在圖像處理及檢測系統中，實時性要求往往影響著系統處理速度的性能。本文在分析研究視頻檢測技術及方法的基礎上，應用嵌入式系統設計和圖像處理技術，以交通信息視頻檢測系統為研究背景，展開了基于FPGA視頻圖像檢測技術的研究與應用，通過系統仿真驗證了基于FPGA架構的圖像并行處理和檢測系統具有較高的實時處理能力，能夠準確并穩定地檢測出運動目標的信息。可見FPGA對提高視頻檢測及處理的實時性是一個較好的選擇。 本文主要研究的內容有： 1．分析研究了視頻圖像檢測技術，針對傳統基于PC構架和DSP處理器的視頻檢測系統的弊端，并從可靠性、穩定性、實時性和開發成本等因素考慮，提出了以FPGA芯片作為中央處理器的嵌入式并行數據處理系統的設計方案。 2．應用模塊化的硬件設計方法，構建了新一代嵌入式視頻檢測系統的硬件平臺。該系統由異步FIFO模塊、圖像空間轉換模塊、SRAM幀存控制模塊、圖像預處理模塊和圖像檢測模塊等組成，較好地解決了圖像采樣存儲、處理和傳輸的問題，并為以后系統功能的擴展奠定了良好的基礎。 3．在深入研究了線性與非線性濾波幾種圖像處理算法，分析比較了各自的優缺點的基礎上，本文提出一種適合于FPGA的快速圖像中值濾波算法，并給出該算法的硬件實現結構圖，應用VHDL硬件描述語言編程、實現，仿真結果表明，快速中值濾波算法的處理速度較傳統算法提高了50％，更有效地降低了系統資源占用率和提高了系統運算速度，增強了檢測系統的實時性能。 4．研究了基于視頻的交通車流量檢測算法，重點討論背景差分法，圖像二值化以及利用直方圖分析方法確定二值化的閾值，并對圖像進行了直方圖均衡處理，提高圖像檢測精度。并結合嵌入式系統處理技術，在FPGA系統上研究設計了這些算法的硬件實現結構，用VHDL語言實現，并對各個模塊及相應算法做出了功能仿真和性能分析。 5．系統仿真與驗證是整個FPGA設計流程中最重要的步驟，針對現有仿真工具用手動設置輸入波形工作量大等弊病，本文提出了一種VHDL測試基準(TestBench)方法解決系統輸入源仿真問題，用TEXTIO程序包設計了MATLAB與FPGA仿真軟件的接口，很好地解決了仿真測試中因測試向量龐大而難以手動輸入的問題。并將系統的仿真結果數據在MATLAB上還原為圖像，方便了系統測試結果的分析與調試。系統測試的結果表明，運動目標的檢測基本符合要求，可以排除行走路人等移動物體(除車輛外)的噪聲干擾，有效地檢測出正確的目標。 本文主要研究了基于FPGA片上系統的圖像處理及檢測技術，針對FPGA技術的特點對某些算法提出了改進，并在MATLAB、QuartusⅡ和ModelSim軟件開發平臺上仿真實現，仿真結果達到預期目標。本文的研究對智能化交通監控系統的車流量檢測做了有益探索，對其他場合的圖像高速處理及檢測也具有一定的參考價值。
上傳時間： 2013-07-13
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一、應用可靠性概念 1、可靠性概念 2、固有可靠性與應用可靠性 3、易產生應用可靠性問題的器件 4、使用應力對可靠性的影響 二、電子元器件的選用 1、電子元器件的質量等級 2、電子元器件的選擇要點 3、電子元器件的最大額定值 4、電子元器件的降額應用 三、電子元器件的可靠性應用 1、電子元器件的防浪涌應用 2、電子元器件的防靜電應用 3、電子元器件的防干擾應用 4、CMOS群件的防閂鎖應用 四、電子元器件的EMC應用 1、干擾來源及傳播路徑 2、接地與屏蔽 3、濾波 4、電纜及終端 5、差分 6、軟件抗干擾 五、可靠性防護元件 1、TVS二極管 2、壓敏電阻 3、PTC與NTC熱敏電阻 4、專用防護元件 六、電子線路的可靠性設計 1、簡化設計 2、容差與漂移設計 3、冗余設計 4、低功耗設計 5、潛在通路分析 6、電磁兼容設計 7、均衡設計 七、印制電路版的可靠性設計 1、PCB的布局設計 2、PCB的布線設計 3、PCB的熱設計 4、PCB的裝配 八、噪聲測試作為應用可靠性保證手段 1、噪聲與可靠性的關系 2、噪聲用于壽命評估 3、噪聲用于可靠性篩選 4、噪聲用于應力損傷的早期預測
上傳時間： 2013-07-28
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一、應用可靠性概念 1、可靠性概念 2、固有可靠性與應用可靠性 3、易產生應用可靠性問題的器件 4、使用應力對可靠性的影響 二、電子元器件的選用 1、電子元器件的質量等級 2、電子元器件的選擇要點 3、電子元器件的最大額定值 4、電子元器件的降額應用 三、電子元器件的可靠性應用 1、電子元器件的防浪涌應用 2、電子元器件的防靜電應用 3、電子元器件的防干擾應用 4、CMOS群件的防閂鎖應用 四、電子元器件的EMC應用 1、干擾來源及傳播路徑 2、接地與屏蔽 3、濾波 4、電纜及終端 5、差分 6、軟件抗干擾 五、可靠性防護元件 1、TVS二極管 2、壓敏電阻 3、PTC與NTC熱敏電阻 4、專用防護元件 六、電子線路的可靠性設計 1、簡化設計 2、容差與漂移設計 3、冗余設計 4、低功耗設計 5、潛在通路分析 6、電磁兼容設計 7、均衡設計 七、印制電路版的可靠性設計 1、PCB的布局設計 2、PCB的布線設計 3、PCB的熱設計 4、PCB的裝配 八、噪聲測試作為應用可靠性保證手段 1、噪聲與可靠性的關系 2、噪聲用于壽命評估 3、噪聲用于可靠性篩選 4、噪聲用于應力損傷的早期預測
