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  • PCB技术

    ​40个实用模拟电路小常识

    随着半导体技术和工艺的飞速发展,电子设备得到了广泛应用,而作为一名电力工程师,模拟电路是一门很基础的专业课,对于学生来说,获得电子线路基本知识、基本理论和基本技能,能为深入学习电子技术打下基础。40个实用模拟电路小常识 1 电接口设计中,反射衰减通常在高频情况下变差,这是因为带损耗的传输线反射同频率相关,这种情况下,尽量缩短PCB走线就显得异常重要。 2 稳压二极管就是一种稳定电路工作电压的二极管,由于特殊的内部结构特点,适用反向击穿的工作状态,只要限制电流的大小,这种击穿是非破坏性的。 3 PN结具有一种很好的数学模型:开关模型à二极管诞生了à再来一个PN结,三极管诞生了。 4 高频电路中,必须考虑PN结电容的影响(正向偏置为扩散电容,反相偏置为势垒电容)。 5 在高密度的场合下,由于收发信号挨在一起,很容易发生串扰,这在布线时要遵守3W原则,即相邻PCB走线的中心线间距要大于PCB线宽的3倍。在插卡设备,接插件连接的位置,要有许多接地针,提供良好的射频回路。 6 双极型管是电流控制器件,通过基极较小的电流控制较大的集电极电流;MOS管是电压控制器件,通过栅极电压控制源漏间导通电阻。 7 三极管是靠载流子的运动来工作的,以npn管射极跟随器为例,当基极加不加电压时,基区和发射区组成的pn结为阻止多子(基区为空穴,发射区为电子)的扩散运动,在此pn结处会感应出由发射区指向基区的静电场(即内建电场)。 8 肖特基二极管(Schottky, SBD)适用于高频开关电路,正向压降和反相压降都很低(0.2V)但是反向击穿电压较低,漏电流也较大。 9 抖动特性绝大部分取决于输出芯片的特性,不过,如果PCB布线不当,电源滤波不够充分,时钟参考源太冲太大也会增加抖动成分。信号线的匹配对抖动产生直接的影响。特别是芯片中含有倍频功能,本身相位噪声较大。10极型选择是指BJT是用PNP还是NPN管,这应该在确定电源形式时同时考虑。有些三极管的外壳与某个电极相连,对于硅管来说往往是集电极。在需要某极接地时应考虑这个因素。11场效应晶体管与BJT在工作过程中有很大的区别:BJT中的电荷载体是空穴或被击出的少量的“少子”,FET中的电荷则是数目相对多几个数量级的自由电子,“多子”。12发射极正偏,集电极反偏是让BJT工作在放大工作状态下的前提条件。三种连接方式:共基极,共发射极(最多,因为电流,电压,功率均可以放大),共集电极。判别三种组态的方法:共发射极,由基极输入,集电极输出;共集电极,由基极输入,发射极输出;共基极,由发射极输入,集电极输出。13三极管主要参数:电流放大系数β,极间反向电流,(集电极最大允许电流,集电极最大允许耗散功率,反向击穿电压=3个重要极限参数决定BJT工作在安全区域)。14因J-FET的Rgs很高,在使用时首先应注意无静电操作,否则很容易发生栅极击穿;另外就是在设计电路时应仔细考虑各极限参数,不能超出范围。将J-FET当做可变电阻使用时应保证器件有正确的偏置,不能使之进入恒流区。15射极偏置电路:用于消除温度对静态工作点的影响(双电源更好)。16三种BJT放大电路比较:共射级放大电路,电流、电压均可以放大。共集电极放大电路:只放大电流,跟随电压,输入R大,输出R小,用作输入级,输出级。共基极放大电路:只放大电压,跟随电流,高频特性好。17去耦电容:输出信号电容接地,滤掉信号的高频杂波。旁路电容:输入信号电容接地,滤掉信号的高频杂波。交流信号针对这两种电容处理为短路。18MOS-FET在使用中除了正确选择参数以及正确的计算外,最值得强调的仍然是防静电操作问题,在电路调试、焊接、安装过程中,一定要严格按照防静电程序操作。19主流是从发射极到集电极的IC,偏流就是从发射极到基极的Ib。相对与主电路而言,为基极提供电流的电路就是所谓的偏置电路。20场效应管三个铝电极:栅极g,源极s,漏极d。分别对应三极管的基极b,发射极e,集电极c。