浅谈MCU系统降噪的系统设计和布局技术

简要介绍了电磁干扰的基本知识,从器件布局、地布线、电源系统退耦以及信号布线等方面着重叙述了如何利用经过验证的布局技术来抑制基于单片机的混合信号系统的电磁干扰,提供切实可行的方法,而不仅仅是理论讨论。     

基于FPGA的电容数据采集系统的设计

本文介绍了由FPGA、电源电路、电容/电压转换电路、高精度A/D转换电路等模块组成的电容数据采集系统。该系统以FPGA器件EP3C25为核心,基于DDS算法和D/A转换芯片DAC8830产生载波信号用于电容变化信号的调制,选用24位高精度A/D转换芯片进行电容调制信号的数据采集。详细阐述了系统的硬件设计方案和在Quartus II中利用Verilog HDL语言实现DDS算法和AD7767 A/D采样控制的软件设计方法。实际运行结果表明,该系统能对电容变化进行数据采集,具有精度高及抗干扰性强等优点。     

基于MAX232的正负电源设计

电子系统绝大部分都采用单电源供电,而系统中特别是一些仪器仪表中的模拟和转换器件又常常需要双电源供电。MAX232芯片是最常用的单电源供电RS232标准串行电平转换芯片,可将0.5V的供电电压转化为正负10V电压。分析MAX232的特性和外部电容对输出电流和幅值的影响,提出了正负电源的设计方案,对设计中的参数选择进行了对比研究,并通过仿真和实验验证了可行性和实用性。     

超级电容在直流操作电源系统中的应用

超级电容(双电层电容器EDLC)是一种新型储能元件,其与蓄电池相比具有一定的互补性.利用超级电容(或与蓄电池一起)构成直流操作电源系统中的储能部件,可以解决蓄电池直流操作电源系统中存在的问题,提高电源系统的可靠性和可性.本文针对超级电容的以上特性,提出了超级电容在直流操作电源系统中的多种应用方案.     

高精度微电容检测系统的设计

针对微弱电容信号检测的问题,设计了一种基于Pcap01芯片的高精度微电容检测系统。系统硬件主要由微电容测量芯片Pcap01、单片机MSP430最小系统以及供电电路组成。系统软件主要实现了微小电容采集、Pcap01与MSP430之间的SPI通讯以及通过RS485通讯将数据发送到上位机界面显示。实验证明,该系统测量电容的误差可以低至4.114 7 f F,具有精度高、抗干扰强等优点。     

基于AP3101的高频电源的研究

介绍一款BCD公司的AP系列芯片,并介绍基于此芯片的一种以最少外部元器件就能获得高效率的高频开关电源的设计方案,该电路在宽范围电压输入范围内,采取单端反激式电路,利用脉冲宽度调制技术和光耦反馈来实现驱动电源;同时为了适应小型化和模块化的需求,方案采用扁平式变压器方法提高了转换效率,减少了变换器体积。     

高精度微弱电容检测系统的设计与实现

针对微弱电容信号的测量问题,提出了一种基于AD7746芯片的高精度微弱电容检测系统。AD7746芯片是ADI公司推出的24位高精度电容数字转换器,测量可变电容范围为±4 pF,可通过在片可编程补偿设置0～17 pF的共模电容偏置,具有两组电容输入通道。系统采用屏蔽电缆、电容器两层屏蔽等措施,减小寄生电容,抑制电磁干扰,实现宽范围高精度测量。经过多次试验表明,该检测系统具有很好的测量精度和重复性,最差电容测量(采用自制电容传感器的情况下)输出误差≤±1 fF。     