標簽： 應用可靠性
上傳時間： 2013-04-24
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項目的研究內容是對硅微諧振式加速度計的數據采集電路開展研究工作。硅微諧振式加速度計敏感結構輸出的是兩路差分的頻率信號，因此硅微諧振式加速度計數據采集電路完成的主要任務是測出兩路頻率信號的差值。測量要求是：實現10ms內對中心諧振頻率為20kHz、標度因數為100Hz/g、量程為±50g、分辨率為1mg的硅微諧振式加速度計輸出的頻率信號的測量，等效測量誤差為±1mg。電路的控制核心為單片機，具有串行接口以便將測量結果傳送給PC機從而分析、保存測量結果。\\r\\n按研究內容設計了軟硬件。軟件采用多周期同步法
上傳時間： 2013-08-11
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近年來，隨著集成電路工藝技術的進步，電子系統的構成發生了兩個重要的變化： 一個是數字信號處理和數字電路成為系統的核心，一個是整個電子系統可以集成在一個芯片上（稱為片上系統)。這些變化改變了模擬電路在電子系統中的作用，并且影響著模擬集成電路的發展。 數字電路不僅具有遠遠超過模擬電路的集成規模，而且具有可編程、靈活、易于附加功能、設計周期短、對噪聲和制造工藝誤差的抗擾性強等優點，因而大多數復雜系統以數字信號處理和數字電路為核心已成為必然的趨勢。雖然如此，模擬電路仍然是電子系統中非常重要的組成部分。這是因為我們接觸到的外部世界的物理量主要都是模擬量，比如圖像、聲音、壓力、溫度、濕度、重量等，要將它們變換為數字信號，需要模擬信號處理和數據轉換電路，如果這些電路性能不夠高，將會影響整個系統的性能。其次，系統中的許多功能不可能或很難用數字電路完成，如微弱信號放大，很高頻率和寬頻帶信號的實時處理等。因此，雖然模擬電路在系統中不再是核心，但作為固有的模擬世界與數字系統的接口，其地位和作用仍然十分重要。 片上系統要求將數字電路和模擬電路集成在一個芯片上，這希望模擬電路使用與數字電路相同的制造工藝。隨著MOS器件的線寬不斷減小，使MOS器件的性能不斷提高，MOS數字電路成為數字集成電路的主流，并因此促進了MOS模擬集成電路的迅速發展。為了適應電子系統功能的不斷擴展和性能的不斷提高，對模擬電路在降低電源電壓、提高工作頻率、擴大線性工作范圍和提高性能指標的精度和穩定度等方面提出更高要求，促進了新電路技術的發展。 作為研究生課程的教材，本書內容是在本科相關課程基礎上的深化和擴展，同時涉及實際設計中需要考慮的一些問題，重點介紹具有高工作頻率、低電源電壓和高工作穩定性的新電路技術和在電子系統中占有重要地位的功能電路及其中的新技術。全書共7章，大致可分為三個部分。第一部分包括第1章和第7章。第1章為MOS模擬集成電路基礎，比較全面地介紹MOS器件的工作原理和特性以及由MOS器件構成的基本單元電路，為學習本教材其他內容提供必要的知識。由于版圖設計與工藝參數對模擬集成電路性能的影響很大，因此第7章簡單介紹制造MOS模擬集成電路的CMOS工藝過程和版圖設計技術，讀者可以通過對該章所介紹的相關背景知識的了解，更深入地理解MOS器件和電路的特性，有助于更好地完成模擬集成電路的可實現性設計。第二部分為新電路技術，由第2章、第3章和第5章的部分組成，包括近年來逐步獲得廣泛應用的電流模電路、抽樣數據電路和對數域電路，它們在提高工作頻率、降低電源電壓、擴大線性工作范圍和提高性能指標的精度和穩定度方面具有明顯的潛力，同時它們也引入了一些模擬電路的新概念。這些內容有助于讀者開拓提高電路性能方面的思路。第2章介紹電流模電路的工作原理、特點和典型電路。與傳統的以電壓作為信號載體的電路不同，這是一種以電流作為信號載體的電路，雖然在電路中電壓和電流總是共同存在并相互作用的，但由于信號載體不同，不僅電路性能不同而且電路結構也不同。第3章介紹抽樣數據電路的特點和開關電容與開關電流電路的工作原理、分析方法與典型電路。抽樣數據電路類似于數字電路，處理的是時間離散信號，又類似于模擬電路，處理的是幅度連續信號，它比模擬電路具有穩定準確的時間常數，解決了模擬電路實際應用中的一大障礙。對數域電路在第5章中結合其在濾波器中的應用介紹，這類電路除具有良好的電性能外，還提出了一種利用器件的非線性特性實現線性電路的新思路。第三部分介紹幾個模擬電路的功能模塊，它們是電子系統中的關鍵組成部分，并且與信號和信號處理聯系密切，有助于在信號和電路間形成整體觀念。這部分包括第4章至第6章。第4章介紹數據轉換電路的技術指標和高精度與高速度轉換電路的構成、工作原理、特點和典型電路。第5章介紹模擬集成濾波器的設計方法和主要類型，包括連續時間濾波器、對數域濾波器和抽樣數據濾波器。第6章介紹通信系統中的收發器與射頻前端電路，包括收信器、發信器的技術指標、結構和典型電路。因為載波通信系統傳輸的是模擬信號，射頻前端電路的性能對整個通信系統有直接的影響，所以射頻集成電路已成為重要的研究課題。 〖〗高等模擬集成電路〖〗〖〗前言〖〗〖〗本書是在為研究生開設的“高等模擬集成電路”課程講義的基礎上整理而成，由董在望主編，第1、4、7章由李冬梅編寫，第6章由王志華編寫，第5章由李永明和董在望編寫，第2、3章由董在望編寫，李國林參加了部分章節的校核工作。 本書可作為信息與通信工程和電子科學與技術學科相關課程的研究生教材或教學參考書，也可作為本科教學參考書或選修課教材和供相關專業的工程技術人員參考。 