AN-2046：按照IEC 61000-4-x和CISPR 11标准测试、采用AD5758和ADP1031、适合工业过程控制应用的模拟输出设计
简介
AD5758 是一款单通道16位电压和电流输出数模转换器(DAC)，支持片内动态功率控制(DPC)和HART®连接。
ADP1031 设计用于工业过程控制应用的可编程逻辑控制器(PLC)和分布式控制系统(DCS)模块。
ADP1031是一款高性能隔离式微功耗管理单元(microPMU)，提供三个隔离式供电轨。此外，ADP1031还内置四个高速串行外设接口(SPI)隔离通道和三个通用隔离器，用于要求功耗低且解决方案尺寸小的通道间应用。
本应用笔记描述了一种经过电磁兼容性(EMC)测试的模拟输出设计解决方案，其采用ADP1031ACPZ-1-R7（以下称为ADP1031）及AD5758输出电压(VOUT)和输出电流(IOUT)，适用于工业过程控制和动态功率控制。IEC 61000-4-x系列标准适用于系统层面评估电气电子设备的抗扰度。
AD5758和ADP1031 EMC测试板已经过一系列测试，以确保电路性能不受辐射RF或传导RF骚扰的影响，并具有足够的静电放电(ESD)抗扰度、电快速瞬变脉冲群(EFT)抗扰度和浪涌抗扰度。该EMC测试板还根据CISPR 11标准进行了测试，由于ADP1031改进的电磁干扰(EMI)性能，测试板的电磁辐射骚扰水平远低于B类限值。由于高集成度和设计优化，ADP1031符合CISPR 11 B类限值要求，而且裕量超过9 dB。AD5758 和 ADP1031EMC 测试板设计显著降低了采用AD5758和ADP1031的多通道模拟输出应用通不过IEC 61000-4-x和CISPR 11认证的风险。
AN-1599应用笔记（按照IEC 61000-4-x和CISPR 11标准测试、采用AD5758、适合工业过程控制应用的模拟输出设计）描述了AD5758 EMC测试板，其使用与此板相同的空白PCB，但装配所用的部分物料清单(BOM)不同。AD5758EMC测试板使用分立IC来实现ADP1031的电源和数字隔离。AD5758 EMC测试板具有相似的抗扰度，但仅符合CISPR 11 A类限值要求。有关其他详细信息，请参考 AN-1599应用笔记 。
系统设计
AD5758 DAC说明
AD5758是一款单通道、电压和电流输出DAC，AVSS和AVDD1供电轨之间的最大工作电压为60 V。片内动态功率控制(DPC)利用一个降压型DC-DC转换器，在5 V至27 V范围内将输出驱动器电路的电源电压(VDPC+)调节至VIOUT，使封装功耗最小。CHART引脚可将HART信号耦合到电流输出上。
该器件采用多功能四线式串行外设接口(SPI)，能够以最高50 MHz 的时钟速率工作，并与标准 SPI 、 QSPI™ 、MICROWIRE™、DSP和微控制器接口标准兼容。该接口还具有可选SPI循环冗余校验(CRC)和看门狗定时器(WDT)。AD5758提供诊断功能，如输出电流监控，同时还集成12位诊断模数转换器(ADC)。通过在VIOUT、+VSENSE和−VSENSE引脚上集成故障保护开关，提供额外的鲁棒性。
有关详细信息，请参阅 AD5758 数据手册。
ADP1031微功耗管理单元说明
ADP1031是一款高性能、隔离式microPMU，结合了隔离反激式DC/DC调节器、反相DC/DC调节器和降压DC/DC调节器，提供三个隔离供电轨。
电路描述
该电路是一个单通道、隔离式工业电压和电流输出模块，适用于恶劣的EMI/EMC环境，采用AD5758 DAC和内置7个数字隔离器的ADP1031 microPMU。该设计主要针对PLC和DCS应用。AD5758和ADP1031 EMC测试板旨在满足IEC 6100-4-x和CISPR 11标准，适用于IEC 61000-6-2通用标准所述的恶劣工业环境。AD5758和ADP1031 EMC测试板是AD5758 EMC测试板（说明参见AN-1599）的不同BOM版本。这两种测试板是在相同空白PCB上装配而成。本应用笔记所述版本的唯一区别在于，ADP1031取代了由 LT8300、 ADP2360、 ADuM141D、 ADuM142D和ADM6339组成的分立式电源和数字隔离实现。
为设计供电
AD5758和ADP1031 EMC测试板由两个单独的电源供电。第一个24 V输入供电给ADP1031，这大大简化了隔离电源设计。在该EMC测试板上，ADP1031用于生成隔离20 V电压，为AD5758的AVDD1引脚供电。ADP1031 5.15 V VOUT2和−15 V VOUT3也分别为AD5758的AVDD2和AVSS引脚供应电压。第二个24 V电源为系统侧的电路供电，包括微处理器和数字隔离器。 ADP7142 将24 V电源电压降至5 V，为需要5 V逻辑或5 V电源的电路供电。低压差(LDO)稳压器ADP124进一步将5 V电源电压调节至3 V，供低功耗元器件使用，包括 ADuCM3029。AD5758和ADP1031 EMC测试板用单个24 V电源供电即可工作，但为了演示系统电源和现场电源是不同电源，两个24 V电源必须相互隔离。这两个24 V电源用于模拟典型的用例，其中系统电源和现场电源分别在系统中单独提供。
隔离注意事项
