∑-△型轉(zhuǎn)換器AD7780在電子秤系統(tǒng)中的輻射抗擾度
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時(shí)間：2013-10-09
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AD7780是一款包含PGA的低噪聲、低功耗、24位∑-△型轉(zhuǎn)換器。AD7780用于低端到中端的電子秤系統(tǒng)。作為發(fā)布過(guò)程的一部分，測(cè)試了電子秤系統(tǒng)的輻射抗擾度。本應(yīng)用筆記介紹如何實(shí)現(xiàn)AD7780的最佳抗輻射性能，在設(shè)計(jì)印刷電路板(PCB)的過(guò)程中考慮了電路板布局和元件放置的影響。根據(jù)IEC 61000-4-3標(biāo)準(zhǔn)對(duì)整套系統(tǒng)(ADC、PCB和稱(chēng)重傳感器)進(jìn)行了輻射抗擾度測(cè)試。
輻射抗擾度
輻射抗擾度測(cè)試按照IEC 61000-4-3標(biāo)準(zhǔn)中的說(shuō)明進(jìn)行。磁場(chǎng)強(qiáng)度為10 V/m，RF頻率從80 MHz掃至1 GHz。根據(jù)規(guī)范，器件的分類(lèi)如下：
● A類(lèi)：在制造商、請(qǐng)求者或購(gòu)買(mǎi)者指定的限制范圍內(nèi)性能正常。
● B類(lèi)：暫時(shí)喪失功能或性能暫時(shí)降低，這種現(xiàn)象在干擾停止后消失，然后受測(cè)設(shè)備就會(huì)恢復(fù)正常性能，無(wú)需操作人員介入。
● C類(lèi)：暫時(shí)喪失功能或性能暫時(shí)降低，需要操作人員介入才能解決此問(wèn)題。
● D類(lèi)：因?yàn)橛布蜍浖p壞或者數(shù)據(jù)丟失而導(dǎo)致功能喪失或性能降低，并且無(wú)法恢復(fù)。
ADC在頻率掃描期間持續(xù)轉(zhuǎn)換。本應(yīng)用筆記中通篇提到的誤差是指有RF頻率和沒(méi)有RF頻率時(shí)的ADC轉(zhuǎn)換之間的最大偏差。
要讓一套電子秤系統(tǒng)算得上A類(lèi)，那么存在RF干擾時(shí)允許的誤差e為
輻射抗擾度測(cè)試分析
設(shè)置
圖1是輻射抗擾度測(cè)試所用電路的框圖。AD7780配置如下：
輸出數(shù)據(jù)速率 = 10 Hz
增益 = 128
AD7780采用3.3 V電源供電。此電源還用于激勵(lì)稱(chēng)重傳感器。稱(chēng)重傳感器采用6線，靈敏度為2 mV/V。
誤差
正如“輻射抗擾度”部分所述，允許的誤差e為
±滿(mǎn)量程輸出/2n
其中n為計(jì)數(shù)次數(shù)。誤差相當(dāng)于±0.5次。
本應(yīng)用筆記中的目標(biāo)是設(shè)計(jì)一種次數(shù)為3000且歸為A類(lèi)的電子秤系統(tǒng)，并且在實(shí)現(xiàn)此目標(biāo)時(shí)稱(chēng)重傳感器的激勵(lì)電壓為3.3 V。在靈敏度為2 mV/V且激勵(lì)電壓為3.3 V的情況下，稱(chēng)重傳感器的最大信號(hào)為6.6 mV。為了使用稱(chēng)重傳感器最具線性的部分，常常僅使用此范圍的三分之二。這樣就將稱(chēng)重傳感器的滿(mǎn)量程輸出電壓降到了4.4 mV。
對(duì)于3000次的精度，1次為
1次 = 4.4 mV/3000 = 1.46 μV
±0.5次 = ±1.46 μV/2 = ±0.73 μV
存在RF頻率的情況下，誤差必須小于±0.73 μV。應(yīng)用中的稱(chēng)重傳感器可接受的最大重量為2 kg，因此誤差需要小于±2 kg/(2 × 3000) = ±0.33 g，這樣可以確保數(shù)字顯示屏不受RF干擾的影響。
圖1. AD7780的測(cè)試設(shè)置
標(biāo)準(zhǔn)AD7780評(píng)估板專(zhuān)用于提供最佳的模數(shù)轉(zhuǎn)換性能。不過(guò)，它沒(méi)有針對(duì)EMC進(jìn)行優(yōu)化。例如，標(biāo)準(zhǔn)AD7780評(píng)估板包含一些可容許不同電源選項(xiàng)的鏈路(垂直引腳)，可用于噪聲測(cè)試連接；這些接頭充當(dāng)著天線的作用。此外，模擬和數(shù)字輸入端并未針對(duì)位置和元件大小(采用0603元件)進(jìn)行濾波優(yōu)化。然而，將此評(píng)估板用作起點(diǎn)，展開(kāi)的調(diào)查重點(diǎn)突出了EMC造成的不利影響。有關(guān)詳情，請(qǐng)參見(jiàn)“結(jié)果”部分。對(duì)接地、元件位置和增加額外濾波進(jìn)行了全面考察。所有階段都維持ADC性能。
圖2. 標(biāo)準(zhǔn)AD7780評(píng)估板的頂面
評(píng)論