清華大學出版社多位編輯為本書的出版做了卓有成效的工作，深致謝意。 限于編者水平，難免有錯誤和疏漏之處，歡迎批評指正。 目錄 1.1MOS器件基礎及器件模型 1.1.1結構及工作原理 1.1.2襯底調制效應 1.1.3小信號模型 1.1.4亞閾區效應 1.1.5短溝效應 1.1.6SPICE模型 1.2基本放大電路 1.2.1共源(CS)放大電路 1.2.2共漏(CD)放大電路 1.2.3共柵(CG)放大電路 1.2.4共源共柵(CSCG)放大電路 1.2.5差分放大電路 1.3電流源電路 1.3.1二極管連接的MOS器件 1.3.2基本鏡像電流源 1.3.3威爾遜電流源 1.3.4共源共柵電流源 1.3.5有源負載放大電路 1.4運算放大器 1.4.1運算放大器的主要參數 1.4.2單級運算放大器 1.4.3兩級運算放大器 1.4.4共模反饋(CMFB) 1.4.5運算放大器的頻率補償 1.5模擬開關 1.5.1導通電阻 1.5.2電荷注入與時鐘饋通 1.6帶隙基準電壓源 1.6.1工作原理 1.6.2與CMOS工藝兼容的帶隙基準電壓源 思考題 2電流模電路 2.1概述 2.1.1電流模電路的概念 2.1.2電流模電路的特點 2.2基本電流模電路 2.2.1電流鏡電路 2.2.2電流放大器 2.2.3電流模積分器 2.3電流模功能電路 2.3.1跨導線性電路 2.3.2電流傳輸器 2.4從電壓模電路變換到電流模電路 2.5電流模電路中的非理想效應 2.5.1MOSFET之間的失配 2.5.2寄生電容對頻率特性的影響 思考題 3抽樣數據電路 3.1開關電容電路和開關電流電路的基本分析方法 3.1.1開關電容電路的時域分析 3.1.2開關電流電路的時域分析 3.1.3抽樣數據電路的頻域分析 3.2開關電容電路 3.2.1開關電容單元電路 3.2.2開關電容電路的特點 3.2.3非理想因素的影響 3.3開關電流電路 3.3.1開關電流單元電路 3.3.2開關電流電路的特點 3.3.3非理想因素的影響 思考題 4A/D轉換器與D/A轉換器 4.1概述 4.1.1電子系統中的A/D與D/A轉換 4.1.2A/D與D/A轉換器的基本原理 4.1.3A/D與D/A轉換器的性能指標 4.1.4A/D與D/A轉換器的分類 4.1.5A/D與D/A轉換器中常用的數碼類型 4.2高速A/D轉換器 4.2.1全并行結構A/D轉換器 4.2.2兩步結構A/D轉換器 4.2.3插值與折疊結構A/D轉換器 4.2.4流水線結構A/D轉換器 4.2.5交織結構A/D轉換器 4.3高精度A/D轉換器 4.3.1逐次逼近型A/D轉換器 4.3.2雙斜率積分型A/D轉換器 4.3.3過采樣ΣΔA/D轉換器 4.4D/A轉換器 4.4.1電阻型D/A轉換器 4.4.2電流型D/A轉換器 4.4.3電容型D/A轉換器 思考題 5集成濾波器 5.1引言 5.1.1濾波器的數學描述 5.1.2濾波器的頻率特性 5.1.3濾波器設計的逼近方法 5.2連續時間濾波器 5.2.1連續時間濾波器的設計方法 5.2.2跨導電容（GmC）連續時間濾波器 5.2.3連續時間濾波器的片上自動調節電路 5.3對數域濾波器 5.3.1對數域電路概念及其特點 5.3.2對數域電路基本單元 5.3.3對數域濾波器 5.4抽樣數據濾波器 5.4.1設計方法 5.4.2SZ域映射 5.4.3開關電容電路轉換為開關電流電路的方法 思考題 6收發器與射頻前端電路 6.1通信系統中的射頻收發器 6.2集成收信器 6.2.1外差式接收與鏡像信號 6.2.2復數信號處理 6.2.3收信器前端結構 6.3集成發信器 6.3.1上變換器 6.3.2發信器結構 6.4收發器的技術指標 6.4.1噪聲性能 6.4.2靈敏度 6.4.3失真特性與線性度 6.4.4動態范圍 6.5射頻電路設計 6.5.1晶體管模型與參數 6.5.2噪聲 6.5.3集成無源器件 6.5.4低噪聲放大器 6.5.5混頻器 6.5.6頻率綜合器 6.5.7功率放大器 思考題 7CMOS集成電路制造工藝及版圖設計 7.1集成電路制造工藝簡介 7.1.1單晶生長與襯底制備 7.1.2光刻 7.1.3氧化 7.1.4擴散及離子注入 7.1.5化學氣相淀積（CVD） 7.1.6接觸與互連 7.2CMOS工藝流程與集成電路中的元件 7.2.1硅柵CMOS工藝流程 7.2.2CMOS集成電路中的無源元件 7.2.3CMOS集成電路中的寄生效應 7.3版圖設計 7.3.1硅柵CMOS集成電路的版圖構成 7.3.2版圖設計規則 7.3.3CMOS版圖設計技術 思考題
標簽： 模擬集成電路
上傳時間： 2013-11-13
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模擬轉換器性能不只依賴分辨率規格 大量的模數轉換器(ADC)使人們難以選擇最適合某種特定應用的ADC器件。工程師們選擇ADC時，通常只注重位數、信噪比(SNR)、諧波性能，但是其它規格也同樣重要。本文將介紹ADC器件最易受到忽視的九項規格，并說明它們是如何影響ADC性能的。 1. SNR比分辨率更為重要。 ADC規格中最常見的是所提供的分辨率，其實該規格并不能表明ADC器件的任何能力。但可以用位數n來計算ADC的理論SNR： 不 過工程師也許并不知道，熱噪聲、時鐘抖動、差分非線性(DNL)誤差以及其它參數異常都會限制ADC器件的SNR。對于高性能高分辨率轉換器尤其如此。一 些數據表提供有效位數(ENOB)規格，它描述了ADC器件所能提供的有效位數。為了計算ADC的ENOB值，應把測量的SNR值放入上述公式，并求解 n。
