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1 引言 电子对抗的最终目的之一是破坏敌方的无线电通信最直接有效的手段是采用通信干扰方式，扰乱对方的通信而雷达干扰机是根据雷达的工作原理发射适当的干扰信号进人雷达接收设备，利用雷达干扰设备破坏或干扰对方雷达对目标回波信号的检测进而不能及时获得充足的信息，使其效能降低或唍全失效
数字储频是七十年代发展起来的新技术．基于DRFM的电子对抗系统发展很快。其最初用途是以数字式存储复制功能取代ECM系统中的模擬式循环微波存储功能随着雷达种类的增加，近年来数字储频已成为电子对抗领域中的关键技术，在雷达的信号模拟、杂波信号模拟、无源干扰信号模拟方面得到广泛应用DRFM及其技术的发展改进。能够适应多变、快变和复杂时频调制的威胁信号环境能够促使干扰信号與被干扰的雷达信号之间的相参性，具有过去的其他技术手段无法达到的良好干扰效果DRFM及其基本技术系列的改进开辟了ECM的一个新领域。2
數字射频存储器(DRFM)是一种可储存任意射频信号并在延迟可编程时间后精确输出的存储设备。数字储频不但具有瞬时带宽处理能力而且存儲频率精度高，不丢失相位信息信号保真度好，可存储任意时间长度连续复制与原雷达信号完全一致的假目标，并可分时复用对多目标威胁有对抗的能力，而且具有跟踪雷达信号拖引功能能够对信号进行历险分析等优点，可用于有效地干扰采用多普勒技术和脉压技術的雷达2．1
DRFM可用于产生各种欺骗干扰信号和遮盖干扰信号,如表l所示，其基本功能是用数字方法存储接收的射频信号再适当重构和调制存储的输入信号波形。DRFM除了可在时间上延迟调制之外还可以加一定的调制，若在输出时加上一定的调制则可实现速度、距离的欺骗信號或速度距离二维信号，还可通过添加目标使滤波器产生假目标的欺骗干扰它将日趋成为对付多种新体制雷达的关键技术。
随着数字储頻技术在军事仪器中的应用和技术的不断改进器件的效率日益提高，数字储频结构也发生了一系列变化图l为基本I-Q DRFM的原理框图。2．2 DRFM的工莋原理
由于数字射频存储系统的输入信号都是经过下变频到基带信号后的中频信号恢复时再上变频到信号频率，所以对DRFM的研究是对数字Φ频(DIFM)进行数据采集过程主要是由A/D转换、数据存储、D／A转换这3部分组成。基本原理为：①根据接收信号频率调谐本振，使双路下变频器嘚输出位于基带内以便截获雷达脉冲信号。②下变频一般由正交下变频和本振组成，产生基带同相信号和正交信号Q。③基带I、Q信号嘚数字化用A／D转换器实现：SNR(dB)=6b+1．76
(1)④将数字化的I、Q信号存储在双端口存储器中；⑤信号存储后．便可对其进行各种干扰的幅相调制，以实施欺骗干扰；⑥以某一时钟周期(100
MHz)将存储器中的I、Q信号读出重构基带信号。即对存储的数字信号进行D／A转换；⑦重构RF信号对基I、Q信号上变頻，完成对原始信号的相干复制因为对上下变频时采用相同的本振，所以干扰信号在频率上实现对雷达信号的瞄准；⑧通过控制器实現DRFM的各种工作方式选择，完成不同应用要求当DRFM中的存储器与计算机相连时，还可实现对存储信号的特征分析或用于产生所需的信号波形。下变频电路结构如图2所示3
一个正弦载波，有幅度、频率和相位3个参量因此，既可把调制信号的信息加载到载波的线性变化(幅度变囮)中还可体现在载波的频率和相位变化中。这种对高频载波的频率和相位的调制分别称为调频和调相，其本质已不再是原信号频谱的線性搬移而是频谱的非线性变换，致使产生与频谱搬移不同的新的频率分量的调制过程 (1)调频
调频信号的频谱与输入信号频谱之间不再昰频谱搬移的关系，因此无法写出调频信号的频谱的明确表达式但调频信号的98％功率带宽与调频指数和输入信号的带宽有关。调频指数萣义为最大的频偏与输入信号带宽fm的比值即： 调频信号的带宽可根据经验公式近似计算为：
由于瞬时频率和相位之间的关系为微分与积汾的关系，因此调频、调相信号之间具有类似的频率调相信号可看成是输入信号微分后的调频信号。因此调相信号的带宽也可用调频信号的带宽表示：3．2 调相模块的一种实现方法
随着高速采集器件和RAM的不断发展，数字储频技术在获得更高采样率、更高分辨率、更大存储嫆量以及更低的功耗和成本方面已经有了很大改善数字储频技术已经不仅仅在信号的复制和延迟上做要求，而是提出了更高的干扰条件．可以完成图4所示的结构在高速D／A转换之前，加入新的调相(调频)模块相当于在DRFM中将存储的信号，经过适当时间的延迟后进行适当的调楿(调频)产生与雷达信号频率、相位发生变化的射频信号，即可达到干扰雷达判断回波信号的目的实现速度、距离的欺骗干扰。也可用圖5所示方式表达加入了信号处理后DRFM的基本结构。
两种表达方法很相似只是置换了调相器和I)／A转换的位置．但是这样的简单调换对于干擾效果却有很大的不同。
图5中信号处理发生在D／A转换之前调相和调频是在数字信号的状态下数字信号提高了信号的抗干扰能力，在远距離传输时产生的传输干扰比模拟信号小的多且易纠错。如果采用图4中的先进行D／A转换再进行模拟信号处理．模拟信号本身是连续的电信号，本身就和无用的干扰信息混合在一起传输过程中，外界的干扰随时有可能使其受到影响而发生变化一般经过几次放大后，会引起很多失真和引进很多干扰信噪比会严重下降，传输的过程越远信号就越差。综合上述原因结合电子作战和DRFM本身的精确复制特性，圖5的结构无论是在灵敏度和准确度上都优于图43．3
图6给出数据调相电路组成的模块．双口RAM由FPGA来实现，由于FPGA的可编程逻辑采样数据I10-17，I20-27、Q10-17、Q20-27、数据调相器电路输入为I10-17，Q10-17-I10-17，-Q10-17；输出为I10-17，Ql0-17I10-17，Q10-17-I10-17，-Q10-17;输入输出组合由控制字Sn~S1的组合决定。设计采用了数字调相移频的原理．通过连續改变数字移相器的相移使输出信号载频偏移设定值该方法的移频精度、稳定度取决于数字电路的时钟精度和稳定度。
综上所述得到鈳控制的调频调相干扰信号，进而优化了DRFM的干扰系统DRFM本身是一种高速数字存储器件．可以在满足奈奎斯特采样定理的条件下对截获到的信号作长时间相参复制，如加入信号处理模块就可以更灵活的产生干扰信号使适当的干扰信号进入对方雷达接收设备，破坏对方雷达对目标回波信号的检测达到有效干扰的目的。而且此方法有很高的抗干扰特性．设计灵活较易实现，不失为一种新的选择4
结语 主要分析在雷达干扰机中DRFM结构的工作原理．加入了一种信号调制模块，该方法突破了传统时间迟延的干扰效果可更加灵活的产生满足设计要求嘚干扰信号，达到有效干扰目的并提出用FPGA方法数字调相，可简单快捷达到干扰目的优化DRFM的结构和干扰精度，为未来的电子战设备提供囿效的参考价值
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Digi International旗下的Rabbit品牌宣布，将重点向中国市场提供近期推出的“MiniCore”系列网络连接模块该“MiniCore”系列产品具有易于使用、体积紧凑、成本低廉的特点。该系列产品包括中文版的说明文件、一套用于Dynamic
C开发软件的中文版图形用户界面(GUI)及本地技术支持“MiniCore”系列产品具有可互相兼容的以太网与Wi-Fi无线网两个版本，使中国企业家和创新者能够将自己开发的新产品快速推向市场“MiniCore”系列产品体积还不到一张普通商务名片的二分之一，但却为用户提供了极大的灵活性可以随时随地将有线或无线网络连接装置接入到产品上。
Digi负责全球销售与市场营銷的高级副总裁Larry Kraft表示：“随着金融危机向全球蔓延新的产品设计一定要比以前更快获得利润。以少于350元人民币促销价的开发包及少于140
元囚民币的2500台以上定购数量价格MiniCore系列产品具有地区设计特点，不仅在价格上极具竞争力并且还提供比中国市场上现有其它任何一种嵌入式网络连接模块更多的功能和更大的价值。”“MiniCore”系列产品是实时控制、通讯与网络连接应用程序的最优选择例如能源管理系统以及智能建筑物自动控制系统。它配置了32个通用输入输出端口、6个串行端口和一台Rabbit
5000微处理器这些特点使其成为超小型产品中最具成本效益的网絡连接解决方案，既可用于网络连接也可用于控制以太网版本的“MiniCore”家族的体积极其微小,仅为31毫米 x 51毫米 (1.2” x 2”)，高度仅为3毫米(0.1”)它采用超小型PCI
Express接口，为用户提供了丰富的嵌入式产品的功能该家族的产品包括接口相互兼容并且可互相替换的有线RCM5700和Wi-Fi无线RCM5600W。此外支持ZigBee 和USB且接ロ可相互兼容版的产品现在也在开发中。系统开发商可以对MiniCore家族的产品进行方便地替换以适应任何特定应用程序的连接需要。
5000微处理器昰Rabbit品牌中最新的处理器其特点是内部支持以太网、Wi-Fi和SRAM，使得超小体积的MiniCore系列产品拥有高度的集成度
低成本的开发工具包现在已经投放市场，其配备了所有必需的软件和工具使得开发变得非常简便。标准版的开发工具包现在的促销价是49美元(市场零售价为99美元)高级工具包另外增配了硬件部分，现在也可以在市场上买到促销价仅为99美元(市场零售价为199美元)。RCM5700现在也开始销售定购数量2500台以上的价格为20美元。RCM5600W将于2009年三月上市定购数量2500台以上的价格为50美元。
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1 引言随着21世纪科学技术的不断进步无线与移动通信相应得到了迅猛的发展。方便快捷的无线接入和无线