21增强型FET必须依靠栅源电压Vgs才能起作用(开启电压Vt),耗尽型FET则不需要栅源电压,在正的Vds作用下,就有较大的漏极电流流向源极(如果加负的Vgs,那么可能出现夹断,此时的电压成为夹断电压Vp***重要特性***:可以在正负的栅源电压下工作)22N沟道的MOS管需要正的Vds(相当于三极管加在集电极的Vcc)和正的Vt(相当于三极管基极和发射极的Vbe),而P沟道的MOS管需要负的Vds和负的Vt。23VMOSFET有高输入阻抗、低驱动电流;开关速度块、高频特性好;负电流温度系数、无热恶性循环,热稳定型优良的优点。24运算放大器应用时,一般应用负反馈电流。25差分式放大电路:差模信号:两输入信号之差。共模信号:两输入信号之和除以2。由此:用差模与共模的定义表示两输入信号可得到一个重要的数学模型:任意一个输入信号=共模信号±差模信号/2。26差分式放大电路只放大差模信号,抑制共模信号。利用这个特性,可以很好的抑制温度等外界因素的变化对电路性能的影响。具体的性能指标:共模抑制比Kcmr。27二极管在从正偏转换到反偏的时候,会出现较大的反向恢复电流从阴极流向阳极,其反向电流先上升到峰值,然后下降到零。28在理想的情况下,若推挽电路的两只晶体管电流、电压波完全对称,则输出电流中将没有偶次谐波成分,及推挽电路由已知偶次谐波的作用。实际上由于两管特性总有差异,电路也不可能完全对称,因此输出电流还会有偶次谐波成分,为了减少非线性失真,因尽量精选配对管子。29为了获得大的输出功率,加在功率晶体管上的电压、电流就很大,晶体管工作在大信号状态下。这样晶体管的安全工作就成为功率放大器的一个重要问题,一般不以超过管子的极限参数(Icm、BVceo、Pcm)为限度。30放大电路的干扰:1、将电源远离放大电路2、输入级屏蔽3、直流电源电压波动(采用稳压电源,输入和输出加上滤波电容)。31负反馈放大电路的四种组态:电压串联负反馈(稳定输出电压),电压并联负反馈,电流串联负反馈(稳定输出电流),电流并联负反馈。32电压、电流反馈判定方法:输出短路法,设RL=0,如果反馈信号不存在,为电压反馈,反之,则为电流反馈。33串联、并联反馈的判定方法:反馈信号与输入信号的求和方式,若为电压形式,则为串联反馈,若为电流形式,则为并联反馈。34对于NPN电路,对于共射组态,可以粗略理解为把VE当作“固定”参考点,通过控制VB来控制VBE(VBE=VB-VE),从而控制IB,并进一步控制IC(从电位更高的地方流进C极,你也可以把C极看作朝上的进水的漏斗)。35对于数字电路来说,VCC是电路的供电电压,VDD是芯片的工作电压(通常Vcc>Vdd),VSS是接地点;在场效应管(或COMS器件)中,VDD为漏极,VSS为源极,VDD和VSS指的是元件引脚,而不表示供电电压。36示波器探头有一条地线和一条信号线,地线就是和示波器输入端子外壳通的那一条,一般是夹子状的,信号线一般带有一个探头钩,连接的话你把示波器地线接到你设备的地,把信号线端子接到你的信号端,注意如果要测量的信号和市电没有隔离,则不能直接测量。37驱动能力不足含有两种情况:一是器件的输入电阻太小,输出波形会变形,如TTL电平驱动不了继电器;二是器件输入电阻够大,但是达不到器件的功率,如小功率的功放,驱动大功率的喇叭,喇叭能响,但音量很小,其实是输出的电压不够大。38滤波电路:利用电抗元件的储能作用,可以起到很好的滤波作用。电感(串联,大功率)和电容(并联,小功率)均可以起到平波的作用。38滤波电路:利用电抗元件的储能作用,可以起到很好的滤波作用。电感(串联,大功率)和电容(并联,小功率)均可以起到平波的作用。39开关稳压电源与线性电源:线性电源,效率低、发热强、但是输出很稳定。开关电源,效率高、发热一般、但输出纹波大,需要平波。40由电子电路内因引发的故障类型有:晶体管、电容、电阻等电子元件性能发生改变引发的故障;电子电路中有关线路接触不良引发的故障等。由外因引起的电子电路故障类型有:技术人员使用电子电路时未按照说明要求进行操作;维修技术人员维修程序不规范不科学等。声明:以上内容均来源于网络,版权归原作者所有。 如需入群交流,请添加微信17136410624,投稿或内容合作需求,请发邮箱edu@fanyedu.com

