数据采集与处理作业.pdf

"数据采集与处理作业" 本文将从高速数据采集系统的电磁兼容性（EMC）设计角度出发，讨论电磁兼容性设计的主要考虑因素、射频干扰、差模辐射、共模辐射、电源去耦、连线端接、接地技术、模拟/数字混合系统、PCB设计等方面的重要性，并对电磁兼容性中的关键问题进行了讨论和解决方法的介绍。 一、电磁兼容性（EMC）设计 电磁兼容性（EMC）是指设备或系统在其电磁环境中符合要求运行并不对其环境中的任何设备产生无法忍受的电磁骚扰的能力。EMC包括两个方面的要求：一方面是指设备在正常运行过程中对所在环境产生的电磁骚扰不能超过一定的限值；另一方面是指器具对所在环境中存在的电磁骚扰具有一定程度的抗扰度，即电磁敏感性（Electromagnetic Susceptibility，即EMS）。 二、射频干扰 射频干扰就是电磁波所带来的干扰。防止射频干扰的最佳方法是保证层间布线尽量短，避免产生额外的谐振回路。短的连线能减小电感阻抗、缩短信号传输延时。 三、差模辐射 差模辐射是指差模电流产生的电磁辐射。减小差模辐射的方法是减小电流幅度I，减小信号频率及其谐波，加大数字信号上升/下降沿tr，减小环面积S，将信号线紧挨接地线。 四、共模辐射 共模辐射是指共模电流产生的电磁辐射。减小共模辐射的方法是减小激励此天线的源电压，即地电位；提供与电缆串联的高共模阻抗，即加共模扼流圈；将共模电流旁路到地。 五、电源去耦 电源去耦是指在电路设计中减小电源对电路的影响。电源去耦的方法是加去耦电路，减小激励此天线的源电压，提供与电缆串联的高共模阻抗。 六、接地技术 接地技术是指在数字和模拟电路中采用单点星形连接且靠近电源的方法。这种方法可以减小电磁干扰，提高电路的可靠性。 七、模拟/数字混合系统 模拟/数字混合系统是指在一个系统中同时包含模拟电路和数字电路。这种系统的设计需要考虑抑制地线干扰，总原则是数字电路与模拟电路分开接地，对微弱模拟量电路实行全面覆盖的电磁屏蔽，采用直流隔离措施。 八、PCB设计 PCB设计是指在高速数据采集系统中对电路板的设计。PCB板设计的开始阶段就是层的设置，层设置不合理可能产生诸多的噪声而形成电磁干扰和自身的EMC问题。合理的层布局对电磁兼容性而言是十分重要的。PCB板层由电源层、地线层和信号层组成。层的选择、层的相对位置以及电源、地平面的分割、PCB板的布线、信号质量、接口电路的处理等都对PCB板的EMC指标起着至关重要的作用。 九、选择一种专用的A/D转换器 在高速数据采集系统中，选择一种专用的A/D转换器是非常重要的。例如，ICL7135是4位双积分A/D转换芯片，以转换输出±20000个数字量，STB选通控制的BCD码输出，微机接口十分方便。其特点是具有精度高（相当于14位A/D转换），格低的优点。