本文介绍SIEMENS公司提出的开关电源集成控制器TDA16846无源功率因数校正(PFC)电路原理及其在电视机开关电源中的应用。功率因数的改善是基于一个特殊的由电感,电容及二极管组成的充电泵电路,该电路在功率管的高压端兼起吸收缓冲作用,因此它具有输入谐波电流分量小,PF值高以及EMI小、电路简单、成本低和可靠性高等优点。这为电视机厂家提供了一个高效价廉的解决电源谐波问题的新方案。 众所周知,目前电视机和大部分通用电器都广泛地从交流电网中提取电能经整流后变成直流电供全机使用,AC电源经桥式整流后常接一个滤波平整电容。由于该电容的存在,使整流臂的导通时间小于半个周期,因而做成输入电源电压是正弦形,而输入电流却是正负交替的脉冲形。后者导致大量电流谐波特别是三次谐波的产生,这既构成对电网效能的干扰和损害,又降低了本机功率因数,为此，我国跟欧美各国一样，已于去年12月1日起正式实施限制功耗大于75W的通用电器产品输入谐波电流的新规定。面对这种新情况,当前各电器厂家都必须考虑更新产品中的电源设备,尤其是对25英寸以上的彩色电视机,过去国内产品绝大部分都没有安装PFC电路,其PF值一般在0.55～0.65之间,输入电流谐波分量往往超出国家限定的标准,因此改进电源电路,增加PFC功能以便降低电视机的输入电流谐波分量是各厂家的当务之急。 本文介绍由SIEMENS公司推出的与开关电源集成控制器TDA16846配合使用的一个无源功率因数校正(PFC)电路,该电路能将电源PF值提高到0.9以上,与有源PFC电路相比,它明显地具有结构简单,成本低,可靠性高,和EMI小等优点,因此对电视机厂家来说,不失为一个有效的解决电源谐波问题的可行方案。 二、无源PFC电路工作原理介绍 图1示出一个不含PFC的标准型电源电路的输入电压Vm和输入电流Im波形,Im只在Vm为正最大和负最大的一小段时间内流通,在这些时间以外,Im为零。这是因为此时的正弦电压输入值小于泸波电容上的电压,导致整流二极管不导通的缘故。
上传时间： 2014-11-26
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（GZDW）高频开关直流电源柜采用国内最新的有源三相功率因数校正技术，最大限度地提高了电力电源的功率因数，减少了对电网的污染，降低了电网损耗。交流输入三级分区防雷保护。智能直流绝缘监测系统及时监测母线对地绝缘故障，自动接地选线。高频开关直流电源柜具有高智能化、高可靠性、安全性好、易操作等优点。具备“遥测、遥控、遥信、遥调”功能，通过MODEM和通信网可实现对电源系统的远程监控，实现无人值守。
上传时间： 2014-12-24
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通用变频器能量回馈PWM控制系统是一种采用有源逆变方式把电动机减速制动时产生的再生能量回馈电网的装置。它可以克服通用变频器传统制动电阻方式低效、难以满足快速制动和频繁正反转的不足,使通用变频器可在四象限运行。本文首先回顾了变频调速能量回馈控制技术的发展历史及现状,并介绍了常见的两个方案。
上传时间： 2013-11-12
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提出采用双级变换电路的方法,研制出一种新型的单相有源逆变蓄电池回馈放电装置,主要介绍了本放电装置中IGBT器件的驱动电路的设计,对从事电力电子技术特别是对从蓄电池放电技术研究的工程技术人员具有较高的参考价值。
上传时间： 2014-03-24
上传用户：laozhanshi111
38V/100A可直接并联大功率AC/DC变换器 随着电力电子技术的发展，电源技术被广泛应用于计算机、工业仪器仪表、军事、航天等领域，涉及到国民经济各行各业。特别是近年来，随着IGBT的广泛应用，开关电源向更大功率方向发展。研制各种各样的大功率，高性能的开关电源成为趋势。某电源系统要求输入电压为AC220V，输出电压为DC38V，输出电流为100A，输出电压低纹波，功率因数>0.9，必要时多台电源可以直接并联使用，并联时的负载不均衡度<5％。 设计采用了AC/DC/AC/DC变换方案。一次整流后的直流电压，经过有源功率因数校正环节以提高系统的功率因数，再经半桥变换电路逆变后，由高频变压器隔离降压，最后整流输出直流电压。系统的主要环节有DC/DC电路、功率因数校正电路、PWM控制电路、均流电路和保护电路等。 1 有源功率因数校正环节 由于系统的功率因数要求0.9以上，采用二极管整流是不能满足要求的，所以，加入了有源功率因数校正环节。采用UC3854A/B控制芯片来组成功率因数电路。UC3854A/B是Unitrode公司一种新的高功率因数校正器集成控制电路芯片，是在UC3854基础上的改进。其特点是：采用平均电流控制，功率因数接近1，高带宽，限制电网电流失真≤3％[1]。图1是由UC3854A/B控制的有源功率因数校正电路。 该电路由两部分组成。UC3854A/B及外围元器件构成控制部分，实现对网侧输入电流和输出电压的控制。功率部分由L2，C5，V等元器件构成Boost升压电路。开关管V选择西门康公司的SKM75GB123D模块，其工作频率选在35kHz。升压电感L2为2mH/20A。C5采用四个450V/470μF的电解电容并联。因为，设计的PFC电路主要是用在大功率DC/DC电路中，所以，在负载轻的时候不进行功率因数校正，当负载较大时功率因数校正电路自动投入使用。此部分控制由图1中的比较器部分来实现。R10及R11是负载检测电阻。当负载较轻时，R10及R11上检测的信号输入给比较器，使其输出端为低电平，D2导通，给ENA(使能端)低电平使UC3854A/B封锁。在负载较大时ENA为高电平才让UC3854A/B工作。D3接到SS（软启动端），在负载轻时D3导通，使SS为低电平；当负载增大要求UC3854A/B工作时，SS端电位从零缓慢升高，控制输出脉冲占空比慢慢增大实现软启动。 2 DC/DC主电路及控制部分分析 2.1 DC/DC主电路拓扑 在大功率高频开关电源中，常用的主变换电路有推挽电路、半桥电路、全桥电路等[2]。其中推挽电路的开关器件少，输出功率大，但开关管承受电压高（为电源电压的2倍），且变压器有六个抽头，结构复杂；全桥电路开关管承受的电压不高，输出功率大，但是需要的开关器件多（4个），驱动电路复杂。半桥电路开关管承受的电压低，开关器件少，驱动简单。根据对各种拓扑方案的工程化实现难度，电气性能以及成本等指标的综合比较，本电源选用半桥式DC/DC变换器作为主电路。图2为大功率开关电源的主电路拓扑图。
