如何进行工业自动化仪表的抗电磁干扰设计?

    1、首先要了解仪表运行的电磁环境和要求，分析干扰源、干扰耦合途径、干扰的机理，这是进行抗干扰设计的前提。工业现场的环境复杂多样，可能会有各种各样的电磁干扰，这些干扰通过沿电缆传导和（或）空间辐射耦合到仪表或设备，以差模和（或）共模干扰的方式影响其正常工作，导致系统性能下降或不稳定，浪涌、静电放电干扰还有可能直接损坏设备导至系统功能失灵甚至系统瘫痪。

    2、抗电磁干扰设计的基本思路：从干扰源头抑制、切断干扰通路、改变干扰电流路径。

从源头抑制干扰，对仪表来说包含两个方面，首先是对仪表自身内部的干扰源（如晶振、开关电源等）进行处理，避免对仪表内部其他电路和外界设备产生影响；其次是抑制外来干扰，最好的办法是在干扰出入端口处进行抑制处理，对辐射干扰则需要进行屏蔽。
切断干扰通路，就是通过隔离使传导干扰回路在某一点断开，干扰电流无法流过敏感电路，通过屏蔽使辐射干扰无法到达敏感电路，以达到抗干扰的目的。
改变干扰电流路径，通俗的说就是为干扰电流设置一条低阻抗通路，使干扰电流绕开敏感电路，避免或减少对敏感电路的干扰。

    3、抗电磁干扰的硬件措施：滤波、屏蔽、接地、隔离、瞬态干扰吸收器

    滤波是抑制传导干扰有效的手段，目的是将干扰从有用信号中滤除。在抗干扰设计中使用最广泛的滤波电路是低通滤波器，有电容型、电感型、感容复合型低通滤波器，设计和选用低通滤波器的原则是电感靠近低阻抗电路进行分压、电容靠近高阻抗电路进行分流，磁环和磁珠也是常用的抑制元件。

    屏蔽是通过切断辐射干扰的传播通路来抑制干扰的方法。有些工业现场仪表电路模块是安装在密封的金属壳体中的，在进行电路设计时自然不需要担心外部辐射干扰的问题了，但是辐射干扰会耦合到输入输出和电源电缆上，沿电缆传导进入电路模块，转化成传导干扰。但也有很多仪表的外壳是不能起屏蔽作用的非金属壳，这时要考虑辐射干扰问题，可以对敏感电路采取局部屏蔽措施，还有就是从印板设计上下功夫，选择抗干扰性能好的元器件，以提高仪表的抗干扰能力。

    接地（不包含安全接地和防雷接地）是一项重要的电磁兼容设计技术，因为正确合理的接地确实能够解决很多电磁干扰问题。对低频电路宜采用单点接地，多点接地适用于高频电路，既有高频又有低频的电路可采用单点、多点混合接地。对不同性质的地线，应注意弱信号电路地和大功率驱动电路地线分开，模拟地与数字地分开，各种地在一点处相连，接地线应尽量加粗，屏蔽层要接地。

    隔离是抗干扰设计的又一法宝，切断干扰通路使干扰电流无法流过敏感电路，从而有效的抑制干扰对系统的影响。我们常将仪表设计成输入电路、输出电路、电源电路三者之间相互隔离，电源电路和输入、输出电路之间一般通过变压器隔离，输入和输出电路之间可以通过光耦或变压器隔离，现在也有磁隔离器件可以应用。

    瞬态干扰吸收器是目前用来对付浪涌、静电放电的瞬态干扰最有效的方法，利用器件大量吸收干扰能量，使到达敏感电路的干扰能量降到可接收的幅度，以保护敏感电路的安全。常用的瞬态抑制器件有TVS管、气体放电管、压敏电阻、半导体放电管等，有时还用两种瞬态抑制器件加退耦电感配合组成性能更好的保护电路。瞬态干扰吸收器件一般用在设备危险点，如输入、输出和电源端口，若端口处既有保护电路又有滤波电路，则保护电路应设置在滤波电路前面，以防止过流过压损坏滤波电路。

4、印制电路板设计

     在完成正确的原理图设计和元器件选型后，印制电路板设计就成为抗干扰设计的关键环节了。合理的印板布局非常重要，那些高速器件、电源模块、滤波器件等在印板上的相对位置和方向都会对外来干扰的吸收和内部干扰向外的发射产生很大影响，同时器件布局将会直接影响布线的走向和质量。布局设计有很多原则，其中最核心的原则是要避免不同元器件间相互干扰；布线的核心原则是回路面积最小化。如果条件（如成本）允许则尽可能用多层板，一般来说多层板的电磁兼容性能要比单、双面板好一些。

5、软件抗干扰设计

    软件抗干扰是当系统受干扰后使系统恢复正常运行，或输入信号受干扰后去伪求真的一种辅助方法，是单片机测控系统常用的抗干扰措施，有时能够有效解决单靠硬件解决不了的干扰问题。当然软件抗干扰有一个前提，那就是可靠的硬件基础保证不会由于干扰导致系统硬件故障、固化在ROM中的程序不被破坏、FLASH和RAM中的重要数据不被破坏或被破坏后可重新建立。常用的软件抗干扰技术有：数字滤波技术、软件陷阱技术、冗余技术、容错技术等。