AN-1187 应用笔记 One Technology Way • P.O. 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AD7780的测试设置 Rev. 0 | Page 3 of 12 GAIN 11441-001 SENSE– AN-1187 印刷电路板 标准AD7780评估板专用于提供最佳的模数转换性能。不 • 建议在模拟和参考输入端采用滤波。图1显示了通常对 过，它没有针对EMC进行优化。例如，标准AD7780评估 模 拟 和 参 考 输 入 端 建 议 的 R和 C值 。 这 种 滤 波 可 在 板包含一些可容许不同电源选项的链路(垂直引脚)，可用 AD7780的采样频率(64 kHz)和多种其他采样频率下提供 于噪声测试连接；这些接头充当着天线的作用。此外，模 衰减。AD7780本身不在这些频率条件下提供任何衰 拟和数字输入端并未针对位置和元件大小(采用0603元件) 减。电容需要尽可能接近AD7780的模拟输入端和参考 进行滤波优化。然而，将此评估板用作起点，展开的调查 输入端，这样可以最大限度地减小元件与ADC之间的走 重点突出了EMC造成的不利影响。有关详情，请参见“结 线长度。使用物理尺寸较小的元件让用户能够将元件放 果”部分。对接地、元件位置和增加额外滤波进行了全面 置得更靠近引脚。布局应该确保从引脚到元件的走线长 度很好地匹配。 考察。所有阶段都维持ADC性能。 • 除了这些滤波器之外，如图1所示在R和L位置增加额外 总而言之，取得以下重要发现 的滤波可以进一步增强抗扰度。此滤波器位于接至称重 • 评估板上不应该包含接头选项(垂直引脚)。这些接头充 当着天线的作用。因此，用焊接线替代这些接头选项。 • 印刷电路板应该为4层，模拟输入端和参考输入端埋入 传感器的连接器上。为实现最佳结果，评估了各种形式 的L(L2、L3、L4和L5)和C(C38、C39和C40)值组合。“物 料清单”部分列出了最终选择的元件。 内层中。应该使用一个接地层。用地线填充电路板的顶 • 电源通过与0.1 µF电容并联的10 µF电容去耦。同样，这 面和底面。此外，也用地线填充内层。应该包含多个通 些元件应该尽可能靠近AD7780的电源引脚。模拟电源 孔，以便最大限度地降低整个电路板的电位差。对于所 用作称重传感器的激励电压，称重传感器则用作ADC的 需通孔的密度，没有硬性规定。在AD7780评估板上， 基准。因此，电源走线也埋入内层中。 ADC以及模拟和参考输入端的滤波周围有一圈通孔。一 般而言，评估板上的任何孤岛也都应该有通孔，通孔数 量大于1即可。顶面和底面上的任何走线都应该尽可能 短，因为走线也充当着天线的作用。 Rev. 0 | Page 4 of 12 AN-1187 REFERENCE FILTERING 75mm LOAD CELL CONNECTION ADC 11441-002 ANALOG FILTERING 105mm 图2. 标准AD7780评估板的顶面 98mm LOAD CELL CONNECTED USING RS-232 TO SMB CABLE 57mm REFERENCE FILTERING AT LOAD CELL CONNECTOR ADC ANALOG REFERENCE FILTERING FILTERING 图3. AD7780 EMC板的顶面 Rev. 0 | Page 5 of 12 11441-003 ANALOG FILTERING AT LOAD CELL CONNECTOR AN-1187 1000 结果 在调研之后，我们开发了针对抗辐射干扰的优化印刷电路 500 板(见图3)。本应用笔记的“评估板原理图与PCB布局图”部 清单所列的元件时，测得的最大误差超过了e。图4显示了 RF频率从80 MHz扫至1 GHz的情况下从AD7780读取的转 0 ADC VOS (µV) 分提供了评估板的原理图和布局图。使用此评估板和物料 换。测试期间，对称重传感器施加的重量保持恒定。 –500 –1000 –1500 测得的误差为1.79 µV，高于e。这相当于0.81 g。但是，在 –2000 –2500 就会自动恢复到额定范围内。因此，就辐射抗扰度而言， 0 200 400 600 800 1000 FREQUENCY (MHz) 该电子秤系统为B类。 1200 11441-005 有RF干扰的情况下，ADC会继续发挥作用，一旦干扰清除 图5. AD7780评估板的辐射抗扰度 1152.0 这种对比突出了布局、元件选择和元件放置的重要性，妥 1151.5 善考虑这些因素将能实现最佳的辐射抗扰度性能。 ADC VOS (µV) 1151.0 为了进一步增强器件的辐射抗扰度，可以在AD7780和辅助 元件外装上一层铜制屏蔽罩。这样可将系统提升至A类。 1150.5 结论 1150.0 优化电子秤系统辐射抗扰度性能的关键因素是电路板布局 以及元件的放置和选择。遵循本应用笔记中介绍的布局做 1149.5 0 100 200 300 400 500 600 700 800 FREQUENCY (MHz) 900 1000 11441-004 法时，根据IEC 61000-4-3，电子秤系统将为B类。