近年来，随着集成电路工艺技术的进步，电子系统的构成发生了两个重要的变化： 一个是数字信号处理和数字电路成为系统的核心，一个是整个电子系统可以集成在一个芯片上（称为片上系统)。这些变化改变了模拟电路在电子系统中的作用，并且影响着模拟集成电路的发展。 数字电路不仅具有远远超过模拟电路的集成规模，而且具有可编程、灵活、易于附加功能、设计周期短、对噪声和制造工艺误差的抗扰性强等优点，因而大多数复杂系统以数字信号处理和数字电路为核心已成为必然的趋势。虽然如此，模拟电路仍然是电子系统中非常重要的组成部分。这是因为我们接触到的外部世界的物理量主要都是模拟量，比如图像、声音、压力、温度、湿度、重量等，要将它们变换为数字信号，需要模拟信号处理和数据转换电路，如果这些电路性能不够高，将会影响整个系统的性能。其次，系统中的许多功能不可能或很难用数字电路完成，如微弱信号放大，很高频率和宽频带信号的实时处理等。因此，虽然模拟电路在系统中不再是核心，但作为固有的模拟世界与数字系统的接口，其地位和作用仍然十分重要。 片上系统要求将数字电路和模拟电路集成在一个芯片上，这希望模拟电路使用与数字电路相同的制造工艺。随着MOS器件的线宽不断减小，使MOS器件的性能不断提高，MOS数字电路成为数字集成电路的主流，并因此促进了MOS模拟集成电路的迅速发展。为了适应电子系统功能的不断扩展和性能的不断提高，对模拟电路在降低电源电压、提高工作频率、扩大线性工作范围和提高性能指标的精度和稳定度等方面提出更高要求，促进了新电路技术的发展。 作为研究生课程的教材，本书内容是在本科相关课程基础上的深化和扩展，同时涉及实际设计中需要考虑的一些问题，重点介绍具有高工作频率、低电源电压和高工作稳定性的新电路技术和在电子系统中占有重要地位的功能电路及其中的新技术。全书共7章，大致可分为三个部分。第一部分包括第1章和第7章。第1章为MOS模拟集成电路基础，比较全面地介绍MOS器件的工作原理和特性以及由MOS器件构成的基本单元电路，为学习本教材其他内容提供必要的知识。由于版图设计与工艺参数对模拟集成电路性能的影响很大，因此第7章简单介绍制造MOS模拟集成电路的CMOS工艺过程和版图设计技术，读者可以通过对该章所介绍的相关背景知识的了解，更深入地理解MOS器件和电路的特性，有助于更好地完成模拟集成电路的可实现性设计。第二部分为新电路技术，由第2章、第3章和第5章的部分组成，包括近年来逐步获得广泛应用的电流模电路、抽样数据电路和对数域电路，它们在提高工作频率、降低电源电压、扩大线性工作范围和提高性能指标的精度和稳定度方面具有明显的潜力，同时它们也引入了一些模拟电路的新概念。这些内容有助于读者开拓提高电路性能方面的思路。第2章介绍电流模电路的工作原理、特点和典型电路。与传统的以电压作为信号载体的电路不同，这是一种以电流作为信号载体的电路，虽然在电路中电压和电流总是共同存在并相互作用的，但由于信号载体不同，不仅电路性能不同而且电路结构也不同。第3章介绍抽样数据电路的特点和开关电容与开关电流电路的工作原理、分析方法与典型电路。抽样数据电路类似于数字电路，处理的是时间离散信号，又类似于模拟电路，处理的是幅度连续信号，它比模拟电路具有稳定准确的时间常数，解决了模拟电路实际应用中的一大障碍。对数域电路在第5章中结合其在滤波器中的应用介绍，这类电路除具有良好的电性能外，还提出了一种利用器件的非线性特性实现线性电路的新思路。第三部分介绍几个模拟电路的功能模块，它们是电子系统中的关键组成部分，并且与信号和信号处理联系密切，有助于在信号和电路间形成整体观念。这部分包括第4章至第6章。第4章介绍数据转换电路的技术指标和高精度与高速度转换电路的构成、工作原理、特点和典型电路。第5章介绍模拟集成滤波器的设计方法和主要类型，包括连续时间滤波器、对数域滤波器和抽样数据滤波器。第6章介绍通信系统中的收发器与射频前端电路，包括收信器、发信器的技术指标、结构和典型电路。因为载波通信系统传输的是模拟信号，射频前端电路的性能对整个通信系统有直接的影响，所以射频集成电路已成为重要的研究课题。 〖〗高等模拟集成电路〖〗〖〗前言〖〗〖〗本书是在为研究生开设的“高等模拟集成电路”课程讲义的基础上整理而成，由董在望主编，第1、4、7章由李冬梅编写，第6章由王志华编写，第5章由李永明和董在望编写，第2、3章由董在望编写，李国林参加了部分章节的校核工作。 本书可作为信息与通信工程和电子科学与技术学科相关课程的研究生教材或教学参考书，也可作为本科教学参考书或选修课教材和供相关专业的工程技术人员参考。 清华大学出版社多位编辑为本书的出版做了卓有成效的工作，深致谢意。 限于编者水平，难免有错误和疏漏之处，欢迎批评指正。 目录 1.1MOS器件基础及器件模型 1.1.1结构及工作原理 1.1.2衬底调制效应 1.1.3小信号模型 1.1.4亚阈区效应 1.1.5短沟效应 1.1.6SPICE模型 1.2基本放大电路 1.2.1共源(CS)放大电路 1.2.2共漏(CD)放大电路 1.2.3共栅(CG)放大电路 1.2.4共源共栅(CSCG)放大电路 1.2.5差分放大电路 1.3电流源电路 1.3.1二极管连接的MOS器件 1.3.2基本镜像电流源 1.3.3威尔逊电流源 1.3.4共源共栅电流源 1.3.5有源负载放大电路 1.4运算放大器 1.4.1运算放大器的主要参数 1.4.2单级运算放大器 1.4.3两级运算放大器 1.4.4共模反馈(CMFB) 1.4.5运算放大器的频率补偿 1.5模拟开关 1.5.1导通电阻 1.5.2电荷注入与时钟馈通 1.6带隙基准电压源 1.6.1工作原理 1.6.2与CMOS工艺兼容的带隙基准电压源 思考题 2电流模电路 2.1概述 2.1.1电流模电路的概念 2.1.2电流模电路的特点 2.2基本电流模电路 2.2.1电流镜电路 2.2.2电流放大器 2.2.3电流模积分器 2.3电流模功能电路 2.3.1跨导线性电路 2.3.2电流传输器 2.4从电压模电路变换到电流模电路 2.5电流模电路中的非理想效应 2.5.1MOSFET之间的失配 2.5.2寄生电容对频率特性的影响 思考题 3抽样数据电路 3.1开关电容电路和开关电流电路的基本分析方法 3.1.1开关电容电路的时域分析 