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你知道晶振不能放置在PCB边的原因吗？

你知道电路设计中，晶振为什么不能放置在PCB边缘?某塑料外壳产品，带一根I/O 电缆，在进行 EMC 标准规定的辐射发射测试时发现辐射超标，具体频点是 160 MHz。需要分析其辐射超标的原因，并给出相应对策。原因分析：该产品只有一块 PCB，其上有一个频率为 16MHz 的晶振。由此可见，160MHz 的辐射应该与该晶振有关(注意：并不是说辐射超标是晶振直接辐射造成的，可能是倍频产生的)。图 1 所示的是该产品局部PCB 布局实图，从图 1 中可以明显看到，16MHz 的晶振正好布置在PCB 的边缘。图 1 该产品局部 PCB 布局实图当一个被测产品置于辐射发射的测试环境中时，被测产品中的高速信号线或高速器件与实验室中参考接地板会形成一定的容性耦合(本产品中晶振属于高速器件，其对应的上升下降沿较陡，晶振在工作时，其引线部分的 dU/dt 比较大，属于强干扰源，在辐射发射测试中是隐患)，即被测产品中的高速信号线或高速器件与实验室中参考接地板之间存在电场分布或寄生电容，这个寄生电容很小(如小于0.1pF)，但是还是会导致产品出现一种共模辐射，产生这种共模辐射的原理如图 2 所示。在图2 中，晶振壳体上的电压(外壳不接大地的晶振)或晶振时钟信号引脚上的电压Udm 和参考接地板之间产生寄生回路，回路中的共模电流通过电缆产生共模辐射，共模辐射电流 Icm ≈C * w * Udm，其中，C 为 PCB 中信号印制线与参考接地板之间的寄生电容，约在十分之一皮法到几皮法之间;Cp 为参考接地板与电缆之间的寄生电容，约为 100 pF;w 为信号角频率。共模辐射电流 Icm 会在几微安到数十微安之间，经分析可知，电缆上流过这个数量级的共模电流已足够造成辐射发射测试的超标。图 2 晶振与参考接地板之间的容性耦合导致辐射发射原理为什么晶振布置在 PCB 边缘时会导致辐射超标，而向板内移动后，可以使辐射发射测试通过呢? 从以上分析已经可以看出，晶振与参考接地板之间的耦合导致电缆共模辐射的实质是晶振与参考接地板之间的寄生电容，也就是说这个寄生电容越大，晶振与参考接地板之间的耦合就越厉害，流过电缆的共模电流也越大，电缆产生的共模辐射发射也越大;反之辐射发射就越小。那这个寄生电容的实质是什么呢，实际上这个晶振与参考接地板之间的寄生电容就是由于晶振与参考接地板之间存在的电场分布，当两者之间的电压差恒定时，两者之间电场分布越多，两者之间的电场强度就越大，两者之间寄生电容也会越大。当晶振布置在 PCB 的边缘时，晶振与参考接地板之间的电场分布示意图如图 3 所示。当晶振布置在 PCB 中间，或离 PCB 边缘较远时，晶振与参考接地板之间的电场分布示意图如图4 所示。图 3 PCB 边缘的晶振与参考接地板之间的电场分布示意图从图 3 和图 4 的比较可以看出，当晶振布置在 PCB 中间，或离PCB 边缘较远时，由于 PCB 中工作地(GND)平面的存在，使大部分的电场控制在晶振与工作地(GND)之间，即在 PCB 内部，分布到参考接地板的电场大大减小，即晶振与参考接地板之间的寄生电容大大减小。这时也不难理解为何晶振布置在PCB 边缘时会导致辐射超标，而向板内移动后，辐射发射就降了。图 4 PCB 中间的晶振与参考接地板之间的电场分布示意图处理措施：方案一：将晶振内移，使其离 PCB 地平面边缘至少有1 cm 以上的距离，并在 PCB 表层离晶振 1 cm 的范围内敷铜，同时把表层的铜通过过孔与 PCB 地平面相连。方案二：不改电路板的情况下选择放弃使用外部晶振，在软件中屏蔽外部晶振，采用单片机内部晶振。本次实验采用方案一，经过修改后的测试结果有明显的改善，如下图 5 所示，左右分别是整改前与整改后的整改前后辐射发射测试频谱图，可以明显看出整改后，辐射发射有明显的改善。图 5 整改前后辐射发射测试频谱图思考与启示 (1) 高 dU/dt 的印制线或器件与参考接地板之间的容性耦合，会产生 EMI 问题，敏感印制线或器件布置在 PCB 边缘会产生抗扰度问题; (2) 杜绝高 dU/dt的印制线或器件放置在PCB 的边缘，如果设计中由于其他原因一定要布置在 PCB 边缘，那么可以在晶振印制线边上再布一根工作地(GND)线，并注意一定要在包地线上间隔一段距离就打过孔，把晶振部分围起来，如下图6 示意; 图 6 晶振包地示意图其理论依据同法拉第电笼：由于金属的静电等势性，可以有效屏蔽外电场的电磁干扰。法拉第屏罩无论被加上多高的电压内部也不存在电场。而且由于金属的导电性，即使笼子通过很大的电流，内部的物体通过的电流也微乎其微。在面对电磁波时，可以有效的阻止电磁波的进入。由于法拉第屏罩的静电屏蔽原理，在汽车、飞机等交通工具中的人是不会被雷击的。同样，也是因为法拉第屏罩的原理，有金属外皮的同轴电缆也可以不受干扰地传播讯号。如果电梯内没有中继器的话，那么当电梯关上的时候，里面任何电子讯号也收不到。为防止干扰，一些精密仪器需放在笼内才可进行运作或量测。或者也可以再开一个洞，例如金属机身构造的的智能手机。 (3) 消除一种误解：不要认为辐射是由晶振直接造成的，事实上晶振个体较小，它直接影响的是近场辐射(表现为晶振与其他导体(如参考接地板)之间形成的寄生电容)，造成远场辐射的直接因素是电缆或产品中最大尺寸与辐射频率波长可以比拟的导体; (4)此外，将晶振外壳接地可以在一定程度上减少这种干扰叠加到系统上。以上就是电路设计中，晶振不能放置在PCB边缘的解析，希望能给大家帮助。

时间：2020-10-21 关键词：电路设计晶振 pcb边缘
电路设计中的磁珠又是如何进行取值，你知道吗？

你知道电路设计中的磁珠又是如何进行取值吗?在电路设计中，不同作用的元器件在电路里面各执其责的工作，整个电路才能正常运转。本文我就来说说磁珠，这个小器件有什么作用，又是如何进行取值的? 一般电源电路中都会像下面这样类似的电路一.为什么需要磁珠? 因为PCB上的信号走线、电源不可避免的有一些高频噪声，这时候就需要磁珠来抑制这些噪声，使信号、电源更为的干净。二.使用在什么地方? 2.1 一些频率较高器件的输入电源，如DDR、SDRAM的输入电源。 2.2 一般的电源电路中，如电源的输入输出。三.阻值如何选择? 选择步骤： ①确定电源正常输出电压、电流大小 ②确定最低需要输出的电压大小 ③根据①、②确定磁珠的直流电阻DCR ④确定指定频率的的纹波电压 ⑤确定经过磁阻后的电源纹波电压、负载阻抗 ⑥利用分压原理，根据④、⑤的数值确定指定频率下磁珠的阻值四.例子现有一个3.3V 300mA的输入电源，并且在100MHz时的纹波电压为300mVpp;要求经过磁珠后，电压不得小于3.0V;负载输入纹波最大为50mVpp，负载阻抗为120Ω。 4.1 首先计算直流电阻DCR，根据欧姆定律，DCR=(3.3-3)/0.3，所以DCR=1Ω，所以DCR不得大于1Ω，因为实际阻值是由误差，所以需要合理选择。 4.2 磁珠阻抗用R1表示，根据分压公式50mV=300*120/(R1+120)，则磁珠在100MHz时的阻抗R1=600Ω。 5.计算后磁珠的取值。以上就是电路设计中的磁珠又是如何进行取值解析，希望能给大家帮助。

时间：2020-10-19 关键词：磁珠磁珠取值电路设计
开关电源"爬电距离"与"电气间隙"

爬电距离：沿绝缘表面测得的两个导电零部件之间或导电零部件与设备防护界面之间的最短路径。电气间隙：在两个导电零部件之间或导电零部件与设备防护界面之间测得的最短空间距离。即在保证电气性能稳定和安全的情况下，通过空气能实现绝缘的最短距离。一般来说，爬电距离要求的数值比电气间隙要求的数值要大，布线时须同时满足这两者的要求（即要考虑表面的距离，还要考虑空间的距离），开槽（槽宽应大于1mm）只能增加表面距离即爬电距离而不能增加电气间隙，所以当电气间隙不够时，开槽是不能解决这个问题的，开槽时要注意槽的位置、长短是否合适，以满足爬电距离的要求。元件及PCB 的电气隔离距离：（电气隔离距离指电气间隙和爬电距离的综合考虑）对于Ⅰ类设备的开关电源（●一类设备：采用基本绝缘和保护接地来进行防电击保护的设备。（外壳接地的开关电源属于此类设备）；●二类设备：采用不仅仅依靠基本绝缘的其它方式（如采用双重绝缘或加强绝缘）来进行防电击保护的设备；●三类设备：不会产生电击的危险的设备）,在元件及PCB 板上的隔离距离如下：（下列数值未包括裕量）。 a、对于AC—DC 电源（以不含有PFC 电路及输入额定电压范围为100-240V～为例） b、对于AC—DC 电源（以含有PFC 电路及输入额定电压范围为100-240V～为例） c、对于DC—DC 电源（以输入额定电压范围为36-76V 为例）一、变压器内部的电气隔离距离：变压器内部的电气隔离距离是指变压器两边的挡墙宽度的总和，如果变压器挡墙的宽度为3mm，那么变压器的电气隔离距离值为6mm（两边的挡墙宽度相同）。如果变压器没有挡墙，那么变压器的隔离距离就等于所用胶纸的厚度。另外，对于AC-DC 电源，变压器初、次间绕组应用三层胶纸隔离，DC-DC 电源，可只用二层胶纸隔离。下列数值未包括裕量：注：变压器的引脚如果没有套上绝缘套管，那么在引脚处的隔离距离可能也仅为胶纸加挡墙的厚度，所以变压器的引脚需要套上绝缘套管且套管要穿过挡墙。空间距离(Creepage distance):在两个导电组件之间或是导电组件与物体界面之间经由空气分离测得最短直线距离; 沿面距离(clearance):沿绝缘表面测得两个导电组件之间或是导电组件与物体界面之间的最短距离. 沿面距离(clearance)不满足标准要求距离时：PCB 板上可采取两个导电组件之间开槽的方法，导电组件与外壳、可触及部分之间距离不够，则可将导电组件用绝缘材料包住。将导电组件用绝缘材料包住既解决了空间距离(Creepage distance)也解决了沿面距离(clearance)问题，此方法一般用在电源板上变压器和周边组件之间距离不够时，将变压器包住。另外可在不影响产品功能的情况下适当降低两导体之间的电压差。二、电气间隙的决定：根据测量的工作电压及绝缘等级，即可决定距离一次侧线路之电气间隙尺寸要求，见表3 及表4 二次侧线路之电气间隙尺寸要求通常：一次侧交流部分：保险丝前L—N≥2.5mm，L.N PE（大地）≥2.5mm，保险丝装置之后可不做要求，但尽可能保持一定距离以避免发生短路损坏电源。一次侧交流对直流部分≥2.0mm 一次侧直流地对大地≥2.5mm （一次侧浮接地对大地）一次侧部分对二次侧部分≥4.0mm，跨接于一二次侧之间之元器件二次侧部分之电隙间隙≥0.5mm 即可二次侧地对大地≥1.0mm 即可附注：决定是否符合要求前，内部零件应先施于10N 力，外壳施以30N 力，以减少其距离，使确认为最糟情况下，空间距离仍符合规定。三、爬电距离的决定：通常：（1）、一次侧交流部分：保险丝前L—N≥2.5mm，L.N 大地≥2.5mm，保险丝之后可不做要求，但尽量保持一定距离以避免短路损坏电源。（2）、一次侧交流对直流部分≥2.0mm （3）、一次侧直流地对地≥4.0mm 如一次侧地对大地（4）、一次侧对二次侧≥6.4mm，如光耦、Y 电容等元器零件脚间距≤6.4mm 要开槽。（5）、二次侧部分之间≥0.5mm 即可（6）、二次侧地对大地≥2.0mm 以上（7）、变压器两级间≥8.0mm 以上四、绝缘穿透距离：应根据工作电压和绝缘应用场合符合下列规定： ——对工作电压不超过50V（71V 交流峰值或直流值），无厚度要求； ——附加绝缘最小厚度应为0.4mm； ——当加强绝缘不承受在正常温度下可能会导致该绝缘材料变形或性能降低的任何机械应力时的，则该加强绝缘的最小厚度应为0.4mm。如果所提供的绝缘是用在设备保护外壳内，而且在操作人员维护时不会受到磕碰或擦伤，并且属于如下任一种情况，则上述要求不适用于不论其厚度如何的薄层绝缘材料； ——对附加绝缘，至少使用两层材料，其中的每一层材料能通过对附加绝缘的抗电强度试验； ——由三层材料构成的附加绝缘，其中任意两层材料的组合都能通过附加绝缘的抗电强度试验； ——对加强绝缘，至少使用两层材料，其中的每一层材料能通过对加强绝缘的抗电强度试验； ——由三层绝缘材料构成的加强绝缘，其中任意两层材料的组合都能通过加强绝缘的抗电强度试验。五、有关于布线工艺注意点：如电容等平贴元件，必须平贴，不用点胶如两导体在施以10N 力可使距离缩短，小于安规距离要求时，可点胶固定此零件，保证其电气间隙。有的外壳设备内铺PVC 胶片时，应注意保证安规距离（注意加工工艺）零件点胶固定注意不可使PCB 板上有胶丝等异物。在加工零件时，应不引起绝缘破坏。六、有关于防燃材料要求：热缩套管V—1 或VTM—2 以上；PVC 套管V—1 或VTM—2 以上铁氟龙套管V—1 或VTM—2 以上；塑胶材质如硅胶片，绝缘胶带V—1 或VTM—2 以上 PCB 板94V—1 以上七、有关于绝缘等级（1）、工作绝缘：设备正常工作所需的绝缘（2）、基本绝缘：对防电击提供基本保护的绝缘（3）、附加绝缘：除基本绝缘以外另施加的独*立绝缘，用以保护在基本绝缘一旦失效时仍能防止电击（4）、双重绝缘：由基本绝缘加上附加绝缘构成的绝缘（5）、加强绝缘：一种单一的绝缘结构，在本标准规定的条件下，其所提供的防电击的保护等级相当于双重绝缘八、爬电距离的确定：首先需要确定绝缘的种类：基本绝缘：一次电路与保护地工作绝缘① ：一次电路内部；二次电路内部工作绝缘② ：输入部分（输入继电器之前）内部，二次电路与保护地加强绝缘：一次电路与二次电路；输入部分与一次电路；充电板输出与内部线路再查看线路，确定线路之间的电压差表一：爬电距离最后，从下表中查出对应的爬电距离表二爬电距离（适用于基本绝缘、工作绝缘② 、加强绝缘）九、电气间隙的确定：首先需要确定绝缘的种类：基本绝缘：一次电路与保护地工作绝缘① ：一次电路内部；二次电路内部工作绝缘② ：输入部分（输入继电器之前）内部，二次电路与保护地加强绝缘：一次电路与二次电路；输入部分对一次电路；充电板输出与内部电路再查看线路，确定线路之间的电压差最后，从下表中查出对应的电气间隙表三电气间隙（适用于一次电路与二次电路间、一次电路内、输入电路、输入电路与其他电路）表四电气间隙（适用于二次电路内）十、设定爬电距离及电气间隙的基本步骤 1、确定电气间隙步骤确定工作电压峰值和有效值；确定设备的供电电压和供电设施类别；根据过电压类别来确定进入设备的瞬态过电压大小；' 确定设备的污染等级（一般设备为污染等级2）；确定电气间隙跨接的绝缘类型（功能绝缘、基本绝缘、附加绝缘、加强绝缘）。 2、确定爬电距离步骤确定工作电压的有效值或直流值；确定材料组别（根据相比漏电起痕指数，其划分为：Ⅰ组材料，Ⅱ组材料，Ⅲa组材料, Ⅲb 组材料。注：如不知道材料组别，假定材料为Ⅲb 组）；确定污染等级；确定绝缘类型（功能绝缘、基本绝缘、附加绝缘、加强绝缘）。 3、确定电气间隙要求值根据测量的工作电压及绝缘等级，查表（ 4943：2H 和2J 和2K，60065-2001表：表8 和表9 和表10）检索所需的电气间隙即可决定距离；作为电气间隙替代的方法，4943 使用附录G 替换，60065-2001 使用附录J 替换。 GB 8898-2001：电器间隙考虑的主要因素是工作电压，查图9 来确定。（对和电压有效值在220-250V 范围内的电网电源导电连接的零部件，这些数值等于354V峰值电压所对应的那些数值：基本绝缘3.0mm ,加强绝缘6.0mm） 4、确定爬电距离要求值根据工作电压、绝缘等级及材料组别，查表(GB 4943 为表2L，65-2001 中为表11）确定爬电距离数值，如工作电压数值在表两个电压范围之间时，需要使用内差法计算其爬电距离。 GB 8898-2001 其判定数值等于电气间隙，如满足下列三个条件，电气间隙和爬电距离加强绝缘可减少2mm,基本绝缘可减少1mm： 1）这些爬电距离和电气间隙会受外力而减小，但它们不处在外壳的可触及导电零部件与危险带电零部件之间； 2）它们靠刚性结构保持不变； 3）它们的绝缘特性不会因设备内部产生的灰尘而受到严重影响。 *注意：但直接与电网电源连接的不同极性的零部件间的绝缘，爬电距离和电气间隙不允许减小。基本绝缘和附加绝缘即使不满足爬电距离和电气间隙的要求，只要短路该绝缘，设备仍满足标准要求，则是可以接受的（ 8898 中4.3.1 条）。 *GB 4943 中只有功能绝缘的电气间隙和爬电距离可以减小，但必须满足标准5.3.4 规定的高压或短路试验。 5、确定爬电距离和电气间隙注意可动零部件应使其处在最不利的位置；爬电距离值不能小于电气间隙值；承受了机械应力试验； -END- 免责声明：本文系网络转载，版权归原作者所有。如有问题，请联系我们，谢谢！免责声明：本文内容由21ic获得授权后发布，版权归原作者所有，本平台仅提供信息存储服务。文章仅代表作者个人观点，不代表本平台立场，如有问题，请联系我们，谢谢！