正确放置隔离栅通常是提高EMC鲁棒性的第一种方式。ADP1031在现场侧AD5758和系统侧微控制器单元(MCU)之间提供电气隔离。应采取措施以实现最佳EMC和EMI性能。为了获得最佳电磁辐射骚扰性能，建议将一个由铁氧体磁珠和100 nF/10 nF电容并联组成的电感-电容(LC)滤波器连接到MVDD、SVDD1和SVDD2引脚。隔离栅的两侧跨接一个0.001 μF陶瓷电容也有助于减少电磁辐射骚扰。欲了解更多信息，请参阅 AN-1109 应用笔记 ——iCoupler器件的辐射建议控制。
ADP1031隔离型反激式转换器驱动反激式变压器。在初级端和次级端上配置1 nF、3 kV电容为镜像电流提供返回路径。
ADuCM3029超低功耗Arm® Cortex®-M3 MCU为AD5758和ADP1031 EMC测试板提供本地控制和数据通信。在IEC 61000-4-x测试中，ADuCM3029具有可接受的发射特性和足够的抗扰度。
印刷电路板
AD5758和ADP1031 EMC测试板基于FR4 4层印刷电路板(PCB)。PCB的主面和辅面均有0.5盎司铜箔，内层有1盎司铜箔。PCB叠层如图3所示。
器件放置和布局注意事项
本节介绍采用最少必要元器件获得AD5758最佳EMC和EMI性能的设计注意事项（关于元器件布局和连接器距离的一般建议）。
将AD5758的数字接口侧放在靠近隔离器的位置。数字线路上的几十到几百欧姆的阻尼电阻会衰减CMOS开关切换导致的电瞬态，有助于降低EMI。AD5758的VIOUT侧必须靠近AD5758和ADP1031 EMC测试板边缘的4引脚输出端子板。
其他器件注意事项
AD5758和ADP1031 EMC测试板采用0.1 µF、50 V、X7R、10%、低等效串联电阻(ESR)陶瓷电容，封装尺寸C0603，作为解耦电容，这是权衡性能、降额、成本和节省空间等因素的结果。在需要更紧密解耦的情况下，应使用C0402尺寸的1 nF、25 V、X7R电容。
电压源保护
EMC或EMI评估和演示的范围集中在AD5758及其配套器件上。AD5758和ADP1031 EMC测试板上的两个24 V电源电路用于为电路板的功能提供必要的电压。这些起演示作用的电源电路无意媲美用户自动化控制系统中的电源模块或背板电源的稳健性要求，因此，对这些供电电路仅实现了基本保护。在系统侧的24 V电源中，1 nF电容放置在电源输入端子的每个引脚旁，连接到受保护地，瞬态能量可通过3.3 nF、3 kV电容放电至地。4.7 MΩ电阻将能量泄放到地，避免其在受保护地上积聚。插入一个瞬态电压抑制二极管(TVS)，以防止误接线到电源输入端。TVS二极管用于箝位瞬态电压，使之不高于33 V（标称值）。共模电感衰减从下游电路逸出的辐射。电感之后的第二个TVS二极管进一步箝位瞬态电压。现场侧的24 V电源也有类似的保护方案。
ESD保护
AD5758和ADP1031 EMC测试板必须具有适当的ESD保护电路。保护由限流电阻、瞬态电压箝位和瞬态能量转移电容组成。
针对AD5758的EMC和EMI，至少须有三个元件。AD5758VIOUT引脚与端子板之间的走线上的10 Ω电阻限制进出器件的瞬态电流。在EMC事件期间，TVS二极管对于箝位电路板上的电瞬态至关重要。在AD5758和输出端子板之间插入TVS二极管。用短而粗的走线将TVS二极管的引脚直接连到VIOUT和RETURN螺钉（在P4端子上）。与TVS二极管并联的10 nF、50 V、X7R电容将少量高频瞬态转移到RETURN螺钉。VIOUT线可以增加连接到AVDD1和AVSS轨的可选箝位二极管，以进一步提高稳健性。但是，这些二极管对AD5758和ADP1031 EMC测试板是不必要的，因为没有这些二极管就能满足EMC和EMI性能目标。
电路评估与测试
AD5758参考设计既可通过连接到PC来运行，也可在独立模式下运行。PC上的图形用户界面(GUI)用于配置运行参数，如DAC输出范围、输出数字码和模数转换器(ADC)序列。GUI显示故障标志映射，并根据AD5758片内诊断ADC节点的读数绘图。
在板载闪存中设置操作参数之后，该板便可与PC或控制器板断开连接，而软件仍在运行。要操作该板，请先给电路板上电，然后按下AD5758和ADP1031 EMC测试板上的RUN或STOP按钮。
图5显示了AD5758和ADP1031 EMC测试板进行EMC测试的一般设置。在每次进行可能具有破坏性的EMC测试之前和之后，采用精密的台式数字万用表(DMM)对负载电阻上的AD5758输出实施300次测量。两组DMM测量结果之间的偏差必须保持在预定范围内才能满足性能标准。最大允许偏差为满量程的0.1%，这符合工业自动化应用的常见要求。
实施非破坏性EMC测试期间，台式DMM持续测量负载电阻上的AD5758输出。将EMC事件期间和之后的测量值与EMC事件之前DMM测量的平均值进行比较，以判断性能标准。
在电磁辐射骚扰测试中，AD5758配置为输出满量程电压或电流（在1 kHz下刷新），AD5758和ADP1031 EMC测试板则在独立模式下运行。此设置中的唯一辅助设备是两个24 V电池组，用于为AD5758和ADP1031 EMC测试板供电。这些电池组被认为不会贡献EMI。
软件要求
要对AD5758执行EMC测试，需要以下软件：
- 固件，版本57-58-E0-01，在AD5758和ADP1031 EMC测试板上
- AD5758系统EMC GUI软件，版本1.0.0.1
- Keysight Technologies BenchVue™ 软件，版本2.6
