数字与模拟电路设计技巧IC与LSI的功能大幅提升使得高压电路与电力电路除外，几乎所有的电路都是由半导体组件所构成，虽然半导体组件高速、高频化时会有EMI的困扰，不过为了充分发挥半导体组件应有的性能，电路板设计与封装技术仍具有决定性的影响。 模拟与数字技术的融合由于IC与LSI半导体本身的高速化，同时为了使机器达到正常动作的目的，因此技术上的跨越竞争越来越激烈。虽然构成系统的电路未必有clock设计，但是毫无疑问的是系统的可靠度是建立在电子组件的选用、封装技术、电路设计与成本，以及如何防止噪讯的产生与噪讯外漏等综合考虑。机器小型化、高速化、多功能化使得低频/高频、大功率信号/小功率信号、高输出阻抗/低输出阻抗、大电流/小电流、模拟/数字电路，经常出现在同一个高封装密度电路板，设计者身处如此的环境必需面对前所未有的设计思维挑战，例如高稳定性电路与吵杂(noisy)性电路为邻时，如果未将噪讯入侵高稳定性电路的对策视为设计重点，事后反复的设计变更往往成为无解的梦魇。模拟电路与高速数字电路混合设计也是如此，假设微小模拟信号增幅后再将full scale 5V的模拟信号，利用10bit A/D转换器转换成数字信号，由于分割幅宽祇有4.9mV，因此要正确读取该电压level并非易事，结果造成10bit以上的A/D转换器面临无法顺利运作的窘境。另一典型实例是使用示波器量测某数字电路基板两点相隔10cm的ground电位，理论上ground电位应该是零，然而实际上却可观测到4.9mV数倍甚至数十倍的脉冲噪讯(pulse noise)，如果该电位差是由模拟与数字混合电路的grand所造成的话，要测得4.9 mV的信号根本是不可能的事情，也就是说为了使模拟与数字混合电路顺利动作，必需在封装与电路设计有相对的对策，尤其是数字电路switching时，ground vance noise不会入侵analogue ground的防护对策，同时还需充分检讨各电路产生的电流回路(route)与电流大小，依此结果排除各种可能的干扰因素。以上介绍的实例都是设计模拟与数字混合电路时经常遇到的瓶颈，如果是设计12bit以上A/D转换器时，它的困难度会更加复杂。
上传时间： 2013-11-16
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PCB 布线原则连线精简原则连线要精简，尽可能短，尽量少拐弯，力求线条简单明了，特别是在高频回路中，当然为了达到阻抗匹配而需要进行特殊延长的线就例外了，例如蛇行走线等。安全载流原则铜线的宽度应以自己所能承载的电流为基础进行设计，铜线的载流能力取决于以下因素：线宽、线厚（铜铂厚度）、允许温升等，下表给出了铜导线的宽度和导线面积以及导电电流的关系（军品标准），可以根据这个基本的关系对导线宽度进行适当的考虑。印制导线最大允许工作电流（导线厚50um，允许温升10℃）导线宽度（Mil） 导线电流（A） 其中:K 为修正系数，一般覆铜线在内层时取0.024，在外层时取0.048；T 为最大温升，单位为℃;A 为覆铜线的截面积，单位为mil（不是mm，注意）；I 为允许的最大电流，单位是A。电磁抗干扰原则电磁抗干扰原则涉及的知识点比较多，例如铜膜线的拐弯处应为圆角或斜角（因为高频时直角或者尖角的拐弯会影响电气性能）双面板两面的导线应互相垂直、斜交或者弯曲走线，尽量避免平行走线，减小寄生耦合等。一、 通常一个电子系统中有各种不同的地线，如数字地、逻辑地、系统地、机壳地等，地线的设计原则如下：1、 正确的单点和多点接地在低频电路中，信号的工作频率小于1MHZ，它的布线和器件间的电感影响较小，而接地电路形成的环流对干扰影响较大，因而应采用一点接地。当信号工作频率大于10MHZ 时，如果采用一点接地，其地线的长度不应超过波长的1/20，否则应采用多点接地法。