时间：2020-10-09 关键词：开关电源电路设计
只有6个引脚的单片机，居然可以玩游戏！

点击上方“大鱼机器人”，选择“置顶/星标公众号” 福利干货，第一时间送达！看到一个小游戏 RunTiny：用了：一个AVR单片机ATtiny10微控制器（只有6个脚，Digikey上0.3美元一颗）一个128*32的OLED显示屏一个按键一个电池 - 3.3V～4.5V都可以，可以用1S 150mAh的Lipo，乃至一颗CR2032的纽扣电池小小的单片机ATtiny10只有6个脚： 1个电源 1个地 1个Reset 3个可用的I/O： PB0: 用于连接OLED的I2C的SDA PB1: 用于连接OLED的I2C的SCL PB2: 按键（INT0）原理图长这样（在面包板上就可以实现，5块钱打块板也可以啊）：代码也超级简单，为了能够塞到1KB的Flash存储器里面，作者做了优化，用汇编语言写成，最终的代码只有778个字节，不仅实现了游戏的功能，还能处理微控制器的I/O以及显示的通信。是不是很酷？ Github有该项目的开源资源，直接点击“阅读原文”。 -END- | 整理文章为传播相关技术，版权归原作者所有 | | 如有侵权，请联系删除 | 往期好文合集硬核妹子的创意设计：舌头控制器单片机这个知识点一定要会！两大延时方法总结是单片机高手还是菜鸟？看看你的程序框架就知道了最后若觉得文章不错，转发分享，也是我们继续更新的动力。 5T资源大放送！包括但不限于：C/C++，Linux，Python，Java，PHP，人工智能，PCB、FPGA、DSP、labview、单片机、等等！在公众号内回复「更多资源」，即可免费获取，期待你的关注~ 免责声明：本文内容由21ic获得授权后发布，版权归原作者所有，本平台仅提供信息存储服务。文章仅代表作者个人观点，不代表本平台立场，如有问题，请联系我们，谢谢！

时间：2020-10-09 关键词：单片机电路设计
每个电子工程师都埋藏着一颗游戏的心

在电子森林推文 700个字节的代码在ATtiny10里跑一个游戏[1] 介绍了一个开源小游戏RunTiny[2] . 用了：一个AVR单片机ATtiny10微控制器（只有6个脚，Digikey上0.3美元一颗）一个128*32的OLED显示屏一个按键一个电池 - 3.3V～4.5V都可以，可以用1S 150mAh的Lipo，乃至一颗CR2032的纽扣电池小小的单片机ATtiny10只有6个脚： 1个电源 1个地 1个Reset 3个可用的I/O： PB0: 用于连接OLED的I2C的SDA PB1: 用于连接OLED的I2C的SCL PB2: 按键（INT0）原理图长这样（在面包板上就可以实现，5块钱打块板也可以啊）： ▲ 极简的电路图 ▲ 面包板上搭建的电路代码也超级简单，为了能够塞到1KB的Flash存储器里面，作者做了优化，用汇编语言写成，最终的代码只有778个字节，不仅实现了游戏的功能，还能处理微控制器的I/O以及显示的通信是不是很酷？在Github上有开源的资源。[2] “到底应该是先剪短绿色电线？还是红色的呢？”，这也许是很多动作片中的扮演大英雄的主人公在面对能够拯救百万人性命的拆弹时刻经常要说的台词。下面这个电子游戏就是带有两个倒计时七段数码管，并且有四种不同颜色电线需要你将其按顺序移开来阻止炸弹爆炸的电路原理图。 ▲ 拆炸弹电子游戏电路图原理图中的器件参数可以从网络上下载相关的说明。[3] 如果使用PCB来制作相应电路可以做到非常小巧精致，不过在面包板上DIY这个游戏电路则更有手感。 ▲ 在面包板上搭建的电路游戏电路上电后，数码管显示“S1”,此时需要将四根不同颜色线（红、蓝、绿、白）接入电路，然后按动按钮”K1”,游戏便开始了，数码管显示15秒的倒计时。单片机程序自动随机设定四根线移除结果：触发炸弹、加快计时速度、解除炸弹以及无结果。电路中16F88单片机程序 BGame.hex[3] 也可以从网站下载。 ▲ 视频游戏控制板电路原理图下面是一款基于ATTiny3的俄罗斯方块游戏，它是由 Owen在2011年[4] 开发的电子游戏，被称为TinyCopter，其中LCD是Nokia3310手机液晶屏幕。它模拟在Apple-II电脑上一款电脑老游戏，使用空格键来控制直升飞机起飞来穿越崎岖的通道。为了能够在1k字节的FLASH， 64字节RAM中实现这款小游戏，作者使用汇编语言，用尽了单片机内每一位可用的空间。 ▲ 俄罗斯方块游戏也许汇编语言是很多程序员的噩梦，但如果开发时间充裕，Owen愿意永远使用汇编语言。它可以让程序员把单片机按倒在地上使劲的摩擦，榨出所有可用的资源。如果前面的单片机电子游戏机只能在微小液晶显示器上玩，不太过瘾，那么下面这款基于ATMEGA328的8位单片机的 Hackvision[5] 则可以直接利用它的IO口来产生NTSC（或者PAL）电视信号来驱动大屏幕电视机来显示游戏画面。有两条IO口组成的2bitAD所产生的音效也很神奇。 ▲ Hackvision游戏板向Arduino一样，这款电路设计中的单片机可以让你通过它的BootLoader将你自己开发的程序进行上载。利用单片机额外的外设资源可以增加更多的游戏控制杆。基于这款硬件可以玩太空入侵者，乒乓球或者小行星等游戏。 ▲ 太空入侵者游戏这款Hackvision相关的硬件开发和软件编程[6] 可以在网上找到相应的开发资源和编程指导资料。 ▲ Hackvision硬件电路设计参考资料 [1]700个字节的代码在ATtiny10里跑一个游戏: https://mp.weixin.qq.com/s/gcqykDVyC8Vx_yztekMNSQ [2]开源小游戏RunTiny: https://github.com/ridoluc/RunTiny [3]原理图中的器件参数可以从网络上下载相关的说明。: https://www.electronics-lab.com/project/bomb-game/ [4]Owen在2011年: http://hackedgadgets.com/category/game-hacks/page/7/ [5]Hackvision: https://nootropicdesign.com/hackvision/ [6]硬件开发和软件编程: https://easyeda.com/tomatos/hackvision 卓老大想问下您 16届比赛会如期举办吗？回复：当然。免责声明：本文内容由21ic获得授权后发布，版权归原作者所有，本平台仅提供信息存储服务。文章仅代表作者个人观点，不代表本平台立场，如有问题，请联系我们，谢谢！

时间：2020-10-09 关键词：单片机电路设计
多种电压转换的电路设计方案

来源：网络标准三端线性稳压器的压差通常是 2.0-3.0V。要把 5V 可靠地转换为 3.3V，就不能使用它们。压差为几百个毫伏的低压降（Low Dropout， LDO）稳压器，是此类应用的理想选择。图 1-1 是基本LDO 系统的框图，标注了相应的电流。从图中可以看出， LDO 由四个主要部分组成：技巧一使用LDO稳压器，从5V电源向3.3V系统供电标准三端线性稳压器的压差通常是 2.0-3.0V。要把 5V 可靠地转换为 3.3V，就不能使用它们。压差为几百个毫伏的低压降（Low Dropout， LDO）稳压器，是此类应用的理想选择。图 1-1 是基本LDO 系统的框图，标注了相应的电流。从图中可以看出， LDO 由四个主要部分组成： 1. 导通晶体管 2. 带隙参考源 3. 运算放大器 4. 反馈电阻分压器在选择 LDO 时，重要的是要知道如何区分各种LDO。器件的静态电流、封装大小和型号是重要的器件参数。根据具体应用来确定各种参数，将会得到最优的设计。 LDO的静态电流IQ是器件空载工作时器件的接地电流 IGND。IGND 是 LDO 用来进行稳压的电流。当IOUT>>IQ 时， LDO 的效率可用输出电压除以输入电压来近似地得到。然而，轻载时，必须将 IQ 计入效率计算中。具有较低 IQ 的 LDO 其轻载效率较高。轻载效率的提高对于 LDO 性能有负面影响。静态电流较高的 LDO 对于线路和负载的突然变化有更快的响应。技巧二采用齐纳二极管的低成本供电系统这里详细说明了一个采用齐纳二极管的低成本稳压器方案。可以用齐纳二极管和电阻做成简单的低成本 3.3V稳压器，如图 2-1 所示。在很多应用中，该电路可以替代 LDO 稳压器并具成本效益。但是，这种稳压器对负载敏感的程度要高于 LDO 稳压器。另外，它的能效较低，因为 R1 和 D1 始终有功耗。R1 限制流入D1 和 PICmicro® MCU的电流，从而使VDD 保持在允许范围内。由于流经齐纳二极管的电流变化时，二极管的反向电压也将发生改变，所以需要仔细考虑 R1 的值。 R1 的选择依据是：在最大负载时——通常是在PICmicro MCU 运行且驱动其输出为高电平时——R1上的电压降要足够低从而使PICmicro MCU有足以维持工作所需的电压。同时，在最小负载时——通常是 PICmicro MCU 复位时——VDD 不超过齐纳二极管的额定功率，也不超过 PICmicro MCU的最大 VDD。技巧三采用3个整流二极管的更低成本供电系统技巧四使用开关稳压器，从5V电源向3.3V系统供电如图 4-1 所示，降压开关稳压器是一种基于电感的转换器，用来把输入电压源降低至幅值较低的输出电压。输出稳压是通过控制 MOSFET Q1 的导通（ON）时间来实现的。由于 MOSFET 要么处于低阻状态，要么处于高阻状态（分别为 ON 和OFF），因此高输入源电压能够高效率地转换成较低的输出电压。当 Q1 在这两种状态期间时，通过平衡电感的电压- 时间，可以建立输入和输出电压之间的关系。数字连接技巧五 3.3V →5V直接连接将 3.3V 输出连接到 5V 输入最简单、最理想的方法是直接连接。直接连接需要满足以下 2 点要求： • 3.3V输出的 VOH 大于 5V 输入的 VIH • 3.3V输出的 VOL 小于 5V 输入的 VIL 能够使用这种方法的例子之一是将 3.3V LVCMOS输出连接到 5V TTL 输入。从表 4-1 中所给出的值可以清楚地看到上述要求均满足。 3.3V LVCMOS 的 VOH （3.0V）大于 5V TTL 的VIH （2.0V）且3.3V LVCMOS 的 VOL （0.5V）小于 5V TTL 的VIL （0.8V）。如果这两个要求得不到满足，连接两个部分时就需要额外的电路。可能的解决方案请参阅技巧 6、7、 8 和 13。技巧六 3.3V→5V使用MOSFET转换器如果 5V 输入的 VIH 比 3.3V CMOS 器件的 VOH 要高，则驱动任何这样的 5V 输入就需要额外的电路。图 6-1 所示为低成本的双元件解决方案。在选择 R1 的阻值时，需要考虑两个参数，即：输入的开关速度和 R1 上的电流消耗。当把输入从 0切换到 1 时，需要计入因 R1 形成的 RC 时间常数而导致的输入上升时间、 5V 输入的输入容抗以及电路板上任何的杂散电容。输入开关速度可通过下式计算：技巧七 3.3V→5V使用二极管补偿表 7-1 列出了 5V CMOS 的输入电压阈值、 3.3VLVTTL 和 LVCMOS 的输出驱动电压。技巧八 3.3V→5V使用电压比较器计算 R1 和 R2 技巧九 5V→3.3V直接连接技巧十 5V→3.3V使用二极管钳位很多厂商都使用钳位二极管来保护器件的 I/O 引脚，防止引脚上的电压超过最大允许电压规范。钳位二极管使引脚上的电压不会低于 Vss 超过一个二极管压降，也不会高于 VDD 超过一个二极管压降。要使用钳位二极管来保护输入，仍然要关注流经钳位二极管的电流。流经钳位二极管的电流应该始终比较小（在微安数量级上）。如果流经钳位二极管的电流过大，就存在部件闭锁的危险。由于5V 输出的源电阻通常在 10Ω 左右，因此仍需串联一个电阻，限制流经钳位二极管的电流，如图 10-1所示。使用串联电阻的后果是降低了输入开关的速度，因为引脚（CL）上构成了 RC 时间常数。技巧十一 5V→3.3V有源钳位技巧十二 5V→3.3V电阻分压器例如，假设有下列条件存在： • 杂散电容 = 30 pF • 负载电容 = 5 pF • 从 0.3V 至 3V 的最大上升时间 ≤ 1 μs • 外加源电压 Vs = 5V 技巧十三 3.3V→5V电平转换器模拟 3.3V 至 5V 接口的最后一项挑战是如何转换模拟信号，使之跨越电源障碍。低电平信号可能不需要外部电路，但在 3.3V 与 5V 之间传送信号的系统则会受到电源变化的影响。例如，在 3.3V 系统中，ADC转换1V峰值的模拟信号，其分辨率要比5V系统中 ADC 转换的高，这是因为在 3.3V ADC 中，ADC 量程中更多的部分用于转换。但另一方面，3.3V 系统中相对较高的信号幅值，与系统较低的共模电压限制可能会发生冲突。因此，为了补偿上述差异，可能需要某种接口电路。本节将讨论接口电路，以帮助缓和信号在不同电源之间转换的问题。技巧十四 3.3V→5V模拟增益模块技巧十五 3.3V→5V模拟补偿模块该模块用于补偿 3.3V 转换到 5V 的模拟电压。下面是将 3.3V 电源供电的模拟电压转换为由 5V电源供电。右上方的 147 kΩ、 30.1 kΩ 电阻以及+5V 电源，等效于串联了 25 kΩ 电阻的 0.85V 电压源。这个等效的 25 kΩ 电阻、三个 25 kΩ 电阻以及运放构成了增益为 1 V/V 的差动放大器。0.85V等效电压源将出现在输入端的任何信号向上平移相同的幅度；以 3.3V/2 = 1.65V 为中心的信号将同时以 5.0V/2 = 2.50V 为中心。左上方的电阻限制了来自 5V 电路的电流。技巧十六 5V→3.3V有源模拟衰减器此技巧使用运算放大器衰减从 5V 至 3.3V 系统的信号幅值。要将 5V 模拟信号转换为 3.3V 模拟信号，最简单的方法是使用 R1:R2 比值为 1.7:3.3 的电阻分压器。然而，这种方法存在一些问题。 1）衰减器可能会接至容性负载，构成不期望得到的低通滤波器。 2）衰减器电路可能需要从高阻抗源驱动低阻抗负载。技巧十七 5V→3.3V模拟限幅器技巧十八驱动双极型晶体管 3V 技术示例：技巧十九驱动N沟道MOSFET晶体管在选择与 3.3V 单片机配合使用的外部 N 沟道MOSFET 时，一定要小心。MOSFET 栅极阈值电压表明了器件完全饱和的能力。对于 3.3V 应用，所选 MOSFET 的额定导通电阻应针对 3V 或更小的栅极驱动电压。例如，对于具有 3.3V 驱动的100 mA负载，额定漏极电流为250 μA的FET在栅极 - 源极施加 1V 电压时，不一定能提供满意的结果。在从 5V 转换到 3V 技术时，应仔细检查栅极- 源极阈值和导通电阻特性参数，如图 19-1 所示。稍微减少栅极驱动电压，可以显著减小漏电流。关注免责声明：本文内容由21ic获得授权后发布，版权归原作者所有，本平台仅提供信息存储服务。文章仅代表作者个人观点，不代表本平台立场，如有问题，请联系我们，谢谢！

