簡介本文引用地址：http://www.eepw.com.cn/article/201610/306715.htmAD7780是一款包含PGA 低噪聲、低功耗、24位-△型轉換器。AD7780用于低端到中端 電子秤系統。作為發布過程 一部分，測試了電子秤系統 輻射抗擾度。本應用筆記介紹如何實現AD7780 最佳抗輻射性能，在設計印刷電路板(PCB) 過程中考慮了電路板布局和元件放置 影響。根據IEC61000-4-3標準對整套系統(ADC、PCB和稱重傳感器)進行了輻射抗擾度測試。輻射抗擾度輻射抗擾度測試按照IEC61000-4-3標準中 說明進行。磁場強度為10V/m，RF頻率從80MHz掃至1GHz。根據規范，器件 分類如下：●A類：在制造商、請求者或購買者指定 限制范圍內性能正常。●B類：暫時喪失功能或性能暫時降低，這種現象在干擾停止后消失，然后受測設備就會恢復正常性能，無需操作人員介入。●C類：暫時喪失功能或性能暫時降低，需要操作人員介入才能解決此問題。●D類：因為硬件或軟件損壞或者數據丟失而導致功能喪失或性能降低，并且無法恢復。ADC在頻率掃描期間持續轉換。本應用筆記中通篇提到 誤差是指有RF頻率和沒有RF頻率時 ADC轉換之間 最大偏差。要讓一套電子秤系統算得上A類，那么存在RF干擾時允許 誤差e為輻射抗擾度測試分析設置圖1是輻射抗擾度測試所用電路電子吊秤 框圖。AD7780配置如下：輸出數據速率=10Hz增益=128AD7780采用3.3V電源供電。此電源還用于激勵稱重傳感器。稱重傳感器采用6線，靈敏度為2mV/V。誤差正如輻射抗擾度部分所述，允許 誤差e為±滿量程輸出/2n其中n為計數次數。誤差相當于±0.5次。本應用筆記中 目標是設計一種次數為3000且歸為A類 電子秤系統，并且在實現此目標時稱重傳感器。 激勵電壓為3.3V。在靈敏度為2mV/V且激勵電壓為3.3V 情況下，稱重傳感器檢重秤 最大信號為6.6mV。為了使用稱重傳感器最具線性 部分，常常僅使用此范圍 三分之二。這樣就將稱重傳感器 滿量程輸出電壓降到了4.4mV。對于3000次 精度，1次為1次=4.4mV/3000=1.46V±0.5次=±1.46V/2=±0.73V存在RF頻率 情況下，誤差必須小于±0.73V。應用中 稱重傳感器可接受 最大重量為2kg，因此誤差需要小于±2kg/(23000)=±0.33g，這樣可以確保數字顯示屏不受RF干擾 影響。圖1.AD7780 測試設置印刷電路板標準AD7780評估板專用于提供最佳 模數轉換性能。不過，它沒有針對EMC進行優化。例如，標準AD7780評估板包含一些可容許不同電源選項 鏈路(垂直引腳)，可用于噪聲測試連接;這些接頭充當著天線 作用。此外，模擬和數字輸入端并未針對位置和元件大小(采用0603元件)進行濾波優化。然而，將此評估板用作起點，展開 調查重點突出了EMC造成 不利影響。有關詳情，請參見結果部分。對接地、元件位置和增加額外濾波進行了全面考察。所有階段都維持ADC性能。總而言之，取得以下重要發現●評估板上不應該包含接頭選項(垂直引腳)。這些接頭充當著天線 作用。因此，用焊接線替代這些接頭選項。●印刷電路板應該為4層，模擬輸入端和參考輸入端埋入內層中。應該使用一個接地層。用地線填充電路板 頂面和底面。此外，也用地線填充內層。應該包含多個通孔，以便最大限度地降低整個電路板 電位差。對于所需通孔 密度，沒有硬性規定。在AD7780評估板上，ADC以及模擬和參考輸入端 濾波周圍有一圈通孔。一般而言，評估板上 任何孤島也都應該有通孔，通孔數量大于1即可。頂面和底面上 任何走線都應該盡可能短，因為走線也充當著天線 作用。●建議在模擬和參考輸入端采用濾波。圖1顯示了通常對模擬和參考輸入端建議 R和C值。這種濾波可在AD7780 采樣頻率(64kHz)和多種其他采樣頻率下提供衰減。AD7780本身不在這些頻率條件下提供任何衰減。電容需要盡可能接近AD7780 模擬輸入端和參考輸入端，這樣可以最大限度地減小元件與ADC之間 走線長度。使用物理尺寸較小 元件讓用戶能夠將元件放置得更靠近引腳。布局應該確保從引腳到元件 走線長度很好地匹配。●除了這些濾波器之外，如圖1所示在R和L位置增加額外 濾波可以進一步增強抗擾度。此濾波器位于接至稱重傳感器 連接器上。為實現最佳結果，評估了各種形式 L(L2、L3、L4和L5)和C(C38、C39和C40)值組合。物料清單部分列出了最終選擇 元件。●電源通過與0.1F電容并聯 10F電容去耦。同樣，這些元件應該盡可能靠近AD7780 電源引腳。模擬電源用作稱重傳感器 激勵電壓，稱重傳感器則用作ADC 基準。因此，電源走線也埋入內層中。圖2.標準AD7780評估板 頂面圖3.AD7780EMC板 頂面結果在調研之后，我們開發了針對抗輻射干擾檢重秤 優化印刷電路板(見圖3)。本應用筆記 評估板原理圖與PCB布局圖部分提供了評估板 原理圖和布局圖。使用此評估板和物料清單所列 元件時，測得 最大誤差超過了e。圖4顯示了RF頻率從80MHz掃至1GHz 情況下從AD7780讀取 轉換。測試期間，對稱重傳感器施加 重量保持恒定。測得。 誤差為1.79V，高于e。這相當于0.81g。但是，在有RF干擾 情況下，ADC會繼續發揮作用，一旦干擾清除就會自動恢復到額定范圍內。因此，就輻射抗擾度而言，該電子秤系統為B類。圖4.AD7780EMC板 誤差與頻率為了對比，圖5顯示了測試輻射抗擾度時從標準AD7780評估板讀取。 轉換。在有RF干擾 情況下，此評估板 誤差為2101V，相當于955g。圖5.AD7780評估板 輻射抗擾度這種對比突出了布局、元件選擇和元件放置 重要性，妥善考慮這些因素將能實現最佳 輻射抗擾度性能。為了進一步增強器件 輻射抗擾度，可以在AD7780和輔助元件外裝上一層銅制屏蔽罩。這樣可將系統提升至A類。結論優化電子秤系統輻射抗擾度性能 關鍵因素是電路板布局以及元件 放置和選擇。遵循本應用筆記中介紹 布局做法時，根據IEC61000-4-3，電子秤系統將為B類。在有RF干擾 情況下，電子秤系統會繼續工作，但系統精度會超出額定范圍。清除RF干擾后，電子秤系統 精度會自動恢復到額定范圍內。利用銅制屏蔽罩可將輻射抗擾度提升至A類。 |
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