互连等新概念和新产品已逐渐融入人们的工作领域和日常生活中。由于如今对无线频率的大量使用使无线频率资源日渐匮乏，短距离宽带无线通信技术受到世界许多国家工业界和研究机构的广泛关注伴随着各种便携式终端通信设备的增加，人们对短距离的无线与移动通信需求也越来越迫切无处不在的网络世界，使对各种电器设备实行网络化管理已成为必然趋势目前小范围内如鉯太网中对终端设备的管理，主要使用有线方式近来，随着与无线通信相关的新技术如雨后春笋般涌现出来大量、廉价和高度集成的無线模块的普及，无线联网技术以其安装成本低、使用方便等特点在一些不便于或需要消除有线连接的场合有了它的用武之地，正在成為家庭网络和工业自动化领域的首选技术基于ZigBee[1]的无线串口集线器的研究与设计，将ZigBee连接在ARM微处理器上并与远端计算机通过以太网进行連接。这个集线器可根据远程监控和控制应用的需求进行优化、扩展具有简单、可靠、低功耗和低成本等优势，实现对各种电器、各种偵测/监控设备的监督、管理、设备操作和远程控制2 无线串口集线器的总体设计基于ZigBee的无线串口集线器主要由硬件和软件组成，硬件包括電路板、ARM微处理器、存储器、串行接口、并行接口、网口和ZigBee无线通信模块等软件部分包括操作系统软件（OS）和应用程序。硬件部分是整個系统的物理基础它提供了软件的运行平台和通信接口，软件部分用于控制系统的运行并对各种事件进行响应。完成的功能为该设备Φ操作系统运行正常外接器件运行正常，通过对ZigBee无线通信模块协议的编写使ARM微处理器通过ZigBee模块实现对各种电器、侦测/监控设备的无线通信和操作。与远端计算机通过以太网相连组成一个无线网络，如图1所示该设备在网络中发挥集线器的功能，具有串行通信接口并囿通讯距离远、抗干扰能力强、组网灵活等优点和特性。采用点对点型或星形拓扑结构可实现一点对一点及一点对多点之间的串口设备嘚数据的透明传输，使远端计算机通过此集线器实现对电器设备的远程操控图1
基于ZigBee的串口集线器的无线网络示意图 3 集线器硬件设计3.1
ARM微处悝器设计本课题选用ARM9系列的S3C2410微处理器，重在嵌入式ARM板的核心模块的设计实现程序运行的基本环境，主要由以下几部分组成：（1）存储模塊：Flash存储器、SDRAM存储器；（2）对外通信接口模块：包括串行接口、并行接口、网口、JTAG接口、ZigBee无线通信模块；（3）电源和电源管理如图2所示為硬件系统组成图。 图2
集线器硬件系统组成图 电源模块功能：采用一个低功耗正向电压调节器要有稳定的输出电流，过流及温度保护的特点要具有高效率，小封装和低功耗的特点要适合嵌入式系统的应用。Flash存储器功能：用来存放用户编写的启动程序操作系统内核以忣应用程序。 SDRAM(Synchronous Dynamic
RAM)同步动态存储器功能：使用SDRAM不但能提高系统表现还能简化设计、提供高速的数据传输。在功能上需要时钟进行刷新。在系统运行时所有的程序和数据大部分是在SDRAM中与微处理器和外围设备交互，所以SDRAM的速度对于整个系统的运行速度有着至关重要的影响串荇接口功能：ARM微处理器通过串行接口与ZigBee无线通信模块相连，进行串行通信和数据传输
ZigBee模块功能：与电器设备无线通信，负责数据的无线收发JTAG接口功能：进行系统硬件、软件、应用程序的测试。 3.2 ZigBee无线通信模块设计3.2.1
ZigBee协议概述ZigBee是短距离通信的一种新兴双向无线通信技术它具囿近距离、低复杂度、低功耗、低数据速率、低成本的优点，使用2.4GHz波段由于采用较低的数据传输速率、较低的工作频段，ZigBee模块在未投入使用的情况定义为低功耗的休眠状态模块的整体功耗非常低，因此ZigBee技术适合于数据流量较小的情况相对于现有的各种无线通信技术，洳GSM、3G、蓝牙等无线通信技术ZigBee更简单、功率及费用也更低，能够更好地适用于自动控制和远程控制领域更好地满足小型廉价设备的无线聯网和控制，支持游戏、消费电子、仪器和家庭自动化应用3.2.2
ZigBee模块设计ZigBee无线通信模块[2]在整个集线器设计中也起着举足轻重的作用。ZigBee模块中RF（射频）收发器采用射频收发模块采用UZ2400芯片微处理器采用8051芯片。RF收发器是ZigBee设备的核心任何ZigBee设备都要有RF收发器。它与用于广播的普通无線收发器的不同之处在于体积小功耗低，支持电池供电的设备它主要进行信号的调制与解调、发送和接收等。微处理器通过SPI总线与RF收發器相连主要用于处理射频信号、控制和协调各部分器件的工作，通过串口与外部设备之间进行通信ZigBee模块还包括存储器、晶振、天线、串口等器件。如图3所示：
图3 ZigBee无线通信模块结构图 4 软件设计4.1 操作系统软件设计软件主要包括操作系统软件和应用程序两部分集线器ARM9微处悝器中ARM
BIOS软件完成ARM的初始化、SDRAM设置以及嵌入式Linux的加载，最后控制权交给操作系统Linux此后系统在Linux的管理下运行应用程序。ARM9微处理器中选用嵌叺式Linux[3-5]作为操作系统。与其他嵌入式操作系统相比Linux以其易于移植裁减、内核小、效率高、完整及性能优异的网络模块、源代码开放并有众哆的开发者等优越的性能，在嵌入式领域得到广泛的认同所以采用Linux可使产品研发周期大大缩短。采用ARM9微处理器及嵌入式Linux操作系统可开发絀在多媒体及无线通信等方面具有优异性能的无线手持设备
用嵌入式Linux软件系统进行系统开发，通常包括与硬件相关的底层驱动软件、系統内核、设备驱动接口、通信协议、图形界面等首先建立交叉编译环境。建好交叉编译环境之后大致还要做以下五方面的工作：①引導装载程序(BootLoader)，能实现系统的快速引导提供瞬间开机功能。负责将Linux内核加载到内存并将控制权交给内核初始化程序；②Linux内核(Kernel)的移植与裁減，Linux内核采用模块化的组织结构通过增减内核模块的方式来增减系统的功能，正确合理的设置内核的功能模块只编译系统所需功能的玳码，来获得更高的运行速度；③装载文件系统(File
system)嵌入式系统一般不具备硬盘等大容量存储体而用Flash为主存储器，其文件系统也具有特殊性；④开发图形用户界面(GUI)；⑤选择上层应用程序(Application)其中较为重要的是对ZigBee无线通信模块协议的编写。根据硬件条件的需要改写ZigBee协议[6]使系统在朂简洁的程序下发挥硬件的最大功能。ZigBee是基于802.15.4标准开发的关于组网、安全和应用软件方面的技术标准ZigBee协议包括高层应用规范(profile)、汇聚层、網络层、数据链路层和物理层。其中数据链路层和物理层标准由IEEE
802.15.4负责制定网络层以上由ZigBee联盟制定。IEEE 802.15.4标准于2003年5月制定完成它满足国际标准化组织(ISO)开放系统互连(OSI)参考模型，主要包括物理层、数据链路层IEEE
802.15.4协议与其他无线网络相比，突出的优点是：组网能力强适应面广，可靠性高节能性好。相对于其他常见的无线通信标准ZigBee协议栈具有紧凑而且简单的特点，而且对环境配置要求不高如图4所示： 图4
ZigBee的协议棧模型 ZigBee节点加入及脱离网络握手协议的设计为：当某一个ZigBee节点要求加入网络时，只要将自己的信道设置成与集线器中ARM微处理器所使用的信噵相同并提供正确的认证信息，即可请求加入网络同理，一个ZigBee节点要离开网络只须向ARM微处理器提出请求即可。一个节点成功地加入戓脱离网络都必须由ARM微处理器控制。因此集线器中ARM微处理器可以实时掌握网络的所有节点信息。4.2
应用软件设计应用软件在系统软件Linux的岼台上进行开发应用软件根据实际需要进行安装，可以广泛应用于工业控制、家庭自动化、医疗护理、智能农业、消费类电子和远程控淛等领域安装不同的应用程序实现对各种智能电器、侦测/监控设备的通信和操控。 5
结束语本文是利用ARM微处理器和ZigBee模块组成无线串口集线器进而组成无线网络。基于ZigBee的串口集线器的应用将是大量的它可以应用于家庭网、楼宇自动化、车载系统、小型办公室等，具有布置媄观方便无须专业人员维护等优点，对未来社会信息化进程将具有深远的意义Internet的家庭宽带接入和家庭设备共享将成为主流，串口集线器在家庭中将发挥不可替代的作用另外，基于ZigBee的串口集线器在工农业生产等方面的应用前景也是广阔的它可以应用于工农业生产中的洎动化、网络化和智能化地进行远程设备控制。
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0 引言随着电子装备的现代化、高科技化和复杂化要求对电子装备进行现场快速测试，这僦必须依靠自动测试系统来完成为了提高我军的装备保障水平，必须尽快实现我军军用自动测试设备(Automatic Test
Equipment简称ATE)的国产化，缩短与国际先进沝平的差距确保军用检测设备免受国外技术保护的限制，提高军用ATE的效费比因此研究VXI总线技术，开发满足军方特殊要求的VXI总线模块具有十分重要的意义。射频开关是用于控制射频信号传输路径的控制器件之一在无线通信、电子对抗、雷达系统、自动测试设备等许多領域中有广泛用途。随着现代无线通信系统的发展移动通信、雷达、卫星通信等通信系统对收发切换开关的开关速度、功率容量、集成性等方面有了更高的要求。1
Instrumentation）是计算机操纵的模块化自动仪器系统。它依靠有效的标准化采用模块化的方式，实现了系列化、通用化鉯及VXIbus仪器的互换性和互操作性其开放的体系结构和Plug&Play方式完全符合信息产品的要求。它具有高速数据传输、结构紧凑、配置灵活、电磁兼嫆性好等优点，因此系统组建和使用非常方便应用也越来越广泛，已逐渐成为高性能测试系统集成的首选总线[1]VXI总线是一种完全开放嘚、适用于各仪器生产厂家的模块化仪器背板总线规范。VXI总线器件主要分为：寄存器基器件、消息基器件和存储器基器件目前寄存器基器件在应用中所占比例最大(约70%)。VXIbus寄存器基接口电路主要包括：总线缓冲驱动、寻址和译码电路、数据传输应答状态机、配置及操作寄存器組四个部分四个部分中除总线缓冲驱动采用74ALS245芯片来实现外，其余部分都用FPGA来实现采用一片FLEX10K
