解决方案

2022-06-06 解决方案

　　为了确保事情或工作能无误进行，往往需要预先进行方案制定工作，方案具有可操作性和可行性的特点。我们应该怎么制定方案呢？下面是小编为大家整理的解决方案5篇，欢迎大家分享。

解决方案篇1

　　越来越多的应用要求数据采集系统必须在极高环境温度下可靠地工作，例如，井下油气钻探、航空和汽车应用等。虽然这些行业的最终应用不尽相同，但某些信号调理需求却是共同的。这些系统的主要部分要求对多个传感器进行精确数据采集，或者要求高采样速率。

　　此外，很多这样的应用都有很严格的功率预算，因为它们采用电池供电，或者无法耐受自身电子元件发热导致的额外升温。因此，需要用到可以在温度范围内保持高精度，并且可以轻松用于各种场景的低功耗模数转换器(ADC)信号链。这类信号链见图1，该图描绘了一个井下钻探仪器。

　　虽然额定温度为175℃的商用IC数量依然较少，但近年来这一数量正在增加，尤其是诸如信号调理和数据转换等核心功能。这便促使电子工程师快速可靠地设计用于高温应用的产品，并完成过去无法实现的性能。虽然很多这类IC在温度范围内具有良好的特性化，但也仅限于该器件的功能。显然，这些元件缺少电路级信息，使其无法在现实系统中实现极佳性能。

　　本文中，我们提供了一个新的高温数据采集参考设计，该设计在室温至175℃温度范围内进行特征化。该电路旨在提供一个完整的数据采集电路构建块，可获取模拟传感器输入、对其进行调理，并将其特征化为SPI串行数据流。该设计功能非常丰富，可用作单通道应用，也可扩展为多通道同步采样应用。由于认识到低功耗的重要性，该ADC的功耗与采样速率成线性比例关系。

　　该ADC还可由基准电压源直接供电，无须额外的电源轨，从而不存在功率转换相关的低效率。这款参考设计是现成的，可方便设计人员进行测试，包含全部原理图、物料清单、PCB布局图和测试软件。

　　电路概览

　　图1所示电路是一个1 6位、600kSPS逐次逼近型模数转换器系统，其所用器件的额定温度、特性测试温度和性能保证温度为175℃。很多恶劣环境应用都采用电池供电，因此该信号链针对低功耗而设计，同时仍然保持高性能。

　　本电路使用低功耗(600kSPS时为4.65mW)、耐高温PulSAR ADCAD7981，它直接从耐高温、低功耗运算放大器AD8634驱动。AD7981ADC需要2.4-5.1V的外部基准电压源，本应用选择的基准电压源为微功耗2.5V精密基准源ADR225，后者也通过了高温工作认证，并具有非常低的静态电流(210℃时最大值为60μA)。本设计中的所有IC封装都是专门针对高温环境而设计的，包括单金属线焊。

　　模数转换器

　　本电路的核心是16位、低功耗、单电源ADC AD7981，它采用逐次逼近架构，最高支持600kSPS的采样速率。如图2所示，AD7981使用两个电源引脚：内核电源(VDD)和数字输入/输出接口电源(VIO)。VIO引脚可以与1.8～5.OV的任何逻辑直接接口。VDD和VIO引脚也可以连在一起以节省系统所需的电源数量，并且它们与电源时序无关。图3给出了连接示意图。

　　AD7981在600 kSPS时功耗典型值仅为4.65mW，并能在两次转换之间自动关断，以节省功耗。因此，功耗与采样速率成线性比例关系，使得该ADC对高低采样速率——甚至低至数Hz——均适合，并且可实现非常低的功耗，支持电池供电系统。此外，可以使用过采样技术来提高低速信号的有效分辨率。

　　AD7981有一个伪差分模拟输入结构，可对IN+与IN-输入之间的真差分信号进行采样，并抑制这两个输入共有的信号。IN+输入支持OV至VREF的单极性、单端输入信号，IN-输入的范围受限，为GND至lOOmV。AD7981的伪差分输入简化了ADC驱动器要求并降低了功耗。AD7981采用10引脚MSOP封装，额定温度为175℃，