上传时间： 2013-11-13
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本书全面、系统地介绍了MCS－51系列单片机应用系统的各种实用接口技术及其配置。 内容包括：MCS－51系列单片机组成原理：应用系统扩展、开发与调试；键盘输入接口的设计及调试；打印机和显示器接口及设计实例；模拟输入通道接口技术；A/D、D/A、接口技术及在控制系统中的应用设计；V/F转换器接口技术、串行通讯接口技术以及其它与应用系统设计有关的实用技术等。 本书是为满足广大科技工作者从事单片机应用系统软件、硬件设计的需要而编写的，具有内容新颖、实用、全面的特色。所有的接口设计都包括详细的设计步骤、硬件线路图及故障分析，并附有测试程序清单。书中大部分接口软、硬件设计实例都是作者多年来从事单片机应用和开发工作的经验总结，实用性和工程性较强，尤其是对应用系统中必备的键盘、显示器、打印机、A/D、D/A通讯接口设计、模拟信号处理及开发系统应用举例甚多，目的是让将要开始和正在从事单片机应用开发的科研人员根据自己的实际需要来选择应用，一书在手即可基本完成单片机应用系统的开发工作。 本书主要面向从事单片机应用开发工作的广大工程技术人员，也可作为大专院校有关专业的教材或教学参考书。 第一章MCS－51系列单片机组成原理 1.1概述 1.1.1单片机主流产品系列 1.1.2单片机芯片技术的发展概况 1.1.3单片机的应用领域 1.2MCS－51单片机硬件结构 1.2.1MCS－51单片机硬件结构的特点 1.2.2MCS－51单片机的引脚描述及片外总线结构 1.2.3MCS－51片内总体结构 1.2.4MCS－51单片机中央处理器及其振荡器、时钟电路和CPU时序 1.2.5MCS－51单片机的复位状态及几种复位电路设计 1.2.6存储器、特殊功能寄存器及位地址空间 1.2.7输入/输出（I/O）口 1.3MCS－51单片机指令系统分析 1.3.1指令系统的寻址方式 1.3.2指令系统的使用要点 1.3.3指令系统分类总结 1.4串行接口与定时/计数器 1.4.1串行接口简介 1.4.2定时器/计数器的结构 1.4.3定时器/计数器的四种工作模式 1.4.4定时器/计数器对输入信号的要求 1.4.5定时器/计数器的编程和应用 1.5中断系统 1.5.1中断请求源 1.5.2中断控制 1.5.3中断的响应过程 1.5.4外部中断的响应时间 1.5.5外部中断方式的选择 第二章MCS－51单片机系统扩展 2.1概述 2.2程序存贮器的扩展 2.2.1外部程序存贮器的扩展原理及时序 2.2.2地址锁存器 2.2.3EPROM扩展电路 2.2.4EEPROM扩展电路 2.3外部数据存贮器的扩展 2.3.1外部数据存贮器的扩展方法及时序 2.3.2静态RAM扩展 2.3.3动态RAM扩展 2.4外部I/O口的扩展 2.4.1I/O口扩展概述 2.4.2I/O口地址译码技术 2.4.38255A可编程并行I/O扩展接口 2.4.48155/8156可编程并行I/O扩展接口 2.4.58243并行I/O扩展接口 2.4.6用TTL芯片扩展I/O接口 2.4.7用串行口扩展I/O接口 2.4.8中断系统扩展 第三章MCS－51单片机应用系统的开发 3.1单片机应用系统的设计 3.1.1设计前的准备工作 3.1.2应用系统的硬件设计 3.1.3应用系统的软件设计 3.1.4应用系统的抗干扰设计 3.2单片机应用系统的开发 3.2.1仿真系统的功能 3.2.2开发手段的选择 3.2.3应用系统的开发过程 3.3SICE—IV型单片机仿真器 3.3.1SICE－IV仿真器系统结构 3.3.2SICE－IV的仿真特性和软件功能 3.3.3SICE－IV与主机和终端的连接使用方法 3.4KHK－ICE－51单片机仿真开发系统 3.4.1KHK—ICE－51仿真器系统结构 3.4.2仿真器系统功能特点 3.4.3KHK－ICE－51仿真系统的安装及其使用 3.5单片机应用系统的调试 3.5.1应用系统联机前的静态调试 3.5.2外部数据存储器RAM的测试 3.5.3程序存储器的调试 3.5.4输出功能模块调试 3.5.5可编程I/O接口芯片的调试 3.5.6外部中断和定时器中断的调试 3.6用户程序的编辑、汇编、调试、固化及运行 3.6.1源程序的编辑 3.6.2源程序的汇编 3.6.3用户程序的调试 3.6.4用户程序的固化 3.6.5用户程序的运行 第四章键盘及其接口技术 4.1键盘输入应解决的问题 4.1.1键盘输入的特点 4.1.2按键的确认 4.1.3消除按键抖动的措施 4.2独立式按键接口设计 4.3矩阵式键盘接口设计 4.3.1矩阵键盘工作原理 4.3.2按键的识别方法 4.3.3键盘的编码 4.3.4键盘工作方式 4.3.5矩阵键盘接口实例及编程要点 4.3.6双功能及多功能键设计 4.3.7键盘处理中的特殊问题一重键和连击 4.48279键盘、显示器接口芯片及应用 4.4.18279的组成和基本工作原理 4.4.28279管脚、引线及功能说明 4.4.38279编程 4.4.48279键盘接口实例 4.5功能开关及拨码盘接口设计 第五章显示器接口设计 5.1LED显示器 5.1.1LED段显示器结构与原理 5.1.2LED显示器及显示方式 5.1.3LED显示器接口实例 5.1.4LED显示器驱动技术 5.2单片机应用系统中典型键盘、显示接口技术 5.2.1用8255和串行口扩展的键盘、显示器电路 5.2.2由锁存器组成的键盘、显示器接口电路 5.2.3由8155构成的键盘、显示器接口电路 