频模拟电路,合理的布线和合理的装配与电路的原理图纸设计同样重要。
否则就会产生振铃,串扰和其他传输线现象,严重的甚至使系统不能正常工作。
本节结合实际经验,总结出些电路抗干扰设计原则。
电源电源系统的干扰是电子系统干扰的个主要噪声来源,也是影响系统正常工作的重要干扰源。
实际应用中要注意加去耦电路。
般在电源的输入端和对电源干扰非常敏感的器件的电源端口加个的钽电容,并联个容值为的高频小电容构成去耦电路。
大电容由于在甚高频时呈现定的电感特性,故并联个小电容补偿。
实际中要尽量缩短电容器的引线,并注意大小电容不要分别接地,而要采取点接地。
对般器件,在电源端口加个容值为的高频小电容即可去耦。
散热处理由于系统在工作时产生的热量所引起的温度波动以及环境温度的变化等,都将引起系统内的电子元器件参数发生变化。
电子元器件产生的热量使环境温度升高,而环境温度升高又使元器件性能下降,参数恶化。
如果不能良好散热,将严重影响系统正常工作,及至毁坏元件,尤其是高耗器件,应该有良好的通风散热装置。
般采用安装散热器和风扇来降低热量积聚。
安装散热器要注意散热器的安装要远离对温度敏感的元件。
为了增加散热器的热辐射能力,散热器表面往往有层很薄的黑色油漆或氧化物等高辐射系数涂层。
在选择散热器时,应优先选择有黑色涂层的散热器,并应保护涂层不损坏。
应特别注意散热器与管壳的接触面的平整与光洁,没有损伤。
由于管壳与散热器在安装时很难做到紧密接触从而形成过大的热阻,必要时涂以硅脂或加导热垫片。
散热器叶片的安装最好处在垂直方向。
布线合理的布线就是要设法减少电路中的分布电容杂散电感,把由此产生的杂散电磁场减到最小的程度同时尽量控制电路的回路途径和环路面积。
尽管没有什么计算公式可以算得最佳的布线方案,还是有许多经验原则可以遵循强弱信号分开走线。
避免强弱信号平行走线,如果不能避免则可以采用对绞线或屏蔽线。
交直流线路分开布线。
在两个容易发生干扰的电路之间,可以用电源或线将两者隔开。
高低电压分开布线。
减小布线的环路面积。
走线呈直线状,切忌往返交错,以免造成相邻线路的相互串扰。
元件的排列原则上应按电路图走向顺序,尽量简捷,不应有过多往返。
尽量减少分布电容。
尤其要缩短平行走线,如果难以避免,应加大两平行线间距,在两平行线之间加电源线或地线隔离。
最好使用对绞线同轴电缆等屏蔽线。
些紧要地方宁可外加短路线飞线,而不追求通率。
同时可以装配屏蔽板。
双面布线时,尽量不要相对平行走线。
可以互相错开,相互垂直布线为佳。
最好面走线,另面作为地平面。
对于更高频电路,应用多层板,设置电源层和地层。
高频电路和高压电路,拐弯处不要形成锐弯角,要作到光滑圆润。
因为锐角处容易产生高压放电打火和形成不必要的高频寄生耦合。
接地线应随着接地点的增加而不断加宽,以减少接地电阻。
变频器件应采取就近接地法。
高速高频元器件尽量不用芯片插座,因为般插座具有较大的分布电容和杂散电感。
不同的用途,对电路印制板基板的选择有所区别。
比如聚四氟乙烯和玻璃纤维环氧树脂材料的基板高频特性较好,适合高速高频中。
地线良好的接地对高速高频电路来讲尤为重要。
般高速高频电路要求就近接地并且尽量增大接地面积,以减小接地阻抗,同时具有定的屏蔽功能。
对电路板上的多余面积,可以铜接地处理。
双面板尽量在面布线,另面作为接地平面。
最好是采用多层电路板,有专门的接地平面和电源平面。
另外需说明的是对于数模混合电路,数字电源,地和模拟电源,地必须分开。
这是因为数字电路工作于脉冲状态,容易产生干扰信号,而模拟电路对干扰比较敏感。
实际中可以用铁氧化体磁珠对数字和模拟电源,地实现隔离。
铁氧化体磁珠般可分为电阻性和电感性两类,单个磁珠的阻抗般为Ω左右,应用时如果个衰减量不够,可以用多个磁珠串联使用,但通常三个以上时效果不再明显。
应注意线路电流不使磁珠饱和。
传输线传输线的匹配对高速高频电路或者边沿陡峭的脉冲信号的传输非常重要。
如果不能做到良好匹配,将发生反射现象,产生过冲振铃,始端匹配的方法是在电路的输出端,即传输线的输入端串接电阻,使电阻的输出电阻与所用传输线的特性阻抗相等。
终端匹配是在电路的输入端,即传输线的输出端并接个与传输线的特性阻抗相等的电阻。
利用印制板上的敷铜可以很方便地制作微带线和带状线两种传输线。
微带线比带状线容易制作双面板即可以制作,而且传输速度高,经常被采用。
平的上升沿将输入数据线上的信号打入输入数据寄存器。
写信号,用于将锁存在输入数据寄存器中的数据传送到寄存器中。
在信号有效时,由低电平到高电平的上升沿将输入数据寄存器中的信号打入寄存器。
控制传送信号,低电平有效。
用于控制。
位数据输入端。
电流输出端,之和为常数。
随寄存器的内容线性变化。
反馈信号输入线,反馈电阻在芯片内部。
基准电源输入端。
电源输入端。