    2019-12-27 356 发布人:凡亿教育
  • PCB技术

    模拟电路设计一些问题总结

    为了获得具有良好稳定性的反馈电路,通常要求在反馈环外面使用一个小电阻或扼流圈给容性负载提供一个缓冲。积分反馈电路通常需要一个小电阻(约 560 欧)与每个大于 10pF 的积分电容串联。在反馈环外不要使用主动电路进行滤波或控制 EMC 的 RF 带宽,而只能使用被动元件(最好为 RC 电路)。仅仅在运放的开环增益比闭环增益大的频率下,积分反馈方法才有效。在更高的频率下,积分电路不能控制频率响应。为了获得一个稳定的线性电路设计,所有连接必须使用被动滤波器或其他抑制方法(如光电隔离)进行保护。使用 EMC 滤波器,并且与 IC 相关的滤波器都应该和本地的 0V 参考平面连接。在外部电缆的连接处应该放置输入输出滤波器,任何在没有屏蔽系统内部的导线连接处都需要滤波,因为存在天线效应。另外,在具有数字信号处理或开关模式的变换器的屏蔽系统内部的导线连接处也需要滤波。在模拟 IC 的电源和地参考引脚需要高质量的 RF 去耦,这一点与数字 IC 一样。但是模拟 IC 通常需要低频的电源去耦,因为模拟元件的电源噪声抑制比(PSRR)在高于 1KHz 后增加很少。在每个运放、比较器和数据转换器的模拟电源走线上都应该使用 RC 或 LC 滤波。电源滤波器的拐角频率应该对器件的 PSRR 拐角频率和斜率进行补偿,从而在整个工作频率范围内获得所期望的 PSRR 。对于高速模拟信号,根据其连接长度和通信的最高频率,传输线技术是必需的。即使是低频信号,使用传输线技术也可以改善其抗干扰性,但是没有正确匹配的传输线将会产生天线效应。避免使用高阻抗的输入或输出,它们对于电场是非常敏感的。由于大部分的辐射是由共模电压和电流产生的,并且因为大部分环境的电磁干扰都是共模问题产生的,因此在模拟电路设计中使用平衡的发送和接收(差分模式)技术将具有很好的 EMC 效果,而且可以减少串扰。平衡电路(差分电路)驱动不会使用 0V 参考系统作为返回电流回路,因此可以避免大的电流环路,从而减少 RF 辐射。比较器必须具有滞后,以防止因为噪声和干扰而产生的错误的输出变换,也可以防止在断路点产生振荡。不要使用比需要速度更快的比较器(将 dV/dt 保持在满足要求的范围内,尽可能低)。有些模拟 IC 本身对射频场特别敏感,因此常常需要使用一个安装在 PCB 上,并且与 PCB 的地平面相连接的小金属屏蔽盒,对这样的模拟元件进行屏蔽。注意,要保证其散热条。

    2019-12-27 334 发布人:凡亿教育
  • PCB技术

    一文详解硬件测试环境

    什么是测试环境测试环境(Testing environment)是指测试运行其上的软件和硬件环境的描述,以及任何其它与被测软件交互的软件,包括驱动和桩。测试环境是指为了完成软件测试工作所必需的计算机硬件、软件、网络设备、历史数据的总称。稳定和可控的测试环境,可以使测试人员花费较少的时间就完成测试用例的执行,也无需为测试用例、测试过程的维护花费额外的时间,并且可以保证每一个被提交的缺陷都可以在任何时候被准确的重现。测试环境=软件+硬件+网络+数据准备+测试工具简单的说,经过良好规划和管理的测试环境,可以尽可能的减少环境的变动对测试工作的不利影响,并可以对测试工作的效率和质量的提高产生积极的作用。环境维护要求根据全流程测试环境的特点,为保持测试环境的安全稳定、持续可用,减少不当变更对测试执行过程的影响,相关操作人员务必按照如下要求进行相应的环境操作。1、测试环境管理由测试项目支持组中的测试环境维护小组负责;2、测试项目支持组中的硬件环境维护人员负责相关硬件设备的提供和维护;3、多项目同时使用测试环境时,应按照总体计划安排使用时间;4、多项目同时使用测试环境时,使用中如需调整环境硬件、参数、版本时应经过测试管理组讨论确认流程才可进行变更;5、严格权限管理,测试版本调整变更必须按照标准流程进行;6、定期进行应用系统应用备份机制,以便当版本更新失败后系统可回退到可用状态。环境使用原则测试管理和建设应遵循以下原则:1、安全性:通过相应管理制度和技术手段,保证测试环境数据、代码、文档等信息的安全可靠。2、保密性:通过相应管理制度和技术手段,保证公司的商业秘密及数据、代码、文档等重要信息不会被非法访问或泄露。3、高效性:通过采用合适的软硬件平台和技术手段,保证测试环境的各套系统的运行速度和效率,保证项目测试进度。4、稳定性:通过采用合适的软硬件平台和技术手段,保证测试环境各套系统的稳定运行,减低系统故障率环境使用要求1、测试人员不得擅自连接或变更测试环境和设备;l 测试人员不得擅自移动、拆装测试设备;2、测试人员按照“谁使用,谁负责”的原则,项目组应指定专人负责所使用计算机设备的管理和环境卫生;3、测试人员在测试期间不得修改测试环境的口令;4、测试人员不得在测试机上安装与测试工作无关的其他软件;5、测试人员离开工位时必须“锁屏”或“临时签退”,保证数据的安全性。硬件测试有几个方面 1、设计的验证 主要是设计是否符合规范,可满足测试和生产的要求。又称DFX及DFM 2、质量 可靠性和性能的验证 - 确保产品满足企业标准或行业标准,并达到相应的性能;这部分依据产品不同,测试项不同。测试包含电路、结构、散热、材料及表面处理部分,有的还包含包装; 3、安规的验证  确保产品符合其所售卖国家的regulatory,比如EMI/EMC,环境等等 4、功能验证  验证功能是否正常。硬件测试和软件测试的区别本质上没有太大的区别,目的都是一致的。考察方向:都是从功能、性能、质量属性等方面。硬件测试不同的是需要考察老化方面的问题,进行老化测试,和国家要求的一些常规硬件测试,并达到国标。 流程方面:基本都是越早介入效果越好。硬件测试除了要对嵌入式的程序进行测试之外,还需要对原理图、结构图、元件选择等等很多硬件研发过程中涉及的方面进行验证测试,保证每个环节的正确性。同时,还需要对每个环节的衔接进行反复验证,硬件不同于软件,接口明确了,逻辑正确了,软件问题不会非常大,但是硬件就不同了,可能接口正确,各个模块正确,就是衔接的时候会出现很多意想不到的问题,尤其是衔接的顺序和时间。 技术方面:目前在国内基本都是靠手工测试完成,软件测试比硬件测试稍微先进点,就是可以进行比较规模化的自动化测试,尤其是web软件,更要注意并发测试。硬件测试像EMC等国家认证的测试必须经过专门机构验证才可以。如果是企业自检,也要有相关的仪器设备。以上内容来源于网络,版权归原作者所有

