匀场电源讲义研究生.pptx
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1、主要内容1功能描述2电路结构3串口方案4以太网方案的硬件电路5以太网方案的嵌入式系统及软件一、功能描述NMR谱仪结构主计算机室温匀场线圈探头驱动装置射频频率源控制台射频功率放大器脉冲梯度驱动器室温匀场电源气动控制单元调谐接口前置放大器射频混频器核磁共振波谱仪系统结构图主机柜系统磁体接口系统超导磁体匀场电源功能v室温匀场电源是输出恒定的电流通过匀场线圈,进行磁场矫正,也可以说匀场电源是一个高精度高稳定度的恒流源,其输出电流与负载无关。v目的是使样品体积内的磁场分布均匀,在超导匀场基础上,将磁场均匀度提高到10-9,保证核磁共振波谱仪获得高分辨率高稳定度的谱图。主要技术指标v高精度:采用16位DA
2、C转换,步长5/65536vDAC:单调性的16bits,工作温度40到+85vDAC输出电压:双极性5.000Vdc v外部电源供应要求:单相220V7%,50Hz交流,功率400W v反应时间:1ms to 90%的最大电流值v温度系数:10 ppm(轴向);20 ppm(横向)v躁声:5 ppm 1 kHz BW 二、电路结构匀场电源结构匀场电源控制模块串口、以太网两种方案PC机匀场电源驱动模块稳压电源Z0 Z1匀场电路Z0 Z1匀场线圈其它26路匀场线圈稳压电源电路v稳压电源电路的作用是为整个匀场电源提供恒定直流电源。电路可分为四部分:vCPU side:+5V 1AvAxial dr
3、iver side:+5V 300mA;+15V 200mA;-15V 200mA;+12V 1.5A;-12V 1.5vTransverse driver side:+5V 600mA +15V 600mA;-15V 600mA+9V 7.0A;-9V 7.0AvZ0/Z1 side:+5V 200mA +15V 100mA;-15V 100mA +12V 1.5A;-12V 1.5ACPU side 电路分析 因为稳压电源电路的四部分电路原理相似,所以就只对其中的CPU side电路进行分析。Z0 Z1匀场电路vZ0和Z1通道被独立出来,是由于Z0/Z1匀场电路要求控制精度更高,电路也更复
4、杂。vZ0通道用于锁场控制,主要是锁环,具有采样保持和滤波功能,而且还可以自定义锁环时间常数,提高锁场速度。vZ1通道主要用于匀场,但是在某些场合,由于探头没有带梯度静磁场(PFG)线圈单元,就只能将Z1线圈作为梯度场线圈来产生梯度场实现一些功能。因此,Z1通道还具有脉冲发生和控制电路。Z0 Z1电路原理图V-C转换电路I0取决于Vi和Rs。为了获得稳定的磁场,电流I0就必须恒定,即Vi和Rs不随温度的变化,因此采样电阻Rs必须具有高稳定度,否则磁场容易产生扰动,匀场没有意义。匀场电源驱动模块v驱动模块由数/模转换和电压/电流转换两部分构成。v电压电流转换部分与Z0/Z1的V-C转换电路相同。
5、v数/模转换模块由7片高精度DAC7734组成,每片四路。v24位串行数据=路选信号+16位匀场数据7片DAC7734V-C转换电路匀场线圈片选(0.6)时种20ns24位串行数据三、串口方案串口模块结构v匀场电源控制模块串口通信方案由RS232/RS485 转换电路、CPU 控制电路、译码电路三部分组成RS232/RS485转换电路CPU控制电路pc机译码电路DAC7734RS232/RS485转换电路v计算机自带RS232接口电平值高,易损坏器件,与TTL电平不兼容,传输速率低,传输距离有限,搞干扰能力弱。vRS485克服以上缺点,差分信号抗干扰,最远达1200米。D9针接口D9孔接口MA
6、X2326N137MAX490接PC机接CPU将RS232电平转换为TTL电平光电隔离减小干扰将TTL电平转换为RS485电平RS232/RS485电源v光电隔离芯片6N137左右两边的电源应相互独立,这样才能达到减小干扰的目的。整流电路滤波电路稳压电路整流电路滤波电路稳压电路变压器AC220VMAX232MAX490DC5VDC5VCPU控制电路vCPU控制电路由单片机(STC89C58)实现。v该电路与计算机进行RS485串口通信,接收来自计算机的匀场控制数据,并负责将匀场控制数据以SPI接口形式发送到匀场驱动板的DAC7734。D9针接口MAX490单片机差分驱动芯片接RS485接DAC
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