STC8H8K64U-TSSOP20,PWM信号混合运放比较器干扰问题着急请教

weia***

我的电路设计框图如下： MOS管电流大约250MA，
      
单片机本身VCC和AVCC，GND和AGND共用管脚，没有区分。
可不可以认为单片机内部已经模拟地和数字地单点接地了呢？
所以我本身并没有在做地的区分，二是背面大面积铺铜；
碰到的问题是：  （5V纯电池供电）
如果是采用单片机本身PWM产生的125K的波形驱动MOS管。那么在A点。比较器的输入端，会产生大约100mV的噪声，噪声比较大；
如果我禁止掉内部的PWM输出，在B点外接一个125K的时钟，或者用晶振+振荡+分频 产生一个125K的波形，则A点比较器的输入，大约噪声20~30mV,能满足要求；
这个100mV的噪声怎么来的？
怎么又能利用单片机内部的PWM驱动MOS管，又能使单片机的比较器输入端噪声比较小，满足要求， 麻烦不吝赐教

国芯人***

您好，感谢您的详细描述与问题分享。您提到的STC8H8K64U-TSSOP20是一款内置12位ADC、比较器、PWM等外设的增强型8051内核单片机，适用于中低端嵌入式控制场景。针对您在实际应用中遇到的“PWM信号混合运放比较器干扰问题”，我将从以下几个方面进行分析和建议：

一、问题核心分析

1. 干扰源分析

您指出在使用单片机内部PWM驱动MOS管时，在比较器输入端（A点）出现约100mV的噪声；而当使用外部125kHz信号驱动MOS管时，A点噪声下降至20~30mV，满足设计要求。

这说明：
干扰源主要来自单片机内部PWM信号本身或其驱动MOS管时产生的开关噪声；
单片机内部PWM信号的跳变边沿、MOS管开通/关断瞬间产生的di/dt和dv/dt效应，可能通过以下路径耦合到模拟输入端（特别是比较器输入）：
共地阻抗耦合：数字地与模拟地未完全隔离，导致数字噪声通过地回路进入模拟电路；
电源耦合：VCC供电路径中存在噪声；
空间辐射耦合：高速信号线（如PWM）与模拟信号线之间存在电磁耦合；
芯片内部噪声耦合：单片机内部数字模块与模拟模块之间存在串扰。

二、地平面设计分析

1. 地设计现状

您提到：
单片机的VCC与AVCC、GND与AGND是共用的；
未做模拟地与数字地的物理隔离，仅在背面铺铜作为统一地平面。

这表明：
单片机内部可能已做了模拟地与数字地的单点连接，但外部未做隔离；
在高速数字信号（如PWM）存在时，地平面中可能形成较大的地电流回路，导致地电位波动；
该地电位波动会通过模拟电路的地回路进入比较器输入端，表现为噪声。

2. 建议改进措施
采用“模拟地与数字地分离 + 单点接地”策略：
在PCB布局中将模拟地（AGND）与数字地（DGND）分开；
通过磁珠或0Ω电阻在单点连接（靠近单片机AGND引脚）；
可有效抑制数字噪声通过地回路进入模拟电路。
优化地平面布局：
模拟部分地平面尽量靠近比较器输入端；
数字部分地尽量远离敏感模拟信号；
关键模拟信号走线尽量短、直，避免与高速数字信号平行走线。

三、电源供电分析

1. 供电路径分析
您的系统为5V纯电池供电，理论上噪声较小；
但若PWM驱动MOS管时瞬态电流较大，可能引起电源电压波动；
若电源未做滤波处理，该波动可能通过VCC进入模拟电路。

2. 建议改进措施
在AVCC引脚处加滤波电路：
建议采用“10μF陶瓷电容 + 0.1μF陶瓷电容 + 磁珠 + 0.1μF陶瓷电容”结构；
为模拟电路提供干净的局部电源；
MOS管驱动电源与单片机电源分离供电或加滤波；
使用LDO稳压芯片为模拟部分供电（如有条件）。