2、 数字地与模拟地分开若线路板上既有逻辑电路又有线性电路，应尽量使它们分开。一般数字电路的抗干扰能力比较强，例如TTL 电路的噪声容限为0.4~0.6V，CMOS 电路的噪声容限为电源电压的0.3~0.45 倍，而模拟电路只要有很小的噪声就足以使其工作不正常，所以这两类电路应该分开布局布线。3、 接地线应尽量加粗若接地线用很细的线条，则接地电位会随电流的变化而变化，使抗噪性能降低。因此应将地线加粗，使它能通过三倍于印制板上的允许电流。如有可能，接地线应在2~3mm 以上。4、 接地线构成闭环路只由数字电路组成的印制板，其接地电路布成环路大多能提高抗噪声能力。因为环形地线可以减小接地电阻，从而减小接地电位差。二、 配置退藕电容PCB 设计的常规做法之一是在印刷板的各个关键部位配置适当的退藕电容，退藕电容的一般配置原则是：?电电源的输入端跨½10~100uf的的电解电容器，如果印制电路板的位置允许，采Ó100uf以以上的电解电容器抗干扰效果会更好¡���?原原则上每个集成电路芯片都应布置一¸0.01uf~`0.1uf的的瓷片电容，如遇印制板空隙不够，可Ã4~8个个芯片布置一¸1~10uf的的钽电容（最好不用电解电容，电解电容是两层薄膜卷起来的，这种卷起来的结构在高频时表现为电感，最好使用钽电容或聚碳酸酝电容）。���?对对于抗噪能力弱、关断时电源变化大的器件，ÈRA、¡ROM存存储器件，应在芯片的电源线和地线之间直接接入退藕电容¡���?电电容引线不能太长，尤其是高频旁路电容不能有引线¡三¡过过孔设¼在高ËPCB设设计中，看似简单的过孔也往往会给电路的设计带来很大的负面效应，为了减小过孔的寄生效应带来的不利影响，在设计中可以尽量做到£���?从从成本和信号质量两方面来考虑，选择合理尺寸的过孔大小。例如¶6- 10层层的内存模¿PCB设设计来说，选Ó10/20mi（（钻¿焊焊盘）的过孔较好，对于一些高密度的小尺寸的板子，也可以尝试使Ó8/18Mil的的过孔。在目前技术条件下，很难使用更小尺寸的过孔了（当孔的深度超过钻孔直径µ6倍倍时，就无法保证孔壁能均匀镀铜）；对于电源或地线的过孔则可以考虑使用较大尺寸，以减小阻抗¡���?使使用较薄µPCB板板有利于减小过孔的两种寄生参数¡���? PCB板板上的信号走线尽量不换层，即尽量不要使用不必要的过孔¡���?电电源和地的管脚要就近打过孔，过孔和管脚之间的引线越短越好¡���?在在信号换层的过孔附近放置一些接地的过孔，以便为信号提供最近的回路。甚至可以ÔPCB板板上大量放置一些多余的接地过孔¡四¡降降低噪声与电磁干扰的一些经Ñ?能能用低速芯片就不用高速的，高速芯片用在关键地方¡?可可用串一个电阻的方法，降低控制电路上下沿跳变速率¡?尽尽量为继电器等提供某种形式的阻尼，ÈRC设设置电流阻尼¡?使使用满足系统要求的最低频率时钟¡?时时钟应尽量靠近到用该时钟的器件，石英晶体振荡器的外壳要接地¡?用用地线将时钟区圈起来，时钟线尽量短¡?石石英晶体下面以及对噪声敏感的器件下面不要走线¡?时时钟、总线、片选信号要远ÀI/O线线和接插件¡?时时钟线垂直ÓI/O线线比平行ÓI/O线线干扰小¡? I/O驱驱动电路尽量靠½PCB板板边，让其尽快离¿PC。。对进ÈPCB的的信号要加滤波，从高噪声区来的信号也要加滤波，同时用串终端电阻的办法，减小信号反射¡? MCU无无用端要接高，或接地，或定义成输出端，集成电路上该接电源、地的端都要接，不要悬空¡?闲闲置不用的门电路输入端不要悬空，闲置不用的运放正输入端接地，负输入端接输出端¡?印印制板尽量使Ó45折折线而不Ó90折折线布线，以减小高频信号对外的发射与耦合¡?印印制板按频率和电流开关特性分区，噪声元件与非噪声元件呀距离再远一些¡?单单面板和双面板用单点接电源和单点接地、电源线、地线尽量粗¡?