上傳時間： 2014-12-22
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RS-232-C 是PC 機常用的串行接口,由于信號電平值較高,易損壞接口電路的芯片,與TTL電平不兼容故需使用電平轉換電路方能與TTL 電路連接。本產品(轉接器),可以實現任意電平下(0.8~15)的UART串行接口到RS-232-C/E接口的無源電平轉接, 使用非常方便可靠。 什么是RS-232-C 接口？采用RS-232-C 接口有何特點？傳輸電纜長度如何考慮？答： 計算機與計算機或計算機與終端之間的數據傳送可以采用串行通訊和并行通訊二種方式。由于串行通訊方式具有使用線路少、成本低，特別是在遠程傳輸時，避免了多條線路特性的不一致而被廣泛采用。 在串行通訊時，要求通訊雙方都采用一個標準接口，使不同 的設備可以方便地連接起來進行通訊。 RS-232-C接口（又稱 EIA RS-232-C）是目前最常用的一種串行通訊接口。它是在1970 年由美國電子工業協會（EIA）聯合貝爾系統、 調制解調器廠家及計算機終端生產廠家共同制定的用于串行通訊的標準。它的全名是“數據終端設備（DTE）和數據通訊設備（DCE）之間串行二進制數據交換接口技術標準”該標準規定采用一個25 個腳的 DB25 連接器，對連接器的每個引腳的信號內容加以規定，還對各種信號的電平加以規定。(1) 接口的信號內容實際上RS-232-C 的25 條引線中有許多是很少使用的，在計算機與終端通訊中一般只使用3-9 條引線。(2) 接口的電氣特性 在RS-232-C 中任何一條信號線的電壓均為負邏輯關系。即：邏輯“1”，-5— -15V；邏輯“0” +5— +15V 。噪聲容限為2V。即 要求接收器能識別低至+3V 的信號作為邏輯“0”，高到-3V的信號 作為邏輯“1”(3) 接口的物理結構 RS-232-C 接口連接器一般使用型號為DB-25 的25 芯插頭座,通常插頭在DCE 端,插座在DTE端. 一些設備與PC 機連接的RS-232-C 接口,因為不使用對方的傳送控制信號,只需三條接口線,即“發送數據”、“接收數據”和“信號地”。所以采用DB-9 的9 芯插頭座，傳輸線采用屏蔽雙絞線。(4) 傳輸電纜長度由RS-232C 標準規定在碼元畸變小于4%的情況下，傳輸電纜長度應為50 英尺，其實這個4%的碼元畸變是很保守的，在實際應用中，約有99%的用戶是按碼元畸變10-20%的范圍工作的，所以實際使用中最大距離會遠超過50 英尺，美國DEC 公司曾規定允許碼元畸變為10%而得出附表2 的實驗結果。其中1 號電纜為屏蔽電纜，型號為DECP.NO.9107723 內有三對雙絞線，每對由22# AWG 組成，其外覆以屏蔽網。2 號電纜為不帶屏蔽的電纜。 2. 什么是RS-485 接口？它比RS-232-C 接口相比有何特點？答： 由于RS-232-C 接口標準出現較早，難免有不足之處，主要有以下四點：（1） 接口的信號電平值較高，易損壞接口電路的芯片，又因為與TTL 電平不兼容故需使用電平轉換電路方能與TTL 電路連接。（2） 傳輸速率較低，在異步傳輸時，波特率為20Kbps。（3） 接口使用一根信號線和一根信號返回線而構成共地的傳輸形式， 這種共地傳輸容易產生共模干擾，所以抗噪聲干擾性弱。（4） 傳輸距離有限，最大傳輸距離標準值為50 英尺，實際上也只能 用在50 米左右。針對RS-232-C 的不足，于是就不斷出現了一些新的接口標準，RS-485 就是其中之一，它具有以下特點：1. RS-485 的電氣特性：邏輯“1”以兩線間的電壓差為+（2—6） V 表示；邏輯“0”以兩線間的電壓差為-（2—6）V 表示。接口信號電平比RS-232-C 降低了，就不易損壞接口電路的芯片， 且該電平與TTL 電平兼容，可方便與TTL 電路連接。2. RS-485 的數據最高傳輸速率為10Mbps3. RS-485 接口是采用平衡驅動器和差分接收器的組合，抗共模干能力增強，即抗噪聲干擾性好。4. RS-485 接口的最大傳輸距離標準值為4000 英尺，實際上可達 3000 米，另外RS-232-C接口在總線上只允許連接1 個收發器， 即單站能力。而RS-485 接口在總線上是允許連接多達128 個收發器。即具有多站能力,這樣用戶可以利用單一的RS-485 接口方便地建立起設備網絡。因RS-485 接口具有良好的抗噪聲干擾性，長的傳輸距離和多站能力等上述優點就使其成為首選的串行接口。 因為RS485 接口組成的半雙工網絡，一般只需二根連線，所以RS485接口均采用屏蔽雙絞線傳輸。 RS485 接口連接器采用DB-9 的9 芯插頭座，與智能終端RS485接口采用DB-9（孔），與鍵盤連接的鍵盤接口RS485 采用DB-9（針）。3. 采用RS485 接口時，傳輸電纜的長度如何考慮？答： 在使用RS485 接口時，對于特定的傳輸線經，從發生器到負載其數據信號傳輸所允許的最大電纜長度是數據信號速率的函數，這個 長度數據主要是受信號失真及噪聲等影響所限制。下圖所示的最大電纜長度與信號速率的關系曲線是使用24AWG 銅芯雙絞電話電纜（線 徑為0.51mm），線間旁路電容為52.5PF/M，終端負載電阻為100 歐 時所得出。（曲線引自GB11014-89 附錄A）。由圖中可知，當數據信 號速率降低到90Kbit/S 以下時，假定最大允許的信號損失為6dBV 時， 則電纜長度被限制在1200M。實際上，圖中的曲線是很保守的，在實 用時是完全可以取得比它大的電纜長度。 當使用不同線徑的電纜。則取得的最大電纜長度是不相同的。例 如：當數據信號速率為600Kbit/S 時，采用24AWG 電纜，由圖可知最 大電纜長度是200m，若采用19AWG 電纜（線徑為0。91mm）則電纜長 度將可以大于200m； 若采用28AWG 電纜（線徑為0。32mm）則電纜 長度只能小于200m。