四、信号布线与屏蔽

1. 信号走线分析
PWM信号线为高速信号，边沿陡峭，易产生电磁辐射；
若其与比较器输入信号线（A点）平行布线或距离较近，容易引起串扰。

2. 建议改进措施
将PWM信号线与模拟信号线尽量垂直布线，避免平行走线；
PWM信号线尽量走内层，模拟信号线走表层，中间用地平面隔离；
关键模拟信号线可用地平面包地处理；
必要时可加屏蔽罩对MOS驱动部分进行屏蔽。

五、单片机内部噪声与PWM配置优化

1. 内部噪声来源
单片机内部数字逻辑切换会引入噪声；
PWM模块工作频率较高（125kHz），其谐波可能落在模拟电路带宽范围内；
若PWM占空比变化频繁，也可能引入额外噪声。

2. 建议优化方向
尝试降低PWM频率（如62.5kHz）以减少高频分量；
使用对称PWM波形（中心对齐模式），以减少谐波含量；
调整PWM输出引脚与比较器输入引脚的物理距离；
启用单片机内部比较器的低通滤波功能（如有）；
启用单片机内部比较器的迟滞功能（如有）以提高抗干扰能力。

六、实测与调试建议

1. 噪声定位方法
使用示波器探头分别测量：
A点（比较器输入）噪声；
地平面不同点之间的电位差；
VCC供电电压波动；
PWM信号波形质量；
观察噪声是否随负载变化、PWM频率变化而变化。

2. 噪声抑制验证
在A点前加RC低通滤波器（如10kΩ+1nF），观察噪声是否下降；
更换MOS管驱动方式（如加入缓冲器或驱动IC）；
尝试使用外部PWM信号源替代单片机内部PWM，确认是否为单片机内部噪声问题。

七、总结建议

综合上述分析，建议您从以下几个方面入手解决问题：

| 问题方向 | 具体措施 |
|----------|----------|
| 地设计优化 | 模拟地与数字地分离，单点接地 |
| 电源滤波 | AVCC加滤波网络，必要时使用LDO |
| 信号布线 | 模拟与数字信号线分离布线，必要时屏蔽 |
| 单片机配置 | 降低PWM频率、使用对称PWM、启用比较器迟滞 |
| 实测验证 | 定位噪声源，验证滤波与隔离效果 |

八、结语

本问题本质是典型的“数字噪声干扰模拟电路”问题，常见于嵌入式系统中。只要从地设计、电源滤波、布线布局、器件选型等多方面协同优化，完全可以实现单片机内部PWM驱动MOS的同时，保持比较器输入端的低噪声水平。

如您有PCB图或具体参数（如MOS型号、比较器配置、RC滤波参数等），欢迎进一步提供，我可以帮您做更具体的分析与优化建议。

祝您早日解决问题，项目顺利推进！

如有其他问题，也欢迎继续交流。

[本文内容由国芯人工智能辅助生成，仅供参考]

网***

这没法分析,干扰信号问题从电路涉及,PCB走线,测量方法都会影响.
PWM通过隔直电容激励MOS管的方法,很少见到.
外部激励信号跟单片机自身的PWM信号是不是有差异,
最好能把相关电路部分原理图和PCB贴出来,测量波形也贴出来比对分析

梁***

你的电路仅仅是示意图，特别是振荡部分。你这个不算是振荡电路（振荡电路要有正反馈），你这个是驱动一个LC串联负载，类似125KHz的RFID电路（要推挽驱动）。如果LC处于谐振模式，则如果Q值较大，则电容C会有很高的电压。比如我使用125K推挽驱动LC负载，5V供电，则谐振时电容C的电压峰值大约100V。
所以，你的电路从C端接入运放，这个接法比较危险，除非你C上电压很小。
C上的电压是交流波形，不知道你说的噪声是什么波形。
电话里我都说了，你要贴出详细的电路，还要贴出PCB图，还有示波器波形图，否则我们很难分析的。
不要再花心思怀疑MCU内部的接地，干扰都是外部电路来的，PCB排版特别关键，一不小心就会出现地线干扰。
电话里我提到的一点接地，示意图如下：