模模拟电压输入线、参考电压端要尽量远离数字电路信号线，特别是时钟¡?对¶A/D类类器件，数字部分与模拟部分不要交叉¡?元元件引脚尽量短，去藕电容引脚尽量短¡?关关键的线要尽量粗，并在两边加上保护地，高速线要短要直¡?对对噪声敏感的线不要与大电流，高速开关线并行¡?弱弱信号电路，低频电路周围不要形成电流环路¡?任任何信号都不要形成环路，如不可避免，让环路区尽量小¡?每每个集成电路有一个去藕电容。每个电解电容边上都要加一个小的高频旁路电容¡?用用大容量的钽电容或聚酷电容而不用电解电容做电路充放电储能电容，使用管状电容时，外壳要接地¡?对对干扰十分敏感的信号线要设置包地，可以有效地抑制串扰¡?信信号在印刷板上传输，其延迟时间不应大于所有器件的标称延迟时间¡环境效应原Ô要注意所应用的环境，例如在一个振动或者其他容易使板子变形的环境中采用过细的铜膜导线很容易起皮拉断等¡安全工作原Ô要保证安全工作，例如要保证两线最小间距要承受所加电压峰值，高压线应圆滑，不得有尖锐的倒角，否则容易造成板路击穿等。组装方便、规范原则走线设计要考虑组装是否方便，例如印制板上有大面积地线和电源线区时（面积超¹500平平方毫米），应局部开窗口以方便腐蚀等。此外还要考虑组装规范设计，例如元件的焊接点用焊盘来表示，这些焊盘（包括过孔）均会自动不上阻焊油，但是如用填充块当表贴焊盘或用线段当金手指插头，而又不做特别处理，（在阻焊层画出无阻焊油的区域），阻焊油将掩盖这些焊盘和金手指，容易造成误解性错误£SMD器器件的引脚与大面积覆铜连接时，要进行热隔离处理，一般是做一¸Track到到铜箔，以防止受热不均造成的应力集Ö而导致虚焊£PCB上上如果有¦12或或方Ð12mm以以上的过孔时，必须做一个孔盖，以防止焊锡流出等。经济原则遵循该原则要求设计者要对加工，组装的工艺有足够的认识和了解，例È5mil的的线做腐蚀要±8mil难难，所以价格要高，过孔越小越贵等热效应原则在印制板设计时可考虑用以下几种方法：均匀分布热负载、给零件装散热器，局部或全局强迫风冷。从有利于散热的角度出发，印制板最好是直立安装，板与板的距离一般不应小Ó2c，，而且器件在印制板上的排列方式应遵循一定的规则£同一印制板上的器件应尽可能按其发热量大小及散热程度分区排列，发热量小或耐热性差的器件（如小信号晶体管、小规模集³电路、电解电容等）放在冷却气流的最上（入口处），发热量大或耐热性好的器件（如功率晶体管、大规模集成电路等）放在冷却Æ流最下。在水平方向上，大功率器件尽量靠近印刷板的边沿布置，以便缩短传热路径；在垂直方向上，大功率器件尽量靠近印刷板上方布置£以便减少这些器件在工作时对其他器件温度的影响。对温度比较敏感的器件最好安置在温度最低的区域（如设备的µ部），千万不要将它放在发热器件的正上方，多个器件最好是在水平面上交错布局¡设备内印制板的散热主要依靠空气流动，所以在设计时要研究空气流动的路径，合理配置器件或印制电路板。采用合理的器件排列方式，可以有效地降低印制电路的温升。此外通过降额使用，做等温处理等方法也是热设计中经常使用的手段¡
上传时间： 2013-11-24
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设计了感应耦合电能传输系统与二极管整流及同步整流电路，并针对输出低电压大电流的情况，分析了整流电路的效率。通过对实验电路进行对比测试，验证了系统效果。测试结果表明，在感应耦合电能传输系统中应用同步整流技术，系统效率得到显著提高。
上传时间： 2013-11-04
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设计了一种数字跟踪式复合结构的压电陶瓷驱动电源。采用数字式自适应信号源，驱动高精度运放OP07和高压大电流运放PA04组成复合式放大器，通过合理的相位补偿、保护电路设计和散热计算，实现高精度低漂移的压电陶瓷驱动。