    2019-12-26 306 发布人:凡亿教育
  • PCB技术

    数字信号的电路设计特点

    要理解什么什么数字电路,首先要明白什么是数字信号。数字信号是电信号中的一种,其特点为是断续变化(即离散)的。数字信号目前常取二值信息,它用两个有一定数值范围的高或低电平来表示,也可用两个不同状态的逻辑符号如“1”和“0”来表示。典型的数字信号波形是具有一定幅值的矩形波,当它作用在某些电子电路上设计时,其半导体器件就会在截止与导通(或饱和)状态下工作,这和模拟信号作用于电路时器件工作在线性放大状态相比有根本的不同。而数字电路是指,处理加工数字信号的电子电路,数字电路按功能分为组合逻辑电路和时序逻辑电路两大类。按结构分为分立元件电路和集成电路。数字电路在电子计算机、电机、通信设备、自动控制、雷达、家用电器、日常电子小产品、汽车电子等许多领域得到了广泛的应用。数字电路同时具有算术运算和逻辑运算功能;实现简单,系统可靠;集成度高,功能实现容易。具体表现为:稳定性好:数字电路不像模拟电路那样易受噪声的干扰。可靠性高:数字电路中只需分辨出信号的有与无,故电路的组件参数,可以允许有较大的变化(漂移)范围。能长期存储:数字信息可以利用某种媒介,如磁带、磁盘、光盘等进行长时期的存储。便于计算机处理:数字信号的输出除了具有直观、准确的优点外,最主要的还是便于利用电子计算机来进行信息的处理。便于高度集成化:由于数字电路中基本单元电路的结构比较简单,而且又允许组件有较大的分散性,这就使我们不仅可把众多的基本单元做在同一块硅片上,同时又能达到大批量生产所需要的良率。

    2019-12-26 261 发布人:凡亿教育
  • PCB技术

    4种常用的防反接电路

    防反接电路,在电子设计中非常重要,一个好的防反接电路,虽然只是增加了一点点元器件,却可以很好的保护我们的后级电路,下面介绍4种常用简单的电路:二极管防反接电路原理我们一看就懂,利用二极管的单向导电性,实现防反接功能,这种方法简单,安全可靠,成本也最低,但是输出端会有0.7V左右的压降,还有就是如果线路上的电流过大,比如有2A的电流,那么就会一直有1.4W的损耗,发热也非常大,而且,如果反向电压稍微偏大,并非完全截止,会有一个比较小的漏电流通过,使用时需要留足余量。PMOS管防反接电路上图是PMOS接法的电路,这里简单的说明原理,刚上电时,MOS管的寄生二极管导通,S级电压为VCC-0.6,G级为0,PMOS导通;当电源反接时,G级为高电平,不导通,保护后级。实际应用中PMOS 栅极与源级之间再加一个电阻比较好,这种办法也有PMOS跟NMOS之分,都是利用MOS管的寄生二极管以及其导通性,不过NMOS的导通电阻比PMOS小,比PMOS会降低一丢丢功耗,不过还是很小很小了,如果算10毫欧的导通电阻,2A的电流才0.04W的功耗,是非常低了,电源反接后,MOS管就是断路,可以很好的保护后级电路,这种方法也是应用比较广泛的一种电路,推荐使用,实际使用中可以使用NMOS。整流桥防反接电路上图是桥式整流电路,无论什么级性都能工作,但是导通之后会有两个二极管的压降,发热了也是第一种方式的两倍,有优点但缺点也很明显,除非是一些特殊的场合需要用到,否则不推荐使用。保险丝+稳压二极管防反接电路上图是保险丝+稳压二极管防反接电路(第四种方法来自CSDN博客,硬件工程师修炼之路),非常简单,既可以防止反接,又可以防止过压,这个电路设计非常巧妙,下面介绍下其原理:当电源Vin接反时,稳压二极管D1正向导通,负载的负压为二极管的导通电压Vf,Vf一般比较低,不会烧坏后级负载电路。同时,Vin反接时,D1正向导通,电压主要落在F1上,因此开始时电流会迅速上升,直至超过F1的熔断电流,保险丝F1熔断,电源断开,不会因为电流过大而烧坏D1。当电源Vin输入比较高时(比如大于稳压管的5.6V)。因为稳压管D1存在,所以负载端获得电源约为5.6V。那么F1上就会有比较大的电压(Vin-5.6V),电流会上升比较快,直至F1熔断,电路获得保护。如此便实现了防过压保护。如此,便实现了防反接保护。需要注意几点:1、保险丝的选型,熔断电流要大于后级负载正常的工作电流,电路正常使用时不能熔断;保险丝的选型,熔断电流要大于后级负载正常的工作电流,在电路正常使用时不能熔断。2、稳压二极管的选型,稳压值要大于正常Vin的电源输入(正常电源输入时不能击穿稳压),但是要小于后级能允许的最大输入电压(稳压值不能烧坏后级电路);3、稳压二极管的最大允许电流+上电时负载电流>保险丝的击穿电流。因为如果不满足此条件,在电源过压输入时,在保险丝击穿之前,稳压管会因为通过的电流过大而烧坏;4、反接电路时负压Vf也需要考虑,Vf一般小于1.5V。后级电路应能允许接入1.5V的负压而不会烧坏;5、此电路尽量应用于功率比较小的电路中,小于500mW。以上内容来源于公众号:芯片之家,版权归原作者所有。