时间：2020-09-30 关键词：稳压器电路设计
系统性能受限于基准?试试“特点+规格”这个组合吧

大多数系统设计人员都在电路设计中使用了电压基准，虽然很多人都同意“性能有可能最终受限于基准”的说法，但似乎并不清楚其中的原因。由于市面上供应的基准产品非常之多，因此设计人员在选择时往往基于价格与精度的权衡折衷，并仅仅将初始准确度和 TC(温度系数)规格用作精度的衡量尺度。随着技术、应用的发展，电压基准也有所发展，就重要性而言，诸如噪声、热稳定性、负载和电压调节以及尺寸等要求与显而易见的精度规格同样重要、甚至重要性更高。所以如今再沿用老式的电压基准IC进行设计，就无法满足系统所需的性能要求了。电压基准是任何混合信号设计的核心，它设定了对任何信号进行评价的标准，因而确定了系统性能的极限。传统上，基准最明显的规格可以反映其总体平均性能，但是并不全面，还有一些影响系统性能的特点，虽然影响方式很细微，但同样重要。例如在高分辨系统中，噪声指标的重要性就有可能超出绝对输出;在汽车电路中，安全承受高电压或驱动重负载的能力，也许和精度一样重要。许多系统设计人员并未意识到，某些新型基准产品专门针对这些特殊应用进行了优化，例如ADI的串联基准电压LT6654、LTC6655 和 LT6656就选择了特点与规格相结合的组合，可使它们与常见的应用兼容。在下图中可以看到，除了许多标准特点如高精度、低压差和面积小尺寸外，LT6654、LTC6655 和 LT6656这三款基准还具有专用特点的不同组合，例如极低的噪声、宽温度范围或宽电源范围，本文将介绍几种典型的系统以及它们所需的特点。满足测试测量系统不打折扣的高精度测试和测量系统要求不打任何折扣的最高精度及稳定性，它们还必须拥有尽可能低的噪声以确保实现可重复的测量，实例包括高精度万用表、电子天平和自动化测试设备。在正常情况下，齐纳基准是上佳的选择，然而很多系统并不具备齐纳基准所要求的供电余量，而且齐纳基准的可用输出电压数目有限，在需要低压差基准或输出电压低于5V的场合。精准基准 LTC6655表现出色，而且还达到了齐纳基准的精度和稳定性，凭借0.025%的准确度、2ppm/℃ 的漂移以及所有基准IC中最低的噪声，提供了出众的性能和灵活性，其极低的噪声典型值仅为1/4 ppm，低于任何其他电压基准，从而使其成为ADI的LTZ1000超级齐纳基准同等系列级别的产品。在数据采集系统中，低频噪声是最难消除的，因为高频噪声可利用平均处理有效地滤出或降低。LTC6655仅具有500mV的压差，因而与低电压电源兼容。此外，它还拥有7种输出电压选项，卓越的热迟滞电压抑制和负载调节性能，并在3种温度条件下，进行了全面的测试以确保其品质。在电源电压不断下降的趋势下，LTC6655实现了极高的性能。如需更低噪声，则可并联连接多个LTC6655器件，如下图所示，噪声以基准数目的平方根而下降，因此该电路的噪声为一个基准的典型噪声的一半。轻松应对汽车和工业应用中的高电源电压汽车和工业应用领域对精度和噪声要求可能有所不同，但通常是相当严格的，真正的困难在于有可能会有很高的电源电压，例如工业系统或汽车负载突降故障。另一项挑战就是需要在很宽的温度范围内提供高性能，这可能从-40℃至125℃或更高温。低噪声基准LT6654可以符合非常宽范围的要求，它具有0.05%的准确度、10ppm/℃的漂移和仅1.6ppm的噪声，该器件能在宽电源范围内运作，从仅比基准电压高100mV至高达36V，输出驱动电流为10mA，具有8ppm/mA的负载调整率，并在整个频率范围内实现了卓越的电压抑制和负载调节性能，这些特点可有助于满足诸如大电流注入测试和抗电源噪声等特殊要求。此器件也可用作精准的稳压器，以实现最佳的总体系统性能。当然，其技术规格针对-40℃至125℃的温度范围，并采用SOT-23封装，因此几乎可在任何地方使用。总之，LT6654具有最佳的整体特性组合，因而能够合适非常宽广的应用范围。完美匹配有低功率、高精度要求的便携式应用便携式和远程安装系统需要使用非常低的功率但要保持高精度。低功率、高精度和坚固性设计(可容许电池系统中的常见故障情况)的组合对设计人员的基准IC选择造成了严重的限制。串联电压基准LT6656是一款独特的器件，在<1μA的电源电流下具有0.05%准确度和10ppm/℃漂移，尽管功率不高，但它能提供高达5mA的输出驱动电流，因此也是一款精准的稳压器，并可用于给电路供电和提供一个基准。另外它还能承受电源和输出反向，而不会吸收大量的电流，这种特点组合确保了性能和可靠性，能够解决一度曾经被认为是很难解决的设计难题。当把某个基准推至其性能极限时，一些细微的影响将会导致误差的增加，这些影响包括由于热效应如IR回流焊和热迟滞所引起的输出电压漂移以及IC组件的长期漂移，而了解这些对于产品的成功设计可谓至关重要。ADI的芯片数据手册详细描述了这些影响，并提供了指引以实现期望的漂移以及改善稳定性的方法。ADI公司在这些高精度产品中，倾注了数十载的设计和制造经验会，并制造了一些当今世界上最高性能的基准产品，它们都运用了最先进的测试方法，在多种温度条件下进行全面测试，以确保这些高性能产品的质量。总结面对千差万别的众多产品，为系统设计选择最为合适的电压基准可以说是一项艰巨的任务。ADI提供的这几款产品均将谨慎选择的性能和特点，与最高质量的制造工艺相结合，大大简化了“如何选择电压基准”这一任务。除此之外，ADI公司提供的基准电压源产品有多种性能和温度等级，以及几乎所有已知的封装类型。从最高精度产品到小型廉价产品，应有尽有。凭借庞大的基准电压源产品库，ADI公司的基准电压源可满足几乎所有应用的需求。

时间：2020-09-17 关键词：基准系统性能电路设计
振动试验基础2：电动型振动试验机的构成

本文来源于振动试验学习笔记本文简单介绍电动型振动试验机的系统构成，即做振动试验的设备。本公众号内，没有特别注明的情况下，都是指通过此类设备进行的试验。 ※振动试验机的种类 ①机械式低频率、单纯振动，现在基本上已淘汰，没有发展性。 ②液压式 50kN以上的加振力、便宜、运行成本和修理费用高、上限频率和电动型振动台相比比较低、控制难。低频大位移运输试验和大质量试验体低频小速度试验还有点市场。 ③电动型（现在的主流）可以简单的对应任意波形的振动、频率范围广、加速度大。50kN以上设备比液压式贵。其他还有伺服型振动试验机，但是高频对应不是很好，尤其2000Hz附近。另外感应式振动试验机应该有不错的发展前景，但是价格贵且耗电量大。 ※系统构成实物图（带水平滑台的时候还需要油压控制单元）（振动控制仪和前置功放一体化）振动控制仪中输入试验条件，产生振动波形的驱动信号，功放将信号放大，振动台内部动圈按照试验条件动作。安装在振动台上的加速度传感器拾取加速度信号，通过前置功放将信号放大，即控制仪得到加速度反馈信号，进行闭环控制。振动台内部产生的热量通过冷却系统（水冷、空冷、油冷）进行处理。 ※振动台体(空冷式)内部简单示意图 ※动作原理（喇叭发声）弗莱明左手定则上图，将动圈插入磁束回路的圆形空隙中，下面用空气弹簧固定保持。励磁线圈内通入直流电，在空隙中形成箭头所示的磁场（右手法则），驱动线圈与磁场方向直交。如果在驱动线圈内通入交流电源，动圈就会发生上下振动（弗莱明左手定则）。此时，发生的力和动圈通过的电流成正比。即 F=IBL 实际在振动试验机的制作过程中，为了增加磁场效率以及持续稳定振动，各个厂家花费心思，内藏各种部品，并对励磁线圈和动圈的形状等进行各种各样的复杂设计。 ※振动控制仪振动试验机系统的大脑，振动试验条件输入后，转换成电压电流信号驱动功放，使振动台进行各种振动动作，并对反馈回来的加速度信号进行分析，有效控制振动台的动作。可进行随机振动控制、正弦振动控制、冲击波控制、拍波控制、实测波再现控制、SOS、SOR、ROR控制、多通道多自由度控制、etc.。 ※功放（电力增幅器）目的：给振动台提供电力。振动控制仪过来的小信号，变成大电压大电流信号（几百伏几百安培），驱动振动台运动。功放趋势：开关式、小型化、高功率、模块化、组合兼容性、省空间、省电等。最近，SiC技术的发展，相信不久的将来功放模块会越来越小。工作原理和音响的功放一样。总结：以上简单介绍了振动试验机系统一些部分的组成，看似简单其实一套好的振动试验系统，涉及到各种技术领域，各厂家都花费大量时间、金钱、精力在设备的研发和制作上。在欧美主要厂家有LDS、UD，日本主要有IMV、EMIC、振研，国内主要有东菱、苏试、希尔等。比较可喜的是，国内厂家现在振动台单台最大推力可以生产到60tonf（东菱公司），已经赶超国外厂家。个人认为20年后，随着国内基础工业和材料的发展，国内生产的振动台在故障性和耐久性上面将有质的飞跃。备注：图片和部分文字等来源于网络，如有侵权，请联系作者本人。长按二维码识别关注我们免责声明：本文内容由21ic获得授权后发布，版权归原作者所有，本平台仅提供信息存储服务。文章仅代表作者个人观点，不代表本平台立场，如有问题，请联系我们，谢谢！

