員提前所設定好的處理方案自動化的實施系統(tǒng)自恢復或者是進入報警狀態(tài)。

圖1　抗程序“跑飛”

圖2　程序“跑飛”時的數(shù)據(jù)保護

4.2程序“跑飛”階段進行數(shù)據(jù)保存的硬軟件辦法

由于計算機系統(tǒng)在被強電磁干擾或影響之后，計算機系統(tǒng)之中正在正常運行的程序或許會被打亂，進而在內(nèi)存中出現(xiàn)轉(zhuǎn)移情況，同時這種轉(zhuǎn)移是不能被控制的，也就是發(fā)生“跑飛”情況。該問題的出現(xiàn)或許會造成確保軟件正常運行的重要參數(shù)被破壞、沖掉。通過硬軟件結合措施、方法的運用，能夠在出現(xiàn)斷電事故或者是發(fā)生強干擾情況之后，使各重要參數(shù)得到保護，從而使系統(tǒng)的連續(xù)運轉(zhuǎn)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(tǒng)，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(tài)中，將所需受到保護的段地址明確寫入，從而使數(shù)據(jù)保持器之中可以有效的保存下該段地址，在出現(xiàn)等于該類段地址的寫操作情況發(fā)生之后，數(shù)值比較器將會出現(xiàn)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(xiàn)寫操作情況。如此一來，保存在段之中的大部分數(shù)據(jù)將會獲得寫保護，并使更大的數(shù)據(jù)區(qū)得打歐維護。若是寫入數(shù)據(jù)保存器裝置之中的段地址已經(jīng)超過當前存儲器之中的最大地址，那么RAM區(qū)之中的全部數(shù)據(jù)將不會受到保護，也就是保護區(qū)已經(jīng)撤銷。如此一來，機器設備在結束各次現(xiàn)場巡測工作之后，即可以在數(shù)據(jù)保護區(qū)之中存放狀態(tài)參數(shù)和各個重要參數(shù)，同時立刻 布置條禁寫指令，以促使該區(qū)重新禁寫，如此計算機系統(tǒng)在受到干擾，同時該干擾已經(jīng)超過其可承受值之后，各關鍵數(shù)據(jù)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(shù)字電路可以保證處理質(zhì)量以及處理效果，其已經(jīng)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(shù)字電路時，其常常會遭受到不同因素的干擾，造成數(shù)字電路得不到正常、科學的使用。所以在對數(shù)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(shù)字電路的受干擾程度。

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