系统设计和抗干扰技术概要PPT课件.ppt

系统设计和抗干扰技术 主要内容1 微机系统设计2 微机系统抗干扰设计3 型式试验与电磁兼容试验4 智能仪器仪表产品研发 1 1 微机系统设计 主要内容8位外部数据总线单片机系统基本构成16位外部数据总线的扩展 2 8位外部数据总线单片机系统基本构成 VR MAX Vbat VCC CEOUT CEINNORMALCEOUT 1NONORMAL CPU通过WDI在规定的时间内不断给MAX691复位 否则MAX691给CPU复位 3 10 1 216位数据总线的扩展 16位数据总线中的地址总线 用A1 A13对应两片8K2764的A0 A12 总线的A0不接 CCR 1 0或BUSWIDTH 0外部采用16位地址 8位数据总线CCR 1 1且BUSWIDTH 1外部采用16位地址 16位数据总线 当CCR 1 1时 可以构造成动态外部数据总线模式 靠BUSWIDTH来控制 如果为16位的数据总线 则译码线取反后反过来控制CPU以16位的外部数据总线来操作外围芯片 4 二 PC机XT AT总线的16位扩展 5 三 16位数据总线中的地址总线 用A1 A13对应两片8K2764的A0 A12 总线的A0不接 当16位寻址 如2000H 2001H 时 对两片2764来说是同一地址2000H 但2764A的数据进入D8 D15 2001H的内容 而2764B的数据进入D0 D7 2000H的内容 6 四 MAX691电源监控 掉电保护及复位电路 CEOUT CEINNORMALCEOUT 1NONORMAL CPU通过WDI在规定的时间内不断给MAX691复位 否则MAX691给CPU复位 VR MAX Vbat VCC 7 2 微机系统抗干扰设计 主要内容10 2 1主要干扰源 10 2 2电源和接地干扰10 2 3便携仪器的电源设计 10 2 4I O通道干扰10 2 5空间静电干扰10 2 6印刷电路板抗干扰设计10 2 7软件抗干扰设计 8 主要干扰源 9 电源和接地干扰 一 电源干扰 自学 二 接地干扰 自学 三 电源和接地抗干扰设计 自学 隔离 滤波等四 DC DC AC DC 模块 10 DC DC电源电源连接图 保险熔断丝自恢复 瞬态二级管 压敏电阻大于额定值R 0小于则R 大电容 输出滤波电容 大小各1个 11 便携仪器的电源设计 便携仪器的供电系统提供大于5V的动态电压 我们需要设计专门的电路来将大于5V动态变化的电压转化成标准的微机电源电压 5V 3V 例如 如果我们利用9V的电池 6 10V 来提供 5V的便携仪器电源 则可用如下电路 12 便携仪器仪表的电源设计 续 13 一 防止线间串扰措施1 强弱信号 高低频及交直流信号分开走线2 电源和信号分开走线3 经过噪声处理后的和未处理者分开4 传输线应尽量远离大功率器件5 传输线应尽量短二 双绞线传输对外磁场相邻的相反受干扰电流方向相反 I O通道干扰 14 空间静电干扰抑制静电放电干扰的措施 1 CMOS器件输入引脚不能浮空 设法降低输入电阻 当用CMOS器件与长线连接时 应通过一个TTL缓冲门电路后再与长传输线相连 2 环境越干燥 越容易产生静电 3 机房地板应使用绝缘性差的材料 4 采用良好的接地 15 印刷电路板抗干扰设计 一 地线设计 实例 二 电源线布置 三 去耦电容的配置 四 印制板的尺寸与器件布置五 其他抗干扰措施 16 软件抗干扰设计 一 数字滤波 1 通过程序将明显不合理者剔除 2 算术平均值法 3 比较舍取法 4 中值法5 一阶递推数字滤波法 Yn aYn 1 bXn 6 加权平均法7 复合法 17 软件抗干扰设计 续 二 控制失灵的软件对策1 