靜電的產生具有隱蔽性、潛在累積性，可能會造成電子產品工作異常、損壞，甚至引發其他的安全問題。在研 發階段應對電子秤產品進行靜電放電抗擾度試驗,分析并驗證各種整改措施，為電子秤的后期開發提供必要的參考和依 據。采用標準的試驗設備、環境及操作,對電子秤分別進行接觸放電和空氣放電試驗。結果表明：易受影響的關鍵模塊為A/D 轉換器,產品的開發應著力于其選型和電路設計。

0.引言

木制秤取消后，電子計價秤因其能滿足"快速、準 確、自動"的稱量要求,逐漸成為菜場、商店等經營場所 購物結賬的必需品。實際生活中，周邊復雜的電磁環境 容易使電子秤受到干擾,影響其稱量的準確性,使消費 者在未知情的情況下多掏腰包。一臺合格的電子秤 要求能夠抑制這些干擾,并將它減小到國家標準允許的 范圍內。本文針對電子秤的抗靜電放電問題進行分析, 并提出整改方案。

1.靜電產生的主要原因及試驗室靜電放電模型

在運動過程中，人體與衣服發生摩擦，比如穿化學 纖維制成的衣物就容易產生靜電。干燥的環境更有利 于電荷的積累和轉移,特別是冬天，當空氣的相對濕度 低于45%時，地板或工作臺上的膠板都有可能產生靜電。

為了評估電氣和電子設備遭受靜電放電時的性能, 建立通用的和可重現的基準，國家標準GB/T17626.2-2006/IEC61000-4-2 2001規定了電氣和電子設備遭受 直接來自操作者和對鄰近物體的靜電放電時的抗擾度 要求和試驗方法。標準中規定試驗時環境溫度控制在 15~35 相對濕度控制在30%~60%。由于南北方氣 候地域性差異，可以用除濕器和加濕器對濕度進行控 制。將靜電放電分為接觸放電和空氣放電。以接觸放 電為優先選擇。接觸放電的電流脈沖波上升時間為 0.7 ns,比空氣放電快，其波形中的諧波成分更豐富，因 此對設備考核更準確更嚴格。靜電放電發生器輸出電 流波形如圖1所示。

對于臺式設備,受試設備放于絕緣襯墊上，絕緣襯 墊位于水平耦合板上,施加靜電放電部位為受試設備上 可觸及的金屬部分。試驗中測試的電子計價秤沒有接 大地,其金屬部分和水平耦合板之間應使用帶泄放電阻 的電纜連接，或者使用帶泄放電阻和碳纖刷的接地電纜，如圖2所示。

非自動秤通用檢定規程JJG555-1996對電子秤等在 檢定和使用中做了更為詳細的規定，靜電放電方面指 定試驗嚴酷程度為3級，即接觸放電6 kV,空氣放電 8 kV。判據要求為在干擾和無干擾情況下，其示值之 差應不大于最小分度值或者秤能檢出干擾誤差并反 應顯著。

2.電子秤靜電放電案例

2.1試驗儀器

試驗過程中使用的靜電放電發生器為特測 NSG438,如圖3所示，滿足IEC61000-4-2標準，配置其他 適當的放電模塊,還可以滿足其他靜電放電標準。

2.2問題描述

某型號電子秤正常工作時，正確顯示標稱砝碼示 值。當對水平耦合板進行6 kV間接放電后，顯示屏示 值出現紊亂,并且伴有出錯報警音,甚至死機。

2.3干擾分析及抑制

常用電子計價秤系統框圖如圖4所示,被秤物品重 量的變化將導致傳感器形變，輸出變化的模擬信號,信 號放大后經過必要的濾波傳送到模/數轉換模塊，轉換 成便于處理的數字信號,微處理器對這些采集到的數字 信號進行解析,最終將結果輸出到顯示屏顯示。

對水平耦合板施加的干擾主要是通過空間耦合到 電子計價秤內部。試驗過程中顯示屏示值出現紊亂,初 步鎖定易受電磁波干擾的元器件。檢查線路板發現 CPU微處理器的工作晶振外殼沒有接地,對晶振實施有 效的接地后發現前期施加干擾時秤示值一直跳動,干擾 停止后即可恢復正常，隨著干擾施加次數的增多,又重 新出現紊亂現象，即使干擾停止也不能自行恢復正常。 晶振接地可以起到一定的抗干擾作用，但還不足以從根 本上解決示值偏移及工作穩定性問題。

進一步分析原理圖發現系統中還有一個很重要的 模塊?模/數轉換芯片，該部分電路中應注意地線的 正確連接及地平面的完整性。地線的電平變化將對模 擬電路部分的工作產生很強的干擾,數字噪聲容易重疊 在模擬量輸入電壓中,使A/D轉換器工作不正常。針對 這個切入點，分析了試品的PCB走線,發現線路板中模 擬地和數字地分開,沒有進行有效的共地處理。從整個 板子的角度分析,模/數轉換芯片內部兩個地其實早已 連接在一起,這個時候如果把模擬地和數字地分開,整 個板子就會出現一個大的回路,引起回路噪聲。將模擬 地和數字地進行共地連接后重新進行試驗發現試品在 整個試驗過程中工作穩定，有效地抑制了靜電放電干 擾。整改后PCB板如圖5所示。

3.結語

系統的晶振接地對抑制干擾有一定的作用，布板時 可以在封裝外圍做一個接地的焊盤,需要注意的是批量 生產中回流波峰焊后需要手工補焊該點。靜電放電對 環境濕度依賴性較大,操作者使用電子秤前應事先采取 措施除去靜電。同時適當添加壓敏電阻、電容或者 TVS管等補救措施都能在一定程度上抑制靜電放電。 為了少走彎路和節省時間,在電子系統設計前期就應充 分考慮并滿足產品抗干擾性的要求,合理擺放敏感元器 件，對PCB板做好必要的防靜電措施，如加大復位 線、時鐘線與其他布線間的距離,鋪地時盡量避免尖角， 并合理布局好過孔,避免在設計完成后再去進行抗干擾 的補救措施,導致批量生產成本的提高。