设备要求
要对AD5758执行EMC测试，需要以下设备：
- 光电USB收发器板
- 工业光缆
- PC ，运行 Windows® 7 、 64 位版本，映像模式：V3.0.2011.10.14
- 直流电源：Agilent 3630A和Agilent 3631A
- 数字万用表：Keysight 33470A
- 2 m（一对双绞型）多芯导线电缆：Belden 8761
- 线路滤波器：Schaffner FN353Z-30-33
负载电阻通过2 m电缆（Belden 8761，屏蔽双绞线）连接至AD5758。在电流输出模式下，负载是一个500 Ω、±0.005%、±0.8 ppm/°C、600 mW、300 V的径向引线箔电阻。在电压输出模式下，负载是一个1 kΩ、±0.01%、±0.8 ppm/°C、600 mW、300 V的径向引线箔电阻。
一对绞合引线，后接一个低通滤波器，用于探测负载电阻两端的电压。滤波器输出通过一对绞合引线连接到Keysight 33470A DMM。DMM积分时间设置为0.02工频周期(400 µs)。USB线缆将DMM连接至PC。AD5758 GUI软件通过电气隔离数据链路以1 ms间隔监测AD5758状态寄存器。
AD5758系统EMC GUI软件将参数发送至本地微处理器以写入AD5758。对于每个EMC和EMI测试项目，AD5758和ADP1031 EMC测试板在电压输出模式和电流输出模式下进行测试。
在每个输出模式下检查两个输出条件。第一个条件是每2秒交替向AD5758写入0xFFFF和0x8000，以验证在EMC测试期间是否根据输入数字码主动更新AD5758输出。第二个条件是每1 ms向AD5758写入固定的0xFFFF，以便在EMC事件期间和之后，简化计算AD5758的输出偏差。
AD5758和ADP1031 EMC测试板经过测试，符合表1和表2中描述的CISPR 11和IEC 61000-4-x标准。 表3说明了表2中列出的性能判据。
标准和性能判据
AD5758和ADP1031 EMC测试板旨在通过EMC和EMI测试项目，达到限值要求，并符合性能判据。EMC测试板限值和性能判据根据IEC 61000-6-2和IEC 61131-2标准进行定义。根据这些标准，选择了以下六项适用的测试：
- IEC 61000-4-2
- IEC 61000-4-3
- IEC 61000-4-4
- IEC 61000-4-5
- IEC 61000-4-6
- CISPR 11
| 测试 | 基本标准 | 频率范围(MHz) | 限值 | 实测最小裕量(dBμV/m) | 结果 |
| 电磁辐射骚扰 | CISPR 11，B类 | 30至1000 | 参见表11和表12 | 9.07 | 通过 |
| 测试 | 基本标准 | 测试级别 | 性能判据 | 实测 最小 裕量 |
结果 |
| 射频场感应的传导抗扰度 | IEC 61000-4-6 | 20 V/m | A | 见表 4 | 通过 |
| 辐射抗扰度 | IEC 61000-4-3 | 20 V/m | A | 见表 10 | 通过 |
| ESD | IEC 61000-4-2 IEC 61000-4-2 IEC 61000-4-2 |
±6 kV接触 ±12 kV空气 ±30 kV耦合 |
B B B |
见表 5 见表 6 见表 7 |
通过 通过 通过 |
| EFT | IEC 61000-4-4 | ±4 kV | B | 见表 8 | 通过 |
| 浪涌 | IEC 61000-4-5 | ±4 kV | B | 见表 9 | 通过 |
| 性能判据 | 说明 |
| A | 在制造商指定的误差范围内正常工作。 |
| B | 功能暂时丧失或性能下降，骚扰消除后不复存在。受试设备(EUT)无需操作员干预即可恢复正常性能。 |
| C | 暂时丧失功能或性能下降。性能校正需要操作员干预，如手动重启、断电或上电等。 |
| D | 无法恢复的功能丧失或性能下降。硬件或软件永久性损坏，或者数据丢失。 |
AD5758和ADP1031 EMC测试板的EMC和EMI测量结果
射频场感应的传导抗扰度
根据IEC 61000-4-6，受试设备(EUT)放置在高于接地参考平面0.1 m的绝缘支架上。从受试设备接出的所有电缆都支撑在接地参考平面上方至少30 mm的高度。骚扰信号通过耦合和解耦网络(CDN) 801A注入。电缆通过衰减箝位器KEMZ801A去耦。扫描频率范围为150 kHz至80 MHz (20 V/m)，使
| 输出模式 | 骚扰前的测量均值 | 骚扰期间 | 骚扰后的测量均值 | 满量程偏差(ppm) | 通过或失败 | |
| 最小值 | 最大值 | |||||
| VOUT = 10 V | 9.999341 V | 9.997904 V | 10.000008 V | 9.999395 V | −0.009%, 0.004% | 通过，判据A |
| IOUT = 20 mA | 19.960074 mA | 19.959014 mA | 19.962312 mA | 19.960025 mA | −0.007%, 0.014% | 通过，判据A |
静电放电抗扰度
测试设置包括一个0.8 m高的非导电工作台，其立在接地参考平面上。工作台上放置一个1.6 m × 0.8 m的水平耦合板(HCP)。受试设备及其电缆通过0.5 mm厚的绝缘垫与耦合板隔离。