5.2.4用8279组成的显示器实例 5.3液晶显示LCD 5.3.1LCD的基本结构及工作原理 5.3.2LCD的驱动方式 5.3.34位LCD静态驱动芯片ICM7211系列简介 5.3.4点阵式液晶显示控制器HD61830介绍 5.3.5点阵式液晶显示模块介绍 5.4荧光管显示 5.5LED大屏幕显示器 第六章打印机接口设计 6.1打印机简介 6.1.1打印机的基本知识 6.1.2打印机的电路构成 6.1.3打印机的接口信号 6.1.4打印机的打印命令 6.2TPμP－40A微打与单片机接口设计 6.2.1TPμP系列微型打印机简介 6.2.2TPμP－40A打印功能及接口信号 6.2.3TPμP－40A工作方式及打印命令 6.2.48031与TPμP－40A的接口 6.2.5打印编程实例 6.3XLF微型打印机与单片机接口设计 6.3.1XLF微打简介 6.3.2XLF微打接口信号及与8031接口设计 6.3.3XLF微打控制命令 6.3.4打印机编程 6.4标准宽行打印机与8031接口设计 6.4.1TH3070接口引脚信号及时序 6.4.2与8031的简单接口 6.4.3通过打印机适配器完成8031与打印机的接口 6.4.4对打印机的编程 第七章模拟输入通道接口技术 7.1传感器 7.1.1传感器的分类 7.1.2温度传感器 7.1.3光电传感器 7.1.4湿度传感器 7.1.5其他传感器 7.2模拟信号放大技术 7.2.1基本放大器电路 7.2.2集成运算放大器 7.2.3常用运算放大器及应用举例 7.2.4测量放大器 7.2.5程控增益放大器 7.2.6隔离放大器 7.3多通道模拟信号输入技术 7.3.1多路开关 7.3.2常用多路开关 7.3.3模拟多路开关 7.3.4常用模拟多路开关 7.3.5多路模拟开关应用举例 7.3.6多路开关的选用 7.4采样/保持电路设计 7.4.1采样/保持原理 7.4.2集成采样/保持器 7.4.3常用集成采样/保持器 7.4.4采样保持器的应用举例 7.5有源滤波器的设计 7.5.1滤波器分类 7.5.2有源滤波器的设计 7.5.3常用有源滤波器设计举例 7.5.4集成有源滤波器 第八章D/A转换器与MCS－51单片机的接口设计与实践 8.1D/A转换器的基本原理及主要技术指标 8.1.1D/A转换器的基本原理与分类 8.1.2D/A转换器的主要技术指标 8.2D/A转换器件选择指南 8.2.1集成D/A转换芯片介绍 8.2.2D/A转换器的选择要点及选择指南表 8.2.3D/A转换器接口设计的几点实用技术 8.38位D/A转换器DAC080/0831/0832与MCS－51单片机的接口设计 8.3.1DAC0830/0831/0832的应用特性与引脚功能 8.3.2DAC0830/0831/0832与8031单片机的接口设计 8.3.3DAC0830/0831/0832的调试说明 8.3.4DAC0830/0831/0832应用举例 8.48位D/A转换器AD558与MCS－51单片机的接口设计 8.4.1AD558的应用特性与引脚功能 8.4.2AD558与8031单片机的接口及调试说明 8.4.38位D/A转换器DAC0800系列与8031单片机的接口 8.510位D/A转换器AD7522与MCS－51的硬件接口设计 8.5.1AD7522的应用特性及引脚功能 8.5.2AD7522与8031单片机的接口设计 8.610位D/A转换器AD7520/7530/7533与MCS一51单片机的接口设计 8.6.1AD7520/7530/7533的应用特性与引脚功能 8.6.2AD7520系列与8031单片机的接口 8.6.3DAC1020/DAC1220/AD7521系列D/A转换器接口设计 8.712位D/A转换器DAC1208/1209/1210与MCS－51单片机的接口设计 8.7.1DAC1208/1209/1210的内部结构与引脚功能 8.7.2DAC1208/1209/1210与8031单片机的接口设计 8.7.312位D/A转换器DAC1230/1231/1232的应用设计说明 8.7.412位D/A转换器AD7542与8031单片机的接口设计 8.812位串行DAC－AD7543与MCS－51单片机的接口设计 8.8.1AD7543的应用特性与引脚功能 8.8.2AD7543与8031单片机的接口设计 8.914位D/A转换器AD75335与MCS－51单片机的接口设计 8.9.1AD8635的内部结构与引脚功能 8.9.2AD7535与8031单片机的接口设计 8.1016位D/A转换器AD1147/1148与MCS－51单片机的接口设计 8.10.1AD1147/AD1148的内部结构及引脚功能 8.10.2AD1147/AD1148与8031单片机的接口设计 8.10.3AD1147/AD1148接口电路的应用调试说明 8.10.416位D/A转换器AD1145与8031单片机的接口设计 第九章A/D转换器与MCS－51单片机的接口设计与实践 9.1A/D转换器的基本原理及主要技术指标 9.1.1A/D转换器的基本原理与分类 9.1.2A/D转换器的主要技术指标 9.2面对课题如何选择A/D转换器件 9.2.1常用A/D转换器简介 9.2.2A/D转换器的选择要点及应用设计的几点实用技术 9.38位D/A转换器ADC0801/0802/0803/0804/0805与MCS－51单片机的接口设计 9.3.1ADC0801～ADC0805芯片的引脚功能及应用特性 9.3.2ADC0801～ADC0805与8031单片机的接口设计 9.48路8位A/D转换器ADC0808/0809与MCS一51单片机的接口设计 9.4.1ADC0808/0809的内部结构及引脚功能 9.4.2ADC0808/0809与8031单片机的接口设计 9.4.3接口电路设计中的几点注意事项 9.4.416路8位A/D转换器ADC0816/0817与MCS－51单片机的接口设计 9.510位A/D转换器AD571与MCS－51单片机的接口设计 