上傳時間： 2013-10-11
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單片機應用系統抗干擾技術:第1章 電磁干擾控制基礎. 1.1 電磁干擾的基本概念1 1.1.1 噪聲與干擾1 1.1.2 電磁干擾的形成因素2 1.1.3 干擾的分類2 1.2 電磁兼容性3 1.2.1 電磁兼容性定義3 1.2.2 電磁兼容性設計3 1.2.3 電磁兼容性常用術語4 1.2.4 電磁兼容性標準6 1.3 差模干擾和共模干擾8 1.3.1 差模干擾8 1.3.2 共模干擾9 1.4 電磁耦合的等效模型9 1.4.1 集中參數模型9 1.4.2 分布參數模型10 1.4.3 電磁波輻射模型11 1.5 電磁干擾的耦合途徑14 1.5.1 傳導耦合14 1.5.2 感應耦合（近場耦合）15 .1.5.3 電磁輻射耦合（遠場耦合）15 1.6 單片機應用系統電磁干擾控制的一般方法16 第2章 數字信號耦合與傳輸機理 2.1 數字信號與電磁干擾18 2.1.1 數字信號的開關速度與頻譜18 2.1.2 開關暫態電源尖峰電流噪聲22 2.1.3 開關暫態接地反沖噪聲24 2.1.4 高速數字電路的EMI特點25 2.2 導線阻抗與線間耦合27 2.2.1 導體交直流電阻的計算27 2.2.2 導體電感量的計算29 2.2.3 導體電容量的計算31 2.2.4 電感耦合分析32 2.2.5 電容耦合分析35 2.3 信號的長線傳輸36 2.3.1 長線傳輸過程的數學描述36 2.3.2 均勻傳輸線特性40 2.3.3 傳輸線特性阻抗計算42 2.3.4 傳輸線特性阻抗的重復性與阻抗匹配44 2.4 數字信號傳輸過程中的畸變45 2.4.1 信號傳輸的入射畸變45 2.4.2 信號傳輸的反射畸變46 2.5 信號傳輸畸變的抑制措施49 2.5.1 最大傳輸線長度的計算49 2.5.2 端點的阻抗匹配50 2.6 數字信號的輻射52 2.6.1 差模輻射52 2.6.2 共模輻射55 2.6.3 差模和共模輻射比較57 第3章 常用元件的可靠性能與選擇 3.1 元件的選擇與降額設計59 3.1.1 元件的選擇準則59 3.1.2 元件的降額設計59 3.2 電阻器60 3.2.1 電阻器的等效電路60 3.2.2 電阻器的內部噪聲60 3.2.3 電阻器的溫度特性61 3.2.4 電阻器的分類與主要參數62 3.2.5 電阻器的正確選用66 3.3 電容器67 3.3.1 電容器的等效電路67 3.3.2 電容器的種類與型號68 3.3.3 電容器的標志方法70 3.3.4 電容器引腳的電感量71 3.3.5 電容器的正確選用71 3.3.6 電容器使用注意事項73 3.4 電感器73 3.4.1 電感器的等效電路74 3.4.2 電感器使用的注意事項74 3.5 數字集成電路的抗干擾性能75 3.5.1 噪聲容限與抗干擾能力75 3.5.2 施密特集成電路的噪聲容限77 3.5.3 TTL數字集成電路的抗干擾性能78 3.5.4 CMOS數字集成電路的抗干擾性能79 3.5.5 CMOS電路使用中注意事項80 3.5.6 集成門電路系列型號81 3.6 高速CMOS 54/74HC系列接口設計83 3.6.1 54/74HC 系列芯片特點83 3.6.2 74HC與TTL接口85 3.6.3 74HC與單片機接口85 3.7 元器件的裝配工藝對可靠性的影響86 第4章 電磁干擾硬件控制技術 4.1 屏蔽技術88 4.1.1 電場屏蔽88 4.1.2 磁場屏蔽89 4.1.3 電磁場屏蔽91 4.1.4 屏蔽損耗的計算92 4.1.5 屏蔽體屏蔽效能的計算99 4.1.6 屏蔽箱的設計100 4.1.7 電磁泄漏的抑制措施102 4.1.8 電纜屏蔽層的屏蔽原理108 4.1.9 屏蔽與接地113 4.1.10 屏蔽設計要點113 4.2 接地技術114 4.2.1 概述114 4.2.2 安全接地115 4.2.3 工作接地117 4.2.4 接地系統的布局119 4.2.5 接地裝置和接地電阻120 4.2.6 地環路問題121 4.2.7 浮地方式122 4.2.8 電纜屏蔽層接地123 4.3 濾波技術126 4.3.1 濾波器概述127 4.3.2 無源濾波器130 4.3.3 有源濾波器138 4.3.4 鐵氧體抗干擾磁珠143 4.3.5 貫通濾波器146 4.3.6 電纜線濾波連接器149 4.3.7 PCB板濾波器件154 4.4 隔離技術155 4.4.1 光電隔離156 4.4.2 繼電器隔離160 4.4.3 變壓器隔離 161 4.4.4 布線隔離161 4.4.5 共模扼流圈162 4.5 電路平衡結構164 4.5.1 