时间：2020-09-15 关键词：振动试验机电路设计
可靠性技术问题答疑活动问题七

本文来源于可靠性的边界近期，可靠知识共享学习会交流答疑活动，截止2020年9月11日如期完成了第七个问题的答疑解决，现将情况梳理公开如下。【答疑活动问题七】 1、长寿命军用元器件如何选型，在元器件筛选过程中都考虑哪些方面，采用什么手段，确保其长期运行的可靠性？ 2、如何验证军品器件的寿命，越具体越好。如果采用加速寿命试验评估寿命的话，评估的是正常使用环境下的寿命吗？如果评价恶劣环境下器件的寿命，并保证评估的准确性？ 3、军品中有没有长寿命的电解电容、液晶等器件，军品领域国内或国际顶尖器件的寿命上限是多少，制约其寿命的关键技术点是什么？如果要提升元器件的使用寿命，应采取哪些措施？【会员交流讨论主要情况】谷老师： 1、选型是系统性问题，考虑技术成熟，可靠，供货，合并选型，等等。后半部分是伪问题，筛选并不能提高长期运行可靠性，筛选剔除早期失效，长期运行是浴盆底端和后段。 2、死生有命不可得而禳也。我们会要求强化，极限，再降额，但是算命没啥意思。 3、钽电解算不算？元器件涉及太多事情，先按8118(或者我们的40.1)讲清分类，具体问题具体谈～一概而论，那就只能说综合治理。 PS： 1、温循和振动，主要考核低周和高周疲劳，对结构尤其是界面的影响。元器件一般特征尺寸要小，跟设备筛选不太一样咯。固有频率高不说，怎么施加都是问题。所以器件类更多还是选择非破坏性键合拉力+基础通用的随机+离心加速度2-3万g。其实目检，pind，x光，声扫也常会剔除一定比例的缺陷。对传统器件最重要的还是高温+拉偏。抽dpa判死整批的也不是不可能啊～从固有质量水平的角度，控pda和三温一致性很重要，还要全参3sigma。希望依靠单一手段就解决一切世间烦恼本身就是形而上了，如果pid没整明白，qci又不重视，那神仙来了也捞不了啊。 2、元器件的质量可靠性风险责任丢给专业第三方，然后自己着力解决板级电装工艺的质量风险，其他潜在风险另行考虑；反正最后产品整机装备层面也是无限连带责任，想甩也甩不出去…无所谓对错，策略而已～充分说明可靠性是服务行业。范会员：长寿命高可靠是个一直提的话题，元器件的选型如果单围绕这两个关键词，那肯定选失效率低的，元器件等级高的就好了，可实际这么做不行，为啥，价格摆在那，同样一个片子，进口军级和国产差好多。所以元器件的选型根本在于系统方案的合理性吧，从费效比，可靠性，供货稳定性等去综合定方案，然后再选元器件。元器件的筛选正如谷老师所说，并不能保证元器件的可靠性，是对一批元件通过筛选手段去剔除不良元件，手段我们一般也是采用标准上的，如目检，PIND，键合强度等。操会员：选型，国产的，还得考虑厂家，同种规格不同厂家，贯标一样，但质量水平等差异也蛮大的。郭会员：关于第二个问题，无论是环境试验还是可靠性试验，实验室的模拟加速试验量级都是按照累积损伤进行不同程度加速的。不影响产品寿命与功能，在潜在疲劳损伤50%之内考核试验要求再评估……即使还是认为算命不准确，还是可以通过竞优选择的，多款同类产品做同种加速试验，一般能分辨出最好的。吕老师：筛选是剔除元器件早期故障，从而使之工作在恒定失效率状态。一些元器件的基本失效率与温度和电应力相关，基本失效率乘以其他相关系数(如质量等级，环境，封装，结温等等)构成实际失效率。PS： 1、实际上，整机研究所一般不作元器件级筛选，一些特珠项目也是委托外单位进行质保。温循和随机筛选用在PCBA级或模块，一般不通电。 2、元器件选用只是产品可靠性的一个方面，关键还在于设计(如降额，散热，抗力，抗辐射，冗余，裕度等)。【整体结论】在此，先非常感谢各位会员的积极参与与分享交流。通过一周时间的线上会员交流讨论，大家提了一些自己的见解，让提问者有了解决问题的思路。 1、军品元器件的选型考虑多方面的因素，技术成熟度、元器件质量等级、供货稳定性以及是否为国产等方面的因素，实际在选型中需综合考虑各方面因素，权衡出一个最优的选型方案。元器件在筛选过程中需考虑对元器件可靠性敏感的应力因素，不同元器件具有不同的敏感应力。至于如何确保长期运行的可靠性已不再是筛选所能保证的，筛选的本质在于剔除产品的早期故障，使产品快速的进入偶然故障期，而高可靠长寿命问题属于可靠性设计问题，需要通过设计去赋予，在试验中去验证。 2、通常军品器件属于长寿命高可靠的范畴，验证军品器件的寿命无法通过正常的寿命试验去验证，通过加速的方式是一个理想的选择，对于容易获取失效数据的采用加速寿命试验，对于不易获取失效数据而又存在退化的采用加速退化试验，无论采取哪种加速试验，其核心关键在于所谓的加速量化模型或者叫失效物理模型。其中，加速量化模型来源于产品的失效机理，而失效机理来源于对不同产品失效物理过程的认知和了解。如何评价恶劣环境下器件的寿命，实际考虑的是加速应力载荷的参考条件，不同的环境具有不同的参考点，即产品在通常工作环境和条件下所定义的产品各应力载荷参数的水平。至于如何确保评估的准确性，则存在多方面的因素，至少包括加速模型的选取、产品失效的认知以及产品失效的判定与检测问题，不同的定义会导致不同的试验结果和不同的产品可靠性评价结果。 3、军品器件的上限寿命需要考虑何种器件在何种使用环境下以及工作的使用频率，不能一概而言。相同器件不同使用环境其寿命是不同的，相同使用环境不同使用频次其寿命也不同，制约其寿命的关键点在于如何使用该器件，使用寿命不可能无限长，要想提高器件的使用寿命，则可以从产品失效的内外因进行考虑，在不改变产品耐环境能力前提下改善产品所处的微环境或通过特殊的结构设计和工艺措施提高产品的耐环境能力。以上内容，若有不正确，请指导修正，欢迎持续讨论，谢谢！免责声明：本文内容由21ic获得授权后发布，版权归原作者所有，本平台仅提供信息存储服务。文章仅代表作者个人观点，不代表本平台立场，如有问题，请联系我们，谢谢！

时间：2020-09-15 关键词：元器件电路设计
你很有想法，不如跟我学做电路设计吧！

《PCB设计秘籍》、《放大器设计实践125问》、《无源器件使用要点》、《如何查看数据手册》....是不是资料太多有点看不过来？要点太多还没完全钻透？没关系！因为新的资料它又来啦（待看资料+1）《电源设计基础知识精选》全新上线，以ADI官方网站中电源相关的基础技术文章为资料来源整理成册，按ADI电源产品类别分为6个章节，49篇文章，共11万字。从设计实践角度出发，介绍在电源电路设计中需要掌握的各项技术及技能。长按扫描二维码带走《电源设计基础知识精选》答应我，好好学不要Mark了就是看了相较于数字逻辑产品，电源作为模拟产品中的重要类别，随着行业应用日趋广泛多元，电源产品也不断向高频、高效、高密度化、低压、大电流化和多元化方向发展。对于电源产品设计者而言，哪些技术是目前影响系统电源设计的核心要素？在功率密度，转换效率和减少体积这几个方向上，关键的推动技术有哪些？这些问题，在《电源设计基础知识精选》中都有答案热回路究竟是什么？当涉及到开关稳压器及其电磁兼容性(EMC)时，总是会提到热回路。尤其是优化印刷电路板上的走线布局时，更是离不开这个话题。但热回路到底指的是什么？开关稳压器中需要不断开关电流。这些电流通常比较大。每当电流流动时，会产生磁场。如果快速开关大电流，就会产生交变磁场。此外，如果开关电流时，路径中存在寄生电感，就会产生电压失调。电流会容性耦合到相邻的电路部件中，并增加电源的噪声辐射。综上所述，我们可以说开关电流是导致开关模式电源产生噪声的主要原因。下图显示了简化的降压转换器拓扑结构。所有存在连续电流的线路都用蓝色表示。所有快速开关电流的线路都用红色表示。具有连续电流的线路用蓝色表示，存在开关电流的线路用红色表示红色线路是关键线路。它们看起来像一个电流回路，因此被称为回路。热回路意味着这个回路特别关键，因为它涉及到快速开关电流。扫码下载了解热回路解决方案如何确保尽可能高效地测试开关稳压器电源要在实验室中进行彻底测试。用于测试的可以是内部开发的原型，大多数情况下则是使用相应电源IC制造商的现有评估板。用于电源运行的连接连接测试电路时，应考虑若干事项。上图所示为测试设置的原理图。被测电路的输入侧必须连接到电源，输出侧连接到负载。这听起来微不足道，但有一些重要细节必须注意：尽可能减小线路电感为降低这些连接线路的影响，应采取两项重要措施。第一，连接线路应尽可能短，短线路的电感值比长线路低。第二，尽量缩小电流路径面积可进一步降低寄生电感。输入端增加本地储能器件如果要测试电源对负载瞬变的响应速度有多快，则被测设计必须提供足够多的能量。被测设计输入侧的能量来源不应是限制因素。为确保不出现这种情况，建议在电源输入端放置一个较大容值的电容。扫码下载掌握高效测试开关稳压器秘籍电池充电器的反向电压保护处理电源电压反转有几种众所周知的方法。最明显的方法是在电源和负载之间连接一个二极管，但是由于二极管正向电压的原因，这种做法会产生额外的功耗。虽然该方法很简洁，但是二极管在便携式或备份应用中是不起作用的，因为电池在充电时必须吸收电流，而在不充电时则须供应电流。传统的负载侧反向保护另一种方法是使用上图所示的MOSFET电路之一。对于负载侧电路而言，这种方法比使用二极管更好，因为电源（电池）电压增强了MOSFET，因而产生了更少的压降和实质上更高的电导。该电路的NMOS版本比PMOS版本更好，因为分立式NMOS晶体管导电率更高、成本更低且可用性更好。在这两种电路中，MOSFET都是在电池电压为正时导通，电池电压反转时则断开连接。MOSFET的物理“漏极”变成了电源，因为它在PMOS版本中是较高的电位，而在NMOS版本中则是较低的电位。由于MOSFET在三极管区域中是电对称的，因此它们在两个方向上都能很好地传导电流。采用此方法时，晶体管必须具有高于电池电压的最大VGS和VDS额定值。扫码下载了解更多反向电压保护方法不管是开关稳压器、电源管理，还是LDO线性稳压器、无电感（电荷泵）DCDC转换器，抑或是LED 驱动器IC、isoPower，这本《电源设计基础知识精选》为你整合了电源设计中的49则秘籍，助力你在电源设计路上走的更远，好货不要错过，赶快为你的秘籍库存喜加一吧！扫码下载《电源设计基础知识精选》分享、点赞、在看，三连走一波~ 免责声明：本文内容由21ic获得授权后发布，版权归原作者所有，本平台仅提供信息存储服务。文章仅代表作者个人观点，不代表本平台立场，如有问题，请联系我们，谢谢！

时间：2020-09-14 关键词： PCB 电路设计
新一代LED光耦电路设计，改进老化和能耗

LED照明领域中关于调光的技术种类多样，其中较为常用的两种调光方式分别是可控硅调光与PWM调光，那么这两种调光方式的区别在哪里？各自的优点与缺点又是什么的？本文就将针对这个问题帮助大家进行全面的分析，从而掌握这两种调光方式的区别。可控硅调光是一种物理性质的调光，而PWM调光是通过脉冲调光.调光原理存在着根本的不同。可控调光可使用普通的调光器，但是PWM必须用专用的调光器进行调光。所以PWM的成本相对较高，自家用可控硅就可以，但100灯以上就需要使用PWM。 PWM的一个优点是从处理器到被控系统信号都是数字形式的，无需进行数模转换。让信号保持为数字形式可将噪声影响降到最小。噪声只有在强到足以将逻辑1改变为逻辑0或将逻辑0改变为逻辑1时，也才能对数字信号产生影响。对噪声抵抗能力的增强是PWM相对于模拟控制的另外一个优点，而且这也是在某些时候将PWM用于通信的主要原因。从模拟信号转向PWM可以极大地延长通信距离。在接收端，通过适当的RC或LC网络可以滤除调制高频方波并将信号还原为模拟形式。PWM既经济、节约空间、抗噪性能强，是一种值得广大工程师在许多设计应用中使用的有效技术，但相对的，其成本也是较为昂贵的。就目前LED照明领域的发展情况来看，时下最为热门的调光技术就是可控硅调光。但这种技术虽然受到广泛关注，但其却不如PWM调光发展成熟，目前PWM调光技术更为稳定且不存在频闪问题，这一点是可控硅调光在现阶段无法超越的。最终的选择结果，还是需要根据设计者自身的需要作为主要考量。

时间：2020-08-21 关键词： led光耦 schmitt触发器电路设计
你了解PCB电路设计的三个步骤吗？

通常，硬件电路设计师在设计电路时，都需要遵循一定的步骤。要知道，严格按照步骤进行工作是设计出完美电路的必要前提。对一般的PCB电路设计而言，其过程主要分为以下3步： 1.设计电路原理图在设计电路之初，必须先确定整个电路的功能及电气连接图。用户可以使用Protel99提供的所有工具绘制一张满意的原理图，为后面的几个工作步骤提供可靠的依据和保证。 2.生成网络表要想将设计好的原理图转变成可以制作成电路板的PCB图，就必须通过网络表这一桥梁。在设计完原理图之后，通过原理图内给出的元件电气连接关系可以生成一个网络表文件。用户在PCB设计系统下引用该网络表，就可以此为依据绘制电路板。 3.设计印刷电路板在设计印刷电路板之前，需要先从网络表中获得电气连接以及封装形式，并通过这些封装形式及网络表内记载的元件电气连接特性，将元件的管脚用信号线连接起来，然后再使用手动或自动布线，完成PCB板的制作。