对AD5758输出端子板(P4)的VIOUT和RETURN端子螺丝进行接触放电。在每个额定值下，受试设备接受至少20次放电，正负极性各10次。以每秒1次的速率重复放电。
对AD5758输出端子板进行空气放电。在每个额定值下，受试设备接受至少20次放电：正负极性各10次。以每秒1次的速率重复放电。
对HCP和垂直耦合板(VCP)进行耦合放电。在每个额定值下，受试设备接受至少20次放电：正负极性各10次。以每秒1次的速率重复放电。耦合板有两个470 kΩ接地泄放电阻。
| 试验电压 | 输出模式 | P4上的放电点 | 骚扰前的测量值 | 骚扰后的测量值 | 满量程偏差 (ppm) | 通过或失败 |
| 6 kV接触放电 | VOUT = 10 V | VIOUT端电极螺丝 | 9.999939 V | 9.999964 V | 3 | 通过，判据B |
| VOUT = 10 V | RETURN端电极螺丝 | 9.999946 V | 9.999965 V | 2 | 通过，判据B | |
| IOUT = 20 mA | VIOUT端电极螺丝 | 19.961543 mA | 19.961512 mA | −2 | 通过，判据B | |
| IOUT = 20 mA | RETURN端电极螺丝 | 19.961495 mA | 19.961551 mA | 3 | 通过，判据B | |
| −6 kV接触放电 | VOUT = 10 V | VIOUT端电极螺丝 | 9.998116 V | 9.998157 V | 4 | 通过，判据B |
| VOUT = 10 V | RETURN端电极螺丝 | 9.999761 V | 9.999805 V | 5 | 通过，判据B | |
| IOUT = 20 mA | VIOUT端电极螺丝 | 19.961541 mA | 19.961490 mA | −3 | 通过，判据B | |
| IOUT = 20 mA | RETURN端电极螺丝 | 19.961426 mA | 19.961442 mA | 1 | 通过，判据B |
| 试验电压 | 输出模式 | P4上的放电点 | 骚扰前的测量值 | 骚扰后的测量值 | 满量程偏差 (ppm) | 通过或失败 |
| 气隙放电：12 kV | VOUT = 10 V | VIOUT 端子板 | 9.999615 V | 9.999612 V | −1 | 通过，判据B |
| IOUT = 20 mA | VIOUT 端子板 | 19.960970 mA | 19.960972 mA | 1 | 通过，判据B | |
| 气隙放电：−12 kV | VOUT = 10 V | VIOUT 端子板 | 9.999562 V | 9.999572 V | 1 | 通过，判据B |
| IOUT = 20 mA | VIOUT 端子板 | 19.960957 mA | 19.961000 mA | 2 | 通过，判据B |
| 试验电压 | 输出模式 | 放电点 | 骚扰前的测量值 | 骚扰后的测量值 | 满量程偏差 (ppm) | 通过或失败 |
| 耦合放电：30 kV | VOUT = 10 V | 水平耦合板 | 10.000360 V | 10.000379 V | 2 | 通过，判据B |
| VOUT = 10 V | 垂直耦合板 | 10.000385 V | 10.000371 V | −2 | 通过，判据B | |
| IOUT = 20 mA | 水平耦合板 | 19.961024 mA | 19.960967 mA | −3 | 通过，判据B | |
| IOUT = 20 mA | 垂直耦合板 | 19.961045 mA | 19.960978 mA | −4 | 通过，判据B | |
| 耦合放电：−30 kV | VOUT = 10 V | 水平耦合板 | 10.000398 V | 10.000384 V | -2 | 通过，判据B |
| VOUT = 10 V | 垂直耦合板 | 10.000387 V | 10.000378 V | −1 | 通过，判据B | |
| IOUT = 20 mA | 水平耦合板 | 19.961049 mA | 19.961004 mA | −3 | 通过，判据B | |
| IOUT = 20 mA | 垂直耦合板 | 19.961010 mA | 19.960995 mA | −1 | 通过，判据B |
电快速瞬变脉冲群抗扰度
根据IEC 61000-4-4标准，在模拟输入电缆上进行4000 V放电来测试受试设备。采用正负极放电。从EFT发生器的同轴输出端到EUT端子的带电导线长度不得超过1米。每个测试序列的持续时间为 1 分钟。瞬态和突发波形依据 IEC 61000-4-4，5 ns上升时间和50 ns脉冲宽度。
该配置包括一个 0.8 m 高的木桌，上面覆盖至少 0.25 mm 厚的铜板，连接到保护接地系统。EUT 放在 0.1μm 厚的隔离支架上。EUT 和实验室墙壁之间的最小距离为 0.5 米。
| 试验电压 | 输出模式 | 骚扰前的测量值 | 骚扰后的测量值 | 满量程 偏差(ppm) |
通过或失败 |
| 4 kV EFT | VOUT = 10 V | 10.000216 V | 10.000277 V | 4 | 通过，判据B |