　　ADC驱动器

　　AD7981的输入可直接从低阻抗信号源驱动;然而，高源阻抗会显著降低性能，尤其是总谐波失真(THD)。因此，推荐使用ADC驱动器或运算放大器(如AD8634)来驱动AD7981输入，如图4所示。在采集时间开始时，开关闭合，容性DAC在ADC输入端注入一个电压毛刺(反冲)。ADC驱动器帮助此反冲稳定下来，并将其与信号源相隔离。

　　低功耗(ImA/放大器)双通道精密运算放大器AD8634适合此任务，因为其出色的直流和交流特性对传感器信号调理和信号链的其他部分非常有利。虽然AD8634具有轨到轨输出，但输入要求从正供电轨到负供电轨具有300mV裕量。这就使得负电源成为必要，所选负电源为2.5V。AD8634提供额定温度为175℃的8引脚SOIC封装和额定温度为210℃的8引脚FLATPACK封装。

　　ADC驱动器与AD7981之间的RC滤波器衰减AD7981输入端注入的反冲，并限制进入此输入端的噪声带宽。不过，过大的限带可能会增加建立时间和失真。因此，为该滤波器找到最优RC值很重要。其计算主要基于输入频率和吞吐速率。

　　由AD7981数据手册可知，内部采样电容CIN=30pF且tCONV=900ns，因此正如所描述的，对于lOkHz输入信号而言，假定ADC工作在600kSPS且CFXT=2.7nF，则用于2.5V基准电压源的电压步进为：

　　因此，在16位处建立至1/2 LSB所需的时间常数数量为： AD7981的采集时间为：

　　通过下式可计算RC滤波器的带宽：

　　这是一个理论值，其一阶近似应当在实验室中进行验证。通过测试可知最优值为R EXT=85 Q和CEXT=2. 7nF(f_3dB_693. 48kHz)，此时在高达l75℃的扩展温度范围内具有出色的性能。

　　在参考设计中，ADC驱动器采用单位增益缓冲器配置。增加ADC驱动器增益会降低驱动器带宽，延长建立时间。这种情况下可能需要降低ADC吞吐速率，或者在增益级之后再使用一个缓冲器作为驱动器。

　　基准电压源

　　ADR225 2.5V基准电压源在时210℃仅消耗最大60μA的静态电流，并具有典型值40×10-6/℃的超低漂移特性，因而非常适合用于该低功耗数据采集电路。该器件的初始精度为±0.4%，可在3.3-16V的宽电源范围内工作。像其他SAR ADC-样，AD7981的基准电压输入具有动态输入阻抗，因此必须利用低阻抗源驱动，REF引脚与GND之间应有效去耦，如图5所示。除了ADC驱动器应用，AD8634同样适合用作基准电压缓冲器。

　　使用基准电压缓冲器的另一个好处是，基准电压输出端噪声可通过增加一个低通RC滤波器来进一步降低，如图5所示。在该电路中，49.9Ω电阻和47μ电容提供大约67Hz的截止频率。

　　转换期间，AD7981基准电压输入端可能出现高达2.5mA的电流尖峰。在尽可能靠近基准电压输入端的地方放置一个大容值储能电容，以便提供该电流并使基准电压输入端噪声保持较低水平。一般而言，采用低ESR-10μ或更高——陶瓷电容，但对于高温应用来说会有问题，因为缺少可用的高数值、高温陶瓷电容。因此，选择一个低ESR、47μF钽电容，其对电路性能的影响极小。

　　数字接口

　　AD7981提供一个兼容SPI、QSPI和其他数字主机的灵活串行数字接口。该接口既可配置为简单的3线模式以实现最少的I/O数，也可配置为4线模式以提供菊花链回读和繁忙指示选项。4线模式还支持CNV(转换输入)的独立回读时序，使得多个转换器可实现同步采样。

　　本参考设计使用的PMOD兼容接口实现了简单的3线模式，SDI接高电平VIO。VIO电压是由SDPPMOD转接板从外部提供。转接板将参考设计板与ADI系统开发平台(SDP)板相连，并可通过USB连接PC，以便运行软件、评估性能。