时间：2020-08-17 关键词： PCB 电路设计
如何为OLED显示屏选择制定电源供应解决方案

　　［前言］本文将讨论各种OLED技术和适当的偏压电源供应电路，而关于OLED技术和驱动方法的选择，也会影响电源供应电路的需求。工程师所面临的挑战为如何选择最适当的电源供应电路，以便支持电池供电型可携式装置，以及特定OLED显示器的需求。功能先进的显示器渐成为现今消费电子产品的重要特色，这些新型显示器所发挥的作用，通常会强化使用者对于整体产品的印象，而这样的印象最终会决定该产品在市场上会多成功。使用者在面对行动电话和口袋型计算机时，对新型显示器的印象尤为重要，因为高分辨率彩色屏幕已成为这些产品的必备功能。　　多种新型显示技术正扩大其市场占有率，包括新出现的OLED显示器在内，它们拥有超高的对比值、快速的响应时间和宽广的视角。就像其它新技术一样，厂商正利用不同的LED材料（聚合物或小分子）、主动或被动矩阵控制、电流和电压驱动技术，以及不同的偏压供应电路来评估和制造不同的解决方案。　　本文将讨论各种OLED技术和适当的偏压电源供应电路，而关于OLED技术和驱动方法的选择，也会影响电源供应电路的需求。工程师所面临的挑战为如何选择最适当的电源供应电路，以便支持电池供电型可携式装置，以及特定OLED显示器的需求。　　OLED技术的优缺点　　内广视角及良好的色彩饱和度是OLED显示器的主要优点，它在这方面远胜过液晶显示器等其它技术;除此之外，OLED显示器也是一种自发光技术，因此不但不需要背光照明，还能提供比液晶显示器更快的响应时间以支持多媒体应用。目前市场上的OLED材料有两种，分别是小分子和发光聚合物;相较于标准LED，这两种技术的电路参数都很类似，它们的发光强度是由LED顺向偏压电流决定，液晶显示器的像素亮度则是由加在液晶像素的电压决定。　　OLED显示器的另一项优点是它能使用现有的基板技术，这和薄膜晶体管（TFT）液晶显示器的基板技术完全相同，主动矩阵OLED显示器可以使用非晶硅（a-Si）或低温多晶硅（LTPS）的TFT基板。　　现有OLED技术的主要挑战之一是它的寿命时间，这项限制源自于RGB色彩的衰减速度并不相同，特别是当大部份显示内容为白色时，它需要这三种原色同时发出相同的亮度。受到这些色彩限制的影响，单色显示器就成为市场上最早出现的显示器，全彩显示器只用于在产品寿命期限的多数时间内会将显示器关掉的应用。　　第一种全彩显示器用于数字相机，但对于使用电池的可携式产品来说，全彩显示器仍有其问题。OLED显示器在功耗上必须与液晶显示器竞争，对于不需要为液晶显示器提供背光照明的应用，它的功耗远低于OLED显示器。如果启动液晶显示器的背光照明，则会根据显示内容来决定OLED是否需要较多的功耗;如果显示内容大部份是白色，OLED的功耗仍会超过液晶显示器，但随着「白色」画面内容逐渐减少，功耗差别将不再是问题。　　在户外使用OLED显示器是OLED技术的另一项挑战。由于这种屏幕受到光子撞击时会开始发光，所以在户外使用OLED显示器时，画面对比会降低，可读性也跟着变差。　　OLED技术层面的缺点使它们目前较适合可携式装置的小型屏幕，但随着这项技术逐渐成熟，也能应用于大型显示器。短期而言，笔记型计算机或桌上显示器对于 OLED是过于困难的挑战，因为在显示大量「白色」图片内容时，RGB色彩会出现不同的老化速度。但在电视机面板应用上，OLED的未来技术却极有展望，因为这类应用不需要显示大量的「白色」图片内容。　　被动矩阵显示器需要一组电源升压转换器　　矩阵OLED屏幕是目前的市场主流，主要用于行动电话，大多数做为贝壳型手机的外屏幕。对于仍在初期阶段的OLED技术来说，这些单色或双色被动矩阵显示器是最理想的应用对象。图1是这类显示器的简单示意图，它的寻址方式非常类似标准的被动矩阵液晶显示器。主要区别在于OLED是一种电流驱动型装置，因此 OLED显示器的驱动电路就和液晶显示器有所不同。　　　　图1：被动矩阵OLED显示器的简单示意图　　动矩阵OLED显示器需要一组正电压来做为它的电源或偏压，这组正电压和液晶显示器所使用的电压非常类似，它必须提供低功耗和高效率，解决方案的体积也要很小。随着显示器尺寸和分辨率不同，OLED驱动组件需要15V到20V之间的电压，因此电感式升压转换器是最理想的解决方案。　　输入端与输出端的电气隔离是OLED偏压电源供应的另一项重要要求，这在选择电源供应时非常重要。标准升压转换器所用的萧特基二极管，会提供一条从输入到输出的直接路径，使输出电压大约等于输入电压;但若应用系统需要开机或关机的电源顺序功能，或是将关机模式的泄漏电流减至最小，这个路径就会成为问题来源。图2所示组件利用内建MOSFET开关切断输入和输出之间的联机。　　　　图2：升压转换器将OLED显示器的输入与输出隔离　　主动矩阵显示器需要正负偏压电源供应　　若应用需要较高分辨率、较大显示面积、更高对比和快速反应时间，它们可以使用图3所示的主动矩阵OLED显示器。　　　　图3：主动矩阵显示器的简单示意图　　OLED像素的导通和寻址是由主动开关控制，这个开关则由薄膜晶体管担任，它的制造技术和TFT液晶显示器完全相同：电流源已经简化到只需要一个 MOSFET与OLED串联。有些设计会使用电压驱动架构，有些则采用电流驱动架构，所有设计都需要二至四颗，甚至更多的整合式薄膜晶体管。　　克服不同颜色OLED像素的不同老化速度问题，某些解决方案会在电路中整合一颗光敏晶体管，由它来设定较大的OLED电流，避免像素亮度随着时间减弱。低温多晶硅（LTPS）基板的组件结构较小，因此若工程师想在基板上做出更多的主动组件，这将是一项优点。目前这种基板所用的技术有两种，分别是低温多晶硅和非晶硅。　　除了提供正负电压做为视频讯号驱动器的电源之外，主动OLED显示器的偏压电源供应电路还必须提供偏压，让列选择（rowselect）薄膜晶体管能够导通和截止。由于偏压的电压值很高，所以电感性升压转换器是最合适的解决方案。为了将解决方案的体积减至最小，图4所示的完全整合式升压转换器，除了会提供正电压之外，还利用反相器来提供负电压。　　　　图4：单颗组件同时提供正电压和负电压　　为了将关机模式的泄漏电流减至最少，同时替正电压提供电源顺序功能，图4中的组件会控制另一颗采用SOT-23或更小封装的外接MOSFET晶体管（Q1）。这颗组件使用锂离子电池做为输入电源（2.7V至5.5V），并提供高达+15V和-15V的输出电压，以及整合式800mA/2A的开关限流功能，使得输出电流最高可达200mA。　　欲提供电源给OLED显示器，输出电压涟波必须很小，开关频率也必须固定，才能将OLED显示器的画面失真和交互耦合效应减至最少。就此而言，采用 1.38MHz固定频率PWM机制的TPS6513x，正是提供电源给OLED显示器的理想选择。虽然在负载电流范围内，提供高精确度的稳压输出对于电压驱动的液晶显示器特别重要，但它对于电流驱动的OLED显示器并不会构成太大问题。　　有些显示器在户外使用时需要较大的电流，在室内则可将电流减少，它们还必须在很宽广的负载电流范围内提供很高的电源效率。由于标准升压转换器只能在目标负载电流下实现最佳效率，因此TPS65130还另外提供一种可由使用者选择的「省电模式」，它能将开关频率和静态电流降低，使得组件在整个负载电流范围内都能维持很高的工作效率。　　随着OLED技术逐渐成熟，它的市场占有率也会不断上升，这种技术在手机、数字相机和口袋型计算机屏幕的应用潜力都很惊人。主动矩阵显示器将来可能取代被动矩阵显示器成为市场主流，OLED显示器驱动组件也会变得更先进，OLED偏压电源供应电路则将开始微小化和特殊化，这在本文所介绍的部份解决方案中都曾加以讨论。对于电源供应组件技术，主要挑战则在于如何同时提供高效率和最小体积的解决方案。

时间：2020-08-11 关键词：电源 OLED 电路设计
LED发光和角度有什么联系？PT4115LED电路设计原理

　　LED发光和角度真的有联系吗？　　以往LED灯珠贴片和电源的效率不是很高，这种情况下就需要采用较大截面的铝合金来帮助散热，因此市场上见到最多的就是这种半塑半铝结构的LED灯管。　　随着科技的进步，LED光源和电源的效率提高，发热会越来越小，将来全塑灯管由于成本低廉会在整个LED灯管市场占有一席之地。　　玻璃LED灯管具有安全性好，使用性能佳，成本不高等突出优点将成为半塑半铝、全塑和玻璃灯管三种结构的主导。　　为了更好地节约资源，玻璃LED灯管自身结构也将以内部灯板和外部端盖均不粘胶的装配结构出现，这样能最大限度地突出玻璃管的优势。　　另外，不粘胶结构能方便玻璃灯管的组装和易于玻璃灯管的维修，这样便能克服玻璃管用于LED灯管易碎的唯一缺陷，玻璃LED灯管将成为趋势。　　从透明度来分，三种结构的LED灯管都可以分为透明管和雾状管两种。　　透明LED灯管的发光角度实质上与LED光源自身的发光角度基本一致，也都是120度，如下图。　　透明LED灯管的发光角度　　雾状灯管根据半塑半铝，全塑和玻璃这三种灯管内部的发光点位置的不同，体现在雾状灯管上的发光角度也会不同，我们肉眼所能看到灯管的明亮区域称为灯管模糊发光区域，所得到灯管的发光角度称为模糊发光角度。　　下面就三种不同结构的LED灯管同样在雾状情况下的模糊发光角度作详细分析。　　雾状情况下的模糊发光角度　　从上图可以看出，尽管LED光源的发光角度都是120度，但由于灯管的雾状效果，改变了灯管光源原有的发光角度。三种结构LED灯管的模糊发光角度如下：　　1、半塑半铝的模糊发光角度成了180度，其中LED光源（120度发光角度）的光线已经全部照射在模糊发光角度的有效范围之内，均为有效光。　　2、全塑管的模糊发光角度一般在240度到290度之间。LED光源（120度发光角度）的光线没有全部照射在模糊发光角度的有效范围之内，有较大一部分的光线在灯管半圆的上方，成了无效光，造成了浪费。　　3、图中玻璃LED灯管的模糊发光角度为290度上下。LED光源（120度发光角度）的光线全部照射在模糊发光角度的有效范围之内，且均为有效光。　　因此三种结构LED灯管，玻璃管和半塑半铝灯管的光效都很高。　　五、LED灯管什么样的发光角度更合理　　通过以上分析可以得出以下结论：　　1、对于直管型灯管，发光角度并不是越大越好，传统日光灯管是没有方向性的，其发光角度高达360度。但实际上360度发光角度的灯管只有一半成为可利用的有效光。　　2、LED灯管也同属直管型灯管，但LED光源是方向性光源，人们可以最大化地利用有效光。　　——LED灯管没有必要去模仿传统日光灯的发光角度，盲目强调发光角度，认为发光角度越大越好的想法是错误的。　　3、理论上讲，LED灯管大于120度的模糊发光角度就能做到灯管光效不浪费。半塑半铝180度的模糊发光角度完全可以满足所有场所的用灯需要。全塑管290度左右的模糊发光角度会损失照射在超过180度上方的光线。　　4、理论上讲，LED灯管大于120度的模糊发光角度就能做到灯管光效不浪费。半塑半铝180度的模糊发光角度完全可以满足所有场所的用灯需要。全塑管290度左右的模糊发光角度会损失照射在超过180度上方的光线。　　有场所的用灯需要。　　5、对于雾状管材，LED灯管的内部结构设计遵从在亮灯情况下不会明显看到灯珠为度，这样便能使得LED灯管的光效最大化。　　PT4115芯片来设计一个LED灯带电路要怎样设计？　　1）LED工作要素　　LED工作的主要参数是VF、IF，其它相关的是颜色/色温/波长/亮度/发光角度/效率/功耗等。LED是一个P-N结二极管，只有施加足够的正向电压才能传导电流。VF正向电压是为LED发光建立一个正常的工作状态，IF正向电流是促使LED发光，发光亮度与流过的电流成正比例。LED VF标称电压：3.4V± 0.2V 。LED IF工作电流按应用需要选用，各档不能混用。　　LED 灯用各档LED电流：　　2）大功率照明用LED 　　大功率照明用LED其封装从成品来看是单颗芯片的，其实是用N颗LED管芯封装在一个单位里的。它们的排列组合是串并联，它们是N个串联，再N个并联，然后由二点联接电源（图1）。选用时要特别注意它的VF和IF。　　3）LED灯具驱动原理　　LED灯具驱动需要先将高压的交流电变换成低压的交流电（AC/AC），然后将低压的交流电经桥式整流变换成低压的直流电（AC/DC），再通过高效率的DC/DC开关稳压器降压和变换成恒流源，输出恒定的电流驱动LED光源。LED光源是按灯具的设计要求由小功率或大功率LED多串多并而组成。每串的IF电流是按所选用的LED光源IF要求设计，总的正向电压△VF是N颗LED的总和。LED灯具驱动原理如图2所示。　　LED灯具选用36V以下的交流电源可以考虑非隔离供电，如选用220V和100V的交流电源应考虑隔离供电。　　4）应用方案简洁的PT4115工作原理　　PT4115具备高度集成的DC/DC-Buck→Constant Current 功能，它能将直流电压直接转换成稳定的恒流输出。应用方案简洁的PT4115实用电路如图4。　　PT4115的开关频率采用抖频技术有效降低EMI。频率抖动技术（Frequency Jitter）是一种从分散谐波干扰能量着手解决EMI问题的新方法。频率抖动技术是指开关电源的工作频率并非固定不变，而是周期性地由窄带变为宽带的方式来降低 EMI，来减小电磁干扰的方法。未采用频率抖动技术时，各次谐波较窄而且离散，幅值在谐波频率较高处，EMI集中在峰尖。采用频率抖动技术时，谐波幅值降低并且变得平滑，高次谐波接近连续响应。减小EMI的效果十分显著。　　PT4115是8-30V宽电压输入，击穿电压》45V ；输出电流可达1.2A。转换效率高达97％。输出电流精度达± 5％。芯片具有过温、过压、过流、LED开路保护等多种功能。采用SOT89-5封装，有利于驱动芯片管芯的快速散热。周边应用电路简约，仅四个元器件，应用成本低廉。　　DIM调光采用由高向低调光，安全可靠。PWM和模拟电压均可。DIM端内部有一个200K上拉电阻（Rup）接到内部5V电源。有些灯具需要实施过温保护，可在DIM端加一热敏电阻、NTC或温度二极管，DIM端的电压由Rup和NTC分压决定，利用模拟调光的原理以及温度对PN结电流的负反馈实现动态温度控制。由此可实现LED灯具的动态过温保护。NTC也可选用半导体温度传感器或PN结。实用电路如图5。

