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∑-△型轉換器AD7780在電子秤系統中的輻射抗擾度
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時(shí)間：2013-10-09
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簡(jiǎn)介
AD7780是一款包含PGA的低噪聲、低功耗、24位∑-△型轉換器。AD7780用于低端到中端的電子秤系統。作為發(fā)布過(guò)程的一部分，測試了電子秤系統的輻射抗擾度。本應用筆記介紹如何實(shí)現AD7780的最佳抗輻射性能，在設計印刷電路板(PCB)的過(guò)程中考慮了電路板布局和元件放置的影響。根據IEC 61000-4-3標準對整套系統(ADC、PCB和稱(chēng)重傳感器)進(jìn)行了輻射抗擾度測試。
輻射抗擾度
輻射抗擾度測試按照IEC 61000-4-3標準中的說(shuō)明進(jìn)行。磁場(chǎng)強度為10 V/m，RF頻率從80 MHz掃至1 GHz。根據規范，器件的分類(lèi)如下：
● A類(lèi)：在制造商、請求者或購買(mǎi)者指定的限制范圍內性能正常。
● B類(lèi)：暫時(shí)喪失功能或性能暫時(shí)降低，這種現象在干擾停止后消失，然后受測設備就會(huì )恢復正常性能，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)：因為硬件或軟件損壞或者數據丟失而導致功能喪失或性能降低，并且無(wú)法恢復。
ADC在頻率掃描期間持續轉換。本應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轉換之間的最大偏差。
要讓一套電子秤系統算得上A類(lèi)，那么存在RF干擾時(shí)允許的誤差e為 
其中n為電子秤系統的計數次數。
輻射抗擾度測試分析
設置
圖1是輻射抗擾度測試所用電路的框圖。AD7780配置如下：
輸出數據速率 = 10 Hz
增益 = 128
AD7780采用3.3 V電源供電。此電源還用于激勵稱(chēng)重傳感器。稱(chēng)重傳感器采用6線(xiàn)，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為計數次數。誤差相當于±0.5次。
本應用筆記中的目標是設計一種次數為3000且歸為A類(lèi)的電子秤系統，并且在實(shí)現此目標時(shí)稱(chēng)重傳感器的激勵電壓為3.3 V。在靈敏度為2 mV/V且激勵電壓為3.3 V的情況下，稱(chēng)重傳感器的最大信號為6.6 mV。為了使用稱(chēng)重傳感器最具線(xiàn)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，這樣可以確保數字顯示屏不受RF干擾的影響。 
圖1. AD7780的測試設置
印刷電路板
標準AD7780評估板專(zhuān)用于提供最佳的模數轉換性能。不過(guò)，它沒(méi)有針對EMC進(jìn)行優(yōu)化。例如，標準AD7780評估板包含一些可容許不同電源選項的鏈路(垂直引腳)，可用于噪聲測試連接；這些接頭充當著(zhù)天線(xiàn)的作用。此外，模擬和數字輸入端并未針對位置和元件大小(采用0603元件)進(jìn)行濾波優(yōu)化。然而，將此評估板用作起點(diǎn)，展開(kāi)的調查重點(diǎn)突出了EMC造成的不利影響。有關(guān)詳情，請參見(jiàn)“結果”部分。對接地、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. 標準AD7780評估板的頂面
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