软件冗余 算法冗余 变一次判断为实时循环 2 设置输出状态寄存器 实时输出 3 设自检程序 18 软件抗干扰设计 续 三 防止程序跑飞的措施 1 减少中断及中断处理内容 随开随关 判断 清WDI和处理全部在主程序 2 设置监视跟踪定时器3 设置软件陷井4 开关信号加延时去抖判断5 通信中应加同步判断 数据校验等 19 3 型式试验与电磁兼容 主要内容10 3 1型式试验 10 3 2电磁兼容 20 型式试验 一 试验的分类试验分为型式试验 例行试验和研究性试验三类 21 1 型式试验 续 1 新产品定型 投入批量生产前进行全部项目的型式试验 包括外观检查 绝缘试验 工作性能试验 浪涌电压试验 低温试验 高温试验 湿热试验 振动和冲击试验 耐受腐蚀性大气试验 灰尘 湿热和高温综合试验 水密性试验 装车运行试验 22 2020 1 7 23 型式试验 续1 2 经常生产的定型产品 每隔三年应进行外观检查 绝缘试验 工作性能试验 浪涌电压试验 低温试验 高温试验 湿热试验 振动和冲击试验 耐受腐蚀性大气试验 灰尘 湿热和高温综合试验 水密性试验 24 型式试验 续2 3 不经常生产的定型产品 间隔三年或三年以上再生产时应进行外观检查 绝缘试验 工作性能试验 浪涌电压试验 低温试验 高温试验 湿热试验 振动和冲击试验 耐受腐蚀性大气试验 灰尘 湿热和高温综合试验 水密性试验 25 型式试验 续3 4 定型产品的结构 工艺 材料或生产厂家改变可能影响产品质量时 应进行外观检查 绝缘试验 工作性能试验 浪涌电压试验 低温试验 高温试验 湿热试验 振动和冲击试验 耐受腐蚀性大气试验 灰尘 湿热和高温综合试验 水密性试验中部分项目或全部项目的型式试验 26 型式试验 续4 5 定型产品用于其它型号机车时 应进行性能试验和浪涌保护检验 进行型式试验的样品应从例行试验合格的产品中抽取 抽样规则按国家标准GB2828和GB2829规定 样品数量不应少于2台 27 型式试验 续5 规定的型式试验项目在全部样品上都合格时 该批产品合格 样品中不合格项目超过一种时 该批产品不合格 样品中不合格项目不超过一种时 允许进行一次性修改 然后重新试验原不合格项目 若再有任何不合格品 则该批产品不合格 型式试验全部项目应在同一次抽样的样品上进行 28 2 例行试验 对每台出厂的电子装置 制造厂都应进行例行试验 经用户与制造厂双方协商 用户也可以在交货的产品中进行抽样检查试验 以验证例行试验结果 29 3 研究性试验 用户与制造厂有特殊要求时可以进行某些项目的研究性试验 以获得某些特殊资料和数据 供设计 制造和使用上参考 研究性试验的结果不能作为评判产品合格与否的依据 30 二 型式试验举例机车轴承温度检测报警装置检验细则 1 总则2 试样3 工作性能试验4 结果判定 详细 31 1 外观检查 外观质量不应有影响使用的缺陷 外形尺寸 安装尺寸 布线 零部件安装 焊接质量应符合图纸要求 电路板的原件安装 表面涂敷 接线和焊接质量应符合图纸要求 32 2 绝缘电阻测量及介电强度试验 用500V兆欧表分别测量装置的110V电路部分对低压电路 总线插座 通信插座 及机壳间的绝缘电阻不小于2M 低压电路对机壳间的绝缘电阻不小于2M 在110V电路部分与低压电路及机壳间施加工频电压1000V 历时1min 装置应无击穿与闪络现象 在低压电路与机壳间施加工频电压500V 历时1min 装置应无击穿与闪络现象 33 3 工作性能试验 1 自检 2 温度循检试验 3 循环检测周期测试 4 超温报警试验 5 开路 短路 复位试验 6 工作电压范围检查 7 传感器编码及替换试验 8 密封性能试验 9 转储功能试验 10 记录功能检查 34 4 