    2019-12-25 1021 发布人:凡亿教育
  • PCB技术

    工程师如何高效完成电路设计

    大部分时期,出現在教材中的电路原理图和设计与我们天天在工作中完成的真实电路截然不同。电路设计并非易事,由于它需用对组成电路部份的每一个元器件均有充足了解,且实现了“完美”设计需用大量实践。可是,当我们在电路设计中铭记并运用下列实用技巧时,它们将有利于使你的电路显得更专业、能以最佳高效率工作、并提升你的专业素养。1.电路设计使用框图本实用技巧似乎显而易见,但往往被过分自信的人忽视,他们认为自己已经把要做的活都弄明白了。完全按照你的需用表述电路的方框图对电路的成功设计至关重要。在你开始工作之前,方框图为你提供了一个大纲,它还为将要查看和检查你电路的任何人提供了极好的参考资料。2.电路设计各个击破在很多情况下,在设计电路时你可能不会单打独斗,所以花时期将设计划分为各功能块,每一个块均有定义的接口,就可以实现了各个击破的策略;参与电路设计的设计师可以专注于各个块。这些块可以独立地用于你目前正着手的项目,也可以在将来重复用于不同的电路设计。通过这种方法,你可以在事情不顺利的时期轻松排除故障,因为你将能够识别你遇到的麻烦是哪个块引起的。3.电路设计为电路网络命名的确,对这一步可能会有疑惑,但确保对PCB上的每一个网络进行命名并标注每一个网络的用途,可在紧要关头,为你提供诸多帮助。当我们必须调试或运行模拟时,它也很有用。网络命名可让你在出问题时,知道该在哪下手。请记住:使命名易于识别;使命名对其要传载的意义一目了然。4.电路设计记笔记谈到电子设计,你的笔记就是你的灵丹妙药。重要的是记录研发过程的每一步,你遇到的每一个坑、找到的每一个解决方案、以及与你的设计相关的任何其它内容。请务必记下为什么为你的设计选用某些组件、逻辑表的式样、以及设计电路时的任何特殊注意事项。你的笔记有多种用途:•通过清楚地记录每一步,你可以“回放”并查看哪里可能出问题、或你可在哪里进行修改以得到更高效的设计。•可以使用和交叉引用以前项目的注释,以便更好地理解、实现了更好的方案以及激发出与当前工作相关的更多灵感。•你可以帮助其他人解决其设计问题,并在以后需用时阅读他们的笔记。5.电路设计文本放置保持一致如果你指定某些名称或在图表上进行注释,你会发现,再次查看时很难弄清这些文字到底是什么意思。在原理图上放置符号和名称时,请确保与命名过程保持一致。写注释时,不要在电路的一部分横着写,而在所有其它部份竖着写。尽量确保名称之间有一些空白,这样包括你在内的读者就不会感到困惑。注释间不要害怕有空白。实际上,空白有利于减少将图示与书写混在一起引发的混乱。这同样适用于速记命名。如果你要以缩写表述任何内容,请尝试在下面添加解释的“段子”,或确保它们易于识别。6.电路设计流程化不要削足适履试图将你的示意图和注释压缩进特定数量的页面。占页多少并不重要;不要苟且你原理图的质量。确保电路设计始终如一。这有利于提升可读性和更好的运用。在电子电路设计方面没有捷径;这完全取决于付出的努力和努力的结果。7.保留标题为原理图的每页制作标题、进而提供了每页的更多信息,这会使你受益。除可读性更高外,这样做还可以更轻松地为你的原理图页编制索引。这在调试时会带来益处:当我们需用引用电路的某个部份、但又太忙无暇翻遍每一页、只得救助大脑记忆试图找出所需图表的位置时——页索引会帮大忙。8.使连接器可见你需用能立即区分所有连接器。最好的选择是在原理图中使用引脚表述连接器。通过简单的连接器识别,你将能够正确地追溯电路,且不会迷失在连接中。选用引脚之所以方便,是因为它将“坚守”其位置。与贴纸(sticker)或颜色不同,引脚能更突出引人注目,而不会在图表和笔记中占用太多空间。上面提到的实用技巧肯定会帮助你更好地设计电路;它们将有利于调试、模拟、注释参考等等。如果你记住这些实用技巧并在设计的所有阶段运用它们,那么你会发现自己在眨眼之间成为电子电路设计的专业人士。