9.5.1AD571芯片的引脚功能及应用特性 9.5.2AD571与8031单片机的接口 9.5.38位A/D转换器AD570与8031单片机的硬件接口 9.612位A/D转换器ADC1210/1211与MCS－51单片机的接口设计 9.6.1ADC1210/1211的引脚功能与应用特性 9.6.2ADC1210/1211与8031单片机的硬件接口 9.6.3硬件接口电路的设计要点及几点说明 9.712位A/D转换器AD574A/1374/1674A与MCS－51单片机的接口设计 9.7.1AD574A的内部结构与引脚功能 9.7.2AD574A的应用特性及校准 9.7.3AD574A与8031单片机的硬件接口设计 9.7.4AD574A的应用调试说明 9.7.5AD674A/AD1674与8031单片机的接口设计 9.8高速12位A/D转换器AD578/AD678/AD1678与MCS—51单片机的接口设计 9.8.1AD578的应用特性与引脚功能 9.8.2AD578高速A/D转换器与8031单片机的接口设计 9.8.3AD578高速A/D转换器的应用调试说明 9.8.4AD678/AD1678采样A/D转换器与8031单片机的接口设计 9.914位A/D转换器AD679/1679与MCS－51单片机的接口设计 9.9.1AD679/AD1679的应用特性及引脚功能 9.9.2AD679/1679与8031单片机的接口设计 9.9.3AD679/1679的调试说明 9.1016位ADC－ADC1143与MCS－51单片机的接口设计 9.10.1ADC1143的应用特性及引脚功能 9.10.2ADC1143与8031单片机的接口设计 9.113位半积分A/D转换器5G14433与MCS－51单片机的接口设计 9.11.15G14433的内部结构及引脚功能 9.11.25G14433的外部电路连接与元件参数选择 9.11.35G14433与8031单片机的接口设计 9.11.45G14433的应用举例 9.124位半积分A/D转换器ICL7135与MCS—51单片机的接口设计 9.12.1ICL7135的内部结构及芯片引脚功能 9.12.2ICL7135的外部电路连接与元件参数选择 9.12.3ICL7135与8031单片机的硬件接口设计 9.124ICL7135的应用举例 9.1312位双积分A/D转换器ICL7109与MCS—51单片机的接口设计 9.13.1ICL7109的内部结构与芯片引脚功能 9.13.2ICL7109的外部电路连接与元件参数选择 9.13.3ICL7109与8031单片机的硬件接口设计 9.1416位积分型ADC一ICL7104与MCS－51单片机的接口设计 9.14.1ICL7104的主要应用特性及引脚功能 9.14.2ICL7104与8031单片机的接口设计 9.14.3其它积分型A/D转换器简介 第十章V/F转换器接口技术 10.1V/F转换的特点及应用环境 10.2V/F转换原理及用V/F转换器实现A/D转换的方法 10.2.1V/F转换原理 10.2.2用V/F转换器实现A/D转换的方法 10.3常用V/F转换器简介 10.3.1VFC32 10.3.2LMX31系列V/F转换器 10.3.3AD650 10.3.4AD651 10.4V/F转换应用系统中的通道结构 10.5LM331应用实例 10.5.1线路原理 10.5.2软件设计 10.6AD650应用实例 10.6.1AD650外围电路设计 10.6.2定时/计数器（8253—5简介） 10.6.3线路原理 10.6.4软件设计 第十一章串行通讯接口技术 11.1串行通讯基础 11.1.1异步通讯和同步通讯 11.1.2波特率和接收/发送时钟 11.1.3单工、半双工、全双工通讯方式 11.14信号的调制与解调 11.1.5通讯数据的差错检测和校正 11.1.6串行通讯接口电路UART、USRT和USART 11.2串行通讯总线标准及其接口 11.2.1串行通讯接口 11.2.2RS－232C接口 11.2.3RS－449、RS－422、RS－423及RS485 11.2.420mA电流环路串行接口 11.3MCS－51单片机串行接口 11.3.1串行口的结构 11.3.2串行接口的工作方式 11.3.3串行通讯中波特率设置 11.4MCS－51单片机串行接口通讯技术 11.4.1单片机双机通讯技术 11.4.2单片机多机通讯技术 11.5IBMPC系列机与单片机的通讯技术 11.5.1异步通讯适配器 11.5.2IBM－PC机与8031双机通讯技术 11.5.3IBM—PC机与8031多机通讯技术 11.6MCS－51单片机串行接口的扩展 11.6.1Intel8251A可编程通讯接口 11.6.2扩展多路串行口的硬件设计 11.6.3通讯软件设计 第十二章应用系统设计中的实用技术 12.1MCS－51单片机低功耗系统设计 12.1.1CHMOS型单片机80C31/80C51/87C51的组成与使用要点 12.1.2CHMOS型单片机的空闲、掉电工作方式 12.1.3CHMOS型单片机的I/O接口及应用系统实例 12.1.4HMOS型单片机的节电运行方式 12.2逻辑电平接口技术 12.2.1集电极开路门输出接口 12.2.2TTL、HTL、ECL、CMOS电平转换接口 12.3电压/电流转换 12.3.1电压/0～10mA转换 12.3.2电压1～5V/4～20mA转换 12.3.30～10mA/0～5V转换 12.344～20mA/0～5V转换 12.3.5集成V/I转换电路 12.4开关量输出接口技术 12.4.1输出接口隔离技术 12.4.2低压开关量信号输出技术 12.4.3继电器输出接口技术 12.4.4可控硅（晶闸管）输出接口技术 12.4.5固态继电器输出接口 12.4.6集成功率电子开关输出接口 12.5集成稳压电路 12.5.1电源隔离技术 12.5.2三端集成稳压器 12.5.3高精度电压基准 12.6量程自动转换技术 12.6.1自动转换量程的硬件电路 12.6.2自动转换量程的软件设计 附录AMCS－51单片机指令速查表 附录B常用EPROM固化电压参考表 参考文献