时间：2020-08-11 关键词：芯片 LED 二极管 pt4115 电路设计
LED首字母代码是什么意思？一款高低电平智能控制的LED电路设计

　　LED首字母代表型号是什么？　　命名规制　　1、A——公司名称：采用公司缩写名称“XM”表示。　　2、 B——灯名：采用天花灯前两个字“灯条”的汉语拼音的第一个字母表示，大写为“DT”；　　3、C——发光颜色代号：LED的发光颜色主要有红（Red）、黄（Yellow）、蓝（Blue）、绿（Green）、白（White）这几种，分别用“R”、“Y”、“B”、“G”、“W”表示。　　4、D——使用灯珠的型号：目前用于软灯条的LED一般为3528和5050两种，分另用“35”和“50”来表示。　　5、E——代表每米灯条中灯珠的个数：一般有60PCS/M和120PCS/M两种，分别用“06”和“12”来表示。　　6、F——代表防水与不防水两种：防水的加“F”作标识，不防水的不加这一项　　大功率LED光源命名规则　　A，为本公司代码XM。　　B，表明产品类型是大功率。　　C，外观形状（基板）代码：E，不加散热板。S，星形基板。R，圆形基板。F，方形基板。　　D，支架代号：支架代号。　　E，晶片规格代码：晶片厂家跟晶片代码。　　F，发光颜色：Y黄色，R红色，G绿色，B蓝色，PW正白，WW暖白。　　G，功率：是多少W的灯珠，就写多少。　　透镜形状：L120°，M140°，K80°，N路灯，P60，Q90°，X80°漏斗形，T无透镜。　　LED灯优点　　大功率LED作为照明光源具有体积小、耗电小、发热小、寿命长、响应速度快、安全低电压、耐候性好、方向性好等优点。外罩可用PC管制作，耐高温达135度。，低温-45度　　1.使用寿命：大功率LED路灯使用寿命高达50，000小时以上　　2.节能：比高压钠灯节电80%以上　3.绿色环保。大功率LED路灯不含铅、汞等污染元素，对环境没有任何污染　　4.安全：耐冲击，抗震力强，led发的光在可见光范围内，无紫外线（UV）和红外（IR）辐射。无灯丝和玻璃外壳，没有传统灯管碎裂的问题，对人体无伤害、无辐射；　　5.无高压，不吸灰尘。消除了普通路灯因高压吸收灰尘导致灯罩发黑引起的亮度降低；　　6.无高温，灯罩不会老化发黄。消除了普通路灯因高温烘烤灯罩使其老化发黄引起的亮度降低和寿命的缩短；　　8.启动无延时。led在纳秒级，通电即达正常亮度，无须等待，消除了传统LED路灯长时间的启动过程；　　9.无频闪。纯直流工作，消除了传统路灯频闪引起的视觉疲劳；　　10.无不良眩光。消除普通大功率LED路灯的不良眩光所引起的刺眼、视觉疲劳与视线干扰，提高驾驶的安全性，减少交通事故的发生。　　11.柔性化好——LED光源的精巧，使LED灯能适应各种几何尺寸和不同空间大小的装饰照明要求，诸如：点、线、面、球、异形式，乃至任意艺术造型的灯光雕塑；　　12. 色彩纯厚——由半导体PN结自身产生色彩，纯正，浓厚；色彩丰富——三基色加数码技术，可演变任意色彩；　　电平智能控制LED电路模块设计：　　自从30多年前LED发明以来，其发光效率稳步上升，增加转换效率是在两个方向上实现的。某些高亮度、高效率LED表现出有显著的光伏作用，如惠普的HLMP-EG30-NR000就是一款封装在透明外壳中的红光发射器。附图中的电路显示如何利用LED的光伏特性。在使用相同元件情况下，本电路用老式红光LED也能工作，但光输出量较低。本设计实例的电路描述一款可以自我控制的LED电路，除自身特性外无需任何光传感器辅助，即可确定自己是开还是关。当对LED挡光时，它会接通，而光照它时，它会关断。该电路的主要元器件包括LED D1运算放大器IC1，单稳IC2A，以及控制通过LED电流的晶体管开关Q1。　　当被挡光时，LED不产生光伏电流。当有适度光照时（例如在办公室或实验室），会在4.7MΩ负载电阻器上产生50毫伏至100毫伏电压。比较器运放IC1将LED产生的电压与一个约50毫伏的阈值基准电压作比较。变更连接IC1管脚2上分压器的电阻器R1与R2阻值就可以改变电路的灵敏度阈值。　　当环境光减弱时，LED产生较低电压，当电压低于50毫伏阈值时，运放的输出变低，触发单稳IC2A。单稳使晶体管Q1导通一个间隔时间，LED发光约3 毫秒，直到单稳的输出变低为止。在黑暗的室内，这个周期以200赫兹速率重复，LED也按短周期而重复闪烁。在高刷新速率下，LED看起来是连续发光的。　　在日光状态下，电路的电流源主要包括驱动基准偏置网络的电流：3.6V/162 kΩ=22mA。白天和夜晚模式下，LED发光时消耗数毫安电流，1安时的一节电池就可以为电路供电数个月。增加R1和R2值还可以降低电流。由于该电路在光照良好的环境中时断时续地消耗低电流，因此一节1安时锂电池的使用寿命应接近于它的存储寿命。

时间：2020-08-11 关键词：晶体管 LED 二极管电路设计
LCD万用接口电路设计,示波器如何来控制LCD驱动？

　　LCD接口都有哪些？　　LCD的接口有多种，分类很细。主要看LCD的驱动方式和控制方式，目前手机上的彩色LCD的连接方式一般有这么几种：MCU模式，RGB模式，SPI模式，VSYNC模式，MDDI模式，DSI模式。MCU模式（也写成MPU模式的）。只有TFT模块才有RGB接口。　　但应用比较多的就是MUC模式和RGB模式，区别有以下几点：　　1.MCU接口：会解码命令，由TIming generator产生时序信号，驱动COM和SEG驱器。　　RGB接口：在写LCD register setTIng时，和MCU接口没有区别。区别只在于图像的写入方式。　　2.用MCU模式时由于数据可以先存到IC内部GRAM后再往屏上写，所以这种模式LCD可以直接接在MEMORY的总线上。　　用RGB模式时就不同了，它没有内部RAM，HSYNC，VSYNC，ENABLE，CS，RESET，RS可以直接接在MEMORY的GPIO口上，用GPIO口来模拟波形。　　3.MPU接口方式：显示数据写入DDRAM，常用于静止图片显示。　　RGB接口方式：显示数据不写入DDRAM，直接写屏，速度快，常用于显示视频或动画用。　　MCU接口和RGB接口主要的区别是：　　MCU接口方式：显示数据写入DDRAM，常用于静止图片显示。　　RGB接口方式：显示数据不写入DDRAM，直接写屏，速度快，常用于显示视频或动画用。　　MCU模式　　因为主要针对单片机的领域在使用，因此得名。后在中低端手机大量使用，其主要特点是价格便宜的。MCU-LCD接口的标准术语是Intel提出的8080总线标准，因此在很多文档中用I80 来指MCU-LCD屏。主要又可以分为8080模式和6800模式，这两者之间主要是时序的区别。数据位传输有8位，9位，16位，18位，24位。连线分为：CS/，RS（寄存器选择），RD/，WR/，再就是数据线了。优点是：控制简单方便，无需时钟和同步信号。缺点是：要耗费GRAM，所以难以做到大屏（3.8以上）。对于MCU接口的LCM，其内部的芯片就叫LCD驱动器。主要功能是对主机发过的数据/命令，进行变换，变成每个象素的RGB数据，使之在屏上显示出来。这个过程不需要点、行、帧时钟。　　MCU接口的LCD的Driver IC都带GRAM，Driver IC作为MCU的一片协处理器，接受MCU发过来的Command/Data，可以相对独立的工作。对于MCU接口的LCM（LCD Module），其内部的芯片就叫LCD驱动器。主要功能是对主机发过的数据/命令，进行变换，变成每个象素的RGB数据，使之在屏上显示出来。这个过程不需要点、行、帧时钟。　　M6800模式　　M6800模式支持可选择的总线宽度8/9/16/18-bit（默认为8位），其实际设计思想是与I80的思想是一样的，主要区别就是该模式的总线控制读写信号组合在一个引脚上（/WR），而增加了一个锁存信号（E）数据位传输有8位，9位，16位和18位。　　I8080模式　　I80模式连线分为：CS/，RS（寄存器选择），RD/，WR/，再就是数据线了。优点是：控制简单方便，无需时钟和同步信号。缺点是：要耗费GRAM，所以难以做到大屏（QVGA以上）。　　MCU接口标准名称是I80，管脚的控制脚有5个：　　CS 片选信号　　RS （置1为写数据，置0为写命令）　　/WR （为0表示写数据）数据命令区分信号　　RESET 复位LCD（用固定命令系列 0 1 0来复位）　　VSYNC模式　　该模式其实就是就是在MCU模式上加了一个VSYNC信号，应用于运动画面更新，这样就与上述两个接口有很大的区别。该模式支持直接进行动画显示的功能，它提供了一个对MCU接口最小的改动，实现动画显示的解决方案。在这种模式下，内部的显示操作与外部VSYNC信号同步。可以实现比内部操作更高的速率的动画显示。但由于其操作方式的不同，该模式对速率有一个限制，那就是对内部SRAM的写速率一定要大于显示读内部SRAM的速率。　　RGB模式　　大屏采用较多的模式，数据位传输也有6位，16位和18位，24位之分。连线一般有：VSYNC，HSYNC，DOTCLK，CS，RESET，有的也需要RS，剩下就是数据线。它的优缺点正好和MCU模式相反。　　MCU-LCD屏它与RGB-LCD屏主要区别在于显存的位置。RGB-LCD的显存是由系统内存充当的，因此其大小只受限于系统内存的大小，这样RGB-LCD可以做出较大尺寸，象现在4.3“只能算入门级，而MID中7”，10“的屏都开始大量使用。而MCU-LCD的设计之初只要考虑单片机的内存较小，因此都是把显存内置在LCD模块内部。然后软件通过专门显示命令来更新显存，因此MCU屏往往不能做得很大。同时显示更新速度也比RGB-LCD慢。显示数据传输模式也有差别。RGB屏只需显存组织好数据。启动显示后，LCD-DMA会自动把显存中的数据通过RGB接口送到LCM。而MCU屏则需要发送画点的命令来修改MCU内部的RAM（即不能直接写MCU屏的RAM）。所以RGB显示速度明显比MCU快，而且播放视频方面，MCU-LCD也比较慢。　　对于RGB接口的LCM，主机输出的直接是每个象素的RGB数据，不需要进行变换（GAMMA校正等除外），对于这种接口，需要在主机部分有个LCD控制器，以产生RGB数据和点、行、帧同步信号。　　彩色TFT液晶屏主要有2种接口：TTL接口（RGB颜色接口）， LVDS接口（将RGB颜色打包成差分信号传输）。TTL接口主要用于12.1寸一下的小尺寸TFT屏，LVDS接口主要用于8寸以上的大尺寸TFT屏。TTL接口线多，传输距离短；LVDS接口传输距离长，线的数量少。大屏采用较多的模式，控制脚是VSYNC，HSYNC，VDEN，VCLK， S3C2440最高支持24个数据脚，数据脚是VD［23-0］。　　CPU或显卡发出的图像数据是TTL信号（0-5V、0-3.3V、0-2.5V、或0-1.8V），LCD本身接收的也是TTL信号，由于ＴＴＬ信号在高速率的长距离传输时性能不佳，抗干扰能力比较差，后来又提出了多种传输模式，比如LVDS、TDMS、GVIF、P&D、DVI和DFP等。他们实际上只是将CPU或显卡发出的TTL信号编码成各种信号以传输，在LCD那边将接收到的信号进行解码得到ＴＴＬ信号。　　但是不管采用何种传输模式，本质的TTL信号是一样的。　　注意：TTL/LVDS分别是两种信号的传输模式，TTL是高电平表示1，低电平表示0的模式，LVDS是正负两个对应波形，用两个波形的差值来表示当前是1还是0 　　SPI模式　　采用较少，有3线和4线的，连线为CS/，SLK，SDI，SDO四根线，连线少但是软件控制比较复杂。　　MDDI模式（MobileDisplayDigitalInterface）　　高通公司于2004年提出的接口MDDI，通过减少连线可提高移动电话的可靠性并降低功耗，这将取代SPI模式而成为移动领域的高速串行接口。连线主要是host_data，host_strobe，client_data，client_strobe，power，GND几根线。　　DSI模式　　该模式串行的双向高速命令传输模式，连线有D0P，D0N，D1P，D1N，CLKP，CLKN。　　怎样从LCD电极看出单片机的种类：　　通过测量仪表拾取被测信号是单片机前向通道设计中常用的数据采集方式。通常，接口电路从仪表电路中取得相关的模拟信号，经过A／D转换或V／F转换送入单片机；或者取得一个频率信号，经整形后送入单片机。然而，有些测量仪表电路中可能找不到这样的信号。以电容式压力传感器血压计为例，尽管从其振荡电路中可以取得一个与压强成线性关系的频率信号，送入单片机测得压强，但这个压强并不是所要拾取的收缩压、舒张压和心率；面普通的血压计又没有智能仪表那样的通信接口与单片机通信。显然，要想通过这样的仪表拾取被测信号只有直接读取其显示屏的读数了。　　本文以一个全自动血压计为例，介绍将LCD显示器读数读入单片机的接口电路。该血压计显示器为61／2位段式LCD显示器，3位显示收缩压，3位显示舒张压。l／2位在两组数码中间，显示4个指示符号。　　1 LCD的电极连接结构和工作波形　　1．1 LCD的电极连接结构　　图1为血压计LCD的电极连接结构及等效电路。其中，图l（a）为公共电极连接排列，图l（b）为段电极连接排列。它共有4个公共电极COM0～COM3，每位数码各有2个段电极Sx-0、Sx-1，其等效电路为一个4行&TImes;2列的矩阵，如图l（c）所示。　　1.2 LCD的工作波形　　用双踪示波器观察血压计LCD的工作波形，如图2所示。它采用时分割驱动法驱动，偏比1／3，占空比l／4，B型。公共电极COM0～COM3的信号波形始终保持不变，段电极Sx-0、Sx-1信号波形随显示数字的变化而变化。图2中的Sx-1、Sx-1波形为显示数字“O”时的工作波形。　　由图2可知，不考虑信号的直流分量，所有波形的前半周期t1～t4与后半周期t5～t8大小相等，极性相反。COM0～COM3信号电压依次在t1～t4四个时间内达到峰值。时间t1为第1行上f、a两段的扫描时间，公共电极COM0，Sx-0为f段的段电极，Sx-1为a段的段电极。在t1时间内，f段上的电压COM0-Sx-0=V0，a段上的电压COM0-Sx-1=V0，f、a两段均处于选择状态，显示。其余各段在其扫描时间内的电压和显示状态如表1所列。7段中只有g段上的电压为V0／3，处于非选择状态，不显示。其余6段均处于选择状态，显示。因此，显示数字“O”。　　由此可见，只要依次检查在t1～t4四个时间内f、a、g、b、e、c、d各段上的电压COMx-Sx-y（x=0，1，…，6；y=O，1）是V0还是V0／3即可获得LCD各位数码的字形码，然后再将字形码转换为测量结果。　　2 单片机读数接口电路　　图3为根据上述工作原理设计的805l单片机读数接口电路，图中，LCD为血压计的液晶显示器，6位数码从右到左依次编号O～5，中间半位的编号为6。它有13个段电极、4个COM电极，GND为血压计的接地端。805l的PC口为805l的扩展并行口。　　2.1 显示状态读取电路　　由CD4067、CD3405l、LM324（UA、UB）组成显示状态读取电路，读取LCD数码各段的显示状态。CD41367多路模拟开关从LCD的13个段电极信号中选择一路Sx-x输出到LM324（UA）的反相输入端2脚。CD405l多路模拟开关从LCD的4个COM信号中选择一路COMx输出到LM321（UA）的同相输入端3脚。LM324（UA）接成模拟减法器，由1脚输出信号COMx-Sx-x。UB作电压比较器，参考电压VR大小由电位器W1调节于V0／3～V0之间，将段电压COMx-Sx-x与VR比较。比较结果为该段的显示状态，高电平说明该段显示，低电平不显示。显示状态送入8051的P1.6脚。R1、C1组成RC滤波器，滤除高频干扰。　　比如，要读取0号数码的a段显示状态，由图1知，0号数码a段的段电极是S0-1，公共电极是COM0。由程序控制在t1时间内令PC1PC0=00，使CD405l选择COM0，令PC5～PC2=0001，使CD4067选择S0-1，COM0和S0-1两信号电压经UA减法器相减，然后再经UB电压比较后得到a段的显示状态，8051从P1.6脚读取此最示状态。　　2．2 INT0中断信号产生电路　　UC和UD组成INT0中断信号产生电路。UC接成电压跟随器，减小电路对COM0信号的影响。R2、C2组成RC滤波器，滤除高频干扰。UD作电压比较器，参考电压VR加在同相输入端，VR大小由电位器W2调节于2V0／3～V0。电压比较器将COM0信号转换为INT0负脉冲信号，工作波形如图4所示。负脉冲的下降沿为LCD驱动信号周期T的起始时刻。此负脉冲接至8051的INT0脚，在负脉冲的下降沿产生外部中断0。　　3 程序设计　　启用外部中断0和定时器T0，以中断方式读取LCD各位数码的字形码。主程序以查询方式读取该字形码，然后经过读数校验、字形码到BCD码的译码、读数识别等，将字形码转换为读数。　　3.1 读取字形码　　通过外部中断O和定时器T0以中断方式读取LCD某一编号数码的字形码。如图5所示，INT0负脉冲在周期T的起始时刻引起外部中断O，由INT0中断服务程序启动T0定时器，依次在t1～t4半个周期内的f、a、g、b、e、c、d各时刻产生T0中断，读取各段的显示状态，获得字形码。T0定时器设为工作方式2，自动再装入定时时间为T/16，初始定时时间为T/32。INT0和T0中断服务程序流程如图6所示。　　其中，PC口数据格式：PC5～PC3为要读取的那位LCD数码编号，PC2为段电极编号，PC1PC0为COM电极编号。　　3.2 字形码转换　　主程序以查询方式分别读取由中断服务程序采集的各位数码的字形码，查表将字形码转换为BCD码，再将几位数码的BCD码转变为数值。　　3．3 读数校验　　读取一位数码的字形码需要1个周期T（实际只用前半个周期），经测量，T=16．318ms。读取全部位数码至少需要用7个周期，约114ms。考虑到在单片机读数的过程中，LCD的读数有可能发生变化而导致读数错误，程序中采用连续两次读数的方法来校验读数的正确性。如果连续两次读数相同，则说明读数是正确的；如果连续两次读数不同，则说明读数可能是错误的，应重新读数。　　3．4 读数识别　　血压计显示的内容除了收缩压、舒张压和心率以外还有充气、放气时的瞬时压强以及一些状态信息。LCD中间的半位（6号）用于显示待机（Reay to measure）、充气（CUFF Inf1aTIng）、放气（CUFF Deflating）以及更换电池（Replace Battcries）四个符号。另外，4号数码显示“E”时表示测量出错，显示“P”时，右边3位（0～2号）数码显示的数字为心率。左右两边显示内容均是数字时，左边3位（3～5号）是收缩压，右边3位是舒张压．血压与心率交替显示。主程序通过这些信息来识别LCD所显示的内容。　　4 结论　　使用此接口电路采集数据，不必考虑与拾取信号的测量相关的细节问题和技术规范。这样，当拾取信号的测量比较复杂时，可以有效地缩短开发周期。同时，它也不存在二次A／D转换或V／F转换方法所存在的单片机采集数据与仪表读数不完全一致的问题。　　程序设计用1个驱动信号周期读取1位数码，这样的读取速度对于读数变化不是很快的血压计来说已经足够了。如果测量仪表LCD读数变化很快，可以修改编程，在1个周期内同时读取几位数码，甚至修改电路设计，将后半周期也用于进行读数，实现在1个信号周期内读取所有数码。　　如何用万用表判定LCD管脚？　　打开万用表，接到电阻档，最好有蜂鸣器的那种。一表笔接触机顶盒的天线外壳，一表笔逐步解除每一根针，当滴一声出现，表笔要不离开总是长鸣的说明那个针就是地（GND），继续测量其它针，当表笔触到的针角短暂的嘀一声的就是VCC了。这样就判断出GND和VCC.三针的其余两针就是RX和TX了。同样四针的其余两针也是RX和TX了。五针的判断是把万用表转到20V档，一笔接GND，一笔逐步量电压。这个时候有两种情况，第一种：有可能几乎没电压，这个时候看板，发现针脚座子附近有两个贴片三级管，就考虑用RS232串口的2-3-5来接就可以了。第二种，测量电压五针的就去掉电压最高和最低的两针，其余的就是RX和TX。因为电压最高的是VCC低的是BT 　　/RD （为0表示读数据）

