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微控制器/模擬應(yīng)用中電源、接地和噪聲的管理

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作者:Bonnie Baker、Keith Curtis 時間:2007-10-25 來源:便攜產(chǎn)品設(shè)計(jì) 收藏

  除了微控制器,微控制器應(yīng)用經(jīng)常包括低電平傳感器信號和適當(dāng)?shù)?a class="contentlabel" href="http://butianyuan.cn/news/listbylabel/label/電源">電源驅(qū)動電路,需要小心設(shè)計(jì)和接地。本文將討論噪聲源和噪聲的傳播路徑。我們將涉及良好布局習(xí)慣背后的理論及其對噪聲的影響。我們也將討論隔離和限制噪聲元件的適當(dāng)?shù)倪x擇和布局方法。

  圖1是本文中討論時使用的系統(tǒng)方框圖。這個系統(tǒng)的功能是采集重量并在LED陣列和筆記本電腦上顯示結(jié)果。在需要時,可利用風(fēng)扇控制器對電路板降溫。

  這個設(shè)計(jì)實(shí)例包括了模擬和數(shù)字兩部分。這種設(shè)計(jì)的難點(diǎn)之一是如何將這兩個部分隔離開來。先看一下該設(shè)計(jì)的模擬部分,模擬輸入信號進(jìn)入電路實(shí)現(xiàn)稱重。圖1的模擬接口電路包括稱重、增益電路、膺頻濾波器和12位模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)。稱重利用的是一個惠斯頓電橋,如圖2所示。

  系統(tǒng)(包括噪聲源)的電路模型。模擬接口電路采用一個稱重傳感器測量重量。然后,該接口將測量結(jié)果傳送到微控制器。微控制器把傳感器的結(jié)果發(fā)送到LED顯示器和筆記本電腦。整個電路還包括風(fēng)扇電機(jī)驅(qū)動器電路。

  這是圖1所示的方框圖中模擬部分。放大器和參考電壓連接到ADC,ADC再連接到微控制器。為了建立一個二階低通濾波器(A3)需要兩個電阻器、兩個電容器和MCP6022運(yùn)算放大器。另一個放大器組成了一個儀器放大器,其中使用了旁路電容器。

  在數(shù)字部分,微控制器產(chǎn)生稱重值的數(shù)字表示。微控制器的作用之一是在LED陣列上顯示測量結(jié)果。微控制器還利用RS-232連接端口把數(shù)據(jù)傳送到臺式電腦。臺式電腦從微控制器得到模擬測量數(shù)據(jù),并以柱狀圖形式顯示這個數(shù)據(jù)。最后,數(shù)字部分還包括風(fēng)扇的PWM驅(qū)動器輸出。

  這個設(shè)計(jì)包括敏感的模擬電路、大功率LED顯示器以及與筆記本電腦相連的一個潛在的噪聲數(shù)字接口。其中的難點(diǎn)在于設(shè)計(jì)一個可以使這些沖突單元共存的電路和布局。我們將從設(shè)計(jì)這個電路的模擬部分開始,然后繼續(xù)討論與布局有關(guān)的問題。

模擬電路設(shè)計(jì)

  這個電路的模擬部分有一個稱重傳感器、構(gòu)成一個儀器放大器的雙運(yùn)放(MCP6022)、一個12位100 kHz SAR ADC(MCP3201)和一個參考電壓。ADC的SPI端口直接連接到一個微控制器(見圖2)。

  稱重傳感器的滿幅輸出范圍為

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關(guān)鍵詞: 微控制器/模擬 電源 模擬IC

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