总线缓冲驱动该部分完成对VXI背板总线中的数據线、地址线和控制线的缓冲接收或驱动，以满足VXI规范信号的要求对于A16/D16器件，只要实现背板数据总线D00～D15的缓冲驱动根据VXI总线规范的要求，此部分采用两片74LS245实现用DBEN*（由数据传输应答状态机产生）来选通。1.2
寻址和译码电路寻址线包括地址线A01～A31、数据选通线DS0*和DS1*、长字线LWORD*控淛线包括地址选通线AS*和读/写信号线WRITE*。本电路的设计采用MAX+PLUSⅡ的原理图设计方式利用元件库里的现有元件进行设计,采用了两片74688和一片74138。其创建的功能模块如图2-1所示该功能模块对地址线A15～A01及地址修改线AM5～AM0进行译码。当器件被寻址时接收地址线及地址修改线上的地址信息，并將其与本模块上硬件地址开关设置的逻辑地址LA7～LA0相比较如果AM5～AM0上逻辑值为29H或2DH（由于是A16/D16器件），地址线A15、A14均为1并且A13～A06上的逻辑值与模块嘚逻辑地址相等时，该器件被寻址选通（CADDR*为真）接着其结果被送往下一级译码控制，通过对地址A01～A05进行译码选中模块在16位地址空间的寄存器
数据传输应答状态机数据传输总线是一组高速异步并行数据传输总线，是VMEbus系统信息交换的主要组成部分数据传输总线的信号线可汾为寻址线、数据线、控制线三组。该部分的设计采用MAX+PLUSⅡ的文本输入设计方式由于DTACK*的时序比较复杂，所以采用AHDL语言来进行设计通过状態机实现。设计的功能模块如图2-2所示 图2-1
数据应答状态功能模块 该功能模块对VXI背板总线中的控制信号进行组态，为标准数据传输周期提供時序及控制信号（产生数据传输使能信号DBEN*总线完成数据传输所需的应答信号DTACK*等）。在进行数据传输时系统控制者首先对模块进行寻址，并将相应的地址选通线AS*数据选通线DS0*、DS1*以及控制数据传输方向的WRITE*信号线等设置为有效电平。当模块检测到地址匹配及各控制线有效后驅动DTACK*为低电平，以此向总线控制者确认已经将数据放置在数据总线上(读周期)
或已经成功地接收到数据(写周期)1.4
配置寄存器每个VXI总线器件都囿一组“配置寄存器”，系统主控制器通过读取这些寄存器的内容来获取VXI总线器件的一些基本配置信息如器件类型、型号、生产厂家、哋址空间（A16、A24、A32）以及所要求的存储空间等。VXI总线器件的基本配置寄存器有：识别寄存器、器件类型寄存器、状态寄存器、控制寄存器該部分电路的设计采用MAX+PLUSⅡ的原理图设计方式，利用74541芯片其创建的功能模块如图2-3所示。图2-3
配置寄存器功能模块 ID、DT、ST寄存器都是只读寄存器控制寄存器为只写寄存器。本设计中VXI总线主要用于控制这批开关的通断，所以只要向通道寄存器中写入数据就可以控制继电器开关嘚吸和或断开状态，查询继电器状态也是从通道寄存器中读取数据即可根据模块设计需要，在其相应各数据位写入适当的内容从而能夠对功能模块的射频开关进行有效控制。2
模块功能电路PCB板的设计随着计算机技术的发展电子设计早已进入EDA(Electronic Design Automation—电子设计自动化）阶段。计算机软件在电路设计中的应用越来越广泛OrCad，Protel等都是人们熟悉的常用EDA软件Protel 99
SE是Protel公司推出的最新版本，应用于电路原理图设计、电路板设计等它基于Windows环境，功能强大人机界面友好，能让人们在具有最完善的功能环境下提升设计上的品质和效率。是设计印制电路板(PCB－Printed Circuit
Board)的重偠工具射频电路的频率范围约为10kHz到300GHz。随着频率的增加射频电路表现出不同于低频电路和直流电路的一些特性。因此在设计射频电路嘚PCB板时就需要特别注意射频信号给PCB板所带来的影响。本射频开关电路是由VXI总线控制的在设计中为减少干扰，在总线接口电路部分与射频開关功能电路间采用排线连接以下主要介绍射频开关功能电路部分PCB板的设计[2]。2.1
元器件的布局电磁兼容性(EMC)是指电子系统在规定的电磁环境Φ按照设计要求能正常工作的能力对于射频电路PCB设计而言，电磁兼容性要求每个电路模块尽量不产生电磁辐射并且具有一定的抗电磁幹扰能力。而元器件的布局直接影响到电路本身的干扰及抗干扰能力也直接影响到所设计电路的性能。布局总的原则：元器件应尽可能哃一方向排列通过选择PCB进入熔锡系统的方向来减少甚至避免焊接不良的现象；元器件间最少要有0.5mm的间距才能满足元器件的熔锡要求，若PCB板的空间允许元器件的间距应尽可能宽。元器件的合理布局也是合理布线的一个前提因此应该综合考虑。在本设计中继电器是用于轉换射频信号的通道，故应将继电器尽量贴近信号输入端与输出端以此来尽量减短射频信号线的走线长度，
为下一步的合理布线做出考慮此外，本射频开关电路是由VXI总线控制射频信号对VXI总线控制信号的影响也是布局时必须考虑的问题。2.2
布线在基本完成元器件的布局后就要开始布线，布线的基本原则为：在组装密度许可情况下尽量选用低密度布线设计，并且信号走线尽量粗细一致有利于阻抗匹配。对于射频电路信号线的走向、宽度、线间距的不合理设计，可能造成信号传输线之间的交叉干扰；另外系统电源自身还存在噪声干擾，所以在设计射频电路PCB时一定要综合考虑合理布线。布线时所有走线应远离PCB板的边框（2mm左右），以免PCB板制作时造成断线或有断线的隱患电源线要尽可能宽，以减少环路电阻同时，使电源线、地线的走向和数据传递的方向一致以提高抗干扰能力。所布信号线应尽鈳能短并尽量减少过孔数目；各元器件间的连线越短越好，以减少分布参数和相互间的电磁干扰；
对于不相容的信号线应尽量相互远离而且尽量避免平行走线，而在正反两面的信号线应相互垂直：布线时在需要拐角的地方应以135度角为宜避免拐直角。本设计中PCB板采用㈣层板，为减小射频信号对VXI总线控制信号的影响故将两种信号走线分别放在中间两层，且射频信号线用接地过孔带屏蔽[3]2.3
电源线和地线茬射频电路PCB设计中的布线需要特别强调的是电源线与地线的正确布线。电源和地线方式的合理选择是仪器可靠工作的重要保证射频电路嘚PCB板上相当多的干扰源是通过电源和地线产生的，其中地线引起的噪声干扰最大根据PCB板电流的大小，电源线、地线线条设计的要尽量粗洏短减少环路电阻。同时使电源线、地线的走向和数据传递的方向一致这样有助于增强抗噪声能力。在条件允许的情况下尽量采用多層板四层板比双面板噪声低20dB，六层板又比四层板噪声低10dB[4]在本文设计的四层PCB板中，顶层和底层两层均设计为地线层这样无论中间层哪┅层为电源层，电源层和地线层这两个层彼此靠近的物理关系形成了一个很大的去耦电容，减少了地线所带来的干扰地线层采用大面積铺铜。大面积铺铜主要有以下几个作用：(1)EMC.对于大面积的地或电源铺铜会起到屏蔽作用。(2)PCB工艺要求一般为了保证电镀效果，或者层压鈈变形对于布线较少的PCB板层铺铜。(3)信号完整性要求给高频数字信号一个完整的回流路径，并减少直流网络的布线(4)散热，特殊器件安裝要求铺铜等等3
结论VXI总线系统是一种在世界范围内完全开放的、适用于多厂商的模块化仪器总线系统，是目前世界上最新的仪器总线系統本文主要介绍了基于VXI总线的射频开关模块的研制。介绍了总线接口的设计以及射频开关模块功能电路部分PCB板的设计射频开关由VXI总线控制，增加了开关操作的灵活性使用方便。本文作者创新点：利用虚拟仪器思想将硬件电路以软件的方式实现。本文设计的射频开关鈳以由计算机直接控制可以很方便地与VXI总线测试系统集成，最大限度的发挥计算机和微电子技术在当今测试领域中的应用具有广阔的發展前景。
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引言电能是当代社会不可或缺的重要资源而储能设备的优劣直接影响着电力设备的充分应用。近年来随着便携式设备、不间斷电源系统以及电动车的大量开发使用蓄电池的使用量日益增加。可充电蓄电池特别是铅酸蓄电池凭借其价格低廉、性能稳定、没有記忆功能等卓越特点普遍应用在各行各业。但蓄电池受其先天条件的制约存在着循环寿命差、高低温性能差、充放电过程敏感、深度放電性能容量恢复困难、环境污染的问题，传统蓄电池已经越来越无法满足人们对储能系统的要求超级电容是近几年才批量生产的一种新型电力储能器件，也称为电化学电容它既具有静电电容器的高放电功率优势又像电池一样具有较大电荷储存能力[1，2],单体的容量目前已经莋到万法拉级同时，超级电容还具有循环寿命长、功率密度大、充放电速度快、高温性能好、容量配置灵活、环境友好免维护等优点洎1957年美国人Becker发表第一篇关于超级电容的专利以来，超级电容的应用范围越来越广:在直流电气化铁路供电、UPS等应用方向进行研究目前已开發出了50kVA和80kVA的实验样机[3]；利用超级电容器配合蓄电池作为辅助动力源，促进汽车的能源回收提高能源利用率[4]，并出现了超级电容混合动力汽车[5]随着超级电容性能的提升，它将有望在小功耗电子设备、新能源利用以及其他一些领域中部分取代传统蓄电池本文介绍了一种基於超级电容设计的用以替代12V蓄电池的超级电容模块，通过计算分析得出模块的组合结构、最佳充电电流范围、充电时间以及总的输出能量该模块具有寿命长，不造成污染功率和能量密度大等优点，具有很好的开发应用前景一、
(1)其中，为芯片的最低启动电压故超级电嫆阵列的能量总输出为，为超级电容的总能量本文采用SUV-1RA超级电容，具有较高的功率比、能量比和较低的等效串联电阻（ESR（DC）=1mΩ）。为了构成替代12V蓄电池的超级电容模块我们采用8个V的电容构成模块，采用4个超级电容单体串联两组并联的方式构成，如图1所示
(4)得到对应于蓄电池安时数的超级电容阵列容量为，其中Umin为相应的芯片的最低启动电压[!--empirenews.page--]三、相关电路的设计电路的总体构图如图3所示，它包括充电电蕗、超级电容储能模块和工作放电电路等部分组成其设计流程图如图2所示。图2 电路设计流程3.1
充电电路把超级电容等效为一个理想电容器C;與一个较小阻值的电阻(等效串联阻抗)相串联，同时与一个较大阻值的电阻(等效并联阻抗)相并联的结构。如图3所示[7]超级电容可以进行夶电流充电，但是由于串联等效电阻的存在采用过大电流充电时，超级电容的充电效率会有一定程度的降低因此需要考虑充电电流对超级电容的工作效率的影响。采用恒流充电时如图3所示，Is为恒流充电电流值则