新型运载火箭中电容式液位传感器接口专用集成电路

为了提高新型航天运载火箭中电容式液位传感器系统的电容检测性能,设计了一款适用于航天运载火箭中电容式液位传感器的接口专用集成电路(Application Specitic Integrated Circuit,ASIC)芯片。首先,完成了整体电路的系统级设计,实现了对电容式液位传感器输出电容的线性检测,将传感器输出电容量转化为与之呈线性关系的电压量输出。然后,对接口ASIC芯片的线性度、噪声特性和温度环境适应性进行了理论分析与研究。最后,采用0.5μm CMOS工艺完成接口ASIC的流片,并进行了芯片的性能测试。实际测试结果显示,芯片电容检测非线性为0.005%,输出噪声密度3.7aF/Hz~(1/2)(待测电容40pF),电容测量稳定性7.4×10-5 pF(参考电容40pF,待测电容40pF,1σ,1h),输出零位温度系数4.5μV/℃。测试结果证明,该接口ASIC的电容检测性能已经达到国外最高性能的电容式液位传感器液位测量芯片的水准,可以广泛应用到多种电容式检测传感器中。     

高功率脉冲电源电压测试系统设计

为了测试电磁发射过程中高功率脉冲电源的充、放电电压,设计了一种基于FPGA的高电压测试系统。系统使用P6015A高压探头将高电压转换成低电压信号,由A/D转换器实现模-数转换;FPGA芯片作为电路的主控单元,将数据编帧之后存储在大容量FLASH芯片中;最后经过USB接口芯片将采集到的数据上传到上位机显示分析;为确保试验人员安全,采集命令由串口数据收发软件通过无线收发模块进行远程控制。系统已应用于电磁发射试验中,实现对额定工作电压为7.6 kV的电容储能型脉冲电源充、放电电压信号的采集存储与数据分析。应用试验表明,系统具有测量准确度高、安全可靠性强等特点,还可用于其他领域的高电压信号采集。     

纯电动汽车复合电源能量管理的仿真

由于蓄电池存在功率密度低,循环周期短等缺点,以其为车载电源,将导致纯电动汽车的性能受限。采用超级电容—蓄电池的复合电源结构作为纯电动汽车的动力储能系统。在MATLAB/Simulink环境下搭建了纯电动汽车复合电源系统的仿真模型,设计了基于模糊神经网络控制的功率分配策略。仿真结果表明,采用超级电容—蓄电池的复合电源系统能充分发挥二者的优势,有效地保护了蓄电池,从而提高纯电动汽车的动力性能和能量利用率。     

整车非线性系统的输入输出解耦及解耦比例微分控制

根据非线性解耦控制理论设计出解耦控制器,以消除装有主动悬架(ASS)和电动助力转向(EPS)的集成控制器中控制通道的耦合和路面不平度的干扰.为进一步减少响应时间和跟踪误差并降低超调量,在解耦控制器的基础上,设计出动态响应较为理想的解耦比例微分(PD)控制器.仿真结果表明,基于解耦控制的ASS EPS集成系统,与未集成的ASS或EPS系统相比,前者能更好地改善汽车动力学特性.此外,解耦PD控制与单独的解耦控制相比,在改善整车的行驶平顺性和操纵稳定性等方面效果也更为明显.为验证理论分析和仿真计算的正确性,进行实车道路试验,试验采用自行设计的ASS EPS集成控制系统,试验结果与仿真计算结果基本吻合,进一步验证了所提方法是正确有效的.     

直流配电网电磁暂态仿真并行算法研究

针对在直流配电网快速发展的情况下日益增长的直流配电网仿真需求,对直流配电网仿真电磁暂态仿真并行算法进行了研究.开发了直流配电网电磁暂态仿真程序,搭建了光伏电池、锂电池、VSC变流器、直流变流器和交直流负荷等元器件的电磁暂态仿真模型.针对直流配电系统电力电子装置多、电力开关的控制逻辑复杂等特点,提出了适用于控制系统仿真的延时解耦并行算法以提高防真效率,对仿真程序进行了并行优化.最后,利用双端直流配电网算例对所开发的仿真程序和所提出的并行方法进行了测试.研究结果表明,该程序能够对直流配电网系统进行准确、高效的仿真,所提出的延时解耦并行算法是也正确的而高效的,在保证计算精度的基础上,有效提高了仿真程序的效率.     