在有RF干 1149.0 图4. AD7780 EMC板的误差与频率 扰的情况下，电子秤系统会继续工作，但系统精度会超出 额定范围。清除RF干扰后，电子秤系统的精度会自动恢复到 额定范围内。利用铜制屏蔽罩可将辐射抗扰度提升至A类。 为了对比，图5显示了测试辐射抗扰度时从标准AD7780评 估板读取的转换。在有RF干扰的情况下，此评估板的误差 为2101 µV，相当于955 g。 Rev. 0 | Page 6 of 12 AN-1187 评估板原理图和PCB布局图 11441-006 图6. 原理图 Rev. 0 | Page 7 of 12 11441-007 AN-1187 11441-008 图7. 第1层 11441-009 图8. 第2层 图9. 第3层 Rev. 0 | Page 8 of 12 11441-010 AN-1187 11441-011 图10. 第4层 图11. 顶层丝印 Rev. 0 | Page 9 of 12 AN-1187 物料清单 表1. AD7780-EMC BOM PCB封装 器件描述 制造厂商 产品型号 SO14NB AD7780，Σ-Δ型ADC ADI公司 AD7780BRZ ADC参考输入端(滤波) C4 100 pF 10% C0402 陶瓷电容，50 V，NPO AVX FEC 1327627 C5 100 pF 10% C0402 陶瓷电容，50 V，NPO AVX FEC 1327627 C6 1000 pF 10% C0402 陶瓷电容，50 V，X7R AVX FEC 1327646 R3 100 Ω R0402 电阻 FEC 1697307 R4 100 Ω R0402 电阻 FEC 1697307 ADC模拟输入端(滤波) C1 0.01 uF C0402 陶瓷电容 Kemet FEC 1650807 C2 0.01 uF C0402 陶瓷电容 Kemet FEC 1650807 C3 0.1 uF C0402 陶瓷电容，16 V，X7R AVX FEC 1833861 R1 1 kΩ R0402 电阻 FEC 1174154 R2 1 kΩ R0402 电阻 FEC 1174154 称重传感器连接器 AIN+ SMB SMB 连接器，50 Ω，直式 Amphenol AIN- SMB SMB 连接器，50 Ω，直式 Amphenol REF+ SMB SMB 连接器，50 Ω，直式 Amphenol REF+ SMB SMB 连接器，50 Ω，直式 Amphenol AVDD SMB SMB 连接器，50 Ω，直式 Amphenol GND SMB SMB 连接器，50 Ω，直式 Amphenol 称重传感器连接器参考线路(滤波) C38 1 nF 10% C0603 陶瓷电容，C0G，50 V Murata L2 100 Ω R0402 电阻 FEC 1127365 L3 100 Ω R0402 电阻 FEC 1127365 名称 值 ADC U1 AD7780 容差 SMB1251B13GT30G-50 SMB1251B13GT30G-50 SMB1251B13GT30G-50 SMB1251B13GT30G-50 SMB1251B13GT30G-50 SMB1251B13GT30G-50 GRM1885C1H102 JA01 库存代码 FEC 111-1349 FEC 111-1349 FEC 111-1349 FEC 111-1349 FEC 111-1349 FEC 111-1349 FEC 8819920 称重传感器连接器模拟输入线路(滤波) C39 1 nF 10% C0603 陶瓷电容，C0G，50 V Murata C40 1 nF C0603 陶瓷电容，C0G，50 V Murata L4 100 Ω R0402 电阻 FEC 1127365 L5 100 Ω R0402 电阻 FEC 1127365 10% Rev. 0 | Page 10 of 12 GRM1885C1H102 JA01 GRM1885C1H102 JA01 FEC 8819920 FEC 8819920 AN-1187 PCB封装 器件描述 制造厂商 ADC电源 C7 10 µF CAP\TAJ_A 钽电容，TAJ系列 AVX FEC 197130 C8 0.1 µF C0402 陶瓷电容，X7R，16 V AVX FEC 1833861 C9 0.1 µF C0402 陶瓷电容，X7R，16 V AVX FEC 1833861 C10 10 µF CAP\TAJ_A 钽电容，TAJ系列 AVX FEC 197130 名称 值 容差 产品型号 C11 C12 库存代码 未插入 1 µF C0603 陶瓷电容，16 V Yageo Yageo C13 1 µF C0603 陶瓷电容，16 V R10 0Ω C0805 0.063W电阻 R11 0Ω R9 1.5 Ω L1 0Ω 1% FEC 3188840 FEC 3188840 FEC 9331662 C0805 0.063W电阻 R0603 电阻 Phycomp FEC 9331662 R0603 0.063W电阻 