    2019-12-25 264 发布人:凡亿教育
  • PCB技术

    单片机硬件系统电路设计

    一个单片机硬件系统的硬件电路设计包含两部分内容:一是系统扩展,即单片机内部的功能单元,如ROM、RAM、I/O、定时器/计数器、中断系统等不能满足应用系统的要求时,必须在片外进行扩展,选择适当的芯片,设计相应的电路。二是系统的配置,即按照系统功能要求配置外围设备,如键盘、显示器、打印机、A/D、D/A转换器等,要设计合适的接口电路。系统的扩展和配置应遵循以下原则:1、尽可能选择典型电路,并符合单片机硬件系统常规用法。为硬件系统的标准化、模块化打下良好的基础。2、系统扩展与外围设备的配置水平应充分满足应用系统的功能要求,并留有适当余地,以便进行二次开发。3、硬件结构应结合应用软件方案一并考虑。硬件结构与软件方案会产生相互影响,考虑的原则是:软件能实现的功能尽可能由软件实现,以简化硬件结构。但必须注意,由软件实现的硬件功能,一般响应时间比硬件实现长,且占用CPU时间。4、单片机硬件系统中的相关器件要尽可能做到性能匹配。 如选用CMOS芯片单片机硬件系统构成低功耗系统时,系统中所有芯片都应尽可能选择低功耗产品。5、可靠性及抗干扰设计是硬件设计必不可少的一部分,它包括芯片、器件选择、去耦滤波、印刷电路板布线、通道隔离等。6、单片机硬件系统外围电路较多时,必须考虑其驱动能力。驱动能力不足时,系统工作不可靠,可通过增设线驱动器增强驱动能力或减少芯片功耗来降低总线负载。7、尽量朝“单片”方向设计硬件系统。系统器件越多,器件之间相互干扰也越强,功耗也增大,也不可避免地降低了系统的稳定性。随着单片机片内集成的功能越来越强,真正的片上系统SoC已经可以实现,如ST公司推出的μPSD32××系列产品在一块芯片上集成了80C32核、大容量FLASH存储器、SRAM、A/D、I/O、两个串口、看门狗、上电复位电路等等。

    2019-12-24 319 发布人:凡亿教育
  • PCB技术
  • PCB技术

    电路设计电阻改如何选择?

    电路设计中电阻的选择要根据电路的功能,功率,精度等多方面考虑。下面简单说一下电阻的选用原则电阻的种类很多,常用的有碳膜电阻、水泥电阻、金属膜电阻、线绕电阻等;特殊电阻有压敏电阻、热敏电阻、光敏电阻等。电阻选用时首先要考虑的就是电阻的参数和类型,因为对于不同类型的电阻,其特性参数都有一定的差异,在电路使用时需要考虑的重点也不一样。在电路设计中千万不能忽略某些电阻的一些特殊参数,否则可能导致可能会使产品的稳定性和可靠性降低。正确的理解电阻各个参数以及不同电阻的选型注意事项,全面的理解电阻在电路中起到的真正作用,才能够在电路设计中从基本的层面上来保证产品的功能和性能。电阻在电路中用作分压器、分流器和负载电阻;电阻与电容器一起可以组成滤波器及延时电路,在电源电路或控制电路中用作取样电阻;在半导体电路中用作偏置电阻以确定电路的工作点等,对于这些作用,电路中的应用是非常多的,也是非常重要的,需要熟练掌握。要根据电阻在电路中的作用和具体的技术要求,来选择使用哪种类型的电阻,例如,对电路中的降压和限流电阻、音频负载电阻等,选用碳膜电阻就能满足要求;若是稳压电路中的取样电阻、延时电路中的定时电阻等要求热稳定性较高的场合,最好选用金属膜电阻;对于测量仪表中的分流、分压电阻,应该选用精密度等级较高的电阻。1、首先要根据电路性能选择合适的电阻值;2、选用的电阻的阻值应接近应用电路中计算值的一个标称值,应优先选用标准系列的电阻;3、根据电路对环境和稳定性的要求选择合适精度的电阻;一般电路使用的电阻器允许误差为正负5%到正负10%,精密仪器及特殊电路中使用的电阻应选用精密电阻;4、根据电路的功率从选择电阻的额定功率;电阻的额定功率要符合应用电路中对电阻功率容量的要求。一般不要随意加大或减小电阻的功率。如果电路要求是功率型电阻,则其额定功率可高于实际应用电路要求的1~2倍。阻值相同的电阻串联或并联,额定功率等于各个电阻额定功率之和;阻值不同的电阻串联时,额定功率取决于高阻值的电阻,并联时,额定功率取决于低阻值的电阻,并且需要计算方可使用。5、根据电路的工作电压选择电阻的耐压值。耐压值选择不合适的时候,也会因为电阻被击穿而导致整个电路系统的故障。举例来说,AC-DC开关电源模块在设计的输入前端,根据安规要求(GB4943.1标准),要保证插头或连接器断开后,在输入端L、N上的滞留电压能够在1S内衰减到初始值的37%以下,因此,在实际电路设计时,当电阻的耐压值低于输入端高压的情况下,就会失效。6、根据电路的特性选择不同特性的电阻1)线绕电阻的功率较大,电流噪声小、耐高温,但是体积较大。普通线绕电阻常用于低频电路中作为限流电阻、分压电阻、泄放电阻或大功率管的偏压电阻。精度较高的线绕电阻多用于固定衰减器、电阻箱、计算机及各种精密电子仪器中;2)高增益的小信号放大器电路应选用低噪声电阻,例如金属膜电阻、碳膜电阻和线绕电阻,而不能使用噪声较大的合成碳膜电阻和有机实心电阻;3)高频电路应选用分布电感和分布电容小的非线绕电阻,例如选用碳膜电阻、技术膜电阻和金属氧化膜电阻等;4)选用电阻时应根据电路中信号频率的高低来选择,一个电阻可以等效成R,L,C三段线性网络,不同类型的电阻,R,L,C三个参数的大小有很大差异。线绕电阻本身是电感线圈,所以不能用于高频电路中,在薄膜电阻中,电阻体上刻有螺旋槽的,工作频率在100MHz左右,未刻螺旋槽的(如RY型),则工作频率更高;7、数字集成电路的端口设计时要注意上拉电阻,下拉电阻的选择;8、根据需要设置0欧姆电阻9、根据电路布局,使用环境,功耗,抗干扰等实际情况选择使用插装或者贴片电阻。10、根据需要选择热敏电阻、湿敏电阻、压敏电阻、光敏电阻等敏感电阻器。