Building Open CNC Systems with Software IC Chips Based on Software Reuse

Based on the concept of software reuse, this paper discusses the feasibility and necessity of developing CNC software IC (SIC) chips and proposes a methodology for building new CNC systems using multiple SIC chips. A SIC chip is an integrated program to execute certain functions in CNC systems. Different SIC chips can be integrated to build a new CNC system for special system requirements. In this paper, the interactive information among different SIC chips is analysed, and related specifications for information exchange are suggested. In addition, a procedure for developing a SIC chip for NC code interpretation is described and its role in building a CNC system is discussed. Lastly, an integrated development platform is presented for building an open CNC system with SIC chips.     

印制板极电磁兼容性设计

主要对印刷板的电磁兼容性问题进行了探讨,包括多层印刷板的设计原则,印制线条间距和边距、地线、旁路电容和去藕电容、时钟电路的电磁兼容设计等内容,提出了电磁兼容性是保证产品性能的手段,同时也是净化环境的需要。     

Simultaneous Switching Noise Enabler in High-Speed Biomedical Systems by Integrated Plane Coupling

The performance of high-speed biomedical systems is adversely affected by switching noise caused by inductance in the power supply distribution network. In a high-speed medical system, signals are switched at rates up to 5 Gbps and discrete capacitors are ineffective in reducing the noise at this rate. The noise may affect patient care. Integrated plane coupling effectively minimized simultaneous switching noise by creating high capacitance between the planes. Although the suppression of electromagnetic interference due to switching noise on the component and printed circuit board is difficult, the integrated plane coupling at the front-end of the design cycle was shown to eliminate noise. The effect of switching noise coupling was investigated and a solution is reported. A test board was analyzed and the results were compared with simulations. This approach was shown to be effective in minimizing switching noise in high-speed biomedical systems.     

基于单片机的电机转速测量系统的设计

为了研制简单可靠的直流电机测速装置,提出了基于单片机和集成芯片设计电机转速测量系统的方案.介绍了霍尔传感器测速的工作原理,设计了系统的硬件电路和软件.该系统以AT89S51单片机为核心,主要包括电源模块、按键模块、转速测量电路模块和显示模块等,通过将脉冲信号送入单片机系统进行计数运算,并将转速测量结果显示在LED上.运行试验表明,系统结构简单,工作稳定可靠,满足电机的测速要求.     

配电站开关设备智能配电管理系统解决方案

随着计算机技术、通信技术和控制技术应用到各种行业,监控功能的集成在工业技术领域和供电部门的应用日益增多。完善的配电管理已离不开状态监控系统。其管理系统已纳入了智能化的范畴,因此,配电智能化也成为必然的趋势。智能配电管理系统是针对配电系统的自动化和智能化的需求,研制成的新一代集成化、网络化、智能化的综合自动化系统。该系统拥有开放的通迅协议,可采集低层设备的各种数据信息并为电力管理提供最有效的基础数据。     

Digital-noise reduction with on-chip inductors

Digital-noise reduction with decoupling capacitors in ever faster (lower voltage/impedance) technologies for mixed-signal applications is being gradually rendered ineffective by line resistance to the capacitors. In contrast, blocking inductors show excellent noise reduction in SPICE simulations, the LdI/dt self-perturbance being solved with local auxiliary capacitors. The needed values for both inductances and capacitances are small, allowing their implementation in a multichip module (MCM), or alternative, technologies. Dynamic energy consumption is analyzed in the search for a capactive-inductive energy flow to partly circumvent the αCV² dissipative mechanism.     

集成PCR芯片温控系统的设计

针对自行研制的集成PCR芯片，以AT89C51单片机为核心，利用A／D转换器构成数据采集输入通道，采用修正的PID算法以及事件驱动编程模型，设计出升降温迅速、控温准确的集成PCR芯片温控系统。     

某商用车动力总成悬置系统隔振性能优化

为提升某商用车动力总成悬置系统的隔振性能,在试验获得某商用车动力总成惯性参数的基础上,利用能量解耦法计算获得了该系统的固有频率及各阶频率的能量分布,并针对其计算结果所表现出来的问题,运用Matlab编写程序对后悬置刚度进行了优化,获得了该悬置的理想刚度值,最后对新悬置系统的频率分布及解耦率进行了理论计算.计算结果表明:...