充电电流与充电效率η的关系[!--empirenews.page--]由图4可知，超级电容单体茬充电电流为3A~8A时保持比较高的充电效率,之后随着电流强度的增大，损耗在相应电阻上的功率也随之增大,充电效率逐渐下降
根据上面的結果，我们采用L4970A芯片构成相关的充电电路对超级电容进行充电如图5所示，该电路可以提供10A的恒流充电电流其输出电压由电阻R7和R9确定。L4970A昰ST公司推出的第二代单片开关稳压器具有输出电流大，输入电压范围宽开关频率高等特点，具有很高的充电效率市电220V通过整流滤波の后输出35V的直流电压，随后通过图5所示电路如图所示，C1和C2为输入端滤波电容C3、C4分别为驱动级启动端和Vref端的滤波电容。R1和R2构成复位输入端的电阻分压器C5为软启动电容，C6为复位延迟电容C8和R3构成误差放大器的频率补偿网络，C7则用于高频补偿R4和C9分别为定时电阻和定时电容。C10为自举电容续流二极管VD采用MBR2080型（20A/80V）的肖特基二极管。C11和R5构成吸收网络R6为复位输出端的内部晶体管的集电极电阻。C12~C14为输出端滤波电容并联三只相同的220μF/40V的电解电容以降低其等效电感。L4970A芯片的输出电压设定为10.8V其输出电阻R7由下式确定：，其中R9=4.7K令Uo=10.8V，则R7=5.25K取标称值5.1K。超级電容的充电的时间根据公式其中C为超级电容的额定容量，dv为超级电容的电压变化I为超级电容的充电电流，t为充电时间故超级电容阵列的充电时间为（充电电流为10A的情况下）
3.2 稳压输出电路由于代替的蓄电池模块的输出电压为12V，而超级电容的电压为10.8V且随着超级电容工作鈈断放电，其两端的电压将不断降低当超级电容释放储能的50%的能量时, 其端电压将下降到初始电压的70%。因此需要相应的升压控制电路避免甴于超级电容阵列电压的降低影响负载的正常运行,提高超级电容储能的利用率图6
稳压输出电路我们采用MAXIM公司的升压型dc/dc芯片MAX668。MAX668具有很宽的輸入输出电压范围它可以将3~12V的输入电压升高到12V输出，同时由于其采用了低至100mV的电流检测电压和MAXIM公司特有的空闲模式，转换效率高达90%以仩具有最高1A的电流输出能力，升压电路如图6所示MAX668为固定频率，电流反馈型PWM控制器内部采用双极型CMOS多输入比较器，可同时处理输出误差信号、电流检测信号和斜率补偿信号由于省去了传统的误差放大器，从而抑制了由误差放大产生的相移MAX668能够驱动多种类型的N沟道MOSFET,这裏选择的是FDS6680。由于芯片工作在100
以上的高频状态所以二极管D1应选取可高速关断的肖基特二极管，本文选择的是MBR5340T3超级电容以4个串联，2组并聯的方式构成每个超级电容的能量输出为其中，为芯片的最低启动电压故超级电容阵列的能量总输出为，超级电容阵列的容量为本超級电容替代模块的容量为10Ah最大输出电流为1A，若要扩大其应用范围只需要改变超级电容的串并联数量和相应的芯片即可四、总结由于容量的限制,
电容的作用一直被限制在滤波、耦合、谐振等方面。随着超级电容的发展其应用范围得到不断拓宽。本文介绍了一种替代蓄电池的超级电容储能模块通过合理地设计充电和稳压电路，该模块的能量输出可达到59200J,具有稳定性好转换效率高等特点。通过matlab软件计算本攵充电电路的电流与效率之间关系并确定最佳的充电电流范围。随着超级电容耐压的提升、容量的扩大和价格的降低相应的小功率储能模块具有很好的应用前景。
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介绍了Siemens公司的GSM模块TC35、TI公司的电平转换芯片MAX3238以及由其组成的移动终端，指出了实际设计中出现的问题和解决辦法1. 引言 随着通信事业的发展，移动通信应用领域的不断扩大移动终端的设计也逐渐倍受关注。本文详细介绍了
Siemens公司的GSM模块TC35、TI公司的電平转换芯片MAX3238等器件及其构成的移动终端的硬件电路。该设计可以完成短消息收发、语音传输、与PC机进行数据传输等功能已应用在基於GSM短消息的GPS车辆监控系统中。2. TC35模块
TC35是Siemens公司推出的新一代无线通信GSM模块可以快速安全可靠地实现系统方案中的数据、语音传输、短消息服務(Short Message Service)和传真。模块的工作电压为3.3
－5.5V可以工作在900MHz和1800MHz两个频段，所在频段功耗分别为2W（900M）和1W（1800M）模块有AT命令集接口，支持文本和PDU模式的短消息、第三组的二类传真、以及2.4k4.8k，9.6k的非透明模式此外，该模块还具有电话簿功能、多方通话漫游检测功能，常用工作模式有省电模式、IDLE、TALK等模式通过独特的40引脚的ZIF连接器，实现电源连接、指令、数据、语音信号、及控制信号的双向传输通过
ZIF连接器及50Ω天线连接器，可分别连接SIM卡支架和天线。 TC35模块主要由GSM基带处理器、GSM射频模块、供电模块(ASIC)、闪存、ZIF连接器、天线接口六部分组成作为TC35 的核心，基带处理器主要处理GSM终端内的语音、数据信号并涵盖了蜂窝射频设备中的所有的模拟和数字功能。在不需要额外硬件电路的前提下可支持FR、
HR和EFR語音信道编码。 图1 TC35功能框图3. 外围应用电路 TC35模块的正常运行需要相应的外围电路与其配合TC35共有40个引脚，通过ZIF连接器分别与电源电路、启动與关机电路、数据通信电路、语音通信电路、SIM卡电路、指示灯电路等连接如图2所示， 图2 TC35 的外围电路连接3.1
电源及启动电路 电源电路分为充電电池和稳压电源模块两部分：充电电池主要为整个系统提供3.6V工作电电压同时产生MAX3238所需要的高电平；TI公司的三端电源模块UA7806将外部＋12V直流電源转换为＋6V，连到ZIF连接器的11、12引脚在充电模式下，为TC35提供＋6V、500mA的充电电压
启动电路由开漏极三极管和上电复位电路组成。模块上电10ms後(电池电压须大于3V)为使之正常工作，必须在15脚(/IGT)加时长至少为100ms的低电平信号且该信号下降沿时间小于1ms。启动后15脚的信号应保持高电平。下图所示为启动电路产生的信号，从中可以看出 10ms的延时和100ms的低电平 图3 采集到的启动信号降沿3.2
数据通信电路 数据通信电路主要完成短消息收发、与PC机通信、软件流控制等功能。TC35的数据接口采用串行异步收发符合ITU-T 数据通信电路以TI公司的MAX3238芯片为核心，实现电平转换及串口通信功能 TI公司的MAX3238芯片供电电压为3～5.5V，符合TIA/EIA-232-F 和ITU
v.28标准具有独特的±15KV人体静电保护措施，兼容5V逻辑输入内含3路接收、5路发送串行通信接口，最大数据传输速率可达250 kbps该芯片的最大特点是，在串行口无数据输入的情况下可以灵活的进行电源管理，即当FORCEON(13脚)为低电平、/FORCEOFF(14 脚)为高电岼时Auto-Powerdown
Plus功能有效。在正常运行模式下约30秒事件内若芯片在接收和发送引脚没有检测到有效信号，将自动进入Powerdown模式此时耗电1uA。如果FORCEON和/FORCEOFF引腳均为高电平那么Auto-Powerdown Plus功能失效。在Auto-Powerdown
Plus功能有效的时如果检测到接收或发送引脚有信号输入，该芯片自动被激活转入正常工作状态。如果任一接收通道的输入电压高于2.7V或小于- 2.7V或者位于-0.3V～0.3V的时间小于30uS，则/INVALID(15脚)引脚为高电平(数据有效)如果所有接收通道的输入电压位于-
该芯片的鉯上特性，满足了TC35作为移动终端的3路接收、5路发送电路连接要求在MAX3238与ZIF连接器相应引脚连接时，要注意发送、接收引脚连接正确MAX3238还需要連接4个0.1uF的电容配合，才能完成电平转换功能TC35模块通过RS-232接口各引脚输出的信号有
ADC、DAC、语音合成等部分，所以模块语音接口的外围电路连接楿对简单TC35有两个语音接口，每个接口均有模拟麦克输入和模拟耳机输出为了适合不同的外设，模块共有6种语音模式可通过指令AT^SNFS选择。第一个语音接口的默认配置为Votronic
HH-SI-30.3/V1.1/0手持话筒语音模式为1(默认)、4、5，其中模式1参数固定第二个语音接口为头戴式耳机和麦克设置，语音模式为 2、3、6
为了防止从麦克风和耳机导线引入高频干扰，影响TC35的正常运行设计电路时，在麦克风、耳机、以及手持听筒的插孔处都接有電感此外，考虑到静电保护的因素所有语音信号输入端都通过电容与GND耦合。3.4 SIM卡电路 基带处理器集成了一个与ISO 7816-3 IC
Card标准兼容的SIM接口为了适匼外部的SIM接口，该接口连接到主接口(ZIF连接器)在GSM11.11为SIM卡预留5个引脚的基础上，
TC35在ZIF连接器上为SIM卡接口预留了6个引脚所添加的CCIN引脚用来检测SIM卡支架中是否插有SIM卡。当插入SIM卡该引脚置为高电平，系统方可进入正常工作状态但是目前移动运营商所提供的SIM卡均无CCIN引脚，所以在设计電路时将引脚CCIN与CCVCC相连
在设计中为SIM卡布线时，发现了一个值得引起注意问题：如果将SIM卡的第四脚CCGND直接与印刷电路板的GND相连不作任何信号嘚隔离保护，则通话时音量很小考虑到设计中的电磁兼容和静电保护等因素，为了达到最佳的通话效果采用在SIM支架下，即印刷电路板嘚顶层敷设一层铜隔离网该层敷铜与SIM卡的CCGND引脚相连，CCGND和电路板的GND之间通过两个并联的电容和电感耦合此举为SIM卡构成了一个隔离地，屏蔽了其他信号线对SIM卡的干扰再进行语音通话时，话音清晰4.
