AD7780 在电子秤应用中的辐射抗扰度性能

2015-04-20 10:34:08   来源:eechina   

关键字: AD7780  电子秤  辐射抗扰度

简介

AD7780是一款包含PGA的低噪声、低功耗、24位∑-△型转换器。AD7780用于低端到中端的电子秤系统。作为发布过程的一部分,测试了电子秤系统的辐射抗扰度。本应用笔记介绍如何实现AD7780的最佳抗辐射性能,在设计印刷电路板(PCB)的过程中考虑了电路板布局和元件放置的影响。根据IEC 61000-4-3标准对整套系统(ADC、PCB和称重传感器)进行了辐射抗扰度测试。

辐射抗扰度

辐射抗扰度测试按照IEC 61000-4-3标准中的说明进行。磁场强度为10 V/m,RF频率从80 MHz扫至1 GHz。根据规范,器件的分类如下:

● A类:在制造商、请求者或购买者指定的限制范围内性能正常。

● B类:暂时丧失功能或性能暂时降低,这种现象在干扰停止后消失,然后受测设备就会恢复正常性能,无需操作人员介入。

● C类:暂时丧失功能或性能暂时降低,需要操作人员介入才能解决此问题。

● D类:因为硬件或软件损坏或者数据丢失而导致功能丧失或性能降低,并且无法恢复。

ADC在频率扫描期间持续转换。本应用笔记中通篇提到的误差是指有RF频率和没有RF频率时的ADC转换之间的最大偏差。

要让一套电子秤系统算得上A类,那么存在RF干扰时允许的误差e为

f1.jpg 

辐射抗扰度测试分析

设置

图1是辐射抗扰度测试所用电路的框图。AD7780配置如下:

输出数据速率 = 10 Hz

增益 = 128

AD7780采用3.3 V电源供电。此电源还用于激励称重传感器。称重传感器采用6线,灵敏度为2 mV/V。

误差

正如“辐射抗扰度”部分所述,允许的误差e为

±满量程输出/2n

其中n为计数次数。误差相当于±0.5次。

本应用笔记中的目标是设计一种次数为3000且归为A类的电子秤系统,并且在实现此目标时称重传感器的激励电压为3.3 V。在灵敏度为2 mV/V且激励电压为3.3 V的情况下,称重传感器的最大信号为6.6 mV。为了使用称重传感器最具线性的部分,常常仅使用此范围的三分之二。这样就将称重传感器的满量程输出电压降到了4.4 mV。

对于3000次的精度,1次为

1次 = 4.4 mV/3000 = 1.46 μV

±0.5次 = ±1.46 μV/2 = ±0.73 μV

存在RF频率的情况下,误差必须小于±0.73 μV。应用中的称重传感器可接受的最大重量为2 kg,因此误差需要小于±2 kg/(2 × 3000) = ±0.33 g,这样可以确保数字显示屏不受RF干扰的影响。

1.jpg 
图1. AD7780的测试设置

印刷电路板

标准AD7780评估板专用于提供最佳的模数转换性能。不过,它没有针对EMC进行优化。例如,标准AD7780评估板包含一些可容许不同电源选项的链路(垂直引脚),可用于噪声测试连接;这些接头充当着天线的作用。此外,模拟和数字输入端并未针对位置和元件大小(采用0603元件)进行滤波优化。然而,将此评估板用作起点,展开的调查重点突出了EMC造成的不利影响。有关详情,请参见“结果”部分。对接地、元件位置和增加额外滤波进行了全面考察。所有阶段都维持ADC性能。

总而言之,取得以下重要发现

●评估板上不应该包含接头选项(垂直引脚)。这些接头充当着天线的作用。因此,用焊接线替代这些接头选项。

●印刷电路板应该为4层,模拟输入端和参考输入端埋入内层中。应该使用一个接地层。用地线填充电路板的顶面和底面。此外,也用地线填充内层。应该包含多个通孔,以便最大限度地降低整个电路板的电位差。对于所需通孔的密度,没有硬性规定。在AD7780评估板上,ADC以及模拟和参考输入端的滤波周围有一圈通孔。一般而言,评估板上的任何孤岛也都应该有通孔,通孔数量大于1即可。顶面和底面上的任何走线都应该尽可能短,因为走线也充当着天线的作用。

●建议在模拟和参考输入端采用滤波。图1显示了通常对模拟和参考输入端建议的R和C值。这种滤波可在AD7780的采样频率(64 kHz)和多种其他采样频率下提供衰减。AD7780本身不在这些频率条件下提供任何衰减。电容需要尽可能接近AD7780的模拟输入端和参考输入端,这样可以最大限度地减小元件与ADC之间的走线长度。使用物理尺寸较小的元件让用户能够将元件放置得更靠近引脚。布局应该确保从引脚到元件的走线长度很好地匹配。
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编辑:什么鱼
本文引用地址: http://www.eeworld.com.cn/Test_and_measurement/2015/0420/article_11457.html
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