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单片机应用系统抗干扰技术:第1章 电磁干扰控制基础. 1.1 电磁干扰的基本概念1 1.1.1 噪声与干扰1 1.1.2 电磁干扰的形成因素2 1.1.3 干扰的分类2 1.2 电磁兼容性3 1.2.1 电磁兼容性定义3 1.2.2 电磁兼容性设计3 1.2.3 电磁兼容性常用术语4 1.2.4 电磁兼容性标准6 1.3 差模干扰和共模干扰8 1.3.1 差模干扰8 1.3.2 共模干扰9 1.4 电磁耦合的等效模型9 1.4.1 集中参数模型9 1.4.2 分布参数模型10 1.4.3 电磁波辐射模型11 1.5 电磁干扰的耦合途径14 1.5.1 传导耦合14 1.5.2 感应耦合（近场耦合）15 .1.5.3 电磁辐射耦合（远场耦合）15 1.6 单片机应用系统电磁干扰控制的一般方法16 第2章 数字信号耦合与传输机理 2.1 数字信号与电磁干扰18 2.1.1 数字信号的开关速度与频谱18 2.1.2 开关暂态电源尖峰电流噪声22 2.1.3 开关暂态接地反冲噪声24 2.1.4 高速数字电路的EMI特点25 2.2 导线阻抗与线间耦合27 2.2.1 导体交直流电阻的计算27 2.2.2 导体电感量的计算29 2.2.3 导体电容量的计算31 2.2.4 电感耦合分析32 2.2.5 电容耦合分析35 2.3 信号的长线传输36 2.3.1 长线传输过程的数学描述36 2.3.2 均匀传输线特性40 2.3.3 传输线特性阻抗计算42 2.3.4 传输线特性阻抗的重复性与阻抗匹配44 2.4 数字信号传输过程中的畸变45 2.4.1 信号传输的入射畸变45 2.4.2 信号传输的反射畸变46 2.5 信号传输畸变的抑制措施49 2.5.1 最大传输线长度的计算49 2.5.2 端点的阻抗匹配50 2.6 数字信号的辐射52 2.6.1 差模辐射52 2.6.2 共模辐射55 2.6.3 差模和共模辐射比较57 第3章 常用元件的可靠性能与选择 3.1 元件的选择与降额设计59 3.1.1 元件的选择准则59 3.1.2 元件的降额设计59 3.2 电阻器60 3.2.1 电阻器的等效电路60 3.2.2 电阻器的内部噪声60 3.2.3 电阻器的温度特性61 3.2.4 电阻器的分类与主要参数62 3.2.5 电阻器的正确选用66 3.3 电容器67 3.3.1 电容器的等效电路67 3.3.2 电容器的种类与型号68 3.3.3 电容器的标志方法70 3.3.4 电容器引脚的电感量71 3.3.5 电容器的正确选用71 3.3.6 电容器使用注意事项73 3.4 电感器73 3.4.1 电感器的等效电路74 3.4.2 电感器使用的注意事项74 3.5 数字集成电路的抗干扰性能75 3.5.1 噪声容限与抗干扰能力75 3.5.2 施密特集成电路的噪声容限77 3.5.3 TTL数字集成电路的抗干扰性能78 3.5.4 CMOS数字集成电路的抗干扰性能79 3.5.5 CMOS电路使用中注意事项80 3.5.6 集成门电路系列型号81 3.6 高速CMOS 54/74HC系列接口设计83 3.6.1 54/74HC 系列芯片特点83 3.6.2 74HC与TTL接口85 3.6.3 74HC与单片机接口85 3.7 元器件的装配工艺对可靠性的影响86 第4章 电磁干扰硬件控制技术 4.1 屏蔽技术88 4.1.1 电场屏蔽88 4.1.2 磁场屏蔽89 4.1.3 电磁场屏蔽91 4.1.4 屏蔽损耗的计算92 4.1.5 屏蔽体屏蔽效能的计算99 4.1.6 屏蔽箱的设计100 4.1.7 电磁泄漏的抑制措施102 4.1.8 电缆屏蔽层的屏蔽原理108 4.1.9 屏蔽与接地113 4.1.10 屏蔽设计要点113 4.2 接地技术114 4.2.1 概述114 4.2.2 安全接地115 4.2.3 工作接地117 4.2.4 接地系统的布局119 4.2.5 接地装置和接地电阻120 4.2.6 地环路问题121 4.2.7 浮地方式122 4.2.8 电缆屏蔽层接地123 4.3 滤波技术126 4.3.1 滤波器概述127 4.3.2 无源滤波器130 4.3.3 有源滤波器138 4.3.4 铁氧体抗干扰磁珠143 4.3.5 贯通滤波器146 4.3.6 电缆线滤波连接器149 4.3.7 PCB板滤波器件154 4.4 隔离技术155 4.4.1 光电隔离156 4.4.2 继电器隔离160 4.4.3 变压器隔离 161 4.4.4 布线隔离161 4.4.5 共模扼流圈162 4.5 电路平衡结构164 4.5.1 双绞线在平衡电路中的使用164 4.5.2 同轴电缆的平衡结构165 4.5.3 差分放大器165 4.6 双绞线的抗干扰原理及应用166 4.6.1 双绞线的抗干扰原理166 4.6.2 双绞线的应用168 4.7 信号线间的串扰及抑制169 4.7.1 线间串扰分析169 4.7.2 线间串扰的抑制173 4.8 信号线的选择与敷设174 4.8.1 信号线型式的选择174 4.8.2 信号线截面的选择175 4.8.3 单股导线的阻抗分析175 4.8.4 信号线的敷设176 4.9 漏电干扰的防止措施177 4.10 抑制数字信号噪声常用硬件措施177 4.10.1 数字信号负传输方式178 4.10.2 提高数字信号的电压等级178 4.10.3 数字输入信号的RC阻容滤波179 4.10.4 提高输入端的门限电压181 4.10.5 输入开关触点抖动干扰的抑制方法181 4.10.6 提高器件的驱动能力184 4.11 静电放电干扰及其抑制184 第5章 主机单元配置与抗干扰设计 5.1 单片机主机单元组成特点186 5.1.1 80C51最小应用系统186 5.1.2 低功耗单片机最小应用系统187 5.2 总线的可靠性设计191 5.2.1 总线驱动器191 5.2.2 总线的负载平衡192 