智能传感器系统的电磁兼容设计

论文摘要

随着科技的进步,电磁环境日趋复杂,因此对电子设备的抗干扰性能要求也越来越高。智能传感器系统作为现代信息技术的基础之一,对其进行电磁兼容性设计显得越来越有必要。针对这个问题,本文对智能传感器系统各组成部分——传感器驱动电路、信号调理电路、电源电路分别进行了理论分析与仿真,对噪声抑制方法也进行了研究,然后应用这些分析仿真结果设计了一个整体PCB电路。研究了压力传感器的恒电压与恒电流驱动方式,分析了它们之间的区别,结果表明恒电流驱动方式更适合需要高精度的场合。研究了差动放大器和仪表放大器,对其共模抑制比和输入阻抗的影响因素进行了理论分析与仿真,结果表明三运放仪表放大器是满足高共模抑制比和输入阻抗的电路形式,适合作为信号调理电路。研究了电源电路,对整流电路滤波电容的大小对谐波电流的影响进行了理论分析与仿真,结果表明滤波电容的取值应该综合考虑纹波电压和谐波电流的影响。研究了串联稳压电路与EMI滤波器,用仿真结果说明了EMI滤波器的干扰抑制效果很好。研究了各元器件的噪声及其抑制措施。应用上述的措施并结合PCB电磁兼容设计中所遵循的方案设计、器件选择、布局及布线准则,为MPX2010压阻式压力传感器设计了一个接口电路,并进行了电路仿真与布线。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 引言
• 1.1 背景和意义
• 1.2 国内外研究动态
• 1.3 主要研究内容
• 1.4 论文结构安排
• 第二章 电磁兼容原理
• 2.1 电磁兼容的基本概念
• 2.1.1 电磁兼容
• 2.1.2 电磁干扰三要素和耦合方式与途径
• 2.2 电磁干扰抑制方法
• 2.3 电磁兼容标准与规范
• 第三章 传感器及智能传感器简介
• 3.1 传感器的分类
• 3.2 力学量传感器和压力传感器
• 3.3 智能传感器与智能传感器系统
• 第四章 智能传感器系统电路抗干扰设计
• 4.1 传感器驱动电路设计
• 4.1.1 恒电压驱动电路
• 4.1.2 恒电流驱动电路
• 4.2 信号调理电路抗干扰设计
• 4.2.1 主要设计参数
• 4.2.2 差动放大器抗干扰设计
• 4.2.3 仪表放大器抗干扰设计
• 4.3 电源电路抗干扰设计
• 4.3.1 单相桥式整流电路抗干扰设计
• 4.3.2 开关电源
• 4.3.3 串联稳压电源抗干扰设计
• 第五章 智能传感器系统噪声及其抑制措施
• 5.1 噪声产生的原因
• 5.1.1 传感器与电路元件产生的噪声
• 5.1.2 外部噪声源产生的噪声
• 5.2 减小噪声的措施
• 5.2.1 减小传感器与电路元件产生的噪声的方法
• 5.2.2 防噪声电路设计
• 5.2.3 陷波滤波器设计
• 第六章 基于MPX2010 传感器的整体PCB 设计
• 6.1 PCB 的 EMC 措施
• 6.2 基于MPX2010 传感器的整体PCB 设计
• 6.2.1 器件选用
• 6.2.2 驱动电路设计
• 6.2.3 信号调理电路设计
• 6.2.4 滤波电路设计
• 6.2.5 电源电路设计
• 6.2.6 布线结果
• 第七章 结束语
• 致谢
• 参考文献
• 发表学术论文