一、引言

自年代以来,我国的衡器工业.通过引进消化吸收和技术改造,产品结构发生了很大的变化,使衡器产品步入了集传感器、微计算机技术于一体的电子衡器新阶段。

就称重显示控制器而言,为了提高其可靠性和降低成本,采用表面安装技术 ( SMT)和∑一 △ 模数转换 ( ADC ) 技术,可谓之是最新选择。

某电子有限公司凭其地处香港窗口的有利条件,近些年在上述两项新技术方面堪数领先于国内其他衡器企业,并相断推出了适用于多种称重场合、可变换速率的P T 6 5 0 F称重显示器和适用丁包装称重及多种配料场合的、采样速率达70次 / 秒之多的CB系列多种称重配料控制器。这些称重显示控制器是能满足不同用户需要的、性能价格比适中的高新技术产品。

二、表面安装技术及其测试技术

1.表 面 安 装 技 术

表 面 安装技 术 也 称S M T,是 英 文 Su r-f ace Mount Technology的缩 写。所 谓 表面 安装 技 术,故 名 思 义,它 有 别 于 传统的 金 属 化孔印 刷 电路 板 上 的 穿孔安装技 术。随 着表 面 安装 型 品 体管、二 极 管 及 微 型 化 集成 元 器 件 的出现,传统的印刷 电路板 穿 孔 安装 技术 显 然就 不适 用了,特 别 是 在 印 刷 板 上 安 装 密度 高的 情 况 下,传 统技 术 安装 的不 良 率 也会 随 之增 加,并 会直 接 影 响 到 产 品 的可 靠 性。采 用S M T 后,产 品 的 可靠 性 和 使 用 寿 命就 会大 大提高。因 此,表面 安装 技术 在 国 外 不 少规 模化生 产 的产 品 中 已 普 遍应 用,甚 至 在 诸 如 加 拿大、美国、日 本 等 不少 企 业 生产 的称 重 显示 控制 器 产 品中 也 采用 了S M T技 术。近 年 来,香港 志 美 电子有 限 公 司 在 诸 多 的产 品 中,率 先在 国内采 用 了这 一 新 技 术。

2.表 面安装 技 术 的 测试 技 术

随 着表 面 安 装技 术 的 推广 与 应 用,随 之而 来的 是 与 此配 套 的 对 S M T 的测 试 技 术。采 用物 理 检 查,虽然 可 以 查 证 组 件 机 械 上的可 靠性,但难 能 保证 电 路 效 用。对 S M T 来说,同 样 只有 通过 电 性能 测 试 才能 确 保这 一点。电 性 能测试 技 术 通 常 又 分 为 功能 测试 技术和 内电路测试 技 术 ( 又 称 在 线 测试 技 术 ) 两部分。当然,对 具 体 的 称 重 显 示 控 制 器 来说,所 有S M T 电 路 的 测 试 方 法。应 是 在 模 拟操作 环境 下,以 输 入 信号 为 测 试激 励,对 比 在 接受 极 限 情 况 下 的输 出 响应,最 终 来判 断 电 路板 的 合格 或不 合格。内 电 路 测 试不是 检验 整体 电路 板 的 性 能,而 是检 验 分 立 元 器 件或 小规 模 元 件 群的缺 陷。测试 数字 元件 的方法 是向 元 件 输 入 一 系 列 叫 做 测 试 向量 的测 试 图形,并对 照 器 件 的 真 值 表 来 测量、比 较输出。目 前,已 有 和 应 的 数字 内电 路 测 试 器 问世,它们能在 与 实 际 使 用 相 似 的情 况 下,以 时钟 频率 起作用 对 内电 路 进 行 测 试。近 期,又 发 明了一 种 内 电路 的 非 相 量 测试 技 术,将 内 电路 测试技 术 更推进 了一 步。总 之,随 着表面 安 装 技术的应 用,也 应 配套 相 应 的S M T测 试 设 备,才 能确 保 新产 品 的性能。这 方 面是某 公司与 日 本 某公 司 合作完 成 的。

三、∑一 △模 数 转换 ( A D C ) 技 术

1.概述

传 统的 高 精度 模 数 转换 ( A D C ) 技 术,主要 有 逐 次 比 较 型 和 积 分 型 两大 类。逐 次 比 较型 虽有 较 高 的转换速度 和 相 当 的分 辨 率,但因其结构 原 理较 复 杂,所 以 成 本较 昂 贵,也 难于再 从 元 器 件精度 上 提 高其 转 换精 度。积 分型 虽可 达 到很 高 的 精 度,但 其 转换 速 度 却很慢。