| IOUT = 20 mA | 19.960184 mA | 19.960118 mA | −5 | 通过，判据B | |
| −4 kV EFT | VOUT = 10 V | 10.000269 V | 10.000254 V | −1 | 通过，判据B |
| IOUT = 20 mA | 19.960140 mA | 19.960190 mA | 4 | 通过，判据B |
浪涌（冲击）抗扰度
根据IEC 61000-4-5工业环境标准，浪涌是1.2 μs上升时间/50 μs脉冲宽度开路电压和8 μs上升时间/20 μs脉冲宽度短路电流的组合波。在每个额定值下，受试设备接受五次正浪涌和五次负浪涌。两次浪涌的间隔为1分钟。浪涌通过AD5758输出电缆进行测试，将该电缆视为EUT的非屏蔽非对称操作互连线。浪涌通过CDN 174容性耦合施加到线路上。
CDN不影响受试设备的额定工作条件。EUT与CDN之间的互连线路长度为2 m或更短。
| 试验电压 | 输出模式 | 骚扰前的测量值 | 骚扰后的测量值 | 满量程 偏差(ppm) |
通过或失败 |
| 4 kV浪涌 | VOUT = 10 V | 9.999588 V | 9.999406 V | −12 | 通过，判据B |
| IOUT = 20 mA | 19.960027 mA | 19.960030 mA | 1 | 通过，判据B | |
| −4 kV浪涌 | VOUT = 10 V | 9.999328 V | 9.999389 V | 4 | 通过，判据B |
| IOUT = 20 mA | 19.959943 mA | 19.959980 mA | 3 | 通过，判据B |
辐射抗扰度
根据IEC 61000-4-3工业环境标准，测试在全电波暗室中进行。EUT放在0.8 m高非导电工作台上。DMM作为辅助设备，置于工作台下方的屏蔽箱内，在负载电阻处探测AD5758输出。DMM测量数据通过以太网电缆发送到室外的PC机上。发射天线距离EUT 3 m。扫描频率范围为80 MHz至1000 MHz，使用1 kHz正弦波调制的80%幅度信号时为1000 MHz至6000 MHz。以递增方式扫描整个频率范围，步长为前一频率值的1%。每个频率的驻留时间为1秒，并且不能小于受试设备响应所需的时间。在此期间，DMM能够完成20次测量，这对于计算误差偏差是足够的。在80 MHz至1000 MHz范围内，场强为20 V/m。在1000 MHz至6000 MHz范围内，场强为10 V/m。测试在受试设备暴露于垂直和水平极化场的情况下进行。
| 频率范围 | 试验电压 | 天线极化 | 输出模式 | 平均值 | 骚扰期间 （最大值） | 骚扰期间 （最小值） | 满量程偏差 (%) | 通过或失败 |
| 80 MHz to 1000 MHz | 20 V/m | 水平 | VOUT = 10 V | 9.999848 | 10.000866 | 9.998624 | −0.013, 0.010 | 通过，判据A |
| 20 V/m | 垂直 | VOUT = 10 V | 9.999883 | 10.001688 | 9.998599 | −0.012, 0.019 | 通过，判据A | |
| 20 V/m | 水平 | IOUT = 20 mA | 19.996675 | 19.998610 | 19.994331 | −0.012, 0.009 | 通过，判据A | |
| 20 V/m | 垂直 | IOUT = 20 mA | 19.996793 | 20.000425 | 19.994738 | −0.011, 0.018 | 通过，判据A | |
| 1000 MHz to 6000 MHz | 10 V/m | 水平 | VOUT = 10 V | 9.999852 | 10.000866 | 9.998709 | −0.011, 0.010 | 通过，判据A |
| 10 V/m | 垂直 | VOUT = 10 V | 9.999827 | 10.000857 | 9.998649 | −0.012, 0.010 | 通过，判据A | |
| 10 V/m | 水平 | IOUT = 20 mA | 19.996832 | 19.998542 | 19.994976 | −0.010 0.008 | 通过，判据A | |
| 10 V/m | 垂直 | IOUT = 20 mA | 19.996822 | 19.998695 | 19.994976 | −0.009, 0.010 | 通过，判据A |
电磁辐射骚扰
根据CISPR 11标准，EUT放置在10 m半电波暗室内离地面0.8 m高的旋转工作台上方。工作台旋转360°，找出辐射最高的位置。受试设备放在离干扰接收天线10 m处，可以将其设置为水平或垂直极化位置。天线安装在可变高度天线塔顶部。天线高度在地面以上1米到4米之间变化，以找出场强的最大值。受试设备配置为典型最坏情况，天线调谐到1 m至4 m的高度，工作台从0度转到360度以找出最大读数。对于受试设备来说，典型最坏情况就是AD5758在满量程电压或电流输出时以1 kHz的速率刷新。测试接收器系统设置为准峰值检测模式。受试设备由2个24 V直流电池组供电。无需考虑来自辅助电源的电磁辐射骚扰。