浪涌电压试验 按TB T1394 93第5 5条的规定进行 浪涌电压加在装置上与外部电路直接连接的端子或连线与电源零电位点之间 采用图11 7所示电容放电电路产生的波形进行试验 参数如下 幅值 U 1 8kV 3 持续时间 D 50 s 20 阻抗 Z 100 20 d 1 s 20 35 5 低温性能试验 按TB T1394 93第5 6条的规定进行 将装置放入低温试验箱内 装置不接通任何电源 在等于或大于0 5h内将箱温从正常试验环境 25 10 逐渐降至 25 10 并在此温度下保持2h 这个期间从低温箱内几个温度测量仪表测得的温度一致时开始计算 在2h之末给装置接通电源 检查其工作性能 检查完毕切断装置电源 将箱温再降到 40 3 在此温度下保持16h 然后取出被试装置 除去水滴 在正常的大气条件下恢复1 2h 然后再次检查其工作性能 在 25 环境条件下重复本细则工作性能试验中的第1项和第四项试验 在经 40 存放恢复后 重复本细则工作性能试验中的第1 2 4项试验 36 6 高温性能试验 按TB T1394 93第5 7条的规定进行 将装置放入高温试验箱内 给装置接通电源 使之处于工作状态 随后在等于或大于0 5h内将箱温从正常试验环境温度 25 10 逐渐升高到70 2 达到这个温度后装置在箱内保持6h 这个期间应从高温试验箱内几个温度测量仪测得的温度一致时开始计算 这个期间之末 在箱温保持70 2 的情况下 检查其工作性能 在 70 环境条件下各点显示温度应正常 重复本细则第工作性能试验中的第4项试验 37 7 湿热试验 按TB T1394 93第5 8条的规定进行 将通过工作性能试验的样品放入湿热试验箱内 装置不接通电源不加包装 将箱温调至25 3 并保持此值 相对湿度调至45 75 进行2 6h稳定温度处理 在最后1h 内 将箱内相对湿度提高到 95 温度仍保持25 3 稳定阶段之后循环开始 使箱温在2 5 3 5h内由25 3 连续升到55 2 这期间除最后15min内相对湿度不低于90 外 升温阶段相对湿度都不应低于95 以使试样表面产生凝露 然后在温度为55 2 的高温高湿环境下保持到从循环开始计算起12 0 5h止 这一阶段的相对湿度 除最初的15min和最后的15min不低于90 外 均应为93 3 然后在3 6h内 将箱温由55 2 降至25 3 在开始1 5h内按下述速度降温 即在3h 15min内温度从55 2 降至25 3 这期间的相对湿度除最初的15min内不低于90 外 其它时间均不低于95 降温之后 温度保持25 3 相对湿度不低于95 直至24h循环结束 最后将样品放在正常的试验大气条件下恢复1 2h 恢复后立即进行工作性能试验和绝缘试验 并要进行外观检查 湿热试验后重复本细则第工作性能试验中的第1 2 4项试验 38 8 振动与冲击试验 按TB T1394 93第5 9条的规定对装置进行振动与冲击试验 装置安装在试验台上 调节振动试验台频率 f 使之在不少于4min时间内 由1Hz逐渐变化到100Hz 其振幅 A 按如下规定调整 A 25 fmmf 1 10HzA 250 fmmf 10 100Hz 装置接通电源处于工作状态 在三个方向分别承受2h的耐振试验 若已找出共振频率 耐振试验应在共振频率下进行 若找不到共振频率 就在10Hz频率下进行 振幅按上述规定调整 装置应无紧固件松动及机械损伤 各点温度显示应正常 无误报警等异常现象 39 4 结果判定 两套试样都能通过本试验细则第1至第8项试验则判定本次试验合格 否则判定本次试验为不合格 40 3 2电磁兼容 一 电磁兼容性设计及内容二 电磁兼容性标准三 常用名词术语四 电磁兼容试验