结束语 由Siemens公司的GSM模块TC35及其外围电路构成的移动终端，可以很好的完成短消息收发、数据和语音通信该移动终端结合Rockwell公司的Jupiter GPS OEM板，并由单片机控制而组成的车载移动单元可以很好的完成利用GSM短消息传送车辆定位信息的工作。
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Avago Technologies(安华高科技)宣布推出一款全匹配宽带可变衰减器模块产品，适合各种广泛的宽带系统应用频率范围涵盖50MHz到4GHz的PIN二极管衰减器模块ALM-38140是一款采用Avago低失真硅PIN二极管的全集成解决方案，采用具备6个配置接点的微型化3.8mm x 3.8mm x
1.0mm多芯片MCOB封装这个模块非常适合如CATV、WCDMA、VSAT、WiMAX和移动通信基站等无线基础设施应用。在设计上拥有高带宽的输入和输出匹配Avago的ALM-38140不需任何外部射频匹配器件就可以工作，也可以通过简单加上一颗外蔀电感轻松强化窄频带性能ALM-38140具有高功率处理能力(P1dB > 30dBm @
Control)和温度补偿电路应用。功能特点? 全匹配模块解决方案? 卓越动态范围表现? 良好的线性度? 优秀的输入IP3性能? 高功率处理能力? 高竞争性S参数? 可通过一颗外加电感强化窄频带性能? 高输入P1dB压缩? 低相移? 采用Pb-Free环保无铅设計并符合RoHS标准要求ALM-38140目前已经可以通过Avago的直接销售渠道和全球分销网络提供样片并正式批量供货
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为提高通信设备或装置在信号传输中的抗幹扰能力，提高通信的可靠性及满足一些仪表、仪器在复杂环境中的测量精度、提高测量的可靠性往往在其部分电路或器件上采用了输絀稳压的隔离型电源模块供电。这样不仅提高了电源的输出电压精度、减少纹波噪声电压；并且由于采用了不共地的隔离电源，可以有效地抑制电磁干扰消除接地环路的干扰，保护系统电路免受外部网络的影响在便携式仪器、仪表及通信装置中，采用超薄隔离型DC/DC模块不仅占PCB面积小，并且可靠性高是最佳的选择。2008年广州金升阳公司在DC/DC模块上有新的突破，开发出1W超薄隔离型DC/DC模块系列该系列为定压輸入，有非稳压输出及稳压输出两类本文介绍该系列中定压输入、稳压输出的1W超薄隔离型DC/DC模块，其型号为IF0505RN/RT-1W型号中前一个05的意思是输入電压，后一个05的意思是输出电压DC/DC电源模块IF0505RN/RT-1WIF0505RN/RT-1W是一种额定功率为1W、定压5V输入、单路5V稳压输出、隔离电压为3000VDC的DC/DC电源模块。型号中有RN的为DIP封装囿RT的是贴片或SMD封装。该模块的主要特点：●
模块体积小厚度超薄，仅4.5mm；● 输出电压精度高可达±3%；● 隔离电压高达3000V，并且隔离电容小仅为25pF；● 无须外部元器件；● 具有输出短路保护，短路排除后能自动恢复；● 输出纹波电压低为传统的50%，其典型值为10mVp-p；● 温度稳定性高温漂最大值为 0.03%/℃；● 有DIP及SMD两种封装；●
工作温度范围为工业级，-40～+85℃；● 符合RoHS指令要求为提高输出电压精度及减小输出纹波、噪声電压，模块内还增加了一个低压差线稳压器（LDO）使性能进一步提高，其结构框图如图1所示图1 IF0505RN/RT-1W结构框图在尺寸为19.5mm×6.6mm×
4.5mm的封装内安装了隔離型DC/DC转换器及低压差线性稳压器，其技术难度是相当大的由于模块中增加了LDO，效率稍低典型值为70%。 模块引脚及主要参数此种封装嘚引脚排列如图2所示1、2引脚为输入端：1-Vin、2-GND；5、6引脚为输出端：5-0V、6-V0；7、8、14为空脚。图2
IF0505RN/RT-1W引脚排列该模块的主要参数（TA=25℃）：输入电压为5V定压并要求±5%的稳压精度；输出电压是稳压的，精度为±3%；输出不能空载最小输出电流为20mA；最大输出电流为200mA；效率典型值为70%；输入与输出間的绝缘强度最小值为3000VDC；隔离电容典型值为25pf；输出电压温漂为0.03%/℃；输出纹波电压典型值为10mVp-p,输出噪声电压典型值为50mVp-p。图3
模块工作温度特性该模块工作温度范围为-40～
+85℃相对温度小于95%RH；工作时内部电路温升小，自然空冷无须另加散热装置。在环境温度超过71℃时要降额使用如圖3所示。例如在85℃条件下工作时，最大输出功率仅为0.6W即最大输出电流为120mA。平均无故障时间为350万小时以上重量为1.4g。 典型应用电路該模块适用于输出电压精度高、输出纹波、噪声电压低并要求输入、输出隔离的场合。例如一些高精度仪器、仪表中一些输出灵敏度較低的传感器及运算放大器电路，一些精度高的ADC或DAC电路需要采用输出稳压的隔离型DC/DC模块电源供电。一些串行通信电路为提高抗干扰能力、提高信号传输的可靠性也需采用隔离型DC/DC模块电源这里举一些典型应用电路。[!--empirenews.page--]1
RS-485收发电路图4中VTS是瞬态电压抑制器作过压保护，74HC04是高速6反楿器这里用做驱动器，PC410/417及PC357T是光电耦合器起信号隔离作用，MAX481～487是低功耗RS-485收发器老电耦合器输出电路部分及RS-485收发器采用隔离型DC/DC模块供电。采用光电隔离及隔离型DC/DC模块可有效地抑制电磁干扰和消除接地环路的干扰提高通信的可靠性。图4
RS-485收发电路图由于MAX481是低功耗器件3个光電耦合器耗电也不大，为了使隔离型DC/DC模块的输出电流大于20mA在输出端加了电阻RZ，以保证DC/DC模块工作的可靠性C1是去耦合电容，C2是进一步减小輸出纹波电压C1、C2用MLCC。图5 RS-232多路收发器电路2
CAN总线串行通信接口电路图6中89C51是单片机，SJA1000是独立CAN控制器6N137是高速光电耦合器，82C250是CAN控制器接口为叻增强CAN总线节点的抗干扰能力，SJA1000的TDX和RXD端并不直接与82C250的相应端连接而是通过光电耦合器6N137隔离后再与82C250的相应端连接，这样可以良好地实现总線上各CAN节点间的电气隔离为此，6N137的Vcc与VDC必须完全隔离否则采用光电耦合器就失去作用。这里可以采用隔离型DC/DC模块作为隔离电源该电源還向82C250供电。4
单电源A/D转换器电路图7是8031单片机和ADC0809模数转换器接口电路为满足ADC0809对电源的精度及纹波、噪声电压的要求，这里采用了输出稳压的隔离型DC/DC模块（IF0505RN/RT-1W）由于采用了隔离电源供电，有效地抑制电磁干扰和消除接地环路的影响提高了ADC电路的可靠性。这种电路同样适用于位數更高的ADC电路图7单电源A/D转换器电路图7中的电路仅仅使用了隔离电源，单片机与ADC的信号并未隔离另一种采用光电隔离的方式是隔离数字信号，其结构框图如图8所示采用高速光电耦合器对模拟信号同路的精度无影响，采用这种隔离方案时运算放大器及ADC等需采用隔离电源供电。 图8
采用光电隔离的A/D转换器电路由于模拟信号和数字信号不共地对抑制数字噪声的影响是极为有效的。应用隔离型DC/DC模块来抑制干擾的例子还很多有的输出电压要求12V或15V，有的要求输出双电源（正负电源）这里就不一一介绍了。结语精密测量电路或通信电路中的许哆不稳定问题的主要原因是受到高频干扰干扰源可来自自身系统电路（如开关电源）或外部的电场、磁场或电磁场的干扰。在系统电路設计中要考虑如何消除这些干扰对系统电路的影响这涉及到电路的设计、元器件的选择，特别是滤波电路、去耦合电路的设计；另外茚制板上的元器件布值、布线及接地的考虑都十分重要。合理的布线和接地能有效地抑制噪声干扰但在混合电路中，由于模拟信号地和數字信号地依然存在共地点要想彻底抑制数字噪声对模拟电路的影响是困难的。不过采用隔离型DC/DC模块将模拟地与数字地完全隔离，这昰消除数字噪声有效的措施还必须指出，在一些普通数字电路、直流信号或低频信号放大电路、RS232/485及CAN总线电路等对电源精度要求不高的场匼可以选择非稳压输出隔离型DC/DC模块（如采用定压输入，非稳压输出的DC/DC模块型号为F0505RN/RT-1W），它可以降低产品的生产成本
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Full Bridge, Zero-Voltage-Switching, UC387 0 引言 光伏户用電源系统，由光伏阵列、充电控制器、蓄电池放电控制器和逆变电源五部分组成如图1所示。 图1
光伏逆变电源系统结构框图 目湔光伏逆变电源多采用高频变换通过高频DC-DC变换技术，先将低压直流变为高频低压交流经过高频变压器升压后再整流成高压直流，若对其进行正弦变换即可得到50Hz、220V正弦波交流电。但因采用高频变换因而体积小、重量轻、噪音小、效率高。 随着谐振开关电源的发展谐振变换也被用在逆变电源系统中，即构成了谐振型高效逆变电源该逆变电源是在DC-DC变换中采用了零电压开关技术，因而开关损耗基本仩可以消除即使当开关频率超过1MHz以上后，电源的效率也不会明显降低本文选用移相控制全 桥零电压开关PWM变换器作为DC-DC升压环节。本设計就针对DC-DC模块进行详细设计设计指标如下：1。输入直流电压44V~48V；2输出直流电压为350V，输出电流14A；3最大输出功率：5000W；1 主电路设计1.1
主电路拓扑图2 Phase-shifted FB ZVS主电路拓扑 图2是移相控制全桥零电压开关PWM变换器电路原理图。其中Vin
为输入直流电压，D1-D4分别为Q1-Q4的内部寄生二极管C1-C4分别为Q1-Q4的寄生电容或外接电容，Lr是谐振电感它包括变压器的漏感。Q1和Q2组成的桥臂为超前桥臂,Q3和Q4组成的桥臂为滞后桥臂开关频率为100KHZ。1.2 高频变压器原副边变比 为了在规定的输入电压范围内能够输出所要求的电压变压器的变比应按最低输入电压Vin选择。考虑到移相控制存在副边占空比丢失现象选择副边占空比为0.85，则可技术出副边电压Vsec(min)为：
其中V0是输出直流电压，VD是输出整流二极管的通态压降VL是输出滤波电感上的直流压降。故变压器原副边变比为：选择变比为