AN-1599描述了AD5758 EMC测试板，其与此AD5758和ADP1031 EMC测试板采用相同的空白PCB，但BOM有部分不同，前者利用分立IC实现电源和数字隔离。AD5758 EMC测试板的辐射峰值在205 MHz左右，这不满足CISPR 11 B类的6 dB裕量要求。相比之下，AD5758和ADP1031 EMC测试板在该频率的辐射要低10 dB，而且在CISPR 11 B类限值要求更严格的30 MHz至230 MHz范围内具有非常低的辐射轮廓，其主要原因是ADP1031针对EMI的更高集成度和设计优化。
| 频率(MHz) | 结果(dBµV) | 限值(dBµV) | 裕量(dB) | 高度(cm) | 度(° | 天线极化 | 说明 |
| 31.9400 | 21.68 | 30 | −8.32 | 203 | 361 | 垂直 | 峰值检测 |
| 143.4900 | 17.49 | 30 | −12.51 | 100 | 237 | 垂直 | 峰值检测 |
| 359.8000 | 22.33 | 37 | −14.67 | 100 | 157 | 垂直 | 峰值检测 |
| 597.4500 | 26.28 | 37 | −10.72 | 399 | 357 | 垂直 | 峰值检测 |
| 776.9000 | 28.95 | 37 | −8.05 | 199 | 0 | 垂直 | 峰值检测 |
| 823.4600 | 29.54 | 37 | −7.46 | 300 | 33 | 垂直 | 峰值检测 |
| 30.0000 | 21.85 | 30 | −8.15 | 200 | 320 | 水平 | 峰值检测 |
| 330.7000 | 20.11 | 37 | −16.89 | 101 | 213 | 水平 | 峰值检测 |
| 551.1200 | 24.43 | 37 | −12.57 | 400 | 327 | 水平 | 峰值检测 |
| 680.8700 | 32.86 | 37 | −4.14 | 101 | 287 | 水平 | 峰值检测 |
| 680.9500 | 27.16 | 37 | −9.84 | 101 | 275 | 水平 | 准峰值 |
| 790.4800 | 29.98 | 37 | −7.02 | 101 | 2 | 水平 | 峰值检测 |
| 914.6400 | 29.97 | 37 | −7.03 | 300 | 362 | 水平 | 峰值检测 |
| 频率(MHz) | 结果(dBµV) | 限值(dBµV) | 裕量(dB) | 高度(cm) | 度(° | 天线极化 | 说明 |
| 30.0000 | 22.93 | 30 | −7.07 | 100 | 309 | 垂直 | 峰值检测 |
| 348.1600 | 22.97 | 37 | −14.03 | 100 | 135 | 垂直 | 峰值检测 |
| 467.4700 | 23.96 | 37 | −13.04 | 300 | 259 | 垂直 | 峰值检测 |
| 649.8300 | 27.43 | 37 | −9.57 | 200 | 84 | 垂直 | 峰值检测 |
| 777.8700 | 29.40 | 37 | −7.60 | 399 | 262 | 垂直 | 峰值检测 |
| 923.3700 | 29.20 | 37 | −7.80 | 100 | 251 | 垂直 | 峰值检测 |
| 30.9700 | 21.34 | 30 | −8.66 | 300 | 360 | 水平 | 峰值检测 |
| 356.8900 | 21.49 | 37 | −15.51 | 300 | 241 | 水平 | 峰值检测 |
| 599.3900 | 26.73 | 37 | −10.27 | 300 | 360 | 水平 | 峰值检测 |
| 681.5000 | 27.93 | 37 | −9.07 | 101 | 183 | 水平 | 准峰值 |
| 683.7800 | 32.35 | 37 | −4.65 | 101 | 243 | 水平 | 峰值检测 |
| 821.5200 | 28.78 | 37 | −8.22 | 101 | 191 | 水平 | 峰值检测 |
| 889.4200 | 28.38 | 37 | −8.62 | 400 | 221 | 水平 | 峰值检测 |
EMC 板原理图与印刷电路板版图
订购信息
物料清单
| 器件位号 | 器件描述 | 产品型号 | 制造厂商 |
| C1, C2, C13, C17 | 电容，陶瓷，C0G (NP0)，通用，20 pF | GRM1885C1H200JA01D | Murata |
| C3 至 C7, C10, C14 至 C16, C21, C23, C27 至 C29, C32, C33, C35, C46, C52, C55, C64, C68, C80, C81, C117, C119 至 C121, C128, C141 | 电容，陶瓷，X7R，0603，0.1 μF | 06035C104KAT2A | AVX |
| C175,C176,C177 | 电容，陶瓷，X7R，通用，0.01 μF | GRM155R71E103KA01D | Murata |
| C178 | 电容，陶瓷，NP0，通用，22 pF | CC0402JRNPO9BN220 | YAGEO |