3.1.2开关电流电路的时域分析 3.1.3抽样数据电路的频域分析 3.2开关电容电路 3.2.1开关电容单元电路 3.2.2开关电容电路的特点 3.2.3非理想因素的影响 3.3开关电流电路 3.3.1开关电流单元电路 3.3.2开关电流电路的特点 3.3.3非理想因素的影响 思考题 4A/D转换器与D/A转换器 4.1概述 4.1.1电子系统中的A/D与D/A转换 4.1.2A/D与D/A转换器的基本原理 4.1.3A/D与D/A转换器的性能指标 4.1.4A/D与D/A转换器的分类 4.1.5A/D与D/A转换器中常用的数码类型 4.2高速A/D转换器 4.2.1全并行结构A/D转换器 4.2.2两步结构A/D转换器 4.2.3插值与折叠结构A/D转换器 4.2.4流水线结构A/D转换器 4.2.5交织结构A/D转换器 4.3高精度A/D转换器 4.3.1逐次逼近型A/D转换器 4.3.2双斜率积分型A/D转换器 4.3.3过采样ΣΔA/D转换器 4.4D/A转换器 4.4.1电阻型D/A转换器 4.4.2电流型D/A转换器 4.4.3电容型D/A转换器 思考题 5集成滤波器 5.1引言 5.1.1滤波器的数学描述 5.1.2滤波器的频率特性 5.1.3滤波器设计的逼近方法 5.2连续时间滤波器 5.2.1连续时间滤波器的设计方法 5.2.2跨导电容（GmC）连续时间滤波器 5.2.3连续时间滤波器的片上自动调节电路 5.3对数域滤波器 5.3.1对数域电路概念及其特点 5.3.2对数域电路基本单元 5.3.3对数域滤波器 5.4抽样数据滤波器 5.4.1设计方法 5.4.2SZ域映射 5.4.3开关电容电路转换为开关电流电路的方法 思考题 6收发器与射频前端电路 6.1通信系统中的射频收发器 6.2集成收信器 6.2.1外差式接收与镜像信号 6.2.2复数信号处理 6.2.3收信器前端结构 6.3集成发信器 6.3.1上变换器 6.3.2发信器结构 6.4收发器的技术指标 6.4.1噪声性能 6.4.2灵敏度 6.4.3失真特性与线性度 6.4.4动态范围 6.5射频电路设计 6.5.1晶体管模型与参数 6.5.2噪声 6.5.3集成无源器件 6.5.4低噪声放大器 6.5.5混频器 6.5.6频率综合器 6.5.7功率放大器 思考题 7CMOS集成电路制造工艺及版图设计 7.1集成电路制造工艺简介 7.1.1单晶生长与衬底制备 7.1.2光刻 7.1.3氧化 7.1.4扩散及离子注入 7.1.5化学气相淀积（CVD） 7.1.6接触与互连 7.2CMOS工艺流程与集成电路中的元件 7.2.1硅栅CMOS工艺流程 7.2.2CMOS集成电路中的无源元件 7.2.3CMOS集成电路中的寄生效应 7.3版图设计 7.3.1硅栅CMOS集成电路的版图构成 7.3.2版图设计规则 7.3.3CMOS版图设计技术 思考题
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阻容降压式电源:将交流市电转换为低压直流的常规方法是采用变压器降压后再整流滤波，当受体积和成本等因素的限制时，最简单实用的方法就是采用电容降压式电源。与变压器降压相比，电容降压（也可理解成电容限流）的电源体积小、经济、可靠、效率高，缺点是不如变压器降压的电源安全。通过电容器把交流电引入负载中，对地有220V电压，人易触电，但若用在不需人体接触的电路内部电路电源中，本缺点也可克服。如冰箱电子温控器或遥控电源的开/关等电源都是用电容器降压而制成的。
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这个应用报告讨论了如何用MSP430微处理器来设计单接触电容传感器接口的问题。采用具有超低功耗特性和集成外围设备的MSP430，单接触用户接口可以很轻松地实现。这个应用报告提供了技术概述，系统关注的细节和使用MSP430系列进行电容传感器设计不同方法的技术细节。
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PCF8883T是NXP半导体最新推出的一款电容式接近开关，它采用了EDSIEN专利，用数字方法来检测遥感板的电容变化。通过使用连续自动校准功能，可以自动补偿静态的电容变化（而非动态的电容变化）。遥感板（如导电箔）可以直接连接到IC，也可以使用同轴电缆与IC远程连接。
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单片机应用技术选编(3) 目录 第一章 单片机的综合应用技术1.1 8098单片机存储器的扩展技术1.2 87C196KC单片机的DMA功能1.3 MCS?96系列单片机高精度接口设计1.4 利用PC机的8096软件开发系统1.5 EPROM模拟器及其应用1.6 MCS?51智能反汇编软件的设计与实现1.7 MCS?51系列软件设计与调试中一个值得注意的问题1.8 PL／M语言在微机开发系统中的应用特性1.9 MCS?51单片机开发系统中的断点产生1.10 C语言实型数与单片机浮点数之间数据格式的转换1.11 微机控制系统初始化问题探讨1.12 MCS?51中断系统中的复位问题1.13 工业控制软件的编程原则与编程技巧1.14 CMOS微处理器的功耗特性及其功耗控制原理和应用1.15 基于PLL技术的A/D、D/A转换器的设计1.16 智能仪器监控程序的模块化设计1.17 用软件逻辑开关实现单片机的地址重叠使用1.18 8259A可编程中断控制器与8031单片机接口电路及编程1.19 NSC810及其在各种微处理机中的应用1.20 MC146818在使用中的几个问题1.21 交流伺服系统中采用8155兼作双口信箱存储器的双微机结构1.22 实用汉字库芯片的制作 第二章 新一代存储器及逻辑器件2.1 新一代非易失性记忆元件--闪烁存储器2.2 Flash存储器及应用2.3 随机静态存储器HM628128及应用2.4 非挥发性随机存储器NOVRAM2.5 ASIC的设计方法和设计工具2.6 GAL器件的编程方法及其应用2.7 第三代可编程逻辑器件--高密EPLD辑器件EPLDFPGA设计转换 