電磁流量計系統電磁兼容及抗干擾設計

電磁流量計系統電磁兼容及抗干擾設計
    在本系統設計當中包含了單片機用的JTAG在線編程標準接口和對外通信接口。JTAG是現在單片機應用較多的一種在線編程和調試的接口，它方便簡捷， 且非常實用。而對外通信接口是由電磁流量計的轉換器提供出來的，通過這個口可以得到流量模擬信號，正負電壓源，同時也為流量計提供PWM電流輸出信號、流向狀態指示信號、脈沖／頻率輸出信號、正反向激磁控制信號。具體的接口電路如圖3．16所示。圖3．16 JTAG調試接口和對外通信接口
   3．7系統電磁兼容及抗干擾設計
   本系統設計中包括A／D轉換電路、單片機主體電路等幾個部分，部分電路頻率高、電壓高低差大、電流變化大等特點，因此電磁兼容等抗干擾設計與具體電路有著非常密切的關系，且是非常重要的一個方面。對電路中所采用的幾項措施做一些簡單的闡述： 
  1．電源線設計
  根據印制線路板電流的大小，盡量加粗電源線寬度，減少電阻環路。同時使地線、電源線的走向和數據傳遞的方向一致，這樣有助于增強抗噪聲能力。
  2．地線設計
  接地技術的目標是最小化接地阻抗，從此減少從電路返回到電源之間的接地回路的電勢。可分為以下幾點：
   (1)數字地與模擬地分開。線路板上既有邏輯電路又有線性電路，應使它們盡量分開，且兩者的地線不要相混，分別與電源端地線相連。要盡量加大線性電路的接地面積。低頻電路的地應盡量采用單點并聯接地，實際布線有困難時可部分串聯后再并聯接地。高頻電路宜采用多點串聯接地，地線應短而粗， 高頻元件周圍盡量大面積地覆銅。
   (2)接地線應盡量加粗。如果接地線采用很細的線條，則接地電位就會隨著電流的變化而變化，使得抗噪性能降低。因此應將接地線盡量加粗，使它能通過三倍于印制板上的允許電流。如有可能，接地線應在2'-"-'3mm以上。
   (3)接地線構成閉合環路。只由數字電路組成的印制板，其接地電路布成環路大多能提高抗噪聲能力。
  3．布局和布線
   布局與布線是PCB設計的重要步驟，布局與布線的好壞對PCB的電磁兼容性影響是非常大的。所以在布局與布線前就應考慮到電磁兼容性問題。數字電路、模擬電路以及電源電路的元件的布局和布線特點各不相同，它們產生的干擾以及抑制干擾的方法也不相同。此外高頻、低頻電路由于頻率不同，其干擾以及抑制干擾的方法也不相同。所以在元件布局時，應該將數字電路、模擬電路以及電源電路分別放置，將高頻電路與低頻電路分開。條件允許的情況下應使之各自隔離或單獨做成一塊電路板。此外，布局中還應特別注意強、弱信號的器件分布及信號傳輸方向、途徑等問題。時鐘發生器、晶振和CPU的時鐘輸入端都易產生噪聲，、要相互靠近些。易產生噪聲的器件、小電流電路、大電流電路等應盡量遠離邏輯電路。
   本系統設計采用了雙層布線的方式，上層垂直布線，下層水平布線。PCB 采用手工排布，特別在數據總線和地址總線布線方面，這樣提高了系統的性能。高速晶體要盡量靠近單片機，且布線要較粗。同時PCB板上的線寬不要突變， 導線不要突然拐角。盡量做到線路流暢。盡量減少平行線間的串擾，必要時可增加印刷線條間的距離；或在走線之間有意識地安插一根零伏線，作為線條之間的隔離。對于在PCB板上單片機、A／D轉換器等貼片元件的引腳線非常纖細， 同時在板子上留下專門的測試點，為測試方便，可以將一些重要的引腳用引線引到該點上。
   總的來說，在智能電磁流量計信號轉換器印刷版的過程中，應充分考慮系統的電磁兼容性等抗干擾措施，以具有好的電磁兼容性為目標，來確定系統的結構設計。且以元件的位置、電源電壓，模擬信號處理、數字電路來分組。在電路設計及結構設計中要充分考慮這些因素，從目前的測試的情況來看系統具有較好的測量精度，達到預計的要求。
   本章小結
   本章詳細的介紹了一種基于MSP430F149單片機的電磁流量計轉換器的電路設計。系統的硬件電路主要包括：A／D轉換電路、單片機系統電路、鍵盤接口電路、LCD接口電路、以及一些必要的對外接口電路、過電流保護電路、鐵電存儲器電路和電源模塊電路等。在本章的末尾部分還討論了電磁兼容等抗干擾措施在硬件電路中的一些實現方法。