时间：2020-08-11 关键词： LCD MCU 万用表电路设计
隔离数字地和模拟地，应该如何确定？

你知道隔离数字地和模拟地吗?它有什么特点?本文将会给各位分享实用性的干货设计篇之隔离数字地和模拟地靠0欧电阻还是磁珠?主要通过以下几方面进行阐述：为何分为数字地和模拟地的原因;模拟地和数字地大面积直接相连该如何处理此现象;磁珠和0欧电阻分别又有何实际作用? 为何分为数字地和模拟地的原因? 由于数字信号一般为矩形波，带有大量的谐波。如果电路板中的数字地与模拟地没有从接入点分开，数字信号中的谐波很容易会干扰到模拟信号的波形。当模拟信号为高频或强电信号时，也会影响到数字电路的正常工作。模拟电路涉及弱小信号，但是数字电路门限电平较高，对电源的要求就比模拟电路低些。既有数字电路又有模拟电路的系统中，数字电路产生的噪声会影响模拟电路，使模拟电路的小信号指标变差，克服的办法是分开模拟地和数字地。存在问题的根本原因是，无法保证电路板上铜箔的电阻为零，在接入点将数字地和模拟地分开，就是为了将数字地和模拟地的共地电阻降到最小。隔离数字地和模拟地靠0欧电阻还是磁珠? 模拟地和数字地单点接地，只要是地，最终都要接到一起，然后入大地。如果不接在一起就是"浮地"，存在压差，容易积累电荷，造成静电。地是参考0电位，所有电压都是参考地得出的，地的标准要一致，故各种地应短接在一起。人们认为大地能够吸收所有电荷，始终维持稳定，是最终的地参考点。虽然有些板子没有接大地，但发电厂是接大地的，板子上的电源最终还是会返回发电厂入地。如果把模拟地和数字地大面积直接相连，会导致互相干扰。不短接又不妥，理由如下有四种方法解决此问题： 1. 用磁珠连接 2. 用电容连接，利用电容隔直通交的原理 3. 用电感连接，一般用几uH到数十uH 4. 用0欧姆电阻连接电容隔直通交，造成浮地。电感体积大，杂散参数多，不稳定。下面主要讨论磁珠和0欧姆电阻。磁珠磁珠采用在高频段具有良好阻抗特性的铁氧体材料烧结面成，专用于抑制信号线、电源线上的高频噪声和尖峰干扰，还具有吸收静电脉冲的能力。磁珠有很高的电阻率和磁导率，等效于电阻和电感串联，但电阻值和电感值都随频率变化。它比普通的电感有更好的高频滤波特性，在高频时呈现阻性，所以能在相当宽的频率范围内保持较高的阻抗，从而提高调频滤波效果。磁珠对高频信号才有较大阻碍作用，一般规格有100欧/100mMHZ，它在低频时电阻比电感小得多。铁氧体磁珠(Ferrite Bead)是目前应用发展很快的一种抗干扰组件，廉价、易用，滤除高频噪声效果显着。铁氧体磁珠不仅可用于电源电路中滤除高频噪声(可用于直流和交流输出)，还可广泛应用于其它电路，其体积可以做得很小。特别是在数字电路中，由于脉冲信号含有频率很高的高次谐波，也是电路高频辐射的主要根源，所以可在这种场合发挥磁珠的作用。在电路中只要导线穿过它即可。当导线中电流穿过时，铁氧体对低频电流几乎没有什么阻抗，而对较高频率的电流会产生较大衰减作用。磁珠的等效电路相当于带阻限波器，只对某个频点的噪声有显著抑制作用，使用时需要预先估计噪点频率，以便选用适当型号。对于频率不确定或无法预知的情况，磁珠不合。 0欧电阻一般情况下，用0欧电阻是最佳选择：可保证直流电位相等单点接地，限制噪声对所有频率的噪声都有衰减作用，0欧也有阻抗，而且电流路径狭窄，可以限制噪声电流通过 0欧电阻相当于很窄的电流通路，能够有效地限制环路电流，使噪声得到抑制。电阻在所有频带上都有衰减作用(0欧电阻也有阻抗)，这点比磁珠强。跨接时用于电流回路当分割电地平面后，造成信号最短回流路径断裂，此时，信号回路不得不绕道，形成很大的环路面积，电场和磁场的影响就变强了，容易干扰/被干扰。在分割区上跨接0欧电阻，可以提供较短的回流路径，减小干扰。配置电路一般，产品上不要出现跳线和拨码开关。有时用户会乱动设置，易引起误会，为了减少维护费用，应用0欧电阻代替跳线等焊在板子上。空置跳线在高频时相当于天线，用贴片电阻效果好。其他用途布线时跨线调试/测试用临时取代其他贴片器件作为温度补偿器件。更多时候是出于EMC对策的需要。另外，0欧姆电阻比过孔的寄生电感小，而且过孔还会影响地平面(因为要挖孔)。大尺寸的0欧电阻还可当跳线，中间可以走线还有就是不同尺寸0欧电阻允许通过电流不同，一般0603的1A，0805的2A。所以不同电流会选用不同尺寸的还有就是为磁珠、电感等预留位置时，得根据磁珠、电感的大小还做封装，0603、0805等不同尺寸的都有了0欧姆电阻一般用在混合信号的电路中，在这种电路中为了减小数字部分和模拟部分的相互干扰。他们的电源地线都是分开布的，但在电源的入口点又需要连在一起，一般是通过0欧姆电阻连接的，这样既达到了数字地和模拟地间无电压差，又利用了0欧姆电阻的寄生电感滤除了数字部分对模拟部分的干扰。以上就是隔离数字地和模拟地解析，希望能给大家帮助。

时间：2020-08-03 关键词：磁珠 0欧电阻电路设计
电路设计最常用的接口类型，你了解吗？

你知道电路设计最常用的接口类型吗?在电路设计中想让各个模块可以进行数据交换的无障碍，就必须使各个模块能互通，而在互通的环节中，电路设计中所使用的接口成了主角。本文就针对电路设计中6个常用的接口类型的关键点进行说明： 1.TTL电平接口这个接口类型基本是老生常谈的吧，从上大学学习模拟电路、数字电路开始，对于一般的电路设计，TTL电平接口基本就脱不了“干系”!它的速度一般限制在30MHz以内，这是由于BJT的输入端存在几个pF的输入电容的缘故(构成一个LPF)，输入信号超过一定频率的话，信号就将“丢失”。它的驱动能力一般最大为几十个毫安。正常工作的信号电压一般较高，要是把它和信号电压较低的ECL电路接近时会产生比较明显的串扰问题。 2.ECL电平接口这可是计算机系统内部的老朋友啊!因为它的速度“跑”得够快，甚至可以跑到几百MHz!这是由于ECL内部的BJT在导通时并没有处于饱和状态，这样就可以减少BJT的导通和截止时间，工作速度自然也就可以提上去了。But，这是要付出代价的!它的致命伤：功耗较大!它引发的EMI问题也就值得考虑了，抗干扰能力也就好不到哪去了，要是谁能够折中好这两点因素的话，那么他(她)就该发大财了。还有要注意的是，一般ECL集成电路是需要负电源供电的，也就是说它的输出电压为负值，这时就需要专门的电平移动电路了。 3.RS-232电平接口玩电子技术的基本没有谁不知道它的了(除非他或她只是电子技术专业的“门外汉”)。它是低速串行通信接口标准，要注意的是，它的电平标准有点“反常”：高电平为-12V，而低电平为+12V。So，当我们试图通过计算机与外设进行通信时，一个电平转换芯片MAX232自然是少不了的了。但是我们得清醒地意识到它的一些缺点，例如数据传输速度还是比较慢、传输距离也较短等。 4.差分平衡电平接口它是用一对接线端A和B的相对输出电压(uA-uB)来表示信号的，一般情况下，这个差分信号会在信号传输时经过一个复杂的噪声环境，导致两根线上都产生基本上相同数量的噪声，而在接收端将会把噪声的能量给抵消掉，因此它能够实现较远距离、较高速率的传输。工业上常用的RS-485接口采用的就是差分传输方式，它具有很好的抗共模干扰能力。 5.光隔离接口光电耦合是以光信号为媒介来实现电信号的耦合和传递的，它的“好处”就是能够实现电气隔离，因此它有出色的抗干扰能力。在电路工作频率很高的条件下，基本只有高速的光电隔离接口电路才能满足数据传输的需要。有时为了实现高电压和大电流的控制，我们必须设计和使用光隔离接口电路来连接如上所述的这些低电平、小电流的TTL或CMOS电路，因为光隔离接口的输入回路和输出回路之间可以承受几千伏特的高压，足以满足一般的应用了。此外，光隔离接口的输入部分和输出部分必须分别采用独立的电源，否则的话还是有电气联系，也就不叫隔离了。 6.线圈耦合接口它的电气隔离特性好，但是允许的信号带宽有限。例如变压器耦合，它的功率传输效率是非常高的，输出功率基本接近其输入功率，因此，对于一个升压变压器来说，它可以有较高的输出电压，但是却只能给出较低的电流。此外，变压器的高频和低频特性并不让人乐观，但是它的最大特点就是可以实现阻抗变换，当匹配得当时，负载可以获得足够大的功率，因此，变压器耦合接口在功率放大电路设计中很“吃香”。以上就是电路设计最常用的接口类型解析，希望能给大家参考。