| C122 | 高压多层陶瓷电容(MLCC)，X7R，3300 pF H | HV1812Y332KXHATHV | Vishay |
| C9,C11 | 电容，陶瓷，X5R，通用，10 μF | GRM31CR61H106KA12L | Murata |
| C22, C24, C25, C30,C31, C45, C82, C118 | MLCC、X5R、4.7 μF | C2012X5R1H475K125AB | TDK |
| C8, C12 | 电容，陶瓷，8.2 pF | 06035A8R2CAT2A | AVX |
| C39, C125 | 电容，陶瓷，X7R，高压，0.001 μF | C1812C102KHRACTU | Kemet |
| C130 | 电容，陶瓷，X7R，软端接，0.01 μF | C1608X7R1H103K080AE | TDK |
| C53, C131, C133, C138, C142 至 C144 | 电容，陶瓷，X7R，0.01 μF | GCM155R71H103KA55D | Murata |
| C18, C19 | 电容，陶瓷，X7R，0.47 μF | C1608X7R1H474MT | TDK |
| C26 | MLCC、X5R、10 μF | C2012X5R1V106K085AC | TDK |
| C34 | 电容，陶瓷，X7R，2.2 μF | UMK212BB7225KG-T | Taiyo Yuden |
| C37, C44, C47 至 C49, C54 | 电容，陶瓷，X7R，通用，2.2 μF | GRM31CR71H225KA88L | Murata |
| C38 | 电容，陶瓷，NP0，220 pF | CC0603JRNPO9BN221 | Yageo |
| C40, C41, C95, C96 | 电容，陶瓷，NP0，0.001 μF | 12065A102JAT2A | AVX |
| C50 | 电容，陶瓷，C0G (NP0)，通用，0.002 μF | GRM2165C1H202JA01D | Murata |
| C56, C57 | 电容，陶瓷，X7R，通用，0.01 μF | GCG188R71H103KA01D | Murata |
| C62 | 电容，陶瓷，X5R，通用，4.7 μF | GRM21BR61E475KA12L | Murata |
| C63 | 电容，陶瓷，X7R，1 μF | 0603YC105KAT2A | AVX |
| D4, D10 | 二极管、通用、整流器 | S2M | ON Semiconductor |
| D5, D6, D11, D12 | 二极管、TVS、双向 | SMCJ33CA-TR | ST Microelectronics |
| D16 | 二极管、TVS、双向 | SMAJ33CA-TR | ST Microelectronics |
| D2 | 二极管、肖特基整流器 | BAT46W-7-F | Diodes Incorporated |
| DS1, DS2, DS5, DS6 | LED、SMD、0603、绿色 | SML-LX0603GW-TR | Lumex |
| DS3, DS4, DS7 | LED、SMD、0603、红色 | TLMS1100-GS08 | Vishay |
| E1, E2, E3, E4 | 电感、铁氧体磁珠、1.5 kΩ、100 MHz | BLM18HE152SN1D | Murata |
| E5, R68, R166, R167 | 电阻，厚膜，芯片，1210，0 Ω | CRCW12100000Z0EAHP | Vishay |
| FL1 | 滤波器、EMI、共模、30 dB、0.1 A、8 Ω | EMI2121MTTAG | ON Semiconductor |
| JP25, JP26 | 连接器，PCB，头，跳线、1 × M000385 | 22-03-2031 | Molex |
| L1, L6, L8 | 铁氧体磁珠，SMD，120 Ω,120 nH | LI0805H750R-10 | Laird |
| L2, L3 | 电感，扼流器，100 μH | LPS5030-104MRB | Coilcrft |
| L5 | 电感，屏蔽电源，47 μH | LPS4018-473MRB | Coilcraft |
| P1 | 连接器，PCB，头，薄型 | 5103308-5 | TE Connectivity LTD |
| P2, P14 | 连接器，PCB，端子板，两位，绿色 | 1727010 | Phoenix Contact |
| P3 | 连接器，PCB，接收器，微型USB 2.0 | UX60SC-MB-5S8 | Hirose |
| P4 | 连接器，PCB，四位端子板，单行，直的，2.54 mm间距，3.5 mm尾长 | 1725672 | Phoenix Contact |
| P8, R1, R2, R14, R16 至 R18, R60, R164, R170, R173 | 电阻，厚膜，芯片，0603，0 Ω | MC0603WG00000T5E-TC | Multicomp |