5.2.3 总线上拉电阻的配置192 5.3 芯片配置与抗干扰193 5.3.1去耦电容配置194 5.3.2 数字输入端的噪声抑制194 5.3.3 数字电路不用端的处理195 5.3.4 存储器的布线196 5.4 译码电路的可靠性分析197 5.4.1 过渡干扰与译码选通197 5.4.2 译码方式与抗干扰200 5.5 时钟电路配置200 5.6 复位电路设计201 5.6.1 复位电路RC参数的选择201 5.6.2 复位电路的可靠性与抗干扰分析202 5.6.3 I/O接口芯片的延时复位205 5.7 单片机系统的中断保护问题205 5.7.1 80C51单片机的中断机构205 5.7.2 常用的几种中断保护措施205 5.8 RAM数据掉电保护207 5.8.1 片内RAM数据保护207 5.8.2 利用双片选的外RAM数据保护207 5.8.3 利用DS1210实现外RAM数据保护208 5.8.4 2 KB非易失性随机存储器DS1220AB/AD211 5.9 看门狗技术215 5.9.1 由单稳态电路实现看门狗电路216 5.9.2 利用单片机片内定时器实现软件看门狗217 5.9.3 软硬件结合的看门狗技术219 5.9.4 单片机内配置看门狗电路221 5.10 微处理器监控器223 5.10.1 微处理器监控器MAX703～709/813L223 5.10.2 微处理器监控器MAX791227 5.10.3 微处理器监控器MAX807231 5.10.4 微处理器监控器MAX690A/MAX692A234 5.10.5 微处理器监控器MAX691A/MAX693A238 5.10.6 带备份电池的微处理器监控器MAX1691242 5.11 串行E2PROM X25045245 第6章 测量单元配置与抗干扰设计 6.1 概述255 6.2 模拟信号放大器256 6.2.1 集成运算放大器256 6.2.2 测量放大器组成原理260 6.2.3 单片集成测量放大器AD521263 6.2.4 单片集成测量放大器AD522265 6.2.5 单片集成测量放大器AD526266 6.2.6 单片集成测量放大器AD620270 6.2.7 单片集成测量放大器AD623274 6.2.8 单片集成测量放大器AD624276 6.2.9 单片集成测量放大器AD625278 6.2.10 单片集成测量放大器AD626281 6.3 电压/电流变换器（V/I）283 6.3.1 V/I变换电路..283 6.3.2 集成V/I变换器XTR101284 6.3.3 集成V/I变换器XTR110289 6.3.4 集成V/I变换器AD693292 6.3.5 集成V/I变换器AD694299 6.4 电流/电压变换器（I/V）302 6.4.1 I/V变换电路302 6.4.2 RCV420型I/V变换器303 6.5 具有放大、滤波、激励功能的模块2B30/2B31305 6.6 模拟信号隔离放大器313 6.6.1 隔离放大器ISO100313 6.6.2 隔离放大器ISO120316 6.6.3 隔离放大器ISO122319 6.6.4 隔离放大器ISO130323 6.6.5 隔离放大器ISO212P326 6.6.6 由两片VFC320组成的隔离放大器329 6.6.7 由两光耦组成的实用线性隔离放大器333 6.7 数字电位器及其应用336 6.7.1 非易失性数字电位器x9221336 6.7.2 非易失性数字电位器x9241343 6.8 传感器供电电源的配置及抗干扰346 6.8.1 传感器供电电源的扰动补偿347 6.8.2 单片集成精密电压芯片349 6.8.3 A/D转换器芯片提供基准电压350 6.9 测量单元噪声抑制措施351 6.9.1 外部噪声源的干扰及其抑制351 6.9.2 输入信号串模干扰的抑制352 6.9.3 输入信号共模干扰的抑制353 6.9.4 仪器仪表的接地噪声355 第7章 D/A、A/D单元配置与抗干扰设计 7.1 D/A、A/D转换器的干扰源357 7.2 D/A转换原理及抗干扰分析358 7.2.1 T型电阻D/A转换器359 7.2.2 基准电源精度要求361 7.2.3 D/A转换器的尖峰干扰362 7.3 典型D/A转换器与单片机接口363 7.3.1 并行12位D/A转换器AD667363 7.3.2 串行12位D/A转换器MAX5154370 7.4 D/A转换器与单片机的光电接口电路377 7.5 A/D转换器原理与抗干扰性能378 7.5.1 逐次比较式ADC原理378 7.5.2 余数反馈比较式ADC原理378 7.5.3 双积分ADC原理380 7.5.4 V/F ADC原理382 7.5.5 ∑Δ式ADC原理384 7.6 典型A/D转换器与单片机接口387 7.6.18 位并行逐次比较式MAX 118387 7.6.28 通道12位A/D转换器MAX 197394 7.6.3 双积分式A/D转换器5G14433399 7.6.4 V/F转换器AD 652在A/D转换器中的应用403 7.7 采样保持电路与抗干扰措施408 7.8 多路模拟开关与抗干扰措施412 7.8.1 CD4051412 7.8.2 AD7501413 7.8.3 多路开关配置与抗干扰技术413 7.9 D/A、A/D转换器的电源、接地与布线416 7.10 精密基准电压电路与噪声抑制416 7.10.1 基准电压电路原理417 7.10.2 引脚可编程精密基准电压源AD584418 7.10.3 埋入式齐纳二极管基准AD588420 7.10.4 低漂移电压基准MAX676/MAX677/MAX678422 7.10.5 低功率低漂移电压基准MAX873/MAX875/MAX876424 7.10.6 MC1403/MC1403A、MC1503精密电压基准电路430 第8章 功率接口与抗干扰设计 8.1 功率驱动元件432 8.1.1 74系列功率集成电路432 8.1.2 75系列功率集成电路433 8.1.3 MOC系列光耦合过零触发双向晶闸管驱动器435 