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如何使用Zigbee實(shí)現(xiàn)無(wú)線傳輸電路的抗電磁干擾優(yōu)化設(shè)計(jì)

2072271 2021-01-14 | pdf | 0.40 MB | 次下載 | 1積分

資料介紹

　　隨著世界上第一個(gè)電磁兼容性規(guī)范1944年在德國(guó)誕生，電磁兼容設(shè)計(jì)在現(xiàn)代電子設(shè)計(jì)中變得越來(lái)越重要。普通的10 kV/630 kW“箱式”變壓器低頻噪音輻射處的電場(chǎng)輻射一般可達(dá)800 V/m，電磁輻射可達(dá)30 B/μT，對(duì)工作在此環(huán)境下的無(wú)線傳輸模塊有非常大的影響，因此有必要對(duì)無(wú)線傳輸模塊進(jìn)行抗電磁干擾設(shè)計(jì)。

　　1、PCB的抗干擾設(shè)計(jì)

　　1.1 硬件方面的抗電磁干擾設(shè)計(jì)

　　1）選擇集成度高，抗干擾能力強(qiáng)，功耗小的電子器件。

　　2）良好的接地設(shè)計(jì)。對(duì)于工作在2 MHz一下低頻應(yīng)采取共地，即一點(diǎn)接地；對(duì)于工作在10 MHz以上的高頻應(yīng)采用分地，即多點(diǎn)接地。同時(shí)，數(shù)字地和模擬地分開(kāi)，中間用磁珠連接。對(duì)傳感器信號(hào)地線采用浮空隔離，不與大地相連。將所有閑置的單片機(jī)IO端口，應(yīng)該接地而不是接電源。

　　3）濾波處理。每個(gè)IC的電源端并聯(lián)一個(gè)高頻電容，減少I(mǎi)C對(duì)電源的影響。

　　4）PCB的設(shè)計(jì)：①布線時(shí)遵循3-W原則，也就是相鄰兩條線路間的中心距離應(yīng)該大于或者等于3倍的線寬。隨著線間距離的增大，同時(shí)也能減少線間的耦合串?dāng)_。②按照功能布局，不同模塊接對(duì)應(yīng)的電源。③電源和地線盡量的粗，電流方向和信號(hào)線方向相同。④晶振盡量靠近單片機(jī)。⑤線路盡量使用45°折線而不是90°折線。⑥多層板設(shè)計(jì)，將電源層和接地層放在中間層，這樣利于各元器件的迅速接地，抑制共模干擾，有利于抗電磁干擾。

　　1.2 軟件方面的抗電磁干擾設(shè)計(jì)

　　1）使用看門(mén)狗，MSP430中已經(jīng)集成，遂不贅述。

　　2）數(shù)據(jù)冗余技術(shù)，在噪聲幅度較大的環(huán)境巾傳輸數(shù)據(jù)，給數(shù)據(jù)增加一定的冗余位用于校驗(yàn)，能增加檢錯(cuò)和糾錯(cuò)的能力，具有非常明顯的抗干擾效果。

　　2、電磁干擾仿真軟件介紹電磁干擾的數(shù)值仿真過(guò)程也就是電磁場(chǎng)問(wèn)題的數(shù)值計(jì)算過(guò)程，電磁數(shù)值計(jì)算的任務(wù)是基于麥克斯韋方程組，建立逼近實(shí)際問(wèn)題的連續(xù)型數(shù)學(xué)模型，然后采用相應(yīng)的數(shù)值計(jì)算方法，經(jīng)離散化處理，解出模型的數(shù)值解，再經(jīng)處理得出場(chǎng)域中任意點(diǎn)處的場(chǎng)強(qiáng)，能量，損耗分布，及其他參數(shù)。常見(jiàn)的計(jì)算法方法有時(shí)域有限元法、頻域有限元法，矩量法等，其中矩量法基于Maxwell 方程中的積分方程，計(jì)算精度較高；頻域有限元法基于Maxwell方程中的偏微分方程，計(jì)算量較大，其中Ansoft Designer就是基于頻域有限元方法的軟件。 Ansoft Desinger集成了高頻、基于物理原型的電磁建模、仿真及與電路和系統(tǒng)分析的無(wú)縫連接環(huán)境，為了獲得S參數(shù)和電流密度J，采用了混合電位積分方程（MPIE Mixed Potential Integral Equation）法和矩量法（MoM Method of Moments）分別計(jì)算之，這樣就能通過(guò)電流密度求得S參數(shù)和輻射場(chǎng)。