    2019-12-23 322 发布人:凡亿教育
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    嵌入式硬件电路设计注意事项

    一、嵌入式硬件电路设计概述随着物联网、人工智能技术的发展,我们的生活越来越智能化,信息化。智能手机,智能手环,智能锁,智能冰箱,自动驾驶,机器人等智能产品层出不穷,人类即将进入智能时代。我们的产品,设备要实现智能化,其中用到的最核心技术及嵌入式技术。嵌入式技术是软件、硬件相结合一门学科,包括嵌入式软件和嵌入式硬件,嵌入式软件和硬件构成智能产品最核心的部分,嵌入式硬件相当于产品的躯壳,它依靠嵌入式软件而工作,在嵌入式软件的控制下完成产品相应的功能,是嵌入式软件的载体;嵌入式软件相当于产品的大脑,是产品的灵魂,没有了嵌入式软件,硬件就是一堆废铜烂铁,无法工作;同样,没有了嵌入式硬件,嵌入式软件将无所依附。所以说嵌入式硬件和软件同等重要,两者相辅相成,缺一不可。随着集成电路的发展,嵌入式硬件的功能设计相对来说比较简单,大多数情况下只需要根据芯片厂家提供的参考电路设计即可,嵌入式硬件设计的核心越来越偏向可靠性设计,电磁辐射,电磁兼容设计。接下来,我将以设计蓝牙模块开发板为例来讲解嵌入式硬件电路设计中的注意事项。二、蓝牙技术及蓝牙芯片CC2640“蓝牙”技术属于一种短距离、低成本、低功耗的无线连接技术,是一种能够实现语音和数据无线传输的开放性方案,采用2.4GHz的ISM (即工业、科学、医学)频段,其传输速率最高为每秒1Mb/s,以时分方式进行全双工通信,蓝牙收发器的一般有效通信范围为10米,配置功率放大器可以使通信距离达到100米左右。正如爱立信蓝牙组负责人所说,设计蓝牙的最初想法是“结束线缆噩梦”。CC2640 器件是一款无线微控制器 (MCU),主要适用于 Bluetooth?低功耗 应用。此器件属于 SimpleLink? CC26xx 系列中的经济高效型超低功耗 2.4GHz RF 器件。它具有极低的有源 RF 和 MCU 电流以及低功耗模式流耗,可确保卓越的电池使用寿命,适合小型纽扣电池供电以及在能源采集型应用中使用.CC2640 包含一个Cortex-M3内核,工作主频48MHZ,128K Flash,28K SRAM ,4个定时器,15个GPIO,串口,I2C,12位ADC等常用外设一应俱全,硬件资源非常丰富,完全满足日常无线应用。三、蓝牙芯片CC2640硬件电路设计注意事项设计以MCU为核心的嵌入式系统硬件电路需要根据需求分析进行综合考虑,需要考虑的问题较多,这里给出几个特别要注意的问题.1.  MCU选择选择 MCU 时要考虑 MCU 所能够完成的功能、MCU 的价格、功耗、供电电压、I/O 口电平、管脚数目以及 MCU 的封装等因素。MCU 的功耗可以从其电气性能参数中查到。供电电压有 5V、3.3V 以及 1.8V 超低电压供电模式。为了能合理分配 MCU 的I/O资源,在 MCU 选型时可绘制一张引脚分配表,供以后的设计使用。2. 电源电路设计(1)考虑系统对电源的需求,例如系统需要几种电源,如24V、12V、5V或者3.3V等,估计各需要多少功率或最大电流(mA)。在计算电源总功率时要考虑一定的余量,可按公式“电源总功率=2×器件总功率”来计算。(2)考虑芯片与器件对电源波动性的需求。一般允许电源波动幅度在 ±5% 以内。对于A/D转换芯片的参考电压一般要求 ±1% 以内。(3)考虑工作电源是使用电源模块还是使用外接电源。在这里我们使用低压差,低噪声,超快速线性稳压器RT9013给蓝牙无线模块供电.CC2640的发送工作电流为10 mA左右,RT9013输出电流可以达到 500mA, 完全满足CC2640对工作电源的要求。 