8.2 输出控制功率接口电路438 8.2.1 继电器输出驱动接口438 8.2.2 继电器—接触器输出驱动电路439 8.2.3 光电耦合器—晶闸管输出驱动电路439 8.2.4 脉冲变压器—晶闸管输出电路440 8.2.5 单片机与大功率单相负载的接口电路441 8.2.6 单片机与大功率三相负载间的接口电路442 8.3 感性负载电路噪声的抑制442 8.3.1 交直流感性负载瞬变噪声的抑制方法442 8.3.2 晶闸管过零触发的几种形式445 8.3.3 利用晶闸管抑制感性负载的瞬变噪声447 8.4 晶闸管变流装置的干扰和抑制措施448 8.4.1 晶闸管变流装置电气干扰分析448 8.4.2 晶闸管变流装置的抗干扰措施449 8.5 固态继电器451 8.5.1 固态继电器的原理和结构451 8.5.2 主要参数与选用452 8.5.3 交流固态继电器的使用454 第9章 人机对话单元配置与抗干扰设计 9.1 键盘接口抗干扰问题456 9.2 LED显示器的构造与特点458 9.3 LED的驱动方式459 9.3.1 采用限流电阻的驱动方式459 9.3.2 采用LM317的驱动方式460 9.3.3 串联二极管压降驱动方式462 9.4 典型键盘/显示器接口芯片与单片机接口463 9.4.1 8位LED驱动器ICM 7218B463 9.4.2 串行LED显示驱动器MAX 7219468 9.4.3 并行键盘/显示器专用芯片8279482 9.4.4 串行键盘/显示器专用芯片HD 7279A492 9.5 LED显示接口的抗干扰措施502 9.5.1 LED静态显示接口的抗干扰502 9.5.2 LED动态显示接口的抗干扰506 9.6 打印机接口与抗干扰技术508 9.6.1 并行打印机标准接口信号508 9.6.2 打印机与单片机接口电路509 9.6.3 打印机电磁干扰的防护设计510 9.6.4 提高数据传输可靠性的措施512 第10章 供电电源的配置与抗干扰设计 10.1 电源干扰问题概述513 10.1.1 电源干扰的类型513 10.1.2 电源干扰的耦合途径514 10.1.3 电源的共模和差模干扰515 10.1.4 电源抗干扰的基本方法516 10.2 EMI电源滤波器517 10.2.1 实用低通电容滤波器518 10.2.2 双绕组扼流圈的应用518 10.3 EMI滤波器模块519 10.3.1 滤波器模块基础知识519 10.3.2 电源滤波器模块521 10.3.3 防雷滤波器模块531 10.3.4 脉冲群抑制模块532 10.4 瞬变干扰吸收器件532 10.4.1 金属氧化物压敏电阻（MOV）533 10.4.2 瞬变电压抑制器（TVS）537 10.5 电源变压器的屏蔽与隔离552 10.6 交流电源的供电抗干扰方案553 10.6.1 交流电源配电方式553 10.6.2 交流电源抗干扰综合方案555 10.7 供电直流侧抑制干扰措施555 10.7.1 整流电路的高频滤波555 10.7.2 串联型直流稳压电源配置与抗干扰556 10.7.3 集成稳压器使用中的保护557 10.8 开关电源干扰的抑制措施559 10.8.1 开关噪声的分类559 10.8.2 开关电源噪声的抑制措施560 10.9 微机用不间断电源UPS561 10.10 采用晶闸管无触点开关消除瞬态干扰设计方案564 第11章 印制电路板的抗干扰设计 11.1 印制电路板用覆铜板566 11.1.1 覆铜板材料566 11.1.2 覆铜板分类568 11.1.3 覆铜板的标准与电性能571 11.1.4 覆铜板的主要特点和应用583 11.2 印制板布线设计基础585 11.2.1 印制板导线的阻抗计算585 11.2.2 PCB布线结构和特性阻抗计算587 11.2.3 信号在印制板上的传播速度589 11.3 地线和电源线的布线设计590 11.3.1 降低接地阻抗的设计590 11.3.2 减小电源线阻抗的方法591 11.4 信号线的布线原则592 11.4.1 信号传输线的尺寸控制592 11.4.2 线间串扰控制592 11.4.3 辐射干扰的抑制593 11.4.4 反射干扰的抑制594 11.4.5 微机自动布线注意问题594 11.5 配置去耦电容的方法594 11.5.1 电源去耦595 11.5.2 集成芯片去耦595 11.6 芯片的选用与器件布局596 11.6.1 芯片选用指南596 11.6.2 器件的布局597 11.6.3 时钟电路的布置598 11.7 多层印制电路板599 11.7.1 多层印制板的结构与特点599 11.7.2 多层印制板的布局方案600 11.7.3 20H原则605 11.8 印制电路板的安装和板间配线606 第12章 软件抗干扰原理与方法 12.1 概述607 12.1.1 测控系统软件的基本要求607 12.1.2 软件抗干扰一般方法607 12.2 指令冗余技术608 12.2.1 NOP的使用609 12.2.2 重要指令冗余609 12.3 软件陷阱技术609 12.3.1 软件陷阱609 12.3.2 软件陷阱的安排610 12.4 故障自动恢复处理程序613 12.4.1 上电标志设定614 12.4.2 RAM中数据冗余保护与纠错616 12.4.3 软件复位与中断激活标志617 12.4.4 程序失控后恢复运行的方法618 12.5 数字滤波619 12.5.1 程序判断滤波法620 12.5.2 中位值滤波法620 12.5.3 算术平均滤波法621 12.5.4 递推平均滤波法623 12.5.5 防脉冲干扰平均值滤波法624 12.5.6 一阶滞后滤波法626 12.6 干扰避开法627 12.7 开关量输入/输出软件抗干扰设计629 12.7.1 开关量输入软件抗干扰措施629 12.7.2 开关量输出软件抗干扰措施629 12.8 编写软件的其他注意事项630 附录 电磁兼容器件选购信息632
