计算机测试系统采样保持,基于计算机的测试系统接地技术探讨

本文介绍了基于计算机的自动测试系统中的接地技术,包括一点接地、多点接地和数字地与模拟地的连接技术等内容。接地技术对于减少系统干扰、提高稳定性至关重要。

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0 引 言随着微电子技术和计算机技术的发展,计算机被引入电子测量仪器,形成基于计算机的自动测试系统。计算机属弱电设备,因此,自动测试系统极易受干扰。其中,接地干扰轻则给系统测试数据带来误差,重则将出现“冲程序”现象,使整个测试系统不能正常工作。所以,基于计算机的测试系统设计时,需要采用良好的接地技术。1 接地概述以大地作为零电位的基准,是基于地球的电容量极大。但是大地不是良导体,它的导电率介于导体与绝缘体之间,称为半导体。当一个电子系统内两个不同电位点分别进行接地时,在接地回路中流过电流,形成共模干扰造成不良影响。因此,仅限与一点接地时,大地才被视为零电位基准,通常所说的接地,实际上是指一点接地。正确接地才能防止对系统内弱小信号的干扰。大地可作为接地的零电位基准,而自动测试系统的内部也需要有一个电位参考面(模拟地电位)。除工作在高电位的线路外,线路中某一参考点和其它金属体均需保持在一个稳定的电位上,一般是利用外壳或安装金属板作电位参考面,并且和大地相接。接地的目的:(1)防止带高压元件及布线击穿时使机壳带电,防止人员触电,也是“保护地”;(2)减小由于公共阻抗或其他耦合所造成的电磁干扰,使自动测试系统稳定可靠,这是“测量地”。2 地线种类基于计算机的自动测试系统,地线种类繁多,现归纳总结出以下几种:

(1) 数字地,也叫逻辑地。它是测试系统中数字电路的零电位;

(2) 模拟地,它是放大器、采样/保持器(S/H)以及A/D转换器输入信号的零电位;

(3) 交流地,交流50Hz电源的地线,这种地是噪声地;

(4) 直流地,指直流电源的地线;

(5) 信号地,指传感器的地;

(6) 功率地,指大电流网络部件的零电位;

(7) 屏蔽地,为防止静电感应和电磁感应而设计的,也称机壳地。

接地问题处理得正确与否,将直接影响系统的正常工作。接地包含两方面的内容,一个是接地点正确与否,另一个是接地是否牢靠。前者用来防止控制测试系统各部分的串扰,后者尽量使各接地点处于良好连接,以防接地线上的电压降。下面就给大家介绍几种接地技术,供大家参考。3 接地技术3.1 一点接地

对音频、超音频等低频系统,布线和元件的寄生电感影响不大,最好采用一点接地的方法。从经济和防止相互干扰的观点出发,可根据所使用的功率分成3类:高电平干扰电路;中电平一般电路;低电平敏感电路。采用星形分离接地面的方法,分别单独连到测试系统的总接地点汇总后接地。并且接线长度尽量短,以减少寄生电感和寄生电容的影响,当频率在1~10MHz之间时,其地线长度不应超过波长的1/20;否则应采用多点接地。系统的一点接地如图1所示。

3.2 多点接地

为防止共阻抗耦合引入的干扰,都希望采用一点接地。在高频电路中,接地线的电感和相互间的寄生电容、屏蔽形成的额外回路等破坏一点接地,因此需要将接地点分别接在一个接地导体面上,做成一个相同的低阻抗通路,来削弱电磁干扰的影响。所以当频率高于10MHz时,应采用多点接地。

3.3 数字地和模拟地的连接技术

数字地主要是指TTL或CMOS芯片、I/O接口芯片、CPU芯片等数字逻辑电路的地端,以及A/D、D/A转换器的数字地。而模拟地则是指放大器、S/H采样保持器和A/D、D/A中模拟信号的接地端。在基于计算机的测试系统中,数字地和模拟地必须分别接地 。即使是同一芯片上有两种地也要分别接地,然后仅在一点处把两种地连接起来,否则,数字回路通过模拟电路的地线再返回到数字电源,对模拟信号产生干扰。例如测试系统中计算机数据采样的接地如图2所示。

3.4 自动测试系统的接地技术

在一个完整的基于计算机的自动测试系统中,一般有三种类型的地,一种是低电平电路地线,如数字地、模拟地等;一种是继电器、电动机、电磁开关等强电元器件的地(暂称其为噪声地);再一种是机壳、仪器柜的外壳地(称其为金属件地)。如果仪器设备使用交流电源,则电源地应与金属件地相连。在系统连接时,要把这三种地线在一点接地,如图3所示。4 结束语在一个基于计算机的自动测试系统中,接地问题往往比较复杂,这是因为接地不良的表现形式多种多样,干扰现象不同,不易把握。测试系统需要采用良好的接地技术,使接地线的长度最短,并且尽可能不相互交叉,以减少地线回路和地电流与线路之间的耦合。另外必须对接地平面小心地加以爱护,注意防止损伤和振动,以免在接地系统中形成高阻抗。最终有效减少地线干扰。参考文献1 潘新民等.微型计算机控制技术.北京:人民邮电出版社,1999.6

2 白同云等.电磁干扰与兼容.长沙:国防科技大学出版社,1991.2

标题“51单片机通过MPU6050-DMP获取姿态角例程”解析 “51单片机通过MPU6050-DMP获取姿态角例程”是一个基于51系列单片机(一种常见的8位微控制器)的程序示例,用于读取MPU6050传感器的数据,并通过其内置的数字运动处理器(DMP)计算设备的姿态角(如倾斜角度、旋转角度等)。MPU6050是一款集成三轴加速度计和三轴陀螺仪的六自由度传感器,广泛应用于运动控制和姿态检测领域。该例程利用MPU6050的DMP功能,由DMP处理复杂的运动学算法,例如姿态融合,将加速度计和陀螺仪的数据进行整合,从而提供稳定且实时的姿态估计,减轻主控MCU的计算负担。最终,姿态角数据通过LCD1602显示屏以字符形式可视化展示,为用户提供直观的反馈。 从标签“51单片机 6050”可知,该项目主要涉及51单片机和MPU6050传感器这两个关键硬件组件。51单片机基于8051内核,因编程简单、成本低而被广泛应用;MPU6050作为惯性测量单元(IMU),可测量设备的线性和角速度。文件名“51-DMP-NET”可能表示这是一个与51单片机及DMP相关的网络资源或代码库,其中可能包含C语言等适合51单片机的编程语言的源代码、配置文件、用户手册、示例程序,以及可能的调试工具或IDE项目文件。 实现该项目需以下步骤:首先是硬件连接,将51单片机与MPU6050通过I2C接口正确连接,同时将LCD1602连接到51单片机的串行数据线和控制线上;接着是初始化设置,配置51单片机的I/O端口,初始化I2C通信协议,设置MPU6050的工作模式和数据输出速率;然后是DMP配置,启用MPU6050的DMP功能,加载预编译的DMP固件,并设置DMP输出数据的中断;之后是数据读取,通过中断服务程序从DMP接收姿态角数据,数据通常以四元数或欧拉角形式呈现;再接着是数据显示,将姿态角数据转换为可读的度数格
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