上传时间： 2013-10-19
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为了满足井下复杂的运行环境及井下避难硐室对电池电源运行稳定、安全可靠、大电流输出等关键要求，结合MAX17830芯片的特点，提出一种全新的电池电源管理系统构架和硬件解决方案。系统以MAX17830为核心，采用飞思卡尔的Kinets系列中的k10处理器，集成uC/OS-Ⅱ嵌入式实时操作系统，以高灵活性和高可靠性的方式提供了一套电池电源管理方案，具有电池管理所需要的数据采集、状态监控、安全管理、均衡管理和通信等各种功能
上传时间： 2013-10-26
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为研究功率型锂离子电池性能，对某35 Ah功率型锂离子电池单体进行了充放电特性试验和分析，由此获得功率型电池在不同温度和不同倍率下的充放电特性、内阻特性和温升特性。研究结果表明，低温下电池的充放电内阻较大，充放电性能衰减显著；常温下电池的内阻较小，充放电温升较小，大电流充放电的容量稳定性好，质量比能量高，作为电传动车辆主要或辅助动力源具有良好的应用前景。
上传时间： 2013-11-13
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电容降压的工作原理并不复杂。他的工作原理是利用电容在一定的交流信号频率下产生的容抗来限制最大工作电流。例如,在50Hz的工频条件下,一个1uF的电容所产生的容抗约为3180欧姆。当220V的交流电压加在电容器的两端,则流过电容的最大电流约为70mA。
上传时间： 2014-01-01
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针对污水处理厂剩余污泥含水率高，达到70%~80%，不利于进一步处理的问题，根据污水成分及其处理工艺特点，提出了一种基于高压脉冲电场技术的污水处理的方法。本文从理论上系统地阐述了高压脉冲电场处理装置的研制，设计了低成本高压脉冲电源，最高电压10 kV，最大电流50 A，并且能方便的调节电场参数。
上传时间： 2013-10-10
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N79E8132移动电源方案功能介绍 本方案的特色是采用新唐生产的兼容MCS-51核心的N79E8132单片机，可以在-40度到85度温度范围内安全工作，具备4K FLASH，4K DATAFLASH，512B RAM，高精度10位ADC，内置带隙电压可省去外部参考电压，内置22.1184M、11.0592M振荡器，并具有可分频的时钟供单片机核心使用，可以根据性能需要灵活选择工作时钟，提高工作效率，具备外部中断、按键中断，可以灵活实现单片机进入掉电模式后的唤醒功能，具备停机、掉电模式，在产品不使用的时候进入掉电模式，实现环保节能，支持ICE仿真工具，ICP、串口ISP烧写，开发硬件成本低。软件开发可以使用KEIL C，容易上手。 充电部分采用通用的TP4056，价格便宜，容易采购，可以通过外部元件灵活配置充电电流。 升压部分采用日本精工的S8365，工作频率1.2M，外置MOS，容易实现大电流，高效率，电感小型化节省成本。 技术参数 1. 输入： USB 5V/1A ，充电电流可达500-850mA，可根据需要进行设置 2. 输出： USB 5V/1A，效率最高可达到90％以上，可根据需要提高到2A 3. 电量指示： （可根据需要自行设定） 四灯全亮 75%-100% 三个指示灯亮 50%-75% 两个灯亮 25%-55% 一个指示灯亮 5%-25% 无指示灯亮 5%以下 4.