第三章 数据采集、前向通道与测量技术 3.1 温度传感器通道接口技术 3.2 LM135系列精密温度传感器的原理和应用 3.3 仪表放大器AD626的应用 3.4 5G7650使用中应注意的问题 3.5 用集成运算放大器构成电荷放大器组件 3.6 普通光电耦合器的线性应用 3.7 高线性光耦合型隔离放大器的研制 3.8 一种隔离型16位单片机高精度模拟量接口3.9 单片16位A/D转换器AD7701及其与8031单片机的串行接口3.10 双积分型A/D转换器与MCS?51系列单片机接口的新方法3.11 8031单片机与AD574A/D转换器的最简接口3.12 8098单片机A/D转换接口及其程序设计3.13 提高A/D转换器分辨率的实用方案3.14 用CD4051提高8098单片机内10位A/D转换器分辨率的方法3.15 单片机实现16位高速积分式A/D转换器3.16 434位A/D转换器MAX133(134)的原理及应用3.17 AD574A应用中应注意的问题 3.18 CC14433使用中应注意的问题 3.19 高精度宽范围数据采集系统的温度补偿途径 3.20 缩短ICL7135A/D采样程序时间的一种方法 3.21 用单片机实现的数字式自动增益控制 3.22 自动量程转换电路 3.23 双积分型A/D的自动量程切换电路 3.24 常用双积分型A/D转换器自换程功能的扩展3.25 具有自动量程转换功能的单片机A/D接口3.26 混合型数据采集器SDM857的功能与应用3.27 高速数据采集系统的传输接口3.28 SJ2000方向鉴别位移脉宽频率检测多用途专用集成电路3.29 多路高速高精度F/D专用集成电路3.30 数控带通滤波器的实现及其典型应用 第四章 控制系统与后向通道接口技术4.1 模糊逻辑与模糊控制4.2 自动控制技术的新发展--模糊控制技术4.3 模糊控制表的确定原则4.4 变结构模糊控制系统的实验研究4.5 新型集成模糊数据相关器NLX1124.6 功率固态继电器的应用4.7 双向功率MOS固态继电器4.8 SSR小型固态继电器与PSSR功率参数固态继电器4.9 JGD型多功能固态继电器的原理和应用4.10 光电耦合器在晶闸管触发电路中的应用4.11 一种廉价的12位D/A转换器AD667及接口4.12 利用单片机构成高精度PWM式12位D/A4.13 三相高频PWM模块SLE45204.14 专用集成电路TCA785及其应用4.15 单片温度控制器LM3911的应用4.16 工业测控系统软件设计的若干问题研究 第五章 人机对话通道接口技术5.1 廉价实用的8×8键盘5.2 单片机遥控键盘接口5.3 对8279键盘显示接口的改进5.4 用单片机8031的七根I/O线实现对键盘与显示器的控制5.5 通用8位LED数码管驱动电路ICM7218B5.6 利用条图显示驱动器LM3914组成100段LED显示器的方法5.7 液晶显示器的多极驱动方式5.8 点阵式液晶显示屏的构造与应用5.9 点阵式液晶显示器图形程序设计5.10 DMF5001N点阵式液晶显示器和8098单片机的接口技术5.11 8098单片机与液晶显示控制器HD61830接口5.12 利用PL/M语言对点阵式液晶显示器进行汉字程序设计5.13 语音合成器TMS 5220的开发与应用5.14 制作T6668语音系统的一些技术问题5.15 单片机、单板机在屏显系统中的应用 第六章 多机通讯网络与遥控技术6.1 用双UART构成的可寻址遥测点装置--兼谈如何组成系统6.2 IBM?PC微机与8098单片机的多机通讯6.3 80C196单片机与IBM?PC机的串行通讯6.4 IBM?PC与MCS?51多机通讯的研究6.5 半双工方式传送的单片机多机通信接口电路及软件设计6.6 单片机与IBM／PC机通讯的新型接口及编程6.7 用光耦实现一点对多点的总线式通讯电路6.8 用EPROM作为通讯变换器实现多机通讯6.9 ICL232单电源双RS?232发送／接收器及其应用6.10 DTMF信号发送／接收电路芯片MT8880及应用6.11 通用红外线遥控系统6.12 8031单片机在遥控解码方面的应用 第七章 电源、电压变换及电源监视7.1 用于微机控制系统的高可靠性供电方法7.2 80C31单片机防掉电和抗干扰电源的设计7.3 可编程基准电压源7.4 电源电压监视器件M81953B7.5 检出电压可任意设定的电源电压监测器7.6 低压降(LDO?Low Drop?Out)稳压器7.7 LM317三端可调稳压器应用二例7.8 三端集成稳压器的扩流应用 第八章 可靠性与抗干扰技术8.1 数字电路的可靠性设计实践与体会8.2 单片机容错系统的设计与实现8.3 微机测控系统的接地、屏蔽和电源供给8.4 ATE的抗干扰及接地技术8.5 微处理器监控电路MAX690A／MAX692A8.6 电测仪表电路的实用抗干扰技术8.7 工业镀锌电阻炉温度控制机的抗干扰措施8.8 一种简单的抗干扰控制算法 ? 第九章 综合应用实例9.1 蔬菜灌溉相关参数的自动检测9.2 MH?214溶解氧测定仪9.3 COP840C单片机在液晶线控空调电脑控制器中的应用9.4 单片机在电饭煲中的应用9.5 用PIC单片机制作电扇自然风发生器 第十章 文章摘要 一、 单片机的综合应用技术1.1 摩托罗拉8位单片机的应用和开发1.2 NS公司的COP800系列8位单片机1.3 M68HC11与MCS?51单片机功能比较1.4 8098单片机8M存储空间的扩展技术1.5 80C196KC单片机的外部设备事件服务器1.6 一种多进程实时控制系统的软件设计1.7 开发单片机的结构化高级语言PL/M?961.8 应用软件开发中的菜单接口技术1.9 单片机用户系统EPROM中用户程序的剖析方法1.10 BJS?98硬件、软件典型实验1.11 FORTH语言系统的开发应用1.12 在Transputer系统上用并行C语言编程的特点1.13 一种软件扩展8031内部计数器简易方法1.14 MCS 51系列单片机功能测试方法研究1.15 用CD 4520B设计对称输出分频器的方法1.16 多路模拟开关CC 4051功能扩展方法1.17 条形码技术及其应用系统的设计与实现? 