　　电源

　　本参考设计的+5V和-2.5V供电轨需要外部低噪声电源。由于AD7981是低功耗器件，因此可通过基准电压缓冲器直接供电。这样便不再需要额外的供电轨——节省电源和电路板空间。通过基准电压缓冲器为ADC供电的正确配置如图6所示。如果逻辑电平兼容，那么还可以使用VIO。就参考设计板而言，VIO通过PMOD兼容接口由外部供电，以实现最高的灵活性。

　　IC封装和可靠性

　　ADI公司高温系列中的器件要经历特殊的工艺流程，包括设计、特性测试、可靠性认证和生产测试。专门针对极端温度设计特殊封装是该流程的一部分。本电路中的175℃塑料封装采用一种特殊材料。

　　耐高温封装的一个主要失效机制是焊线与焊垫界面失效，尤其是金(Au)和铝(Al)混合时(塑料封装通常如此)。高温会加速AuAl金属间化合物的生长。正是这些金属间化合物引起焊接失效，如易脆焊接和空洞等，这些故障可能在几百小时之后就会发生，如图7所示。

　　为了避免失效，ADI公司利用焊盘金属化(OPM)工艺产生一个金焊垫表面以供金焊线连接。这种单金属系统不会形成金属间化合物，经过195℃、6000小时的浸泡式认证测试，已被证明非常可靠，如图8所示。

　　虽然ADI公司已证明焊接在195℃时仍然可靠，但受限于塑封材料的玻璃转化温度，塑料封装的额定最高工作温度仅为175℃。除了本电路所用的额定175℃产品，还有采用陶瓷FLATPACK封装的额定210℃型号可用。同时有已知良品裸片(KGD)可供需要定制封装的系统使用。无源元件

　　应当选择耐高温的无源元件。本设计使用175℃以上的薄膜型低TCR电阻。COG/NPO电容容值较低常用于滤波器和去耦应用，其温度系数非常平坦。耐高温钽电容有比陶瓷电容更大的容值，常用于电源滤波。本电路板所用SMA连接器的额定温度为165℃，因此，在高温下进行长时间测试时，应当将其移除。同样，0.1英寸接头连接器(J2和P3)上的绝缘材料在高温时只能持续较短时间，因而在长时间高温测试中也应当予以移除。对于生产组装而言，有多个供应商提供用于HT额定连接器的多个选项，例如MicroD类连接器。

　　PCB布局和装配

　　在本电路的.PCB设计中，模拟信号和数字接口位于ADC的相对两侧，ADC IC之下或模拟信号路径附近无开关信号。这种设计可以最大程度地降低耦合到ADC芯片和辅助模拟信号链中的噪声。AD7981的所有模拟信号位于左侧，所有数字信号位于右侧，这种引脚排列可以简化设计。基准电压输入REF具有动态输入阻抗，应当用极小的寄生电感去耦，为此须将基准电压去耦电容放在尽量靠近REF和GND引脚的地方，并用低阻抗的宽走线连接该引脚。本电路板的元器件故意全都放在正面，以方便从背面加热进行温度测试。完整的组件如图9所示。

　　针对高温电路，应当采用特殊电路材料和装配技术来确保可靠性。FR4是PCB叠层常用的材料，但商用FR4的典型玻璃转化温度约为140℃。超过140℃时，PCB便开始破裂、分层，并对元器件造成压力。高温装配广泛使用的替代材料是聚酰亚胺，其典型玻璃转化温度大于240℃。本设计使用4层聚酰亚胺PCB。

　　PCB表面也需要注意，特别是配合含锡的焊料使用时，因为这种焊料易于与铜走线形成铜金属间化合物。常常采用镍金表面处理，其中镍提供一个壁垒，金则为接头焊接提供一个良好的表面。此外，应当使用高熔点焊料，熔点与系统最高工作温度之间应有合适的裕量。本装配选择SAC305无铅焊料，其熔点为217℃，相对于175℃的最高工作温度有42℃的裕量。