K=1/10。1.3 主功率管的选择 本直流升压环节选用MOSFET作为功率开关管来构成全桥电路由于输入直流电压最大值为48V，原边电流最大值为根据经驗，此升压电路功率开关管选用FAIRCHILD公司的FQA160N08,其漏源电压为80V正常漏极电流为160A。其沟道电阻Rds(on)=0.0056Ω。1.4 谐振电容[!--empirenews.page--] 谐振电容的选择应考虑下述因素：为了在任意时均能实现各桥臂的零电压关断Vin应取最小值Vin(min)；考虑到满载时实现零电压关断；负载电流为1.5A时滤波电感Lf的电流
临界连续。也僦是说 的脉动量Δ 为3A。要实现开关管的零电压关断谐振电容充放电时间必须大于开关管关断时间，即：其中，Cr是谐振电容I是各桥臂关断时原边电流的大小，Vin是输入直流电压在满负载时，开关管FQA160N08的关断时间 1.5 谐振电感值 为了实现滞后桥臂的零电压开关，必须滿足下式： 其中Lr是谐振电感，I是滞后桥臂开关管关断时原边电流的大小Ｃd5
是开关管漏源极电容，Vin是输入直流电压 谐振电感的選择应考虑下述因素：为了在任意时均能实现滞后桥臂的零电压开关，Vin应取最大值Vin(max)；考虑到1/3以上满载时实现零电压开关；负载电流为1.5A时滤波电感Lf的电流
为磁感应增量ton为一次侧导通脉冲时间 为了在任意输入电压时能够输出所要求的电压，变压器的副边匝数应按最低输入電压Vin(min)选择同时应考虑副边占空比的丢失和死区影响，实际确定副边最大占空比 Dsec(max)所以副边绕组匝数为：其中VO为输出电压，VD为二极管嘚管压降VL为滤波电感的直流压降。1.7 输出滤波电感的电感量 在设计变换器输出滤波电感时要求输出滤波电感在某一个最小电流
时保歭连续电感Ｌf的最小值应为： 在工程设计时，一般的经验算法是要求输出滤波电感电流的最大脉动量ΔImax为最大输出电流的20%也就是說在输出满载电流的10%的条件下，输出滤波电感电流应该保证连续那么上式中的
。由于输入电压是变化的为了保证滤波电感电流的最大脈动量不超过最大输出电流，上式中的Vin取Vin(max)全桥变换器的开关频率为fs，副边整流后的方波电压的频率为2fs即上式中 =2fs。这样上式可改成下式：
1.8 输出整流二极管的选择 本电源的开关频率为100kHz，输出整流二极管应选用超快恢复二极管对于本电路而言，整流管上承受的最夶反向电压为Vbr=Vin/K=48*10=480V在整流管开关时，有一定的电压振荡因此要考虑裕量，可以选用600V的整流二极管整流二极管在理想状态下，流过的最大電流等于输出最大电流14A考虑占空比引起的电流增加和一定的安全余量，可以选用25A的整流二极管此升压模块采用的是IXYS公司的DSEI30的超快速恢複二极管，额定电压是600V,额定电流是37A[!--empirenews.page--]2 控制电路设计
图3 控制电路 控制电路采用了专用移相控制器件UC3879（参考文献4），如图3所示此设计UC3879采用了电压型PWM控制方式。其中包括过流保护电路输出电压反馈可调控制电路以及蓄电池欠压保护电路。 图4
驱动电路 UC3879输絀的OUTAOUTB，OUTCOUTD4路信号再通过门控隔离驱动而设计的光耦隔离驱动电路集成芯片TLP250组成了驱动电路，如图4所示四组分别驱动Q1-Q4开关管，需要3个20V辅助电源
OUTA/OUTB，OUTC/OUTD相位互补OUTA(OUTB)分别超前OUTC(OUTD)一定的移相角。辅助电源是由蓄电池、UC3844、TL431所组成的自反激式变换器3 仿真结果经过仿真实验后，结果如丅： 曲线1代表副边电压波形曲线2代表原边电压波形，曲线3代表原边电流波形从曲线2和曲线3
的比较可以看出，当原边电流从正（戓负）方向变化到负（或正）方向时副边存在占空比丢失（图中垂直虚线表示）。 曲线4为Q3的驱动波形曲线5
为其漏－源电压波形。从Φ可以看出当驱动电压变为正方向时，其漏源电压已经为零了其内部寄生的反并联二极管已经导通，此时开通MOSFET就是零电压开通而在開关管关断时，由于谐振电容的存在使它是零电压关断。因此该移相控制方式实现了开关管的零电压开关4 结语本文介绍的全桥移相ZVSPWM嘚DC-DC模块开关管实现了ZVS，但副边存在占空比的丢失一般需采用以下两种方法解决：①
采用辅助网络增强滞后桥臂实现ZVS的能力；② 采用饱和電感的办法。还需要做进一步研究
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公有云发展到如今，华为云成为一股不可小觑的力量本次跟随数字中国万里行团队走进了华为廊坊數据中心，廊坊数据中心是华为云目前的华北区核心节点而且也是华为四个数据中心开放实验室之一，但要一窥华为的数据中心“硬”實力还要从华为IT变革说起。华为IT2.0华为正受益于2015年实践的IT 2.0规划IT 2.0其实早在2012年就提出，但是到2015年华为才算是正式进入IT
2.0时代华为从2004年开始实施五年战略规划，以后每年往后五年再滚动规划与当年商业计划对照制定，保证对长期的关注以及对于短期的聚集具体到IT层面，华为嘚IT 2.0围绕两个核心其一是云，其二就是大数据云计算可以说是商业模式的变革，但是技术是一脉相承的尽管华为Cloud
BU在2017年3月才正式成立，泹是华为云计算的基础设施建设早就开始筹谋华为2017年收入超1000亿美元，建立高效灵活且以业务为中心IT支撑体系必不可少回顾华为IT建设的㈣个阶段，其经历了初创时的零散化、产品开发和供应链需求推动的集中化、海外扩张带来的国际化、和以前线服务为中心的IT
2.0全球化云計算的发展让华为IT迈入第五个阶段，华为由对内的业务和场景衍生进而对外锻炼并输出多行业、复杂场景的云计算能力。而数据中心可鉯算是华为云的基础与许多互联网云服务商不同的是，华为作为设备提供商自己具备软硬结合的全栈服务能力在数据中心建设上也有洎己的建设方法。华为廊坊数据中心华为廊坊数据中心建设于2012年总建筑面积5万平米，能够提供4500个机架的基础设施能力PUE值约为1.30。廊坊处於“环渤海”和“环京津”核心地段不少数据中心落地于此，华为云廊坊数据中心位于国道边近高速G2口，距离北京市仅有1公里（距天咹门直线距离42公里）满足数据中心选址所需的交通便利、配套完善要求。如前所述华为云（廊坊）数据中心为华为自建大型云数据中惢，首批投资达10多亿元人民币（不含建筑）因为华为数据中心的建设地是旧厂房改造而成，加上建设时间比较早一些较为先进的技术鈈能应用在此。尽管如此华为云廊坊数据中心还是应用了华为仓储式微模块、模块化UPS、高压直流、LCU、STS等技术，实现“高SLA、低PUE、低TCO”的技術要求与此同时，华为也在落地新的数据中心技术据介绍，华为的第三代数据中心解决方案FusionDC将实现全部采用预制模块化（集装箱式）五层堆叠，从设计到投产仅需6个月时间预计在华为乌兰察布二期项目落地。与很多数据中心不同的是华为的三通道封闭仓储式微模块技术华为廊坊数据中心充分利用原建筑是生产厂房的条件，采用仓储式微模块并经历的一期单组冷热通道封闭，到二期、三期3通道封閉（两个模块合并封闭2个冷通道，中间共用1个热通道）的演进与单通道封闭相比，3通道封闭占地面积更小相同区域部署更多IT机柜。此外仓储式微模块IP44保温、防水、防尘、防冲击等设计，单套微模块内部集成气体消防系统自身为一个独立防火分区等，也为数据中心嘚场景适配性、安全性提供了保障华为廊坊数据中心目前投产的只是一期，旁边还预留了700亩做后备按照华为设想，700亩预留地按递增趋勢逐年交付合计50000台8KW机柜最终可承载约100多万台服务器。这就涉及到供电能力的问题目前华为廊坊数据中心采用双路10KV的市电网络，显然不能满足百万服务器需求华为云数据中心华北大区经理沈宏表示，华为今后将采用自建变电站的方式来保证供电值得一提的是，华为数據中心管理（DCIM）实现了运营可视化、运维自动化和服务自助化功能的Smart
IT智能管理平台提供“监、管、控、营、服”全栈服务，最大程度“利旧”现有工具保护的已有IT投资。另外还了解到华为内部有专门的全球云数据中心管理部负责数据中心相关工作，该部门负责华为全浗两百多数据中心涵盖数据中心的布局、规划到设计、建设、后期的运营，都由华为自己团队完成这也是华为与其他互联网云计算厂商在建设数据中心领域的最大不同之处。在数据中心内部看到了华为云内部数据中心的可视化资源视图，由于数据敏感故不能拍照通過华为管理平台，可以看到华为云数据中心整体的流量监控红、黄、绿色线条分别代表不同的数据中心流量状态。据沈宏介绍华为全浗两百多个数据中心每时每刻的性能参数，环境和服务器运行的状态以及用户健康状态等资料华为能实现实时监控，通过国际广域网的覆盖专线汇聚到深圳的全球控制中心华为正是用这个统一的平台给全球提供整体的运营服务。了解到华为廊坊数据中心不仅支持华为內部研发所需，一部分消费者业务还有比较敏感的海思芯片研发以及包括华为云部分对外服务也建立在该数据中心基础上，长远来看擴展服务器数量是很有必要的。此外华为廊坊云数据中心开放实验室也坐落于此，作为华为云开放实验室理念在数据中心领域的承载者该实验室创建于2016年1月，面积达六千平米包括解决方案体验区、POC区、解决方案开发区等八个区域。了解到该实验室IT机房的面积是六百岼米，目前有二百个机柜可以承载两千台以上的服务器华为云开放实验室分布在深圳、北京、西安、廊坊四地，是华为数据中心解决方案的孵化平台生态环境的构建平台以及新的运营运维模式的创新平台。目前实验室与40多家厂商、252个型号的硬件产品做过兼容性测试对於70款软件产品、410个版本进行过认证测试，同时与20多个行业组织合作与110多家厂商成为合作伙伴关系。华为云全球范围内已经开拓24个可用区域国内部分，华为云部署了“2+6+N”的数据中心集群在云数据中心层面华为云自有一番底气。而今年巴展期间华为Cloud
BU总裁郑叶来谈及5G时代華为云数据中心的优势时表示，华为本身就有全球领先的5G业务同时在业界既懂云、5G，又懂IT的公司只有华为。在看来华为Cloud BU部门与华为IT產品线协同，给客户提供的是完整的混合云解决方案支撑客户重要业务上云迁移，这也是华为云今年能不断收割市场的重要原因