二、 新一代存储器及逻辑器件2.1 一种多功能存储器M6M 72561J2.2 串行E2PROM及其在智能仪器中的应用2.3 新型高性能的AT24C系列串行E2PROM2.4 2K～512K EPROM编程卡2.5 电子盘的设计与实现2.6 NS GAL器件的封装标签、类型代码和编程结构间的关系 三、数据采集、前向通道与测量技术3.1 仪器用精密运放CA3193的应用3.2 集成电压?电流转换器XTR100的应用3.3 瞬时浮点放大器及应用3.4 隔离放大器289Ｊ及其应用3.5 ICS?300系列新型加速度传感器3.6 一种实用的压力传感器接口电路3.7 霍尔传感器的应用3.8 一种对多个传感器进行调理的方法3.9 两线制压力变送器3.10 小信号双线变送器XTR101的使用3.11 两线长距离频率传输压力变送器的设计3.12 测温元件AD590及其应用3.13 热敏电阻应用动态3.14 一种组合式A/D、D/A转换器的设计3.15 一种复合式A/D转换器3.16 TLC549串行输出ADC及其应用3.17 提高A/D转换精度的方法--双通道A/D转换3.18 模数转换器ICL7135的0～3.9999Ｖ显示3.19 微型光耦合器3.20 一种高精度的分压器电路3.21 利用单片机软件作热电偶非线性补偿3.22 三线制RTD测量电路及应用中要注意的问题3.23 微伏信号高精度检测中极易被忽略的问题3.24 宽范围等分辨率精密测量法3.25 传感器在线校准系统3.26 一种高精度的热敏电阻测温电路3.27 超声波专用集成电路LM1812的原理与应用3.28 旋转变压器数字化检测及其在8098单片机控制伺服系统中的应用3.29 单片集成两端式感温电流源AD590在温度测控系统中的应用?3.30 数字示波器和单片机构成的自动测试系统3.31 霍尔效应式功率测量研究 四、 控制系统与后向通道接口技术4.1 模糊逻辑与模糊控制(实用模糊控制讲座之一)4.2 红绿灯模糊控制器(实用模糊控制讲座之二)4.3 国外模糊技术新产品4.4 交流串级调速双环模糊PI单片机控制系统4.5 时序控制专用集成电路LT156及其应用4.6 电池充电控制集成电路4.7 双向晶闸管4.8 双向可控硅的自触发电路及其应用4.9 微处理器晶闸管频率自适应触发器4.10 F18系列晶闸管模块介绍4.11 集成电路UAA4002的原理及应用4.12 IGBT及其驱动电路4.13 TWH8751应用集锦4.14 结构可变式计算机工业控制系统设计4.15 单片机控制的音响编辑器 五、 人机对话通道接口技术5.1 5×7点阵LED智能显示器的应用5.2 基于8031串行口的LED电子广告牌5.3 点阵液晶显示控制器与计算机的接口技术5.4 单片机控制可编程液晶显示系统5.5 大规模语言集成电路应用综述5.6 最新可编程语言集成电路MSSIO61的应用5.7 用PC打印机接口扩展并行接口 六、 多机系统、网络与遥控技术6.1 用8098单片机构成的分布式测温系统6.2 平衡接口EIA?422和EIA485设计指南6.3 I2C BUS及其系统设计6.4 摩托罗拉可寻址异步接受／发送器6.5 用5V供电的RS232C接口芯片6.6 四通道红外遥控器6.7 TA7333P和TA7657P的功能及应用 七、 电源、电压变换及电源监视7.1 单片机控制的可控硅三相电源调压稳压技术7.2 集成开关电源控制器MC34063的原理及应用7.3 LM299精密基准电压源7.4 集成过压保护器的应用7.5 3Ｖ供电的革命7.6 HMOS微机的超低电源电压运行技术 八、 可靠性与抗干扰设计8.1 浅谈舰船电磁兼容与可靠性 九、 综合应用实例9.1 8098单片机交流电气参数测试系统的设计和应用9.2 主轴回转误差补偿控制器9.3 FWK?A型大功率发射台微机控制系统9.4 高性能压控振荡型精密波形发生器ＩCＬ8038及应用9.5 单片机COP 840C在洗碗机中的应用
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单片机应用系统抗干扰技术:第1章 电磁干扰控制基础. 1.1 电磁干扰的基本概念1 1.1.1 噪声与干扰1 1.1.2 电磁干扰的形成因素2 1.1.3 干扰的分类2 1.2 电磁兼容性3 1.2.1 电磁兼容性定义3 1.2.2 电磁兼容性设计3 1.2.3 电磁兼容性常用术语4 1.2.4 电磁兼容性标准6 1.3 差模干扰和共模干扰8 1.3.1 差模干扰8 1.3.2 共模干扰9 1.4 电磁耦合的等效模型9 1.4.1 集中参数模型9 1.4.2 分布参数模型10 1.4.3 电磁波辐射模型11 1.5 电磁干扰的耦合途径14 1.5.1 传导耦合14 1.5.2 感应耦合（近场耦合）15 .1.5.3 电磁辐射耦合（远场耦合）15 1.6 单片机应用系统电磁干扰控制的一般方法16 第2章 数字信号耦合与传输机理 2.1 数字信号与电磁干扰18 2.1.1 数字信号的开关速度与频谱18 2.1.2 开关暂态电源尖峰电流噪声22 2.1.3 开关暂态接地反冲噪声24 2.1.4 高速数字电路的EMI特点25 2.2 导线阻抗与线间耦合27 2.2.1 导体交直流电阻的计算27 2.2.2 导体电感量的计算29 2.2.3 导体电容量的计算31 2.2.4 电感耦合分析32 2.2.5 电容耦合分析35 2.3 信号的长线传输36 2.3.1 长线传输过程的数学描述36 2.3.2 均匀传输线特性40 2.3.3 传输线特性阻抗计算42 2.3.4 传输线特性阻抗的重复性与阻抗匹配44 2.4 数字信号传输过程中的畸变45 2.4.1 信号传输的入射畸变45 2.4.2 信号传输的反射畸变46 2.5 信号传输畸变的抑制措施49 2.5.1 最大传输线长度的计算49 2.5.2 端点的阻抗匹配50 2.6 数字信号的辐射52 2.6.1 差模辐射52 2.6.2 共模辐射55 2.6.3 差模和共模辐射比较57 第3章 常用元件的可靠性能与选择 3.1 元件的选择与降额设计59 3.1.1 元件的选择准则59 3.1.2 元件的降额设计59 3.2 电阻器60 3.2.1 