本文關鍵詞：醫(yī)用超聲流量計PCB板電磁兼容與信號完整性研究

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【摘要】：隨著科學技術的快速發(fā)展,醫(yī)療電子產(chǎn)品的工作頻率越來越高趨于高速化,功能需求越來越強大趨于智能化,產(chǎn)品模型越來越小趨于Mini化,電路板層越來越多且越來越密,與此同時與電磁兼容(Electromagnetic Compatibility, EMC)相關的一系列問題日益凸顯,比如電磁干擾(Electromagnetic Interference,EMI)、信號完整性(Signal Integrity, SI)、電源完整性(Power Integrity, PI)問題等。因此,為了保證醫(yī)療電子產(chǎn)品工作的可靠性,深入研究電路板電磁兼容顯得迫切而必要。本文針對醫(yī)療電子產(chǎn)品醫(yī)用超聲流量計印制電路板(Printed Circuit Board,PCB)的電磁兼容性和信號完整性展開研究。通過對相關理論知識的深入研究,將PCB板級設計所涉及的EMC、SI(包含PI)相關理論與Ansys公司的電磁分析工具緊密結合,提出了電磁協(xié)同仿真與設計的方法,對PCB進行EMC、SI(包含PI)的電磁分析、設計與優(yōu)化,并在第三方測試與認證機構(南德意志集團無錫分公司)進行EMC(電磁抗擾度和電磁干擾方面)測試,以此評估和驗證PCB板設計是否滿足工作需求。論文首先介紹EMC、SI(包含PI)相關理論,并提出超聲流量計的電磁協(xié)同仿真方法。隨后,利用Designer和SI Wave軟件對研究對象進行頻域和時域分析：頻域內(nèi),利用SI wave軟件對板級關鍵信號進行頻域分析；時域內(nèi),利用Designer軟件,結合S參數(shù)模型和IBIS模型對關鍵信號進行SI仿真；在進行板級PI仿真時,分別從諧振和阻抗特性方面對其分析,抑制或消除諧振所引起的電源噪聲,保證系統(tǒng)工作時有穩(wěn)定的電壓；利用軟件進行板極EMC仿真,并參照美國FCC衡量電磁干擾標準要求,分別從近場和遠場對其進行分析；對硬件系統(tǒng)PCB上各關鍵信號進行時域波形測試,各關鍵信號具有較小可忽略的反射、串擾、過沖及下沖等信號完整性問題,驗證了醫(yī)用超聲流量計滿足SI的設計要求；IC供電端有較小的紋波電壓,PCB整板具有較小的電磁噪聲,驗證了醫(yī)用超聲流量計滿足PI設計要求。最后,通過實際EMC測試,驗證了醫(yī)用超聲流量計滿足EMC和SI設計要求,驗證了本文提出的電磁協(xié)同仿真分析方法在醫(yī)用超聲流量計設計的可行性和有效性。論文詳細分析和總結了PCB設計中電磁兼容和信號完整性設計理論,并將EMC、SI(包含PI)電磁協(xié)同仿真分析應用于醫(yī)療設備的硬件電路設計中,提高了PCB設計的可靠性,對提高醫(yī)療產(chǎn)品設計的質(zhì)量以及PCB設計和優(yōu)化有一定指導意義。
【關鍵詞】：電磁兼容 信號完整性 印制電路板 醫(yī)用超聲流量計
【學位授予單位】：江蘇大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TH789
【目錄】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-8
• 第1章 緒論8-13
• 1.1 課題的研究背景與意義8-10
• 1.2 國內(nèi)外電磁兼容發(fā)展狀況10-11
• 1.2.1 國外電磁兼容研究狀況10
• 1.2.2 國內(nèi)電磁兼容研究狀況10-11
• 1.3 國內(nèi)外信號完整性發(fā)展狀況11-12
• 1.3.1 國外信號完整性發(fā)展狀況11
• 1.3.2 國內(nèi)信號完整性發(fā)展狀況11-12
• 1.4 本文主要研究內(nèi)容與結構12-13
• 第2章 電磁兼容性與信號完整性理論分析13-28
• 2.1 電磁兼容理論分析13-16
• 2.1.1 定義13-14
• 2.1.2 電磁干擾三要素14
• 2.1.3 電磁干擾源分類14-15
• 2.1.4 電磁兼容控制技術15-16
• 2.2 信號完整性理論分析16-23
• 2.2.1 信號完整性基本概念16
• 2.2.2 信號完整性問題16-23
• 2.3 電源完整性理論分析23-26
• 2.3.1 電源完整性分析概述23-25
• 2.3.2 電源目標阻抗分析25-26
• 2.4 電磁兼容與信號完整性、電源完整性綜述26-27
• 2.5 本章小結27-28
• 第3章 仿真軟件與模型概述28-35
• 3.1 仿真軟件28-29
• 3.2 仿真模型29-34
• 3.2.1 SPICE仿真模型與建模方法29-31
• 3.2.2 IBIS仿真模型與建模萬法31-33
• 3.2.3 IBIS模型與SPICE模型對比33-34
• 3.3 本章小結34-35
• 第4章 電磁協(xié)同仿真分析35-53
• 4.1 醫(yī)用超聲流量計介紹35-37
• 4.1.1 超聲波測流量原理35-36
• 4.1.2 電路板功能結構36
• 4.1.3 PCB圖簡介36-37
• 4.2 信號完整性仿真37-44
• 4.2.1 信號完整性板級仿真方法37-38
• 4.2.2 仿真模型的建立38-39
• 4.2.3 確定關鍵信號和設定激勵39-40
• 4.2.4 S參數(shù)(散射參數(shù))模型40-41
• 4.2.5 仿真主要步驟41-43
• 4.2.6 仿真結果分析43-44
• 4.3 電源完整性仿真44-50
• 4.3.1 諧振仿真分析44-48
• 4.3.2 阻抗特性分析48-50
• 4.4 電磁兼容仿真50-52
• 4.4.1 遠場仿真分析50-51
• 4.4.2 近場仿真分析51-52
• 4.4.3 遠場、近場仿真結果分析52
• 4.5 本章小結52-53
• 第5章 試驗驗證53-67
• 5.1 波形驗證53-55
• 5.2 電磁兼容試驗測試55-66
• 5.2.1 電磁干擾測試55-59
• 5.2.2 電磁抗擾度測試59-66
• 5.3 本章小結66-67
• 第6章 總結與展望67-69
• 6.1 本文研究總結67-68
• 6.2 未來工作展望68-69
• 參考文獻69-72
• 致謝72-73
• 在學期間發(fā)表的學術論文及其他科研成果73

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 李曉梅;劉士龍;劉偉;;無線醫(yī)療設備的應用及安全[J];中國醫(yī)療設備;2011年01期

中國碩士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 劉捷;高頻干擾對PCB電磁兼容性影響的分析與PCB優(yōu)化[D];華中科技大學;2006年

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本文編號：682802