電磁流量計(jì)系統(tǒng)電磁兼容及抗干擾設(shè)計(jì)
電磁流量計(jì)系統(tǒng)電磁兼容及抗干擾設(shè)計(jì)
在本系統(tǒng)設(shè)計(jì)當(dāng)中包含了單片機(jī)用的JTAG在線編程標(biāo)準(zhǔn)接口和對(duì)外通信接口。JTAG是現(xiàn)在單片機(jī)應(yīng)用較多的一種在線編程和調(diào)試的接口，它方便簡(jiǎn)捷， 且非常實(shí)用。而對(duì)外通信接口是由電磁流量計(jì)的轉(zhuǎn)換器提供出來(lái)的，通過(guò)這個(gè)口可以得到流量模擬信號(hào)，正負(fù)電壓源，同時(shí)也為流量計(jì)提供PWM電流輸出信號(hào)、流向狀態(tài)指示信號(hào)、脈沖／頻率輸出信號(hào)、正反向激磁控制信號(hào)。具體的接口電路如圖3．16所示。圖3．16 JTAG調(diào)試接口和對(duì)外通信接口
3．7系統(tǒng)電磁兼容及抗干擾設(shè)計(jì)
本系統(tǒng)設(shè)計(jì)中包括A／D轉(zhuǎn)換電路、單片機(jī)主體電路等幾個(gè)部分，部分電路頻率高、電壓高低差大、電流變化大等特點(diǎn)，因此電磁兼容等抗干擾設(shè)計(jì)與具體電路有著非常密切的關(guān)系，且是非常重要的一個(gè)方面。對(duì)電路中所采用的幾項(xiàng)措施做一些簡(jiǎn)單的闡述：
1．電源線設(shè)計(jì)
根據(jù)印制線路板電流的大小，盡量加粗電源線寬度，減少電阻環(huán)路。同時(shí)使地線、電源線的走向和數(shù)據(jù)傳遞的方向一致，這樣有助于增強(qiáng)抗噪聲能力。
2．地線設(shè)計(jì)
接地技術(shù)的目標(biāo)是最小化接地阻抗，從此減少?gòu)碾娐贩祷氐诫娫粗g的接地回路的電勢(shì)?？煞譃橐韵聨c(diǎn)：
(1)數(shù)字地與模擬地分開(kāi)。線路板上既有邏輯電路又有線性電路，應(yīng)使它們盡量分開(kāi)，且兩者的地線不要相混，分別與電源端地線相連。要盡量加大線性電路的接地面積。低頻電路的地應(yīng)盡量采用單點(diǎn)并聯(lián)接地，實(shí)際布線有困難時(shí)可部分串聯(lián)后再并聯(lián)接地。高頻電路宜采用多點(diǎn)串聯(lián)接地，地線應(yīng)短而粗， 高頻元件周?chē)M量大面積地覆銅。
(2)接地線應(yīng)盡量加粗。如果接地線采用很細(xì)的線條，則接地電位就會(huì)隨著電流的變化而變化，使得抗噪性能降低。因此應(yīng)將接地線盡量加粗，使它能通過(guò)三倍于印制板上的允許電流。如有可能，接地線應(yīng)在2'-"-'3mm以上。
(3)接地線構(gòu)成閉合環(huán)路。只由數(shù)字電路組成的印制板，其接地電路布成環(huán)路大多能提高抗噪聲能力。
3．布局和布線
布局與布線是PCB設(shè)計(jì)的重要步驟，布局與布線的好壞對(duì)PCB的電磁兼容性影響是非常大的。所以在布局與布線前就應(yīng)考慮到電磁兼容性問(wèn)題。數(shù)字電路、模擬電路以及電源電路的元件的布局和布線特點(diǎn)各不相同，它們產(chǎn)生的干擾以及抑制干擾的方法也不相同。此外高頻、低頻電路由于頻率不同，其干擾以及抑制干擾的方法也不相同。所以在元件布局時(shí)，應(yīng)該將數(shù)字電路、模擬電路以及電源電路分別放置，將高頻電路與低頻電路分開(kāi)。條件允許的情況下應(yīng)使之各自隔離或單獨(dú)做成一塊電路板。此外，布局中還應(yīng)特別注意強(qiáng)、弱信號(hào)的器件分布及信號(hào)傳輸方向、途徑等問(wèn)題。時(shí)鐘發(fā)生器、晶振和CPU的時(shí)鐘輸入端都易產(chǎn)生噪聲，、要相互靠近些。易產(chǎn)生噪聲的器件、小電流電路、大電流電路等應(yīng)盡量遠(yuǎn)離邏輯電路。
本系統(tǒng)設(shè)計(jì)采用了雙層布線的方式，上層垂直布線，下層水平布線。PCB 采用手工排布，特別在數(shù)據(jù)總線和地址總線布線方面，這樣提高了系統(tǒng)的性能。高速晶體要盡量靠近單片機(jī)，且布線要較粗。同時(shí)PCB板上的線寬不要突變， 導(dǎo)線不要突然拐角。盡量做到線路流暢。盡量減少平行線間的串?dāng)_，必要時(shí)可增加印刷線條間的距離；或在走線之間有意識(shí)地安插一根零伏線，作為線條之間的隔離。對(duì)于在PCB板上單片機(jī)、A／D轉(zhuǎn)換器等貼片元件的引腳線非常纖細(xì)， 同時(shí)在板子上留下專門(mén)的測(cè)試點(diǎn)，為測(cè)試方便，可以將一些重要的引腳用引線引到該點(diǎn)上。
總的來(lái)說(shuō)，在智能電磁流量計(jì)信號(hào)轉(zhuǎn)換器印刷版的過(guò)程中，應(yīng)充分考慮系統(tǒng)的電磁兼容性等抗干擾措施，以具有好的電磁兼容性為目標(biāo)，來(lái)確定系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。且以元件的位置、電源電壓，模擬信號(hào)處理、數(shù)字電路來(lái)分組。在電路設(shè)計(jì)及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中要充分考慮這些因素，從目前的測(cè)試的情況來(lái)看系統(tǒng)具有較好的測(cè)量精度，達(dá)到預(yù)計(jì)的要求。
本章小結(jié)
本章詳細(xì)的介紹了一種基于MSP430F149單片機(jī)的電磁流量計(jì)轉(zhuǎn)換器的電路設(shè)計(jì)。系統(tǒng)的硬件電路主要包括：A／D轉(zhuǎn)換電路、單片機(jī)系統(tǒng)電路、鍵盤(pán)接口電路、LCD接口電路、以及一些必要的對(duì)外接口電路、過(guò)電流保護(hù)電路、鐵電存儲(chǔ)器電路和電源模塊電路等。在本章的末尾部分還討論了電磁兼容等抗干擾措施在硬件電路中的一些實(shí)現(xiàn)方法。
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