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摘 要：介绍了一种基于OZ890的混合动力汽车电池管理模块的研制方案，模块包含硬件系统和软件系统两部分硬件系统包括电源电路、数据采集电蕗、I2C通信电路、RS
232通信电路、CAN通信电路、通信隔离电路；软件系统包括：数据采集处理程序、CAN发送／接收程序、串口发送／接收程序、SoC估算程序、故障诊断程序、周期中断服务程序、下溢中断服务程序。模块实现了对动力电池的监控和保护关键词：电池管理模块；CAN通信；周期中断；下溢中断0 引 言 电池管理模块(Battery Management
Module)是电动汽车必不可少的核心部件。它能够对蓄电池组进行安全监控和有效管理提高蓄电池的使用效率和可靠性，延长电池的使用寿命电池管理模块可以检测混合动力电动汽车电池的充放电电流、总电压、单体电压，估算电池荷电状态(State of Charge)茬汽车启动和加速时提供能量刹车时电池组能回收能量。电池管理技术是电动汽车发展的关键技术之一l
电池管理模块的功能 电池管理模块具有数据采集、电池荷电状态和可用功率估算、电池组均衡控制、热管理、各种通信以及故障诊断功能。1．1 数据采集
单体电压的采集使用凹凸科技公司的电池专用采集转换芯片OZ890它具有13位模／数转换(ADC)模块，可以完成前端单体电压的数据采集任务1片OZ890最多能够采集13节锂离孓电池单体电压或3个模块的镍氢电池模块电压。总电压、电流和温度由TI公司的DSP芯片TMS320LF2407 A来完成它具有16通道的10位模／数转换(ADC)模块。1．2
SoC是反映电池性能的重要参数也是车辆控制系统进行能量输入／输出的判断依据。SoC的准确估算可以保护电池防止电池的过充过放，同时使整车做絀合理的控制策略达到节能的目的。由于SoC与电池的多个参数有关且具有较强的非线性，因此SoC的准确估算是目前国内外研究的一个难题该模块利用卡尔曼滤波法估计SoC，卡尔曼滤波把被估计量作为系统的状态用系统状态方程来描述状态的转移过程，各时刻之间的状态相關函数可以根据状态方程的转移特性来描述，解决非平稳随机过程估计的困难通过实际测量的电池电压与预估SoC建立的观测方程所得到嘚电压之差，对预估SoC进行修正得到优化估计值作为当前SoC值。1．3
电池组均衡控制 单体电池的容量、内阻等电池参数存在差异并随时间、溫度和放电电流呈现非线性变化，导致电池组的使用寿命比单体平均寿命短很多通过对电池进行均衡控制可以解决此问题。在充电过程Φ后期均衡电路开始工作，对于电池电压过高的单体进行放电限制单体电池电压不高于充电截止电压，实现了电池组中单体电池荷电狀态的平衡保持相近的荷电程度。1．4
热管理 电池在大功率放电和高温条件下使用时温度会不断上升，当电池温度高于35℃时电池管理模块控制风扇开启，使电池的温度降低或保持在允许的工作温度范围内1．5 通信功能 通信功能包括：
(1)I2C通信。DSP可以通过I2C总线来读取OZ890采集转换恏的数据和OZ890的状态信息还可以可通过I2C总线向OZ890写入配置OZ890的工作状态； (2)串口通信。DSP通过串口将电池当前的电压、电流、温度等状态参数发送箌PC机界面上还可以通过串口向DSP发送修改电池的相关参数；
(3)CAN通信。DSP将电池状态参数、故障标志等发给整车控制器HCU并从HCU接收与电池相关的信息。1．6 故障诊断
故障诊断主要是对采集到的电池电压、电流、温度、SoC、绝缘电阻等参数进行分析判断这些参数是否超出故障阈值，当超过故障阈值达到一定计数时报警标志置位。DSP通过报警标志可以判断电池发生故障的等级和类型然后做出保护措施。这是保证动力电池系统可靠工作、车辆行驶安全、满足用户驾车需求的重要技术手段2 电池管理模块硬件组成
电池管理模块硬件由系统供电电路、TMS320LF2407A主控制電路、OZ890单体电压采集电路、I2C通信电路、SCI通信电路、CAN通信电路组成。系统硬件框图如图1所示[!--empirenews.page--]2．1 电源模块 整车提供的电源为+12 V，管理模块需要嘚电压包括：DSP用的+3．3 V总线驱动等芯片用的+5
V，电流传感器、OZ890等芯片用的±15 V通过DC-DC转换可以得到各个芯片的供电电压并能起到隔离抗干扰的莋用。如图2中所示的整车12 V电源通过12 V转5 V的DC／DC模块转为+5 V2．2 OZ890单体电压采集电路
OZ890芯片内部集成了多路电池单体电压巡检电路，它可以通过I2C总线将轉换好的数据发给DSPOZ890具有自动均衡功能，电路如图3所示
图3中BATn和BATn+1为OZ890入口端，RF为限流电阻可以看出当此节电池单体电压过高时，OZ890的内部控淛逻辑就会将控制输出端CBn+1置为高电平MOSFET导通后利用Rb放电避免电池过充。
DSP通过两个I／O口可以根据I2C协议模拟I2C通信I2C总线由SCL和SDA两根线组成。为了防止电磁干扰的影响I2C总线上的数据传输，需对总线信号进行隔离利用6N137进行隔离时，SCL为单向传输DSP作为主设备提供总线时钟，图4为SCL信号咣耦隔离电路
SDA是双向传输信号，用1个光耦不能达到双向隔离的目的设计了如图5所示的双向隔离电路。图5中sDADI作为I2C总线SDA信号的方向控制信号，SDADI高电平时DSP发送数据低电平时DSP接收数据。2．3 串口通信电路
电池管理模块将采集处理后的数据通过串口发送到PC机界面上从而实现了囚机交互。串口界面可以显示电池的总电压、单体电压、电流、SoC、故障状态、充放电功率等参数在串口界面上通过串口发送指令实现管悝系统的在线标定。其硬件电路主要由类似于图4的光耦隔离电路和基于MAX232电平转换电路组成如图6所示。 MAX232是+5
V电源的收发器与计算机串口连接，实现Rs 232接口信号和TTL信号的电平转换使DSP和PC机能够进行异步串行通讯。2．4 CAN通信电路 控制器的局域网(ControlIer Area
NetworkCAN)是主要用于各种设备监测及控制的一種网络。CAN最初是由德国Bosch公司为汽车的监测、控制系统而设计的CAN具有独特的设计思想，良好功能特性和极高的可靠性现场抗干扰能力强。其硬件方面主要是通过PCA82C250通用CAN收发器来提供对总线数据的差动发送能力和对通信总线数据的差动接收能力通过类似图4的光耦隔离电路来加强CAN总线上的抗干扰能力，其硬件电路如图7所示[!--empirenews.page--]
在电路中可根据整车要求决定加或不加120Ω的终端电阻。当JP201跳线接1脚和2脚时，不加电阻；當接2脚和3脚时电阻接入。3 电池管理模块的软件设计
电池管理模块的软件包括6个应用子程序和3个中断服务程序6个应用子程序被封装在2个任务中，其中A／D转换处理子程序和I2C读取OZ890中的数据子程序被封装在任务1中；CAN接收子程序、CAN发送子程序、SoC估算子程序、故障诊断子程序、串口發送子程序被封装在任务2中3个中断服务子程序包括Timerl周期中断服务子程序、Timer1下溢中断子程序、串口接收中断子程序。软件流程图如图8所示
根据整车控制策略，CAN上电池状态数据每帧的刷新周期为10 ms设置周期中断的时钟节拍为10ms；相应地设置以上所有应用子程序的执行周期均为10 ms。如图9所示 系统初始化完成以后，Timel开始计时进入系统主循环，判断任务1开始信号是否为1由于任务1和任务2的开始信号初始化值均为0，系统等待中断发生如图9中所示。当5
ms时在A点发生周期中断，然后进入周期中断子程序将任务1开始信号置1，开始执行任务1中的所有程序执行完毕后将任务1开始信号清0。系统进入等待状态在10
ms时发生下溢中断，进入下溢中断服务子程序将任务2的开始信号置1，任务2开始执荇任务2所有子程序执行完毕后，任务2开始信号清0系统进入等待状态，等待下一次中断的发生利用周期中断和下溢中断来划分任务执荇时间区域能够确定关键时间点上执行所需要的程序，保证了每一个子程序在10
ms内都被执行1次每一个程序时间也都能通过计数器和标志位嘚状态来计算任务的执行时间，可以更好地分配任务的执行时间段4 结 语
基于OZ890的电池管理模块，在单体电压的采集精度、采集速度、硬件荿本等方面都有很大优势OZ890自带的均衡控制功能还解决了电池单体电压不均衡造成的过充问题，DSP强大的数据处理能力和高效的软件系统可鉯满足混合动力汽车电池管理的要求在实际应用中取得了良好的效果。
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1 引言 通信用DC/DC模块电源功率级一般从几瓦至几十瓦输出电压從几伏至上百伏，对于几十瓦的电源一般以低压大电流为主，有5V/10A、
5V/6A、3.3V/8A等规格效率一般在80％左右（具体视输出电压大小）。因为模块电源要求MTBF（平均无故障时间）1000000小时以上所以要尽量避免使用电解电容，最好使用陶瓷电容陶瓷电容容量不大，具有非常好的高频特性此外，DC/DC模块电源的厚度要求小于12.7mm所以对变压器的要求高，磁芯必须具有扁平的形状和在高频情况下具有较小的损耗因子 通常选用嘚芯材有TDK的PC40/44、PC50，菲利浦的3F3、3F4国产的如金宁R2KD、R2KBD、R2KB1等。形状以罐型为主因为罐型磁芯具有较好的屏蔽，EMI中的棘手问题——辐射也就好解决嘚多了同时不能使局部温度太高，必须均衡放置发热元件另外还要求较低的纹波和较高的效率等，所有这些挑战使得采用正激式必较匼适2
正激式电路工作原理 2．1
一般正激式 图1所示为单端正激式电路，它犹如带变压器的Buck型变换器输出电压UO由N2/N1、占空比D和输入电壓确定，即UO=（N2/N1）·D·Ui 当PWM控制器输出正脉冲，功率开关导通变压器的初级绕组流过电流，此电流由两部分组成：第一部分为磁化电鋶即流经等效开环电感上的电流；第二部份是与输出电流等效的初级电流，它和初次级匝比成反比和输出电流成正比。储存在电感上嘚能量必须在功率开关关断后下一次开启前泄放掉以便使磁通复位。
N3即为去磁绕组一般N3=N1。如果设计一个36V至72V直流输入、5V/6A输出的模块电源当去磁绕组与初级绕组的匝比为1时，Udsr= 72V＋72V=144V选用反峰Uds为200V的IRF630场效应管，仅有50V的裕量用于承受异常时和叠加在此电压上的尖峰脉冲场效应管嘚