时间：2020-08-03 关键词：接口类型电路设计
成就电子电路设计高手(11)，保护电子电路设计下篇

电子电路设计在电子行业十分重要，相关人员对于电子电路设计均有所了解。对于电子电路设计，小编于往期文章中有过介绍。上篇文章中，更是对保护电子电路设计有所讲解。本文将对保护电子电路设计的剩余内容加以阐述，如果你对本文内容具有兴趣，不妨继续往下阅读哦。一、开关量输入电路图5中，开关量经过光电隔离后与CPU相连。其中，当输人端为高电平时，输出端为低电平。开关量输出电路开关量输出电路是跳闸合闸信号的通道，低电平有效，如图6所示。 IGBT保护电路的过流保护设计方案生产厂家对IGBT提供的安全工作区有严格的限制条件，且IGBT承受过电流的时间仅为几微秒(SCR、GTR等器件承受过流时间为几十微秒)，耐过流量小，因此使用IGBT首要注意的是过流保护。产生过流的原因大致有：晶体管或二极管损坏、控制与驱动电路故障或干扰等引起误动、输出线接错或绝缘损坏等形成短路、输出端对地短路与电机绝缘损坏、逆变桥的桥臂短路等。对IGBT的过流检测保护分两种情况：(1)驱动电路中无保护功能。这时在主电路中要设置过流检测器件。对于小容量变频器，一般是把电阻R直接串接在主电路中，如图1(a)所示，通过电阻两端的电压来反映电流的大小;对于大中容量变频器，因电流大，需用电流互感器TA(如霍尔传感器等)。电流互感器所接位置：一是像串电阻那样串接在主回路中，如图1(a)中的虚线所示;二是串接在每个IGBT上，如图1(b)所示。前者只用一个电流互感器检测流过IGBT的总电流，经济简单，但检测精度较差;后者直接反映每个IGBT的电流，测量精度高，但需6个电流互感器。过电流检测出来的电流信号，经光耦管向控制电路输出封锁信号，从而关断IGBT的触发，实现过流保护。图1 IGBT的过流检测 (2)驱动电路中设有保护功能。如日本英达公司的HR065、富士电机的EXB840～844、三菱公司的M57962L等，是集驱动与保护功能于一体的集成电路(称为混合驱动模块)，其电流检测是利用在某一正向栅压 Uge下，正向导通管压降Uce(ON)与集电极电流Ie成正比的特性，通过检测Uce(ON)的大小来判断Ie的大小，产品的可靠性高。不同型号的混合驱动模块，其输出能力、开关速度与du/dt的承受能力不同，使用时要根据实际情况恰当选用。由于混合驱动模块本身的过流保护临界电压动作值是固定的(一般为7～10V)，因而存在着一个与IGBT配合的问题。通常采用的方法是调整串联在 IGBT集电极与驱动模块之间的二极管V的个数，如图2(a)所示，使这些二极管的通态压降之和等于或略大于驱动模块过流保护动作电压与IGBT的通态饱和压降Uce(ON)之差。图2 混合驱动模块与IGBT过流保护的配合上述用改变二极管的个数来调整过流保护动作点的方法，虽然简单实用，但精度不高。这是因为每个二极管的通态压降为固定值，使得驱动模块与IGBT集电极c之间的电压不能连续可调。在实际工作中，改进方法有两种：(1)改变二极管的型号与个数相结合。例如，IGBT的通态饱和压降为2.65V，驱动模块过流保护临界动作电压值为 7.84V时，那么整个二极管上的通态压降之和应为7.84-2.65=5.19V，此时选用7个硅二极管与1个锗二极管串联，其通态压降之和为 0.7&TImes;7+0.3&TImes;1=5.20V(硅管视为0.7V，锗管视为0.3V)，则能较好地实现配合(2)二极管与电阻相结合。由于二极管通态压降的差异性，上述改进方法很难精确设定IGBT过流保护的临界动作电压值如果用电阻取代1～2个二极管，如图2(b)，则可做到精确配合。二、过压/过热保护电路设计另外，由于同一桥臂上的两个IGBT的控制信号重叠或开关器件本身延时过长等原因，使上下两个IGBT直通，桥臂短路，此时电流的上升率和浪涌冲击电流都很大，极易损坏IGBT 为此，还可以设置桥臂互锁保护，如图3所示。图中用两个与门对同一桥臂上的两个IGBT的驱动信号进行互锁，使每个IGBT的工作状态都互为另一个 IGBT驱动信号可否通过的制约条件，只有在一个IGBT被确认关断后，另一个IGBT才能导通，这样严格防止了臂桥短路引起过流情况的出现。图3 IGBT桥臂直通短路保护过压保护 IGBT在由导通状态关断时，电流Ic突然变小，由于电路中的杂散电感与负载电感的作用，将在IGBT的c、e两端产生很高的浪涌尖峰电压 uce=L dic/dt，加之IGBT的耐过压能力较差，这样就会使IGBT击穿，因此，其过压保护也是十分重要的。过压保护可以从以下几个方面进行： (1)尽可能减少电路中的杂散电感。作为模块设计制造者来说，要优化模块内部结构(如采用分层电路、缩小有效回路面积等)，减少寄生电感; 作为使用者来说，要优化主电路结构(采用分层布线、尽量缩短联接线等)，减少杂散电感。另外，在整个线路上多加一些低阻低感的退耦电容，进一步减少线路电感。所有这些，对于直接减少IGBT的关断过电压均有较好的效果。(2)采用吸收回路。吸收回路的作用是;当IGBT关断时，吸收电感中释放的能量，以降低关断过电压。常用的吸收回路有两种，如图4所示。其中(a)图为充放电吸收回路，(b)图为钳位式吸收回路。对于电路中元件的选用，在实际工作中，电容c选用高频低感圈绕聚乙烯或聚丙烯电容，也可选用陶瓷电容，容量为2 F左右。电容量选得大一些，对浪涌尖峰电压的抑制好一些，但过大会受到放电时间的限制。电阻R选用氧化膜无感电阻，其阻值的确定要满足放电时间明显小于主电路开关周期的要求，可按R≤T/6C计算，T为主电路的开关周期。二极管V应选用正向过渡电压低、逆向恢复时间短的软特性缓冲二极管。 (3)适当增大栅极电阻Rg。实践证明，Rg增大，使IGBT的开关速度减慢，能明显减少开关过电压尖峰，但相应的增加了开关损耗，使 IGBT发热增多，要配合进行过热保护。Rg阻值的选择原则是：在开关损耗不太大的情况下，尽可能选用较大的电阻，实际工作中按Rg=3000/Ic 选取。图4 吸收回路除了上述减少c、e之间的过电压之外，为防止栅极电荷积累、栅源电压出现尖峰损坏 IGBT，可在g、e之间设置一些保护元件，电路如图5所示。电阻R的作用是使栅极积累电荷泄放，其阻值可取4.7kΩ;两个反向串联的稳压二极管V1、 V2。是为了防止栅源电压尖峰损坏IGBT。图5 防栅极电荷积累与栅源电压尖峰的保护过热保护 IGBT 的损耗功率主要包括开关损耗和导通损耗，前者随开关频率的增高而增大，占整个损耗的主要部分;后者是IGBT控制的平均电流与电源电压的乘积。由于 IGBT是大功率半导体器件，损耗功率使其发热较多(尤其是Rg选择偏大时)，加之IGBT的结温不能超过125℃，不宜长期工作在较高温度下，因此要采取恰当的散热措施进行过热保护。以上便是此次小编带来的“电子电路设计”相关内容，通过本文，希望大家对上述介绍的内容具备一定的了解。如果你喜欢本文，不妨持续关注我们网站哦，小编将于后期带来更多精彩内容。最后，十分感谢大家的阅读，have a nice day!

时间：2020-07-10 关键词：指数电子电路设计电路设计
元器件家族中容易出问题的元器件

你知道在电路设计中，元器件家族中谁最容易发生故障吗??电路设计中会遇到各种想象不到的问题，只有对各个元器件以及电路设计相关知识非常熟悉。下面跟着小编看看，在众多的元器件之中，谁会是发生电路故障频率最高的呢?电容损坏引发的故障在电子设备中是最高的，其中尤其以电解电容的损坏最为常见。电容损坏表现为：容量变小;完全失去容量;漏电;短路。电容故障特点及维修电容损坏引发的故障在电子设备中是最高的，其中尤其以电解电容的损坏最为常见。电容损坏表现为：容量变小;完全失去容量;漏电;短路。电容在电路中所起的作用不同，引起的故障也各有特点。在工控电路板中，数字电路占绝大多数，电容多用做电源滤波，用做信号耦合和振荡电路的电容较少。用在开关电源中的电解电容如果损坏，则开关电源可能不起振，没有电压输出;或者输出电压滤波不好，电路因电压不稳而发生逻辑混乱，表现为机器工作时好时坏或开不了机，如果电容并在数字电路的电源正负极之间，故障表现同上。这在电脑主板上表现尤其明显，很多电脑用了几年就出现有时开不了机，有时又可以开机的现象，打开机箱，往往可以看见有电解电容鼓包的现象，如果将电容拆下来量一下容量，发现比实际值要低很多。电容的寿命与环境温度直接有关，环境温度越高，电容寿命越短。这个规律不但适用电解电容，也适用其它电容。所以在寻找故障电容时应重点检查和热源靠得比较近的电容，如散热片旁及大功率元器件旁的电容，离其越近，损坏的可能性就越大。曾经修过一台X光探伤仪的电源，用户反映有烟从电源里冒出来，拆开机箱后发现有一只1000uF/350V的大电容有油质一样的东西流出来，拆下来一量容量只有几十uF，还发现只有这只电容与整流桥的散热片离得最近，其它离得远的就完好无损，容量正常。另外有瓷片电容出现短路的情况，也发现电容离发热部件比较近。所以在检修查找时应有所侧重。有些电容漏电比较严重，用手指触摸时甚至会烫手，这种电容必须更换。在检修时好时坏的故障时，排除了接触不良的可能性以外，一般大部分就是电容损坏引起的故障了。所以在碰到此类故障时，可以将电容重点检查一下，换掉电容后往往令人惊喜。电阻损坏的特点与判别常看见许多初学者在检修电路时在电阻上折腾，又是拆又是焊的，其实修得多了，你只要了解了电阻的损坏特点，就不必大费周章。电阻是电器设备中数量最多的元件，但不是损坏率最高的元件。电阻损坏以开路最常见，阻值变大较少见，阻值变小十分少见。常见的有碳膜电阻、金属膜电阻、线绕电阻和保险电阻几种。前两种电阻应用最广，其损坏的特点一是低阻值(100Ω以下)和高阻值(100kΩ以上)的损坏率较高，中间阻值(如几百欧到几十千欧)的极少损坏;二是低阻值电阻损坏时往往是烧焦发黑，很容易发现，而高阻值电阻损坏时很少有痕迹。线绕电阻一般用作大电流限流，阻值不大。圆柱形线绕电阻烧坏时有的会发黑或表面爆皮、裂纹，有的没有痕迹。水泥电阻是线绕电阻的一种，烧坏时可能会断裂，否则也没有可见痕迹。保险电阻烧坏时有的表面会炸掉一块皮，有的也没有什么痕迹，但绝不会烧焦发黑。根据以上特点，在检查电阻时可有所侧重，快速找出损坏的电阻。根据以上列出的特点，我们先可以观察一下电路板上低阻值电阻有没有烧黑的痕迹，再根据电阻损坏时绝大多数开路或阻值变大以及高阻值电阻容易损坏的特点，我们就可以用万用表在电路板上先直接量高阻值的电阻两端的阻值，如果量得阻值比标称阻值大，则这个电阻肯定损坏(要注意等阻值显示稳定后才下结论，因为电路中有可能并联电容元件，有一个充放电过程)，如果量得阻值比标称阻值小，则一般不用理会它。这样在电路板上每一个电阻都量一遍，即使“错杀”一千，也不会放过一个了。运算放大器好坏判别运算放大器好坏的判别对相当多的电子维修者有一定的难度，不只文化程度的关系，在此与大家共同探讨一下，希望对大家有所帮助。理想运算放大器具有“虚短”和“虚断”的特性，这两个特性对分析线性运用的运放电路十分有用。为了保证线性运用，运放必须在闭环(负反馈)下工作。如果没有负反馈，开环放大下的运放成为一个比较器。如果要判断器件的好坏，先应分清楚器件在电路中是做放大器用还是做比较器用。根据放大器虚短的原理，就是说如果这个运算放大器工作正常的话，其同向输入端和反向输入端电压必然相等，即使有差别也是mv级的，当然在某些高输入阻抗电路中，万用表的内阻会对电压测试有点影响，但一般也不会超过0.2V，如果有0.5V以上的差别，则放大器必坏无疑!(我是用的FLUKE179万用表) 如果器件是做比较器用，则允许同向输入端和反向输入端不等。同向电压>反向电压，则输出电压接近正的最大值;同向电压<反向电压，则输出电压接近0V或负的最大值(视乎双电源或单电源)。如果检测到电压不符合这个规则，则器件必坏无疑!这样你不必使用代换法，不必拆下电路板上的芯片就可以判断运算放大器的好坏了。 SMT元件测试小窍门有些贴片元件非常细小，用普通万用表表笔测试检修时很不方便，一是容易造成短路，二是对涂有绝缘涂层的电路板不便接触到元件管脚的金属部分。这里告诉大家一个简便方法，会给检测带来不少方便。取两枚最小号的缝衣针，将之与万用表笔靠紧，然后取一根多股电缆里的细铜线，用细铜线将表笔和缝衣针绑在一起，再用焊锡焊牢。这样用带有细小针尖的表笔去测那些SMT元件的时候就再无短路之虞，而且针尖可以刺破绝缘涂层，直捣关键部位，再也不必费神去刮那些膜膜了。公共电源短路检修电路板维修中，如果碰到公共电源短路的故障往往头大，因为很多器件都共用同一电源，每一个用此电源的器件都有短路的嫌疑，如果板上元件不多，采用“锄大地”的方式终归可以找到短路点，如果元件太多，“锄大地”能不能锄到状况就要靠运气了。在此推荐一比较管用的方法，采用此法，事半功倍，往往能很快找到故障点。要有一个电压电流皆可调的电源，电压0-30V，电流0-3A，此电源不贵，300元左右。将开路电压调到器件电源电压水平，先将电流调至最小，将此电压加在电路的电源电压点如74系列芯片的5V和0V端，视乎短路程度，慢慢将电流增大，用手摸器件，当摸到某个器件发热明显，这个往往就是损坏的元件，可将之取下进一步测量确认。当然操作时电压一定不能超过器件的工作电压，并且不能接反，否则会烧坏其它好的器件。橡皮解决大问题工业控制用到的板卡越来越多，很多板卡采用金手指插入插槽的方式.由于工业现场环境恶劣，多尘、潮湿、多腐蚀气体的环境易使板卡产生接触不良故障，很多朋友可能通过更换板卡的方式解决了问题，但购买板卡的费用非常可观，尤其某些进口设备的板卡。其实大家不妨使用橡皮擦在金手指上反复擦几下，将金手指上的污物清理干净后，再试机，没准就解决了问题!方法简单又实用。电气故障分析各种时好时坏电气故障从概率大小来讲大概包括以下几种情况：接触不良板卡与插槽接触不良、缆线内部折断时通时不通、线插头及接线端子接触不好、元器件虚焊等皆属此类; 信号受干扰对数字电路而言，在特定的情况条件下，故障才会呈现，有可能确实是干扰太大影响了控制系统使其出错，也有电路板个别元件参数或整体表现参数出现了变化，使抗干扰能力趋向临界点，从而出现故障; 元器件热稳定性不好从大量的维修实践来看，其中首推电解电容的热稳定性不好，其次是其它电容、三极管、二极管、IC、电阻等; 电路板上有湿气、尘土等湿气和积尘会导电，具有电阻效应，而且在热胀冷缩的过程中阻值还会变化，这个电阻值会同其它元件有并联效果，这个效果比较强时就会改变电路参数，使故障发生; 软件也是考虑因素之一电路中许多参数使用软件来调整，某些参数的裕量调得太低，处于临界范围，当机器运行工况符合软件判定故障的理由时，那么报警就会出现。以上就是电路设计中，元器件家族中最容易发生故障的元器件，希望能给大家帮助。

时间：2020-05-24 关键词：电容电子元器件电路设计