电阻器的等效电路60 3.2.2 电阻器的内部噪声60 3.2.3 电阻器的温度特性61 3.2.4 电阻器的分类与主要参数62 3.2.5 电阻器的正确选用66 3.3 电容器67 3.3.1 电容器的等效电路67 3.3.2 电容器的种类与型号68 3.3.3 电容器的标志方法70 3.3.4 电容器引脚的电感量71 3.3.5 电容器的正确选用71 3.3.6 电容器使用注意事项73 3.4 电感器73 3.4.1 电感器的等效电路74 3.4.2 电感器使用的注意事项74 3.5 数字集成电路的抗干扰性能75 3.5.1 噪声容限与抗干扰能力75 3.5.2 施密特集成电路的噪声容限77 3.5.3 TTL数字集成电路的抗干扰性能78 3.5.4 CMOS数字集成电路的抗干扰性能79 3.5.5 CMOS电路使用中注意事项80 3.5.6 集成门电路系列型号81 3.6 高速CMOS 54/74HC系列接口设计83 3.6.1 54/74HC 系列芯片特点83 3.6.2 74HC与TTL接口85 3.6.3 74HC与单片机接口85 3.7 元器件的装配工艺对可靠性的影响86 第4章 电磁干扰硬件控制技术 4.1 屏蔽技术88 4.1.1 电场屏蔽88 4.1.2 磁场屏蔽89 4.1.3 电磁场屏蔽91 4.1.4 屏蔽损耗的计算92 4.1.5 屏蔽体屏蔽效能的计算99 4.1.6 屏蔽箱的设计100 4.1.7 电磁泄漏的抑制措施102 4.1.8 电缆屏蔽层的屏蔽原理108 4.1.9 屏蔽与接地113 4.1.10 屏蔽设计要点113 4.2 接地技术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 接地系统的布局119 4.2.5 接地装置和接地电阻120 4.2.6 地环路问题121 4.2.7 浮地方式122 4.2.8 电缆屏蔽层接地123 4.3 滤波技术126 4.3.1 滤波器概述127 4.3.2 无源滤波器130 4.3.3 有源滤波器138 4.3.4 铁氧体抗干扰磁珠143 4.3.5 贯通滤波器146 4.3.6 电缆线滤波连接器149 4.3.7 PCB板滤波器件154 4.4 隔离技术155 4.4.1 光电隔离156 4.4.2 继电器隔离160 4.4.3 变压器隔离 161 4.4.4 布线隔离161 4.4.5 共模扼流圈162 4.5 电路平衡结构164 4.5.1 双绞线在平衡电路中的使用164 4.5.2 同轴电缆的平衡结构165 4.5.3 差分放大器165 4.6 双绞线的抗干扰原理及应用166 4.6.1 双绞线的抗干扰原理166 4.6.2 双绞线的应用168 4.7 信号线间的串扰及抑制169 4.7.1 线间串扰分析169 4.7.2 线间串扰的抑制173 4.8 信号线的选择与敷设174 4.8.1 信号线型式的选择174 4.8.2 信号线截面的选择175 4.8.3 单股导线的阻抗分析175 4.8.4 信号线的敷设176 4.9 漏电干扰的防止措施177 4.10 抑制数字信号噪声常用硬件措施177 4.10.1 数字信号负传输方式178 4.10.2 提高数字信号的电压等级178 4.10.3 数字输入信号的RC阻容滤波179 4.10.4 提高输入端的门限电压181 4.10.5 输入开关触点抖动干扰的抑制方法181 4.10.6 提高器件的驱动能力184 4.11 静电放电干扰及其抑制184 第5章 主机单元配置与抗干扰设计 5.1 单片机主机单元组成特点186 5.1.1 80C51最小应用系统186 5.1.2 低功耗单片机最小应用系统187 5.2 总线的可靠性设计191 5.2.1 总线驱动器191 5.2.2 总线的负载平衡192 5.2.3 总线上拉电阻的配置192 5.3 芯片配置与抗干扰193 5.3.1去耦电容配置194 5.3.2 数字输入端的噪声抑制194 5.3.3 数字电路不用端的处理195 5.3.4 存储器的布线196 5.4 译码电路的可靠性分析197 5.4.1 过渡干扰与译码选通197 5.4.2 译码方式与抗干扰200 5.5 时钟电路配置200 5.6 复位电路设计201 5.6.1 复位电路RC参数的选择201 5.6.2 复位电路的可靠性与抗干扰分析202 5.6.3 I/O接口芯片的延时复位205 5.7 单片机系统的中断保护问题205 5.7.1 80C51单片机的中断机构205 5.7.2 常用的几种中断保护措施205 5.8 RAM数据掉电保护207 5.8.1 片内RAM数据保护207 5.8.2 利用双片选的外RAM数据保护207 5.8.3 利用DS1210实现外RAM数据保护208 5.8.4 2 KB非易失性随机存储器DS1220AB/AD211 5.9 看门狗技术215 5.9.1 由单稳态电路实现看门狗电路216 5.9.2 利用单片机片内定时器实现软件看门狗217 5.9.3 软硬件结合的看门狗技术219 5.9.4 单片机内配置看门狗电路221 5.10 微处理器监控器223 5.10.1 微处理器监控器MAX703～709/813L223 5.10.2 微处理器监控器MAX791227 5.10.3 微处理器监控器MAX807231 5.10.4 微处理器监控器MAX690A/MAX692A234 5.10.5 微处理器监控器MAX691A/MAX693A238 5.10.6 带备份电池的微处理器监控器MAX1691242 5.11 串行E2PROM X25045245 第6章 测量单元配置与抗干扰设计 6.1 概述255 6.2 模拟信号放大器256 6.2.1 集成运算放大器256 6.2.2 测量放大器组成原理260 6.2.3 单片集成测量放大器AD521263 6.2.4 单片集成测量放大器AD522265 6.2.5 单片集成测量放大器AD526266 6.2.6 单片集成测量放大器AD620270 6.2.7 单片集成测量放大器AD623274 6.2.8 单片集成测量放大器AD624276 6.2.9 单片集成测量放大器AD625278 6.2.10 