雙絞線在平衡電路中的使用164 4.5.2 同軸電纜的平衡結構165 4.5.3 差分放大器165 4.6 雙絞線的抗干擾原理及應用166 4.6.1 雙絞線的抗干擾原理166 4.6.2 雙絞線的應用168 4.7 信號線間的串擾及抑制169 4.7.1 線間串擾分析169 4.7.2 線間串擾的抑制173 4.8 信號線的選擇與敷設174 4.8.1 信號線型式的選擇174 4.8.2 信號線截面的選擇175 4.8.3 單股導線的阻抗分析175 4.8.4 信號線的敷設176 4.9 漏電干擾的防止措施177 4.10 抑制數字信號噪聲常用硬件措施177 4.10.1 數字信號負傳輸方式178 4.10.2 提高數字信號的電壓等級178 4.10.3 數字輸入信號的RC阻容濾波179 4.10.4 提高輸入端的門限電壓181 4.10.5 輸入開關觸點抖動干擾的抑制方法181 4.10.6 提高器件的驅動能力184 4.11 靜電放電干擾及其抑制184 第5章 主機單元配置與抗干擾設計 5.1 單片機主機單元組成特點186 5.1.1 80C51最小應用系統186 5.1.2 低功耗單片機最小應用系統187 5.2 總線的可靠性設計191 5.2.1 總線驅動器191 5.2.2 總線的負載平衡192 5.2.3 總線上拉電阻的配置192 5.3 芯片配置與抗干擾193 5.3.1去耦電容配置194 5.3.2 數字輸入端的噪聲抑制194 5.3.3 數字電路不用端的處理195 5.3.4 存儲器的布線196 5.4 譯碼電路的可靠性分析197 5.4.1 過渡干擾與譯碼選通197 5.4.2 譯碼方式與抗干擾200 5.5 時鐘電路配置200 5.6 復位電路設計201 5.6.1 復位電路RC參數的選擇201 5.6.2 復位電路的可靠性與抗干擾分析202 5.6.3 I/O接口芯片的延時復位205 5.7 單片機系統的中斷保護問題205 5.7.1 80C51單片機的中斷機構205 5.7.2 常用的幾種中斷保護措施205 5.8 RAM數據掉電保護207 5.8.1 片內RAM數據保護207 5.8.2 利用雙片選的外RAM數據保護207 5.8.3 利用DS1210實現外RAM數據保護208 5.8.4 2 KB非易失性隨機存儲器DS1220AB/AD211 5.9 看門狗技術215 5.9.1 由單穩態電路實現看門狗電路216 5.9.2 利用單片機片內定時器實現軟件看門狗217 5.9.3 軟硬件結合的看門狗技術219 5.9.4 單片機內配置看門狗電路221 5.10 微處理器監控器223 5.10.1 微處理器監控器MAX703～709/813L223 5.10.2 微處理器監控器MAX791227 5.10.3 微處理器監控器MAX807231 5.10.4 微處理器監控器MAX690A/MAX692A234 5.10.5 微處理器監控器MAX691A/MAX693A238 5.10.6 帶備份電池的微處理器監控器MAX1691242 5.11 串行E2PROM X25045245 第6章 測量單元配置與抗干擾設計 6.1 概述255 6.2 模擬信號放大器256 6.2.1 集成運算放大器256 6.2.2 測量放大器組成原理260 6.2.3 單片集成測量放大器AD521263 6.2.4 單片集成測量放大器AD522265 6.2.5 單片集成測量放大器AD526266 6.2.6 單片集成測量放大器AD620270 6.2.7 單片集成測量放大器AD623274 6.2.8 單片集成測量放大器AD624276 6.2.9 單片集成測量放大器AD625278 6.2.10 單片集成測量放大器AD626281 6.3 電壓/電流變換器（V/I）283 6.3.1 V/I變換電路..283 6.3.2 集成V/I變換器XTR101284 6.3.3 集成V/I變換器XTR110289 6.3.4 集成V/I變換器AD693292 6.3.5 集成V/I變換器AD694299 6.4 電流/電壓變換器（I/V）302 6.4.1 I/V變換電路302 6.4.2 RCV420型I/V變換器303 6.5 具有放大、濾波、激勵功能的模塊2B30/2B31305 6.6 模擬信號隔離放大器313 6.6.1 隔離放大器ISO100313 6.6.2 隔離放大器ISO120316 6.6.3 隔離放大器ISO122319 6.6.4 隔離放大器ISO130323 6.6.5 隔離放大器ISO212P326 6.6.6 由兩片VFC320組成的隔離放大器329 6.6.7 由兩光耦組成的實用線性隔離放大器333 6.7 數字電位器及其應用336 6.7.1 非易失性數字電位器x9221336 6.7.2 非易失性數字電位器x9241343 6.8 傳感器供電電源的配置及抗干擾346 6.8.1 傳感器供電電源的擾動補償347 6.8.2 單片集成精密電壓芯片349 6.8.3 A/D轉換器芯片提供基準電壓350 6.9 測量單元噪聲抑制措施351 6.9.1 外部噪聲源的干擾及其抑制351 6.9.2 輸入信號串模干擾的抑制352 6.9.3 輸入信號共模干擾的抑制353 6.9.4 儀器儀表的接地噪聲355 第7章 D/A、A/D單元配置與抗干擾設計 7.1 D/A、A/D轉換器的干擾源357 7.2 D/A轉換原理及抗干擾分析358 7.2.1 