　　性能预期

　　采用lkHz输入正弦信号和5V基准电压时，AD7981的额定SNR典型值为9ldB。然而，当使用较低基准电压(例如2.5V，低功耗/低电压系统常常如此)，SNR性能会有所下降。我们可以根据电路中使用的元件规格计算理论SNR。由AD8634放大器数据手册可知，其输入电压噪声密度为4.2nV/ ，电流噪声密度为0.6pA/ 。由于缓冲器配置中的AD8634噪声增益为1，并且假定电流噪声计算时可忽略串联输入电阻，则AD8634的等效输出噪声贡献为：

　　RC滤波( )器之后的ADC输入端总积分噪声为： AD7981的均方根噪声可根据数据手册中的2.5V基准电压源典型信噪比(SNR，86dB)计算得到。

　　整个数据采集系统的总均方根噪声可通过AD8634和AD7981噪声源的方和根(RSS)计算：

　　因此，室温(25℃)时的数据采集系统理论SNR可根据下式近似计算：

　　测试结果

　　电路的交流性能在25～185℃温度范围内进行评估。使用低失真信号发生器对性能进行特性化很重要。本测试使用Audio Precision SYS-2522。为了便于在烤箱中测试，使用了延长线，以便仅有参考设计电路暴露在高温下。测试设置的功能框图如图10所不。

　　由前文设置中的计算可知，室温下期望能达到大约86dB的SNR。该值与我们在室温下测出的86.2dB SNR相当，如图11中的FFT摘要所示。

　　评估电路温度性能时，175℃时的SNR性能仅降低至约84dB，如图12所示。THD仍然优于-100dB，如图13所示。本电路在175℃时的FFT摘要如图14所示。

　　小结

　　本文中，提供了一个新的高温数据采集参考设计，表述了室温至175℃温度范围内的特性。该电路是一个完整的低功耗(<20mW)数据采集电路构建块，可获取模拟传感器输入、对其进行调理，并将其数字化为SPI串行数据流。这款参考设计现成可用，可方便设计人员进行测试，包含全部原理图、物料清单、PCB布局图、测试软件和文档。

解决方案篇2

　　科目三考试时最担心什么?不少学员表示遇到要超车时就会紧张，超车这个项目很容易丢分。因此小就将一些超车的知识梳理一下，希望能够帮到即将参加科三的学员。

　　首先，超车应减挡提速。人们通常会这样理解，高挡位速度较快，所以在超车途中升上一挡。事实上，车辆的前进是靠引擎所发挥的扭力来实现的，高挡位扭力较小，油门反应迟滞，加速反而比较迟钝。

　　汽车在超车时应该减一挡，然后加油门全速超车，虽然此时发动机转速高了一点，噪音大了一点，可超车的距离短了，超车所需的时间短了。如果是自动挡车，此时只需将油门踩到底，变速器便会降低一挡，以提供足够的扭力减挡。

　　其次，不少新手超车时只会观察前面车辆的情况，看到前车无超车的动向，就立刻变线超车，根本不顾后方车辆情况如何。事实上，这种做法非常危险。很容易令正在超车的后车与自己发生追尾事故。

　　司机在超车时除了确认前方可以超车外，更需要确认后车有无超车行为，并提前打开转向灯，超完车并线时，还要注意驶过必要的安全距离后，再回到行车道，以防止擦剐被超的车辆。

　　最后，超车时还需要把握好超车时机，做到准确判断，尤其是在一些较窄又是双向行驶的道路上，若在超车过程中与对面来车有会车可能性时，则不应超车。在起伏道路及山区道路行驶，遇有坡顶的地方，由于坡顶的阻挡，使我们看不见对面有无来车，成为视觉盲区，此时不应超车，以免对面来车发生碰撞。

　　靠边停车已经是科目三大路考的最后一个步了但是这时候还是不能有丝毫的松懈，不要前面一路紧张却相安无事，到最后明明已经看到驾照在朝自己招手，结果却在最后一个环节出了错误，只能郁闷地考试被挂。所以，这次小编就来给大家讲讲科目三靠边考试操作步骤。