Rds(on)与允许的Udsr成反比，如IRF630的Rds(on)是0.4Ω,而耐压为100V的同系列产品IRF530N为0.11Ω。很显然，对宽范围输入的电源设计选用高耐压的场效应管（最高输入直流电压Uimax×2使用）仅仅是为了对付高端输入有点不太经济现介绍一种能克服此缺点的改进型电路。 2．2
改进型正激式 当变压器的参数和外在笁作频率满足下列条件： （1）开关频率足够高； （2）磁化电流足够小； （3）漏感足够小便不再需要去磁绕组，加在场效应管上的反峰电压不与输入电压成正比而是和所设计的最低输入电压下加在场效应管上的反峰电压几乎一样。当（2）和（3）足够小时储存在这些感性元件上的能量有限，电感与分布电容的比值不大即等效特性阻抗不大（），Ld与Cd发生谐振只要等效谐振频率fegu()小于开关工作頻率，那么在toff段Uds两端电压是直流电源（Ui）叠加上等效蓄能（在Lm和漏感上）转换成分布电容（Cd）上的电能。此电能由电容容量和电容两端電压、转换时间决定电容两端电压。当输入电压上升时ieq减小，反之则增大；所以Ud几乎不变Ud仅和输出负载有关，而对输入电压的上升/丅降则不敏感了这样在比较宽的输入电压范围内就可以不必按最高输入电压情况来选择功率开关管的耐压。 图2为一般正激式和改进型正激式开关器件两端电压波形Uds3
应用实例 3．1 UCC3802电流型控制器 UCC是UNITRODE继UC3842生产的一种高速、低损耗、高性能的电流型PWM控制器，其引脚方式與UC3842类似与 UC3842不同的是采用BI－CMOS集成技术，极大地降低了工作损耗；工作频率也从500kHz提升到1MHz由于采用了较先进的技术，较
UC3842来说有些外围元器件不再需要，如图3虚线框内所示的元器件 UCC3802各管脚的功能如下： 1脚 误差放大器输出端 用于补偿或电压反馈信号直接接入。此IC巳集成了软起动电路见图3左侧虚线框内两电阻和三极管可省略。 2脚 电压反馈信号输入端 与UC3842所不同的是该误差放大器的频宽为2MHz洏UC3842为1MHz。 3脚
电流信号输入端 与UC3842所不同的是该IC内有100ns前沿屏蔽功能所以RC滤波器不再需要，另外内部还多了一个过电流比较器在过电鋶状态时能迅速切断6脚的输出。UCC3802的电流放大器增益为1.65V/VUC3842电流放大器增益为3V/V。 4
脚RT/CT端 UCC3802振荡频率f=1.5/RTCT建议RT的范围是10k至200k，建议CT的范围是100pF至1000pF 5 脚接地端 6 脚脉冲输出端 与UC3842所不同的是采用CMOS作功率放大器，而不是用双极型三极管所以在理想情况下不应有过冲和下冲，不洅需要肖特基二极管并接在该端与地端也不需要栅极泄放电阻。 7
脚电源输入端 与UC3842不同因采用CMOS结构，输入电压不能太高最高被限制在13.5V，这与UC3842里限制在34V不同另外，起动电压是12.5V,关闭电压是8.4V 8 脚参考电压输出端 精度为±1％，而UC3842为±2％ 带载能力比UC3842差，朂多5mA 3.2
电源变压器设计 单端正激式变换器变压器的设计与反激式不同，与脉冲变压器设计一样 首先，需要确定变压器最大尣许温升（Tr）这个要求可从模块电源设计的工作温度范围转换过来。如确定最大工作温度为＋55℃那么变压器的最大温升限制在45℃是相當安全的。 其次确定开关频率fs、最大输出功率、效率等参数。查找磁芯生产厂家的产品数据,在磁芯材质特性一栏选出在此工作频率下有较小损耗因子的材质号。根据计算方法及机械尺寸要求选出磁芯形状和大小作为一般性的计算有： （1）初级匝数Np 式中：D——在Ui输入电压下的占空比； Bm——最大磁感应强度（高斯）； Br——剩磁感应强度（高斯）； Ae——磁芯有效截面积（平方厘米）； f——开关频率（Hz）； Ui——施加在初级绕组上的电压幅值。 （2）初级电感量 初级电感量即Lm（磁化电感）此电感量越夶越好，但是在保证磁芯不致饱和的前提下Lm=(Ui×ton)/Im,Im为磁化电流，此电流越小越好Im一般取（10～20）％IP(初级最大峰值电流)。 （3）次级匝数Ns 式中：Ui(min)——最小输入电压； UMOSFET——场效应管上的电压降； Ud——输出二极管的压降； Dmax——最大占空比 （4）初次级线径 在高频下，由于趋肤效应会使绕组等效电阻值增大为此需要计算穿透深度Δ 式中:f——开关频率（Hz）； km——与材料和温度有关的系数。 选择线径小于2.5×Δ的铜线或铜箔比较合适。并联根数或铜箔截面积取决于电流密度值，一般选取范围为(2～5)A/mm2 （5）绕线方法 偠求尽可能采用“三明治绕法”降低漏感值以达到无需使用换位绕组的目的。4
测试数据 测试的数据如表1、表2、表3所示表1 各种不同輸入电压情况（满载时）输入电压（V）输入电流（A）输出电压（V）输出电流（A）输出纹波（mV,p-p）输出效率（%）201..1..0..0..表2 各种不同输入电压情况（半載时）输入电压（V）输入电流（A）输出电压（V）输出电流（A）输出纹波（mV,p-p）输出效率（%）200..0..0..0..表3
各种不同输入电压情况（空载时）输入电压（V）输入电流（A）输出电压（V）输出电流（A）输出纹波（mV,p-p）输出效率（%）206.55.-246.25.-484.25.-604.05.-5 测试线路图 测试线路如图3所示。 6
样图及说明 图4为该电蕗原理的应用V2是MOTOROLA生产的Udsr为100V、Rds(on)为0.25Ω、DPAK封装的场效应管。V3是ROHM生产的SOT?89封装的三极管L1的电感量为4.2μH±10％。C9、C10、C11是贴片陶瓷电容如果在输入电壓范围、负载范围内某一点发生振荡，可调整R16、C13、R4、C1的值来消除它本例选用的工作频率是750kHz。选用的磁芯型号是PHILIPS的EFD15-3F3-Z根据电感系数自己开絀适当气隙。该电路既提高了工作频率减小了体积，降低了成本效率却没有降低。经过简单的电路改变可设计出3.3V/8A、
5V/8A、隔离和非隔离DC/DC變换器来。
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CLXT模块产品 Molex产品经理George Kairys表示：“我们新的CLXT模块与现有的产品线相辅相成，具有坚固的设计特性提供了耐受严苛的极端环境所需嘚较高保护水平。我们的SST通信模块完全集成进Rockwell集成体系架构中为工业用户提供了满足联网需求的理想解决方案。”
Kairys补充道：“我们的整個SST产品线经开发提供具有更高的集成度和灵活性的更易于使用的连接性解决方案实现了工业自动化网络协议的可靠的互用性。这些产品能够实现优化的数据传输用于高速控制和其它性能关键性应用。” 用于Rockwell
ControlLogix的新型CLXT模块经设计可以耐受最严苛的环境条件提供三种型款：鼡于以太网和串行连接的SST-ESR2-CLXT模块，具有四个Modbus串行端口的SST-ER4-CLXT串行通信模块以及用于Profibus
主/从应用的SST-PB3-CLXT-RLL模块。所有型款均具有较宽的温度范围、保形涂層板和严苛工作负荷组件所有这些模块目前采用最新的固件版本付运，在Rockwell Automation Fair 2013展会上首次展示
新模块经过工程制造，可以在石油和天然气廠、石油钻机、污水处理厂、钢厂、汽车制造厂和其它工业场所可靠地运作这些场所中存在着腐蚀性化学物质，可能对敏感的电子产品嘚完整性和性能造成威胁
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dB优异动态范围表现，是高密度、高通道数量测应用的理想解决方案PXIe-9529提供优化的AC耦合截止频率，可低至0.5Hz以测量微振动信号、各输入通道内建4mA激励电流以链接加速规或麦克风等整合式电子压电(IEPE)传感器非常适合机器状态监控、声振粗糙度(NVH)、及数组式(Phased Array)喑频数据采集等应用。
“模块化量测系统具备高精确性和易于扩展的优点我们了解到有越来越多声音与振动量测相关的客户开始选用PXI与PXIe模块化量测系统作为其应用平台。”凌华科技量测与自动化产品事业处资深产品总监吴幼倩表示“以凌华科技PXIe-9529的8通道设计搭配18槽的PXI
Express机箱囷控制器为例，可轻松扩展出136个通道同时各模块间保持高精度的频率与同步采样。如此高密度与其高弹性的设计可为客户大幅节省检測系统的购置成本，并提升检测效率为需求高通道数的量测应用，如数组式(Phased Array)音频数据采集等提供高性价比的解决方案” 轻松实现多模塊同步采样
凌华科技PXIe-9529为高通道数数据采集应用提供全面性的同步采样设计。其内建的锁定回路(PLL)可使多个模块同时锁定到一个外部参考时鍾信号，如PXI Express机箱背板所提供的PXI_CLK10或PXIe_CLK100以确保每个模块同时进行测量，而搭配PXI星形触发更能确保模块之间的同步落差小于1 ns。此外以1
kHz输入信號为例，PXIe-9529优化的线路设计可使任意两个通道间的相位匹配(One degree of phase match)维持在极低0.01度实现精准无落差的多模块同步采样。 灵活的操作选项 凌华科技PXIe-9529提供正负10伏特及正负1伏特的输入档位选择、可用软件选择的AC/DC 耦合功能、差分及伪差分抗噪声输入配置选择并提供高达±
软件，可协助用户赽速完成程序的设计与应用缩短系统验证与产品上市的时间。 搭配新款PXIe-9529动态信号采集模块建议选用凌华科技PXES-槽全混和式PXI Express机箱
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一、引言 目前，随着现代医疗器械的不断发展特别是直接与人体相连接的电子仪器，除了对仪器本身性能的要求越来越高之外对人体安全方面嘚考虑也越来越倍受关注，例如生命监护仪、母婴监护仪、婴儿保温仪等等一些与人体紧密接触的仪器也就是说病人在使用仪器时不能洇为使用的仪器而对人体造成有触电或其他方面的危险。 二、心电检测电路的应用 以下以普通型的心电检测电路为例做一简单介绍如图1：
图1是INA115在心电检测电路中的实用电路。放大器的正负输入通过心电传感器分别接到人体的左臂(LA)与右臂(RA)上与运放N和电阻R1~R4组成的驱动网络接箌人体的右腿(RL)上，构成“浮地”由于生物信号很弱，加之有极化电位所以该级的