T型電阻D/A轉換器359 7.2.2 基準電源精度要求361 7.2.3 D/A轉換器的尖峰干擾362 7.3 典型D/A轉換器與單片機接口363 7.3.1 并行12位D/A轉換器AD667363 7.3.2 串行12位D/A轉換器MAX5154370 7.4 D/A轉換器與單片機的光電接口電路377 7.5 A/D轉換器原理與抗干擾性能378 7.5.1 逐次比較式ADC原理378 7.5.2 余數反饋比較式ADC原理378 7.5.3 雙積分ADC原理380 7.5.4 V/F ADC原理382 7.5.5 ∑Δ式ADC原理384 7.6 典型A/D轉換器與單片機接口387 7.6.18 位并行逐次比較式MAX 118387 7.6.28 通道12位A/D轉換器MAX 197394 7.6.3 雙積分式A/D轉換器5G14433399 7.6.4 V/F轉換器AD 652在A/D轉換器中的應用403 7.7 采樣保持電路與抗干擾措施408 7.8 多路模擬開關與抗干擾措施412 7.8.1 CD4051412 7.8.2 AD7501413 7.8.3 多路開關配置與抗干擾技術413 7.9 D/A、A/D轉換器的電源、接地與布線416 7.10 精密基準電壓電路與噪聲抑制416 7.10.1 基準電壓電路原理417 7.10.2 引腳可編程精密基準電壓源AD584418 7.10.3 埋入式齊納二極管基準AD588420 7.10.4 低漂移電壓基準MAX676/MAX677/MAX678422 7.10.5 低功率低漂移電壓基準MAX873/MAX875/MAX876424 7.10.6 MC1403/MC1403A、MC1503精密電壓基準電路430 第8章 功率接口與抗干擾設計 8.1 功率驅動元件432 8.1.1 74系列功率集成電路432 8.1.2 75系列功率集成電路433 8.1.3 MOC系列光耦合過零觸發雙向晶閘管驅動器435 8.2 輸出控制功率接口電路438 8.2.1 繼電器輸出驅動接口438 8.2.2 繼電器—接觸器輸出驅動電路439 8.2.3 光電耦合器—晶閘管輸出驅動電路439 8.2.4 脈沖變壓器—晶閘管輸出電路440 8.2.5 單片機與大功率單相負載的接口電路441 8.2.6 單片機與大功率三相負載間的接口電路442 8.3 感性負載電路噪聲的抑制442 8.3.1 交直流感性負載瞬變噪聲的抑制方法442 8.3.2 晶閘管過零觸發的幾種形式445 8.3.3 利用晶閘管抑制感性負載的瞬變噪聲447 8.4 晶閘管變流裝置的干擾和抑制措施448 8.4.1 晶閘管變流裝置電氣干擾分析448 8.4.2 晶閘管變流裝置的抗干擾措施449 8.5 固態繼電器451 8.5.1 固態繼電器的原理和結構451 8.5.2 主要參數與選用452 8.5.3 交流固態繼電器的使用454 第9章 人機對話單元配置與抗干擾設計 9.1 鍵盤接口抗干擾問題456 9.2 LED顯示器的構造與特點458 9.3 LED的驅動方式459 9.3.1 采用限流電阻的驅動方式459 9.3.2 采用LM317的驅動方式460 9.3.3 串聯二極管壓降驅動方式462 9.4 典型鍵盤/顯示器接口芯片與單片機接口463 9.4.1 8位LED驅動器ICM 7218B463 9.4.2 串行LED顯示驅動器MAX 7219468 9.4.3 并行鍵盤/顯示器專用芯片8279482 9.4.4 串行鍵盤/顯示器專用芯片HD 7279A492 9.5 LED顯示接口的抗干擾措施502 9.5.1 LED靜態顯示接口的抗干擾502 9.5.2 LED動態顯示接口的抗干擾506 9.6 打印機接口與抗干擾技術508 9.6.1 并行打印機標準接口信號508 9.6.2 打印機與單片機接口電路509 9.6.3 打印機電磁干擾的防護設計510 9.6.4 提高數據傳輸可靠性的措施512 第10章 供電電源的配置與抗干擾設計 10.1 電源干擾問題概述513 10.1.1 電源干擾的類型513 10.1.2 電源干擾的耦合途徑514 10.1.3 電源的共模和差模干擾515 10.1.4 電源抗干擾的基本方法516 10.2 EMI電源濾波器517 10.2.1 實用低通電容濾波器518 10.2.2 雙繞組扼流圈的應用518 10.3 EMI濾波器模塊519 10.3.1 濾波器模塊基礎知識519 10.3.2 電源濾波器模塊521 10.3.3 防雷濾波器模塊531 10.3.4 脈沖群抑制模塊532 10.4 瞬變干擾吸收器件532 10.4.1 金屬氧化物壓敏電阻（MOV）533 10.4.2 瞬變電壓抑制器（TVS）537 10.5 電源變壓器的屏蔽與隔離552 10.6 交流電源的供電抗干擾方案553 10.6.1 交流電源配電方式553 10.6.2 交流電源抗干擾綜合方案555 10.7 供電直流側抑制干擾措施555 10.7.1 整流電路的高頻濾波555 10.7.2 串聯型直流穩壓電源配置與抗干擾556 10.7.3 集成穩壓器使用中的保護557 10.8 開關電源干擾的抑制措施559 10.8.1 開關噪聲的分類559 10.8.2 開關電源噪聲的抑制措施560 10.9 微機用不間斷電源UPS561 10.10 采用晶閘管無觸點開關消除瞬態干擾設計方案564 第11章 印制電路板的抗干擾設計 11.1 