本文關(guān)鍵詞：醫(yī)用超聲流量計(jì)PCB板電磁兼容與信號(hào)完整性研究

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【摘要】：隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展,醫(yī)療電子產(chǎn)品的工作頻率越來(lái)越高趨于高速化,功能需求越來(lái)越強(qiáng)大趨于智能化,產(chǎn)品模型越來(lái)越小趨于Mini化,電路板層越來(lái)越多且越來(lái)越密,與此同時(shí)與電磁兼容(Electromagnetic Compatibility, EMC)相關(guān)的一系列問(wèn)題日益凸顯,比如電磁干擾(Electromagnetic Interference,EMI)、信號(hào)完整性(Signal Integrity, SI)、電源完整性(Power Integrity, PI)問(wèn)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(duì)醫(yī)療電子產(chǎn)品醫(yī)用超聲流量計(jì)印制電路板(Printed Circuit Board,PCB)的電磁兼容性和信號(hào)完整性展開(kāi)研究。通過(guò)對(duì)相關(guān)理論知識(shí)的深入研究,將PCB板級(jí)設(shè)計(jì)所涉及的EMC、SI(包含PI)相關(guān)理論與Ansys公司的電磁分析工具緊密結(jié)合,提出了電磁協(xié)同仿真與設(shè)計(jì)的方法,對(duì)PCB進(jìn)行EMC、SI(包含PI)的電磁分析、設(shè)計(jì)與優(yōu)化,并在第三方測(cè)試與認(rèn)證機(jī)構(gòu)(南德意志集團(tuán)無(wú)錫分公司)進(jìn)行EMC(電磁抗擾度和電磁干擾方面)測(cè)試,以此評(píng)估和驗(yàn)證PCB板設(shè)計(jì)是否滿足工作需求。論文首先介紹EMC、SI(包含PI)相關(guān)理論,并提出超聲流量計(jì)的電磁協(xié)同仿真方法。隨后,利用Designer和SI Wave軟件對(duì)研究對(duì)象進(jìn)行頻域和時(shí)域分析：頻域內(nèi),利用SI wave軟件對(duì)板級(jí)關(guān)鍵信號(hào)進(jìn)行頻域分析；時(shí)域內(nèi),利用Designer軟件,結(jié)合S參數(shù)模型和IBIS模型對(duì)關(guān)鍵信號(hào)進(jìn)行SI仿真；在進(jìn)行板級(jí)PI仿真時(shí),分別從諧振和阻抗特性方面對(duì)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(shí)有穩(wěn)定的電壓；利用軟件進(jìn)行板極EMC仿真,并參照美國(guó)FCC衡量電磁干擾標(biāo)準(zhǔn)要求,分別從近場(chǎng)和遠(yuǎn)場(chǎng)對(duì)其進(jìn)行分析；對(duì)硬件系統(tǒng)PCB上各關(guān)鍵信號(hào)進(jìn)行時(shí)域波形測(cè)試,各關(guān)鍵信號(hào)具有較小可忽略的反射、串?dāng)_、過(guò)沖及下沖等信號(hào)完整性問(wèn)題,驗(yàn)證了醫(yī)用超聲流量計(jì)滿足SI的設(shè)計(jì)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(yàn)證了醫(yī)用超聲流量計(jì)滿足PI設(shè)計(jì)要求。最后,通過(guò)實(shí)際EMC測(cè)試,驗(yàn)證了醫(yī)用超聲流量計(jì)滿足EMC和SI設(shè)計(jì)要求,驗(yàn)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(jì)設(shè)計(jì)的可行性和有效性。論文詳細(xì)分析和總結(jié)了PCB設(shè)計(jì)中電磁兼容和信號(hào)完整性設(shè)計(jì)理論,并將EMC、SI(包含PI)電磁協(xié)同仿真分析應(yīng)用于醫(yī)療設(shè)備的硬件電路設(shè)計(jì)中,提高了PCB設(shè)計(jì)的可靠性,對(duì)提高醫(yī)療產(chǎn)品設(shè)計(jì)的質(zhì)量以及PCB設(shè)計(jì)和優(yōu)化有一定指導(dǎo)意義。
【關(guān)鍵詞】：電磁兼容 信號(hào)完整性 印制電路板 醫(yī)用超聲流量計(jì)
【學(xué)位授予單位】：江蘇大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：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(guó)內(nèi)外電磁兼容發(fā)展?fàn)顩r10-11
• 1.2.1 國(guó)外電磁兼容研究狀況10
• 1.2.2 國(guó)內(nèi)電磁兼容研究狀況10-11
• 1.3 國(guó)內(nèi)外信號(hào)完整性發(fā)展?fàn)顩r11-12
• 1.3.1 國(guó)外信號(hào)完整性發(fā)展?fàn)顩r11
• 1.3.2 國(guó)內(nèi)信號(hào)完整性發(fā)展?fàn)顩r11-12
• 1.4 本文主要研究?jī)?nèi)容與結(jié)構(gòu)12-13
• 第2章 電磁兼容性與信號(hào)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(shù)15-16
• 2.2 信號(hào)完整性理論分析16-23
• 2.2.1 信號(hào)完整性基本概念16
• 2.2.2 信號(hào)完整性問(wèn)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(biāo)阻抗分析25-26
• 2.4 電磁兼容與信號(hào)完整性、電源完整性綜述26-27
• 2.5 本章小結(jié)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(wàn)法31-33
• 3.2.3 IBIS模型與SPICE模型對(duì)比33-34
• 3.3 本章小結(jié)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(jì)介紹35-37
• 4.1.1 超聲波測(cè)流量原理35-36
• 4.1.2 電路板功能結(jié)構(gòu)36
• 4.1.3 PCB圖簡(jiǎn)介36-37
• 4.2 信號(hào)完整性仿真37-44
• 4.2.1 信號(hào)完整性板級(jí)仿真方法37-38
• 4.2.2 仿真模型的建立38-39
• 4.2.3 確定關(guān)鍵信號(hào)和設(shè)定激勵(lì)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(jié)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(yuǎn)場(chǎng)仿真分析50-51
• 4.4.2 近場(chǎng)仿真分析51-52
• 4.4.3 遠(yuǎn)場(chǎng)、近場(chǎng)仿真結(jié)果分析52
• 4.5 本章小結(jié)52-53
• 第5章 試驗(yàn)驗(yàn)證53-67
• 5.1 波形驗(yàn)證53-55
• 5.2 電磁兼容試驗(yàn)測(cè)試55-66
• 5.2.1 電磁干擾測(cè)試55-59
• 5.2.2 電磁抗擾度測(cè)試59-66
• 5.3 本章小結(jié)66-67
• 第6章 總結(jié)與展望67-69
• 6.1 本文研究總結(jié)67-68
• 6.2 未來(lái)工作展望68-69
• 參考文獻(xiàn)69-72
• 致謝72-73
• 在學(xué)期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文及其他科研成果73

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前1條

1 李曉梅;劉士龍;劉偉;;無(wú)線醫(yī)療設(shè)備的應(yīng)用及安全[J];中國(guó)醫(yī)療設(shè)備;2011年01期

中國(guó)碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前1條

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

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本文編號(hào)：682802