单片集成测量放大器AD626281 6.3 电压/电流变换器（V/I）283 6.3.1 V/I变换电路..283 6.3.2 集成V/I变换器XTR101284 6.3.3 集成V/I变换器XTR110289 6.3.4 集成V/I变换器AD693292 6.3.5 集成V/I变换器AD694299 6.4 电流/电压变换器（I/V）302 6.4.1 I/V变换电路302 6.4.2 RCV420型I/V变换器303 6.5 具有放大、滤波、激励功能的模块2B30/2B31305 6.6 模拟信号隔离放大器313 6.6.1 隔离放大器ISO100313 6.6.2 隔离放大器ISO120316 6.6.3 隔离放大器ISO122319 6.6.4 隔离放大器ISO130323 6.6.5 隔离放大器ISO212P326 6.6.6 由两片VFC320组成的隔离放大器329 6.6.7 由两光耦组成的实用线性隔离放大器333 6.7 数字电位器及其应用336 6.7.1 非易失性数字电位器x9221336 6.7.2 非易失性数字电位器x9241343 6.8 传感器供电电源的配置及抗干扰346 6.8.1 传感器供电电源的扰动补偿347 6.8.2 单片集成精密电压芯片349 6.8.3 A/D转换器芯片提供基准电压350 6.9 测量单元噪声抑制措施351 6.9.1 外部噪声源的干扰及其抑制351 6.9.2 输入信号串模干扰的抑制352 6.9.3 输入信号共模干扰的抑制353 6.9.4 仪器仪表的接地噪声355 第7章 D/A、A/D单元配置与抗干扰设计 7.1 D/A、A/D转换器的干扰源357 7.2 D/A转换原理及抗干扰分析358 7.2.1 T型电阻D/A转换器359 7.2.2 基准电源精度要求361 7.2.3 D/A转换器的尖峰干扰362 7.3 典型D/A转换器与单片机接口363 7.3.1 并行12位D/A转换器AD667363 7.3.2 串行12位D/A转换器MAX5154370 7.4 D/A转换器与单片机的光电接口电路377 7.5 A/D转换器原理与抗干扰性能378 7.5.1 逐次比较式ADC原理378 7.5.2 余数反馈比较式ADC原理378 7.5.3 双积分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转换器与单片机接口387 7.6.18 位并行逐次比较式MAX 118387 7.6.28 通道12位A/D转换器MAX 197394 7.6.3 双积分式A/D转换器5G14433399 7.6.4 V/F转换器AD 652在A/D转换器中的应用403 7.7 采样保持电路与抗干扰措施408 7.8 多路模拟开关与抗干扰措施412 7.8.1 CD4051412 7.8.2 AD7501413 7.8.3 多路开关配置与抗干扰技术413 7.9 D/A、A/D转换器的电源、接地与布线416 7.10 精密基准电压电路与噪声抑制416 7.10.1 基准电压电路原理417 7.10.2 引脚可编程精密基准电压源AD584418 7.10.3 埋入式齐纳二极管基准AD588420 7.10.4 低漂移电压基准MAX676/MAX677/MAX678422 7.10.5 低功率低漂移电压基准MAX873/MAX875/MAX876424 7.10.6 MC1403/MC1403A、MC1503精密电压基准电路430 第8章 功率接口与抗干扰设计 8.1 功率驱动元件432 8.1.1 74系列功率集成电路432 8.1.2 75系列功率集成电路433 8.1.3 MOC系列光耦合过零触发双向晶闸管驱动器435 8.2 输出控制功率接口电路438 8.2.1 继电器输出驱动接口438 8.2.2 继电器—接触器输出驱动电路439 8.2.3 光电耦合器—晶闸管输出驱动电路439 8.2.4 脉冲变压器—晶闸管输出电路440 8.2.5 单片机与大功率单相负载的接口电路441 8.2.6 单片机与大功率三相负载间的接口电路442 8.3 感性负载电路噪声的抑制442 8.3.1 交直流感性负载瞬变噪声的抑制方法442 8.3.2 晶闸管过零触发的几种形式445 8.3.3 利用晶闸管抑制感性负载的瞬变噪声447 8.4 晶闸管变流装置的干扰和抑制措施448 8.4.1 晶闸管变流装置电气干扰分析448 8.4.2 晶闸管变流装置的抗干扰措施449 8.5 固态继电器451 8.5.1 固态继电器的原理和结构451 8.5.2 主要参数与选用452 8.5.3 交流固态继电器的使用454 第9章 人机对话单元配置与抗干扰设计 9.1 键盘接口抗干扰问题456 9.2 LED显示器的构造与特点458 9.3 LED的驱动方式459 9.3.1 采用限流电阻的驱动方式459 9.3.2 采用LM317的驱动方式460 9.3.3 串联二极管压降驱动方式462 9.4 典型键盘/显示器接口芯片与单片机接口463 9.4.1 8位LED驱动器ICM 7218B463 9.4.2 串行LED显示驱动器MAX 7219468 9.4.3 并行键盘/显示器专用芯片8279482 9.4.4 串行键盘/显示器专用芯片HD 7279A492 9.5 LED显示接口的抗干扰措施502 9.5.1 LED静态显示接口的抗干扰502 9.5.2 LED动态显示接口的抗干扰506 9.6 打印机接口与抗干扰技术508 9.6.1 并行打印机标准接口信号508 9.6.2 打印机与单片机接口电路509 9.6.3 打印机电磁干扰的防护设计510 9.6.4 提高数据传输可靠性的措施512 第10章 供电电源的配置与抗干扰设计 10.1 电源干扰问题概述513 10.1.1 电源干扰的类型513 10.1.2 电源干扰的耦合途径514 10.1.3 电源的共模和差模干扰515 10.1.4 电源抗干扰的基本方法516 10.2 EMI电源滤波器517 10.2.1 实用低通电容滤波器518 10.2.2 双绕组扼流圈的应用518 10.3 EMI滤波器模块519 10.3.1 滤波器模块基础知识519 10.3.2 电源滤波器模块521 