印制電路板用覆銅板566 11.1.1 覆銅板材料566 11.1.2 覆銅板分類568 11.1.3 覆銅板的標準與電性能571 11.1.4 覆銅板的主要特點和應用583 11.2 印制板布線設計基礎585 11.2.1 印制板導線的阻抗計算585 11.2.2 PCB布線結構和特性阻抗計算587 11.2.3 信號在印制板上的傳播速度589 11.3 地線和電源線的布線設計590 11.3.1 降低接地阻抗的設計590 11.3.2 減小電源線阻抗的方法591 11.4 信號線的布線原則592 11.4.1 信號傳輸線的尺寸控制592 11.4.2 線間串擾控制592 11.4.3 輻射干擾的抑制593 11.4.4 反射干擾的抑制594 11.4.5 微機自動布線注意問題594 11.5 配置去耦電容的方法594 11.5.1 電源去耦595 11.5.2 集成芯片去耦595 11.6 芯片的選用與器件布局596 11.6.1 芯片選用指南596 11.6.2 器件的布局597 11.6.3 時鐘電路的布置598 11.7 多層印制電路板599 11.7.1 多層印制板的結構與特點599 11.7.2 多層印制板的布局方案600 11.7.3 20H原則605 11.8 印制電路板的安裝和板間配線606 第12章 軟件抗干擾原理與方法 12.1 概述607 12.1.1 測控系統軟件的基本要求607 12.1.2 軟件抗干擾一般方法607 12.2 指令冗余技術608 12.2.1 NOP的使用609 12.2.2 重要指令冗余609 12.3 軟件陷阱技術609 12.3.1 軟件陷阱609 12.3.2 軟件陷阱的安排610 12.4 故障自動恢復處理程序613 12.4.1 上電標志設定614 12.4.2 RAM中數據冗余保護與糾錯616 12.4.3 軟件復位與中斷激活標志617 12.4.4 程序失控后恢復運行的方法618 12.5 數字濾波619 12.5.1 程序判斷濾波法620 12.5.2 中位值濾波法620 12.5.3 算術平均濾波法621 12.5.4 遞推平均濾波法623 12.5.5 防脈沖干擾平均值濾波法624 12.5.6 一階滯后濾波法626 12.6 干擾避開法627 12.7 開關量輸入/輸出軟件抗干擾設計629 12.7.1 開關量輸入軟件抗干擾措施629 12.7.2 開關量輸出軟件抗干擾措施629 12.8 編寫軟件的其他注意事項630 附錄 電磁兼容器件選購信息632
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陷波器是無限沖擊響應(IIR)數字濾波器，該濾波器可以用以下常系數線性差分方程表示：ΣΣ==−−−=MiNiiiinybinxany01)()()( (1)式中： x(n)和y(n)分別為輸人和輸出信號序列；和為濾波器系數。 iaib對式(1)兩邊進行z變換，得到數字濾波器的傳遞函數為： ΠΠΣΣ===−=−−−==NiiMiiNiiiMiiipzzzzbzazH1100)()()( (2)式中：和分別為傳遞函數的零點和極點。 izip由傳遞函數的零點和極點可以大致繪出頻率響應圖。在零點處，頻率響應出現極小值；在極點處，頻率響應出現極大值。因此可以根據所需頻率響應配置零點和極點，然后反向設計帶陷數字濾波器。考慮一種特殊情況，若零點在第1象限單位圓上，極點在單位圓內靠近零點的徑向上。為了防止濾波器系數出現復數，必須在z平面第4象限對稱位置配置相應的共軛零點、共軛極點。 izip∗iz∗ip這樣零點、極點配置的濾波器稱為單一頻率陷波器，在頻率ωo處出現凹陷。而把極點設置在零的的徑向上距圓點的距離為l-μ處，陷波器的傳遞函數為： ))1()()1(())(()(2121zzzzzzzzzHμμ−−−−−−= (3)式(3)中μ越小，極點越靠近單位圓，則頻率響應曲線凹陷越深，凹陷的寬度也越窄。當需要消除窄帶干擾而不能對其他頻率有衰減時，陷波器是一種去除窄帶干擾的理想數字濾波器。當要對幾個頻率同時進行帶陷濾波時，可以按(2)式把幾個單獨頻率的帶陷濾波器(3)式串接在一起。一個例子：設有一個輸入，它
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常見問題數據采集控制系統的組成？ 1、變送器和執行器 2、信號調理器3、數據采集控制硬件4、計算機軟件 選擇數據采集卡要從那幾個方面進行考慮？ 1、通道的類型及個數2、差分或單端輸入3、采樣速度4、精度要求 名詞解釋單端輸入方式：各路輸入信號共用一個參考電位，即各路輸入信號共地，這是最常用的接線方式。使用單端輸入方式時，地線比較穩定，抗干擾能力較強。 雙端輸入方式：各路輸入信號各自使用自己的參考電位，即各路輸入信號不共地。如果輸入信號來自不同的信號源，而這些信號源的參考電位(地線)略有差異，可考慮使用這種接線方式。 單極性信∶號輸入信號相對于模擬地電位來講,只偏向一側,如輸入電壓為0～10V。雙極性信號∶輸入信號相對于模擬地電位來講,可高可低,如輸入電壓為-5V～+5V。 A/D轉換速率∶表明A/D轉換芯片的工作速度。 初始地址∶使用板卡時，需要對卡上的一組寄存器進行操作，這組寄存器占用數個連續的地址，一般將其中最低的地址值定為此卡的初始地址。
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