W pierwszej kolejności należy uświadomić sobie dlaczego filtracja jest taka ważna i jakie objawy mogą towarzyszyć w przypadku jej braku. Mogą wystąpić następujące objawy:
- układ nie działa
- zła praca mikrokontrolera lub pozostałych układach
- błędne pomiary z czujników
- zła praca części analogowej mikrokontrolera
- w najgorszym przypadku spalenie całego układu
Kondensatory
Pierwszym podstawowym elementem jaki dodaje się w celu eliminacji zakłóceń są kondensatory. Pochłaniają one szpilki napięciowe jakie mogą się pojawić w trakcie pracy układu. Przez co napięcie zostaje wygładzone.
Często należy zastosować podłączenie dwóch typów kondensatorów elektrolitycznych oraz ceramicznych. Pierwszy z nich słabo radzi sobie z filtracją sygnałów o dużych częstotliwościach. Drugi rodzaj natomiast dobrze radzi sobie z filtracją sygnałów o małej częstotliwości.
Co do ich wartości, to kondensatory ceramiczne przyjmuje się standardowo o wartości 100nF. Natomiast elektrolity do 100uF.
Przy sygnałach zasilających w mikrokontrolerze lepiej zastosować więcej kondensatorów ceramicznych np 3-4 o wartości 100nF, i jeden mniejszy elektrolityczny o wartości poniżej 10uF. Pozwoli to na uzyskanie lepszego efektu w filtracji, niż w przypadku zamontowania większego elektrolitu z mniejszą ilością kondensatorów ceramicznych.
Dodatkowo jeśli konieczne jest zastosowanie dużej wartości kondensatora elektrolitycznego, to lepiej włączyć większą ich ilość w obwodu połączonych szeregowo zamiast jednego. Pozwoli to na zmniejszenie wartości zastępczej rezystancji szeregowej (ESR), co przełoży się na poprawę całego procesu filtracji. Takie połączenie jest dosyć często stosowane w układach audio.
Kondensatory filtrujące należy włączyć pomiędzy pin zasilający a GND. Każdy pin który służy do zasilania układu należy dodatkowo podłączyć z kondensatorem. Nie należy ich zostawiać nie podłączonych, lub bez wspomnianego wcześniej elementu filtrującego.
Cewki
Jest to drugi dosyć często stosowany układ filtrujący.
Przeważnie jest on wykorzystywany przy filtracji pinów analogowych miktokontrolera w połączeniu z kondensatorem, co tworzy razem filtr LC, oraz przy wykorzystywaniu USB.
Rys. 1. Przykładowe zastosowanie
Ferryt
Jest to jeden z elementów tłumiących zakłócenia w układach. Często stosowany na zakończeniach kabli, np. przy monitorach czy zasilaczach. Można także spotkać wersje w formacie układów SMD, które można zamontować na płytce drukowanej. Stosowany jest on jak najbliżej układów generujących zakłócenia.
Ferryt charakteryzuje się bardzo dobrym tłumieniem nawet dla częstotliwości około 100 MHz, tłumi pasożytniczy rezonans dodatkowo nie odbija on zakłóceń tylko je pochłania. Stosuje się ich różne rodzaje w zależności od rodzaju zakłóceń, czy dotyczą sygnałów różnicowych DM, czy wspólnych CM. Aby zredukować oba rodzaje zakłóceń stosuje się układy odpowiednich filtrów, złożonych dodatkowo z kondensatorów i cewek.
Filtry
Filtrami są odpowiednio połączone ze sobą takie elementy jak cewki, kondensatory, rezystory w odpowiedniej konfiguracji.
Filtr dolnoprzepustowy, górnozaporowy. Oznacza to, że przepuszcza on tylko sygnały znajdujące się poniżej pewnej częstotliwości granicznej, pozostałe natomiast tłumi.
Rys. 2. Filtr RC [wikipedia]
Filtr górnoprzepustowy, dolnozaporowy. Działa odwrotnie niż ten opisany powyżej.
Optoizolacja
Jest to już bardziej element izolujący niż filtrujący. Pozwala na odseparowanie większy zakłóceń od reszty części układu. Najczęściej wykorzystywany w miejscach gdzie elektronika wykorzystywana jest w miejscach bardzo mocno narażonych na zakłócenia np. podczas pracy z silnikami bądź wysokim napięciem.
Zapewnia ona elektryczne odseparowanie poszczególnych obwodów sterujących. Dzięki nim zapewniona jest całkowita izolacja elektryczna pomiędzy elementami układu.
Przewody
Dodatkowymi elementami, ale również istotnymi, jakie często się przydają to odpowiedni rodzaj kabla przy pomocy którego łączy się odległe od siebie układy. Jeśli zachodzi taka potrzeba to powinien on być ekranowany bądź powinna zostać zastosowana skrętka.