10.3.3 防雷滤波器模块531 10.3.4 脉冲群抑制模块532 10.4 瞬变干扰吸收器件532 10.4.1 金属氧化物压敏电阻（MOV）533 10.4.2 瞬变电压抑制器（TVS）537 10.5 电源变压器的屏蔽与隔离552 10.6 交流电源的供电抗干扰方案553 10.6.1 交流电源配电方式553 10.6.2 交流电源抗干扰综合方案555 10.7 供电直流侧抑制干扰措施555 10.7.1 整流电路的高频滤波555 10.7.2 串联型直流稳压电源配置与抗干扰556 10.7.3 集成稳压器使用中的保护557 10.8 开关电源干扰的抑制措施559 10.8.1 开关噪声的分类559 10.8.2 开关电源噪声的抑制措施560 10.9 微机用不间断电源UPS561 10.10 采用晶闸管无触点开关消除瞬态干扰设计方案564 第11章 印制电路板的抗干扰设计 11.1 印制电路板用覆铜板566 11.1.1 覆铜板材料566 11.1.2 覆铜板分类568 11.1.3 覆铜板的标准与电性能571 11.1.4 覆铜板的主要特点和应用583 11.2 印制板布线设计基础585 11.2.1 印制板导线的阻抗计算585 11.2.2 PCB布线结构和特性阻抗计算587 11.2.3 信号在印制板上的传播速度589 11.3 地线和电源线的布线设计590 11.3.1 降低接地阻抗的设计590 11.3.2 减小电源线阻抗的方法591 11.4 信号线的布线原则592 11.4.1 信号传输线的尺寸控制592 11.4.2 线间串扰控制592 11.4.3 辐射干扰的抑制593 11.4.4 反射干扰的抑制594 11.4.5 微机自动布线注意问题594 11.5 配置去耦电容的方法594 11.5.1 电源去耦595 11.5.2 集成芯片去耦595 11.6 芯片的选用与器件布局596 11.6.1 芯片选用指南596 11.6.2 器件的布局597 11.6.3 时钟电路的布置598 11.7 多层印制电路板599 11.7.1 多层印制板的结构与特点599 11.7.2 多层印制板的布局方案600 11.7.3 20H原则605 11.8 印制电路板的安装和板间配线606 第12章 软件抗干扰原理与方法 12.1 概述607 12.1.1 测控系统软件的基本要求607 12.1.2 软件抗干扰一般方法607 12.2 指令冗余技术608 12.2.1 NOP的使用609 12.2.2 重要指令冗余609 12.3 软件陷阱技术609 12.3.1 软件陷阱609 12.3.2 软件陷阱的安排610 12.4 故障自动恢复处理程序613 12.4.1 上电标志设定614 12.4.2 RAM中数据冗余保护与纠错616 12.4.3 软件复位与中断激活标志617 12.4.4 程序失控后恢复运行的方法618 12.5 数字滤波619 12.5.1 程序判断滤波法620 12.5.2 中位值滤波法620 12.5.3 算术平均滤波法621 12.5.4 递推平均滤波法623 12.5.5 防脉冲干扰平均值滤波法624 12.5.6 一阶滞后滤波法626 12.6 干扰避开法627 12.7 开关量输入/输出软件抗干扰设计629 12.7.1 开关量输入软件抗干扰措施629 12.7.2 开关量输出软件抗干扰措施629 12.8 编写软件的其他注意事项630 附录 电磁兼容器件选购信息632
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机电类比法是一种把机械量通过一定的计算等效类比为电量的方法，其在对电子机械系统的分析中应用非常广泛。它能够把一个较复杂的机械系统类比为我们熟知的电路系统来进行分析，从而使问题的分析得到简化。本文通过对振弦式传感器的分析介绍了机电类比法，并对使用电路进行了相关的分析。 Summary：The electromechanical analogy is assort of analysis which is to analogize the mechanical system by using circuit system , it applied widely in the filed of analysis the electronic-mechanical system. The analysis can take a complex mechanical system analogous to a circuitry that we well-known, which can simplify the problems. In the paper, the electro-mechanical analogy method is briefly introduced by analysis the vibrating wire sensor，and have a correlation analysis about the circuit we used.关键词： 机电类比法 振弦式传感器 频率 振荡 反馈Keyword：electro-mechanical analogy method，vibrating wire sensor，frequency, oscillation, feedback 0 引言振弦式传感器是属于频率式传感器的一种。所谓频率式传感器就是能直接将被测量转换为振动频率信号的传感器，这类传感器一般是通过测量振弦、振筒、振梁、振膜等弹性振体或石英晶体谐振器的固有谐振频率来达到测量引起谐振频率变化的被测非电量的目的，其也称为谐振式传感器[1]。在分析该类传感器中，由于其涉及到频率，就容易让人联想到在电子技术中接触到的RLC振荡电路。因此可以尝试着用类比的方法使之对应起来分析,即机电类比法分析。