模拟量接地端。
数字量接地端。
与的接口如图所示。
图中,接以及使接地,故的位寄存器处于直通方式下。
位输入寄存器受和端信号控制。
图与的接口及电压变换原理在单片机应用系统中通常需要的是电压信号,电流信号与电压信号之间的转换可由运算放大器实现。
由于的输出是电流型的,所以的口输出的电流值,通过集成运算放大器转化成电压值。
此电压值为。
对上图的几点说明波形零点可调的实现图中,第个运放接成电压跟随器,把把电位器上的分压传输到下级。
第二个集成运放接成反向相加电路,把前级的波形信号与电位器上的分压相加,即在原来波形上叠加上个直流恒定电压信号,电位器上的分压即是原来波形的新零点。
所以,调节电位器的值,即可以调节波形的零点。
图零点调节电路原理图波形幅值可调电路输出的电流,经过运放的作用,变成的电压信号。
再经过图所示的电路变化,就成为正负对称的波形。
调节电路中的电位器,就可以改变波形的幅值。
在图中,集成运放工作于深度负反馈状态,可以运用虚短的概念,即点电位等于地电位。
那么,恒定,根据基尔霍夫电流定律,假设恒定,则常数常数设则式设,则,则和的关系如表所示。
表与关系由式可以看出,为个常数,为。
则必为,变成双极性。
是把的波形放大倍,是再把所得的波形反向次,所以这个电路可以实现波形幅值的可调。
图信号幅值可调电路原理滤波实现波形的平滑为数模转换器,由于数字信号是离散的,产生的电流信号也必定是离散的,所以要通过滤波电路滤除信号中的高次谐波。
滤波电路应该越靠近越好,因为越向后,谐波被放大越多,越不容易滤除。
在电压变换电路中,第级放大器的输出电阻很小,滤波电容不能加在这第二级的输入端电位近似等于低电位,电容在那起不了作用,因此电容只能加在和之间。
而有些波形是不需要滤波的,像方波,脉冲波,所以需要加个开关,需滤波就合上开关,反之则打开。
第章系统软件编程软件总体设计在第章中已经介绍了波形发生器的硬件实现问题,设计出了相应的电路图,现在只要编写不同的程序便可以产生不同波形的模拟电压。
应用系统中的应用软件是根据系统功能要求设计的,应该可靠地实现系统的各种功能。
个优秀的应用系统的软件应具有下列特点根据软件功能要求,将系统软件分成若干个相对独立的部分。
口输出,口输入控制字地址送向输出控制字调显示子程序清零显示器,即熄灭全列置零扫描,判有无键按下有按键按下,转调显示子程序,延时共延时约去抖熄灭显示器全列置零扫描,判是否确有键按下确有键按下,转抖动引起,转回扫描第列,置第列为列号送指向口扫描码送输出扫描码指向口读入口第行无键按下,转第行有键按下,行码送转,定按键的键号第行无按键按下,转第行有按键按下,行码送第行无按键,转扫描下列行码加列号得键号键号压栈保存调显示,等待按键释放熄灭显示判按键是否仍按下键未释放,继续等待开始初始化调显示子程序并熄灭显示器调全列置零扫描子程序有键按下调显示子程序延时约调全列置零扫描子程序确有按键逐列扫描有键按下四列完否否恢复键号到中返回列号加列扫描码送全列扫完,无按键,转调整为下列扫描码保存扫描码继续扫描下列继续等待键输入功能键处理程序功能键处理程序包括小数点处理程序和键处理程序两部分,如图图所示。
频率寄存区清零开始数字计数器置满关定时器中断开始置正在输出波形标志关显示图小数点处理程序框图图键处理程序框图键值译码子程序求键值子程序框图如图所示,相应程序为行序号寄存器清零行值送清零行值右移位若行值为,则行序号加行序号送行序号移入高位暂存列值送取出列值低位求得关键字送存入键值表始址送图键值译码子程序框图键值计数器清零清零查键值表若未查到,则若查到,则键值计数器加送入继续查表键值送键中断程序行序列初值送行值右移位行序号加行值行序号左移四位和列值底四位相加得关键字查到关键字键值计数器加送键值送图键服务程序框图本系统输入波形序号和频率值以及暂停波形输出这几个状态,全靠键来改变。
其程序流程如图所示。
锯齿波发生程序反向锯齿波程序清单指向输入寄存器置输出初值数字量送送转换修改数字量重复下个波形正向锯齿波程序清单指向输入寄存器开始选择第三组寄存器为工作寄存器显示标志返回重置返回地址开定时器中断返回返回键盘扫描返回置输出初值数字量送送转换修改数字量,数字量≠,转重复下个波形双向锯齿波程序清单三角波发生程序设计出软件的总体结构,使其结构清晰简捷流程合理。
要树立结构化程序设计风格,各功能程序实现模块化子程序化。
既便于调试链接,又便于移植修正。
建立正确的数学模型。
即根据功能要求,描绘出各个输入和输出变量之间的数学关系,它是关系到系统性能好坏的重要因素。
为提高软件设计的总体效率,以简明直观的方法对任务进行描述,在编写应用软件之前,应绘制出程序流程图。
要合理分配系统
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