3. 普通IO口电路设计(1)上拉、下拉电阻:考虑用内部或者外部上/下拉电阻,内部上/下拉阻值一般在 700ω 左右,低功耗模式不宜使用。外部上/下拉电阻根据需要可选 10Kω~1Mω 之间。(2)开关量输入:一定要保证高低电压分明。理想情况下高电平就是电源电压,低电平就是地的电平。如果外部电路无法正确区分高低电平,但高低仍有较大压差,可考虑用 A/D 采集的方式设计处理。对分压方式中的采样点,要考虑分压电阻的选择,使该点通过采样端口的电流不小于采样最小输入电流,否则无法进行采样。(3)开关量输出:基本原则是保证输出高电平接近电源电压,低电平接近地电平。I/O 口的吸纳电流一般大于放出电流。对小功率元器件控制最好是采用低电平控制的方式。一般情况下,若负载要求小于10mA,则可用芯片引脚直接控制;电流在 10~100mA 时可用三极管控制,在 100mA~1A 时用 IC 控制;更大的电流则适合用继电器控制,同时建议使用光电隔离芯片。这里我们将开发板的的I/O口全部引出来,方便用户进行二次开发和测试验证。4. A/D电路与D/A电路(1)A/D电路:要清楚前端采样基本原理,对电阻型、电流型和电压型传感器采用不同的采集电路。如果采集的信号微弱,还要考虑如何进行信号放大。(2)D/A电路:考虑 MCU 的引脚通过何种输出电路控制实际对象。5.控制电路对外控制电路要注意设计的冗余与反测,要有合适的信号隔离措施等。在评估设计的布板时,一定要在构件的输入输出端引出检测孔,以方便排查错误时测量。6.考虑低功耗低功耗设计并不仅仅是为了省电,更多的好处在于降低了电源模块及散热系统的成本。由于电流的减小也减少了电磁辐射和热噪声的干扰。随着设备温度的降低,器件寿命则相应延长,要做到低功耗一般需要注意以下几点:(1)并不是所有的总线信号都要上拉。上下拉电阻也有功耗问题需要考虑。上下拉电阻拉一个单纯的输入信号,电流也就几十微安以下。但拉一个被驱动了的信号,其电流将达毫安级。所以需要考虑上下拉电阻对系统总功耗的影响。(2)不用的I/O口不要悬空,如果悬空的话,受外界的一点点干扰就可能成为反复振荡的输入信号,而MOS器件的功耗基本取决于门电路的翻转次数。(3)对一些外围小芯片的功耗也需要考虑。对于内部不太复杂的芯片功耗是很难确定的,它主要由引脚上的电流确定。例如有的芯片引脚在没有负载时,耗电大概不到1毫安,但负载增大以后,可能功耗很大。7.考虑低成本(1)正确选择电阻值与电容值。比如一个上拉电阻,可以使用4.5K-5.3K的电阻,你觉得就选个整数5K,事实上市场上不存在5K的阻值,最接近的是4.99K(精度1%),其次是5.1K(精度5%),其成本分别比精度为20%的4.7K高4倍和2倍。20%精度的电阻阻值只有1、1.5、2.2、3.3、4.7、6.8几个类别(含10的整数倍);类似地,20%精度的电容也只有以上几种值,如果选了其它的值就必须使用更高的精度,成本就翻了几倍,却不能带来任何好处。(2)不要什么都选最好的。在一个高速系统中并不是每一部分都工作在高速状态,而器件速度每提高一个等级,价格差不多要翻倍,另外还给信号完整性问题带来极大的负面影响.作为嵌入式工程师,既要懂的嵌入式软件设计,也要懂的硬件设计,至少能看懂硬件原理图,能够理解硬件的工作原理,这样我们才能更好的编写高效的嵌入式软件,再调试产品,解决设备故障时,就能够从软,硬件的角度来分析问题和解决问题。 以上就是我这次要和大家分享的关于嵌入式硬件设计的注意事项,希望对同学们有所帮助。如果大家对嵌入式硬件设计不是特别理解,可以来凡亿教育课堂具体了解。

    2019-12-20 353 发布人:凡亿教育
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