| R9, R10, R36, R37, R143, R152, R154 R155 | 电阻，厚膜，芯片，0603，10 kΩ | MC0100W0603110K | Multicomp |
| R19 至 R21, R23, R24, R27 至 R32, R47 至 R54, R62 至 R65 | 电阻，厚膜，芯片，0603，100 Ω | MC0.063W06031100R | Multicomp |
| R3, R4, R11, R33, R61, R76, R77 | 电阻，厚膜，芯片，0603，499 Ω | ERJ-3EKF4990V | Panasonic |
| R5 至 R8, R12, R22, R25, R26, R34, R35, R38, R40 至 R42, R66, R67, R74, R75, R141, R151, R163, R168, R171, R182 | 电阻，厚膜，芯片，0603，100 kΩ | ERJ-3EKF1003V | Panasonic |
| R138 | 电阻，厚膜，芯片，0603，1 MΩ | ERJ-3EKF1004V | Panasonic |
| R139 | 电阻，厚膜，芯片，0603，210 kΩ | ERJ-3EKF2103V | Panasonic |
| R89 | 电阻，厚膜，芯片，0402，0 Ω | MC00625W040210R | Multicomp |
| R13, R15, R92 至 R94, R140, R142, R148 | 电阻，厚膜，芯片，0603，33 Ω | MC0.063W0603133R | Multicomp |
| R43 | 电阻，厚膜芯片，0603，31.6 kΩ | ERJ-3EKF3162V | Panasonic |
| R44, R46 | 电阻，厚膜，芯片，0603，560 kΩ | MC 0.063W 0603 1% 560K | Multicomp |
| R45 | 电阻，厚膜，芯片，0603，23.2 kΩ | ERJ-3EKF2322V | Panasonic |
| R56, R145 | 电阻，厚膜，芯片，0603，1 kΩ | MC0063W060311K | Multicomp |
| R176, R177 | 电阻，薄膜，芯片，0805，0 Ω | MC0.1W08050R | Multicomp |
| R180, R181 | 电阻，厚膜，芯片，0603，2 kΩ | MC0.063W060312K | Multicomp |
| R55 | 电阻，精密，薄膜，0603，13.7 kΩ | RN73C1J13K7BTG | TE Connectivity |
| R57 | 电阻，厚膜，芯片，0805，10 Ω | ERJ-6ENF10R0V | Panasonic |
| R58 | 电阻，厚膜，高电压，芯片，4.7 MΩ | CHV2010-JW-475ELF | Bourns |
| S1 至 S4 | 开关，表贴，SMT | B3S1000 | Omron |
| T1, T3 | 共模扼流圈，DLW5BS系列，190 Ω，5 A | DLW5BSN191SQ2L | Murata |
| T2 | 反激式变压器，1:1匝数比，280 μH，250 mA | 750316743 | Würth Elektronik |
| U1 | IC，超低功耗，Arm Cortex-M3，MCU | ADuCM3029BCPZ | ADI公司 |
| U11 | IC，微功耗，精密，串联模式，基准电压源 | AD1582ARTZ | ADI公司 |
| U13 | IC，TTL，单个，两个正输入和栅级 | SN74LVC1G08DBVT | Texas Instruments |
| U2 | IC，3 V，128 Mb，带两个/四个SPI和快速路径互连(QPI)的串行闪存 | W25Q128FVSIG | Winbond |
| U26 | IC，TTL，单通道，双输入，正极和栅级 | SN74AHCT1G08DCKR | Texas Instruments |
| U3 | IC，隔离式微功耗管理单元和数字隔离器，可调VOUT1，5.15 V VOUT2，可调VOUT3 | ADP1031ACPZ-1-R7 | ADI公司 |
| U4 | IC，单通道，16位，电流/电压输出DAC，动态功率控制，HART连接 | AD5758BCPZ-REEL | ADI公司 |
| U6 | IC，低噪声，CMOS，LDO稳压器，5 V电压输出 | ADP7142ARDZ-5.0 | ADI公司 |
| U7 | IC，USB，串行通用异步接收器/发射器(UART) | FT232RQ | FTDI |
| U8 | IC，低静态电流，CMOS线性稳压器，3.0 V电压输出 | ADP124ARHZ-3.0-R7 | ADI公司 |
| U9 | IC，微功耗基准电压源，2.5 V电压输出 | ADR3425ARJZ-R7 | ADI公司 |
| Y1 | IC，晶振，SMD，12.5 pF，32.7680 kHz | MC-306-32.7680K- A0:ROHS | Seiko |
| Y2 | IC，晶振，超小型陶瓷密封，10 pF，26.000 MHz | ABM8G-26.000MHZ- B4Y-T | Abracon |
作者