　　1.听到口令，迅速作出反应(左手打右转向灯右脚轻轻踩下刹车同时转头向右看右后视镜)，确定右侧后方安全，然后看前方，向右打方向，车速降至15km/h以下时踩下离合器到底。

　　2.朝路边打方向接近路基后，用刹车控制好车速，慢慢把方向领左，再慢慢回正，踩死刹车，平稳停车。刹车要逐渐压下，方向一打二领三回正。

　　3.在车速减慢后，看车标和路基的距离在视野里到十厘米左右时，刹停。此时，侧方距离肯定在30厘米以内。

　　运用制动踏板时要根据车速、道路情况合理控制制动力，按"轻-重-轻"的原则，一次制动成功。在制动过程中有一个力度修正过程，则要按"重在前、修在后"的要领进行调整。

　　注意，要准确完成制动的操作要求为：安全、合理、平稳、准确、正直。

解决方案篇3

　　一、背景

　　近几年来，全国各地频繁发生危化品仓库、储罐区火灾、爆炸事故，特别是20xx年8月12日天津危化品仓库发生的连环爆炸事故，造成了极其重大的生命和财产损失。国家安监总局接连发布提示，要求各地警惕煤矿及危化品事故。

　　20xx年10月18日，国家安全监管总局办公厅发布了关于开展危险化学品重大危险源在线监控及事故预警系统建设试点工作的通知。其中强调了开展危险化学品重大危险源在线监控及事故预警管理工作的严峻性，提出了试点工作任务，重点将天津市、福建省、山东省、甘肃省、辽宁省大连市、浙江省宁波市、广东省广州市、江苏省南京化工园区和扬州化工园区、安徽省东至县等省市列入建设试点，要求有关部门重点督查。

　　二、危化品主要有哪些？

　　常见的危化品主要指的是易燃、易爆、有毒、有害物资等危险品。易燃的包括乙醇，甲醇，乙醚,THF，汽油，三油醚等。易爆的有氢气，甲烷，高氯酸、过氧化物、压缩气体和液化气体等。有毒的有一氧化碳、氨、硫化氢、苯等。

　　三、危化品主要储存在哪里？

　　危化品仓库、石油库、储罐是存储和保管储存易燃、易爆、有毒、有害物资等危险品的场所。一般，化工企业、石油公司、物流公司、机场、军事重地等都会建有大型危化品仓库、石油库、储罐区。

　　四、如何对危化品仓库、石油库、储罐进行安全监控？

　　深圳市信立科技有限公司专业定制的危化品仓库、石油库、储罐安全监控解决方案，非常适用于石油、化工企业，危化品储藏企业，以及危化品物流企业等。

　　该系统方案是基于XL.SN智能传感网络，通过无线温度传感器、无线压力传感器、无线气体传感器和无线液位传感等无线传感器采集并传输节点数据，利用物联网智能网关将接受到的节点数据无线传输至监控中心（XL.View监控软件），从而实现对汽油、溶剂油、异辛烷、混合芳烃、异丁烷、液化石油气、天燃气等等多种化学物品的仓库、石油库和储罐安全进行实时无线监测。当压力、液位、气体、温度等数值超过警戒线，智能测控装置将会驱动报警器，提醒工作人员及时采取应对措施。

　　五、方案优势

　　1、应用云平台、移动网络架构，通过电脑、智能手机和PAD平板电脑，实时监控储罐的安全状况；

　　2、出现突发情况，如液位（压力）、温度突变，气体泄漏等等，系统自动发出报警信息，通知相关人员对有安全隐串的地点采取紧急措施，避免出现意外；

　　3、通过远程方式开启或关闭紧急设备；

　　4、系统可嵌入视频监控系统，数据和视频集成于同一个平台，并同时发布。

　　六、总结

　　目前，很多国有化工企业，危化品物流企业已经引入该套系统方案，不仅提高了危化品仓库、石油库、储罐安全监控管理的工作效率，还大大降低了人工和设备成本。