充电指示： 25%以下 一个指示灯闪 25%-50% 一个指示灯亮 第二个闪 50%--75% 二个指示灯亮 第三个闪 75%-99% 三个指示灯亮 第四个闪 100% 四个指示灯长亮。 5．智能保护： 低电保护：电池电压低于3V时自动关闭升压 放电保护：放电电流大于额定电流自动关闭升压输出(1A模式设置为1.5A保护) 温度保护：检测电池温度，高于55度自动关闭升压输出（可选） 低电流关机：当外部设备的电流需求小于100mA时，关闭升压输出以节省电力。 6．按键操作： 短按按键，4个LED显示剩余电量3～5秒自动关闭 按键长按， LED点亮，闪烁3次后开启升压，显示电量，30秒内没有连接外部设备自动关机。 开机状态长按，点亮照明LED，再长按熄灭照明LED，照明LED点亮状态不会进入自动关机 带照明功能。（可选）8．原理图 9．BOM 序号 类型 参数 位号 封装 数量 1 IC N79E8132AS16 U2 SO16 1 2 IC S8365C U4 SOT26 1 3 IC TP4056 U3 SO8M1T 1 4 贴片电阻 0.1R R25 1206 1 5 贴片电阻 1A R28 1812 1 6 贴片电阻 22R R24 0603 1 7 贴片电阻 22R R30 0805 1 8 贴片电阻 100R R3 0805 1 9 贴片电阻 1K R1 R11 R12 R13 R14 0603 5 10 贴片电阻 2.4K R4 0603 1 11 贴片电阻 10K R6 R15 R21 R22 R23 R29 R31 R32 0603 8 12 贴片电阻 43.2KF R46 0603 1 13 贴片电阻 49.9KF R47 R49 0603 2 14 贴片电阻 68KF R27 0603 1 15 贴片电阻 75KF R48 0603 1 16 贴片电阻 100K R2 R16 0603 2 17 贴片电阻 220KF R17 R26 0603 2 18 贴片电阻 1M R5 R7 R18 0603 3 19 贴片电容 47P C1 C7 0603 2 20 贴片电容 103 C4 C8 C9 C13 C14 0603 5 21 贴片电容 104 C2 C5 C11 C16 C17 0603 5 22 贴片电容 226 C3 C6 C10 C12 C15 1206 5 23 贴片电感 3.6UH/3A L1 WBL076 1 24 二极管 1N4148 D1 SOD323 1 25 LED Blue D2 D3 D4 D5 D6 LED 5 26 二极管 SK34 D7 DO214 1 27 MOS 2N7002 Q2 Q5 SOT23 2 28 MOS AO3400 Q3 SOT23 1 29 MOS AO3401 Q4 SOT23 1 30 USB USB J3 USBAFRSMD1 1 31 USB_MINI USB_MINI J4 USBMINIMICRO 1 32 SWPB SWPB S1 SW7X7H 1 10.部件功能说明
上传时间： 2013-11-16
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本设计采用一种MC34063芯片的DC-DC电源变换控制器作为开关稳压电源的控制核心, 实现了其输入电压为交流220V±20％，输出电压为直流30V～36V的可调范围，最大电流2A，电压调整率、负载调整率达到要求等功能。其中DC-DC电源变换控制器提供的直流输出不仅与供电电源共地,而且有两组与供电电源隔离.
上传时间： 2013-10-10
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