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一、传感器的定义信息处理技术取得的进展以及微处理器和计算机技术的高速发展，都需要在传感器的开发方面有相应的进展。微处理器现在已经在测量和控制系统中得到了广泛的应用。随着这些系统能力的增强，作为信息采集系统的前端单元，传感器的作用越来越重要。传感器已成为自动化系统和机器人技术中的关键部件，作为系统中的一个结构组成，其重要性变得越来越明显。最广义地来说，传感器是一种能把物理量或化学量转变成便于利用的电信号的器件。国际电工委员会(IEC:International Electrotechnical Committee)的定义为：“传感器是测量系统中的一种前置部件，它将输入变量转换成可供测量的信号”。按照Gopel等的说法是：“传感器是包括承载体和电路连接的敏感元件”，而“传感器系统则是组合有某种信息处理(模拟或数字)能力的传感器”。传感器是传感器系统的一个组成部分，它是被测量信号输入的第一道关口。传感器系统的原则框图示于图1-1，进入传感器的信号幅度是很小的，而且混杂有干扰信号和噪声。为了方便随后的处理过程，首先要将信号整形成具有最佳特性的波形，有时还需要将信号线性化，该工作是由放大器、滤波器以及其他一些模拟电路完成的。在某些情况下，这些电路的一部分是和传感器部件直接相邻的。成形后的信号随后转换成数字信号，并输入到微处理器。德国和俄罗斯学者认为传感器应是由二部分组成的，即直接感知被测量信号的敏感元件部分和初始处理信号的电路部分。按这种理解，传感器还包含了信号成形器的电路部分。传感器系统的性能主要取决于传感器，传感器把某种形式的能量转换成另一种形式的能量。有两类传感器：有源的和无源的。有源传感器能将一种能量形式直接转变成另一种，不需要外接的能源或激励源(参阅图1-2(a))。有源(a)和无源(b)传感器的信号流程无源传感器不能直接转换能量形式，但它能控制从另一输入端输入的能量或激励能传感器承担将某个对象或过程的特定特性转换成数量的工作。其“对象”可以是固体、液体或气体，而它们的状态可以是静态的，也可以是动态(即过程)的。对象特性被转换量化后可以通过多种方式检测。对象的特性可以是物理性质的，也可以是化学性质的。按照其工作原理，传感器将对象特性或状态参数转换成可测定的电学量，然后将此电信号分离出来，送入传感器系统加以评测或标示。各种物理效应和工作机理被用于制作不同功能的传感器。传感器可以直接接触被测量对象，也可以不接触。用于传感器的工作机制和效应类型不断增加，其包含的处理过程日益完善。常将传感器的功能与人类5大感觉器官相比拟： 光敏传感器——视觉；声敏传感器——听觉；气敏传感器——嗅觉；化学传感器——味觉；压敏、温敏、流体传感器——触觉。与当代的传感器相比，人类的感觉能力好得多，但也有一些传感器比人的感觉功能优越，例如人类没有能力感知紫外或红外线辐射，感觉不到电磁场、无色无味的气体等。对传感器设定了许多技术要求，有一些是对所有类型传感器都适用的，也有只对特定类型传感器适用的特殊要求。针对传感器的工作原理和结构在不同场合均需要的基本要求是： 高灵敏度，抗干扰的稳定性(对噪声不敏感)，线性，容易调节(校准简易)，高精度，高可靠性，无迟滞性，工作寿命长(耐用性) ，可重复性，抗老化，高响应速率，抗环境影响(热、振动、酸、碱、空气、水、尘埃)的能力 ，选择性，安全性(传感器应是无污染的)，互换性 低成本 ，宽测量范围，小尺寸、重量轻和高强度，宽工作温度范围 。二、传感器的分类可以用不同的观点对传感器进行分类：它们的转换原理(传感器工作的基本物理或化学效应)；它们的用途；它们的输出信号类型以及制作它们的材料和工艺等。根据传感器工作原理，可分为物理传感器和化学传感器二大类：传感器工作原理的分类物理传感器应用的是物理效应，诸如压电效应，磁致伸缩现象，离化、极化、热电、光电、磁电等效应。被测信号量的微小变化都将转换成电信号。化学传感器包括那些以化学吸附、电化学反应等现象为因果关系的传感器，被测信号量的微小变化也将转换成电信号。有些传感器既不能划分到物理类，也不能划分为化学类。大多数传感器是以物理原理为基础运作的。化学传感器技术问题较多，例如可靠性问题，规模生产的可能性，价格问题等，解决了这类难题，化学传感器的应用将会有巨大增长。常见传感器的应用领域和工作原理列于表1.1。按照其用途，传感器可分类为： 压力敏和力敏传感器 ，位置传感器 ， 液面传感器 能耗传感器 ，速度传感器 ，热敏传感器，加速度传感器，射线辐射传感器 ，振动传感器，湿敏传感器 ，磁敏传感器，气敏传感器，真空度传感器，生物传感器等。以其输出信号为标准可将传感器分为： 模拟传感器——将被测量的非电学量转换成模拟电信号。数字传感器——将被测量的非电学量转换成数字输出信号(包括直接和间接转换)。膺数字传感器——将被测量的信号量转换成频率信号或短周期信号的输出(包括直接或间接转换)。开关传感器——当一个被测量的信号达到某个特定的阈值时，传感器相应地输出一个设定的低电平或高电平信号。
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本文设计了一套完整的数字化 T/R 组件框图、电路。并主要对大功率固态放大器和数字接收系统进行了硬件设计和实验。针对数字化 T/R 组件在雷达上应用所面临的一些问题，包括：多通道的检测和校准；系统噪声系数的等效；高速串行传输技术的选用以及分布式频率源对系统的影响，本文进行了相关的分析。
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消费电子产品，如手机、PDA（个人数字助理）、数码相机以及便携式娱乐系统，正在变得更小、更快和更便宜，而且这类新产品的面市时间也比以往更短了。为了与时俱进，半导体、无源和有源器件行业正不断推动其研发工艺向集成度和复杂度更高的水平进步。这种在更小的空间内集成更多电路技术的进步，实现了在系统芯片(SoC)上集成模拟、数字甚至射频电路。类似地，分立器件制造商也在单一芯片上集成了多个部件，从而实现更高的电路密度。
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