随 着数字 信 号处理技 术 应 用 的 激 增,近年来 推 出 的 一 种高精度、高 速 度 而 又 低 成 本的、利 用 过 采样技 术的∑ 一 △ 调制 型 A D C。它综合 了 上 述两 种传 统 型 A D C 的长 处,以电 路 速度有效地换 取 分辨 率 的技 术,解 决 了转换速 度 与 高 分 辨率 这一 长期 以 来 难 以 完美的矛盾,并逐 步 在称 重显示 器 中获 得 了 应 用。

2.工 作 原理

细 实 线 和 粗 实线分别 表示 模 拟 信 号 和 数字 信 号 的 流 向。系 统 基 本 上可 以 分 成 模 拟 和 数字 两 大部分。模 拟 部分 就是 一 个∑一 △ 调制 器,它是 由一个 积 分 器、比较 器和1位D A C构成 的闭 环反 馈 回 路,其中积分器 的 阶数决 定 了 调 制 器 的阶数。系 统的 数 字部分实 际 上 是 数 字 滤 波 和 采样 电路,它是 由 时钟 控 制电 路、累 加器 和 编 码 输 出 等部 分组 成。

整个 系 统 是 由 一 个高 速 时 钟 协 调 运 行的。在 每 一 采 样时 刻,比 较 器 输 出 一 个 比 较值,并 同 时由D A C将与 该 比 较输 出 值 对 应的模 拟 电 压 再 反馈 到 输 入 节 点∑,积 分 器 对这 一 输 入 信 号 与 比 较 信 号 的 差 值 进行 积 分。由 于 如此往 复循 环,即可完 成∑一 △ 调 制,且此 时 积分 器 的 输 出就 是 这 一差 值 的 累 计值。由 于 系统 的 负反 馈,这一 累 计 值 将 在 一 定 值附 近波 动。因而,每 次 采 样 比 较 值 将 出现 波动。这些 值 由 数字 部 分的数字 累加器进 行 累加,并在 时钟 电 路 控 制 下 每 隔N个采 样 时钟读 出累加器 的 累 加 值,经 编 码 ( 通 常 为 二 ~ 十进制 ) 电 路 转换 后,由输 出 电路输 出。这 一 数字 输 出 值与输 入 模 拟 信 号 的 关 系为

式 中x(t)——输 入 信 号;

τ——时 钟 周期,通 常 把 积分 器 R C 常数 定为τ ;

Q ( nτ)—第N次 比 较器 的输 出 值;

ξ(n t) 一 一 第 N 次 比 较 的 量化 误差。

       由 上 式 可 知,在 N 个 系 统 周 期 内,比 较器 输 出 值 的平均 近 似 于 输 入 信 号 的平 均 值。当N足 够大 时,这 种 逼 近 将 达 到 很 高 的精度。∑ 一 △ A D C 得 名 于 系 统 存 在∑ ( 积分 )△ ( 增 量 ) 调 制 过 程。由 于∑一 △ 调制 器具 有远 高 于 奈 奎 斯特 采 样 速率,所 以 可大 大降 低信 号 采 集 系统 中 对 前 置 模 拟 滤 波 器 的 要 求。这 样,通 常 利 用低 价 的R C滤 波 即可 满 足 要求,而且 在 高 速 采样 使用 时,也 可 省 去信 号 采样保持 器。

四、实际应 用

       S M T 和∑一 △ A D C 技 术 的 优 越性 已 引起 称 重 技术 界 的关 注。香港某电子 有 限 公司 率 先 同时采 用上 述 两 种 新 技 术,在 国内推 出 了P T 6 5 O F称 重 显示 控 制 器 和C B 9 2 0、C B g o o F、C B 9 0 O G等 四 种 物 料 用 配 料控 制 器 以 及 用C B 9 2 0作 为 通 道 部 件 的C B 2 8 0 o、C B 3 2 0 0、C B 3 5 0 o等 多 种大 型 配 料控制 器,并 在 国 内 不少 工 程 项 目 中替 代 了 进口 昂 贵的类似产 品,为 我 国 的 电 子 衡器 产 品赶 上先 进 国 家 水 平做 出 了贡献。

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