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一、传感器的定义信息处理技术取得的进展以及微处理器和计算机技术的高速发展，都需要在传感器的开发方面有相应的进展。微处理器现在已经在测量和控制系统中得到了广泛的应用。随着这些系统能力的增强，作为信息采集系统的前端单元，传感器的作用越来越重要。传感器已成为自动化系统和机器人技术中的关键部件，作为系统中的一个结构组成，其重要性变得越来越明显。最广义地来说，传感器是一种能把物理量或化学量转变成便于利用的电信号的器件。国际电工委员会(IEC:International Electrotechnical Committee)的定义为：“传感器是测量系统中的一种前置部件，它将输入变量转换成可供测量的信号”。按照Gopel等的说法是：“传感器是包括承载体和电路连接的敏感元件”，而“传感器系统则是组合有某种信息处理(模拟或数字)能力的传感器”。传感器是传感器系统的一个组成部分，它是被测量信号输入的第一道关口。传感器系统的原则框图示于图1-1，进入传感器的信号幅度是很小的，而且混杂有干扰信号和噪声。为了方便随后的处理过程，首先要将信号整形成具有最佳特性的波形，有时还需要将信号线性化，该工作是由放大器、滤波器以及其他一些模拟电路完成的。在某些情况下，这些电路的一部分是和传感器部件直接相邻的。成形后的信号随后转换成数字信号，并输入到微处理器。德国和俄罗斯学者认为传感器应是由二部分组成的，即直接感知被测量信号的敏感元件部分和初始处理信号的电路部分。按这种理解，传感器还包含了信号成形器的电路部分。传感器系统的性能主要取决于传感器，传感器把某种形式的能量转换成另一种形式的能量。有两类传感器：有源的和无源的。有源传感器能将一种能量形式直接转变成另一种，不需要外接的能源或激励源(参阅图1-2(a))。有源(a)和无源(b)传感器的信号流程无源传感器不能直接转换能量形式，但它能控制从另一输入端输入的能量或激励能传感器承担将某个对象或过程的特定特性转换成数量的工作。其“对象”可以是固体、液体或气体，而它们的状态可以是静态的，也可以是动态(即过程)的。对象特性被转换量化后可以通过多种方式检测。对象的特性可以是物理性质的，也可以是化学性质的。按照其工作原理，传感器将对象特性或状态参数转换成可测定的电学量，然后将此电信号分离出来，送入传感器系统加以评测或标示。各种物理效应和工作机理被用于制作不同功能的传感器。传感器可以直接接触被测量对象，也可以不接触。用于传感器的工作机制和效应类型不断增加，其包含的处理过程日益完善。常将传感器的功能与人类5大感觉器官相比拟： 光敏传感器——视觉；声敏传感器——听觉；气敏传感器——嗅觉；化学传感器——味觉；压敏、温敏、流体传感器——触觉。与当代的传感器相比，人类的感觉能力好得多，但也有一些传感器比人的感觉功能优越，例如人类没有能力感知紫外或红外线辐射，感觉不到电磁场、无色无味的气体等。对传感器设定了许多技术要求，有一些是对所有类型传感器都适用的，也有只对特定类型传感器适用的特殊要求。针对传感器的工作原理和结构在不同场合均需要的基本要求是： 高灵敏度，抗干扰的稳定性(对噪声不敏感)，线性，容易调节(校准简易)，高精度，高可靠性，无迟滞性，工作寿命长(耐用性) ，可重复性，抗老化，高响应速率，抗环境影响(热、振动、酸、碱、空气、水、尘埃)的能力 ，选择性，安全性(传感器应是无污染的)，互换性 低成本 ，宽测量范围，小尺寸、重量轻和高强度，宽工作温度范围 。二、传感器的分类可以用不同的观点对传感器进行分类：它们的转换原理(传感器工作的基本物理或化学效应)；它们的用途；它们的输出信号类型以及制作它们的材料和工艺等。根据传感器工作原理，可分为物理传感器和化学传感器二大类：传感器工作原理的分类物理传感器应用的是物理效应，诸如压电效应，磁致伸缩现象，离化、极化、热电、光电、磁电等效应。被测信号量的微小变化都将转换成电信号。化学传感器包括那些以化学吸附、电化学反应等现象为因果关系的传感器，被测信号量的微小变化也将转换成电信号。有些传感器既不能划分到物理类，也不能划分为化学类。大多数传感器是以物理原理为基础运作的。化学传感器技术问题较多，例如可靠性问题，规模生产的可能性，价格问题等，解决了这类难题，化学传感器的应用将会有巨大增长。常见传感器的应用领域和工作原理列于表1.1。按照其用途，传感器可分类为： 压力敏和力敏传感器 ，位置传感器 ， 液面传感器 能耗传感器 ，速度传感器 ，热敏传感器，加速度传感器，射线辐射传感器 ，振动传感器，湿敏传感器 ，磁敏传感器，气敏传感器，真空度传感器，生物传感器等。以其输出信号为标准可将传感器分为： 模拟传感器——将被测量的非电学量转换成模拟电信号。数字传感器——将被测量的非电学量转换成数字输出信号(包括直接和间接转换)。膺数字传感器——将被测量的信号量转换成频率信号或短周期信号的输出(包括直接或间接转换)。开关传感器——当一个被测量的信号达到某个特定的阈值时，传感器相应地输出一个设定的低电平或高电平信号。
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DES系列在线式密度（浓度）传感器根据阿基米德原理：P=ρgh,一定高度液柱的静压力与该液体的密度成正比，因此可根据压力测量仪表测出的静压数值来衡量液体的密度。检测端利用膜盒压力测量元件，直接测量液柱的静压值，再通过程序处理，将静压值转换成介质的密度值。 DES 系列在线式密度（浓度）传感器采用先进检测技术，其主要部件包括：一对高精度差压传感器及其直接接触液体的一对感压膜片，两个膜片之间有一个温度传感器以补偿被测液体的温度变化，再通过专用软件计算介质的密度。
上传时间： 2013-12-17
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01 红外线温度仪是怎样工作的？ 所有物体都会发出红外线能量。 物体越热，其分子就愈加活跃，它所发出的红外线 能量也就越多。 红外线温度仪包括有光学装置，可以收集来自物体的辐射红外线能 量，并把该能量聚焦在探测器上。 能量经探测器转化为电信号，并被放大、显示出 来。 02 红外线温度仪的回应时间为多少？ 红外线温度仪的回应时间比大多数温度计快：大约0.5 秒。 03 目标的最大测量距离为多少？ 这取决于温度仪中的光学装置的性能。 使用距离/尺寸之比及目标直径来确定最大
上传时间： 2014-01-14
上传用户：youke111