Multicomp RC0603FR-071R5L FEC 923-8140 FEC 1193418 ADC SPI线路 C32 – - C0805 陶瓷电容，50 V，X7R 未插入 C33 – - C0805 陶瓷电容，50 V，X7R 未插入 C34 – - C0805 陶瓷电容，50 V，X7R 未插入 电阻 FEC 9331662 FEC 9331662 R5 0Ω R0805 R6 0Ω R0805 电阻 R8 0Ω R0805 电阻 R12 100 kΩ R0805 电阻 Multicomp FEC 9330402 R13 100 kΩ R0805 电阻 Multicomp FEC 9330402 R15 100 kΩ R0805 电阻 Multicomp FEC 9330402 SO8NB 稳压器3.3 V ADI公司 C21 10 µF CAP\TAJ_C 钽电容 AVX FEC 9753907 C22 0.1 µF C0603 陶瓷电容，50 V，X7R AVX FEC 1216538 C23 0.1 µF C0603 陶瓷电容，50 V，X7R AVX FEC 1216538 C24 10 µF CAP\TAJ_C 钽电容 AVX FEC 9753907 R20 1 kΩ 稳压器 U4 FEC 9331662 ADP3303ARZ-3.3 0.063W电阻 Multicomp D1 LED-0805 发光二极管 Avago HSMG-C170 FEC 579-0852 USB接口/微控制器 U2 CY7C68013 LFCSP-56_RP 微控制器，EZ-USB FX2LP Cypress FEC 126-9133 U3 24LC64 DFN-8 EEPROM，I2C，64k Microchip CY7C6801356LFXC 24LC64-I/MC C14 10 µF CAP\TAJ_A 钽电容，TAJ系列 AVX FEC 197130 C15 0.1 µF C0603 陶瓷电容，16 V，X7R AVX FEC 1216538 C16 0.1 µF C0603 陶瓷电容，16 V，X7R AVX FEC 1216538 C17 2.2 µF CAP\TAJ_A 外壳A，10 V Kemet FEC 9753796 C18 0.1 µF C0603 陶瓷电容，16 V，X7R AVX FEC 1216538 C25 0.1 µF C0603 陶瓷电容，16 V，X7R AVX FEC 1216538 C26 0.1 µF C0603 陶瓷电容，16 V，X7R AVX FEC 1216538 C27 0.1 µF C0603 陶瓷电容，16 V，X7R AVX FEC 1216538 C28 0.1 µF C0603 陶瓷电容，16 V，X7R AVX FEC 1216538 C29 0.1 µF C0603 陶瓷电容，16 V，X7R AVX FEC 1216538 C30 0.1 µF C0603 陶瓷电容，16 V，X7R AVX FEC 1216538 Rev. 0 | Page 11 of 12 FEC 9330380 FEC 133-1336 AN-1187 名称 C31 值 0.1 µF 容差 PCB封装 C0603 D3 器件描述 陶瓷电容，16 V，X7R 制造厂商 AVX 产品型号 二极管 库存代码 FEC 1216538 未插入 J1 微型USB USB-OTG 连接器，USB Molex 565790576 FEC 9786490 J2 1 × 2引脚 CON\POWER 100 kΩ 1% R0603 Phoenix Contact Multicomp 17 25 67 2 R16 2引脚端子板 (5 mm间距) 电阻 未插入(采用 焊接短路) FEC 933-0402 R17 100 kΩ 1% R0603 电阻 Multicomp R18 0Ω R0603 电阻 R19 10 Ω 1% R0603 电阻 Multicomp FEC 933-0399 R21 2.2 kΩ 1% R0603 电阻 Multicomp FEC 923-8727 R522 2.2 kΩ 1% R0603 电阻 Multicomp FEC 923-8727 微控制器晶振 Y1 24 MHz FEC 933-0402 FEC 9331662 XTAL_CM309S 晶振 AEL Crystals C19 12 pF 5% C0603 陶瓷电容，50 V，COG Phycomp C20 12 pF 5% C0603 陶瓷电容，50 V，COG Phycomp ©2013 Analog Devices, Inc. All rights reserved. Trademarks and registered trademarks are the property of their respective owners. AN11441sc-0-3/13(0) Rev. 0 | Page 12 of 12 FEC 9509658 CC0603JRNPO9B N120 CC0603JRNPO9B N120 FEC 721979 FEC 721979