电子设计

1、晶体管基本放大电路有共射、共集、共基三种接法,请简述这三种基本放大电路的特点。

共射:共射放大电路具有放大电流和电压的作用,输入电阻大小居中,输出电阻较大,频带较窄,适用于一般放大。

共集:共集放大电路只有电流放大作用,输入电阻高,输出电阻低,具有电压跟随的特点,常做多级放大电路的输入级和输出级。

共基:共基电路只有电压放大作用,输入电阻小,输出电阻和电压放大倍数与共射电路相当,高频特性好,适用于宽频带放大电路。

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2、多级放大电路的级间耦合方式有哪几种?哪种耦合方式的电路零点偏移最严重?哪种耦合方式可以实现阻抗变换?

有三种耦合方式:直接耦合、阻容耦合、变压器耦合。直接耦合的电路零点漂移最严重,变压器耦合的电路可以实现阻抗变换。

3、名词解释:耦合、去耦、旁路、滤波。

耦合:两个本来分开的电路之间或一个电路的两个本来相互分开的部分之间的交链。可使能量从一个电路传送到另一个电路,或由电路的一个部分传送到另一部分。

去耦:阻止从一电路交换或反馈能量到另一电路,防止发生不可预测的反馈,影响下一级放大器或其它电路正常工作。

旁路:将混有高频信号和低频信号的信号中的高频成分通过电子元器件(通常是电容)过滤掉,只允许低频信号输入到下一级,而不需要高频信号进入。

滤波:滤波是将信号中特定波段频率滤除的操作,是抑制和防止干扰的一项重要措施。

4、什么是竞争与冒险?

逻辑电路中,由于门的输入信号经过不同的延时,到达门的时间不一致,这种情况叫竞争。由于竞争而导致输出产生毛刺(瞬间错误),这一现象叫冒险。

5、无源滤波器和有源滤波器有什么区别?

无源滤波器由无源器件R、L、C组成,将其设计为某频率下极低阻抗,对相应频率谐波电流进行分流,其行为模式为提供被动式谐波电流旁路通道。

无源滤波器可分为两大类:调谐滤波器和高通滤波器。无源滤波器结构简单、成本低廉、运行可靠性高,是应用广泛的被动式谐波治理方案。有源滤波器由有源器件(如集成运放)和R、C组成,不用电感L、体积小、重量轻。

有源滤波器实际上是一种具有特定频率响应的放大器。集成运放的开环电压增益和输入阻抗很高,输出电阻很小,构成有源滤波电路后有一定的电压放大和缓冲作用。集成运放带宽有限,所以有源滤波器的工作频率做不高。

6、请问锁相环由哪几部分组成?

由鉴相器、环路滤波器和压控振荡器三部分组成,有的锁相环还多一个1/N分频器。

7、请问RS-232C标准的逻辑0和逻辑1电压范围是多少?CAN和RS485收发器工作电平是几伏?

RS-232C电气标准是负逻辑,逻辑0的电压范围是+5V~+15V,逻辑1的电压范围是-5V~-15V。

CAN收发器工作电平是5V,RS485收发器工作电平是3.3V。

8、名词解释:UART、USRT、USART。

UART:UniversalAsychronous Receiver/Transmitter,通用异步接收器/发送器,能够完成异步通信。

USRT:UniversalSychronous Receiver/Transmitter,通用同步接收器/发送器,能够完成同步通信。

USART:UniversalSychronous Asychronous Receiver/Transmitter,通用同步异步接收器/发送器,能完成异步和同步通信。

9、请问串口异步通信的字符帧格式由哪几部分组成?

由起始位、数据位、奇偶校验位和停止位四部分组成。

10、请简述USB HOST、USB Slave和USB OTG的区别。

USB HOST是主机,实现控制功能,也可以存取数据,如电脑PC。USB HOST主机只可以和USBSlave设备连接。

USB Slave是从设备,属于被控制设备,可输入输出数据,如U盘、移动硬盘、MP3、MP4、鼠标、键盘、游戏手柄、网卡、打印机、读卡器等USB设备。

USB OTG全称是USBOn-The-Go,属于直接控制和传输设备,既可以做USB HOST也可以做USB Slave,通过ID信号来控制主、从切换。

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11、请列举您知道的逻辑电平。

低速:RS232、RS422、RS485、TTL、CMOS、LVTTL、LVCMOS、ECL、PECL、LVPECL

高速:LVDS、GTL、PGTL、CML、HSTL、SSTL

12、请列举您知道的差分平衡电平接口。

RS422、RS485、RJ45、CAN、USB、LVDS。

13、电磁干扰的三要素是什么?

电磁干扰源、干扰传播路径和干扰敏感设备。

14、请解释一下什么是串扰和振铃。

串扰:串扰是指一个信号被其它信号干扰,作用原理是电磁场耦合。信号线之间的互感和互容会引起线上的噪声。容性耦合引发耦合电流,而感性耦合引发耦合电压。

振铃:是因为信号线本身阻抗不匹配导致信号发生反射和叠加,从而使信号出现了振荡波形。

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15、您所遇到的需要控制单端阻抗为50欧姆、75欧姆的信号有哪些?您所遇到的需要控制差分阻抗为90欧姆、100欧姆、120欧姆的信号有哪些?

一般的高频信号线均为50欧姆~60欧姆。75欧姆主要是视频信号线。USB信号线差分阻抗为90欧姆,以太网差分信号线差分阻抗为100欧姆。RS422、RS485、CAN差分信号的差分阻抗为120欧姆。

16、差分线走线有两个原则:等长和等距。但在实际布线中可能无法两者都完全满足,那么请问是等长优先还是等距优先?

应该等长优先,差分信号是以信号的上升沿和下降沿的交点作为信号变化点的,走线不等长的话会使这个交点偏移,对信号的时序影响较大,另外还给差分信号中引入了共模的成分,降低信号的质量,增加了EMI。

小范围的不等距对差分信号影响并不是很大,间距不一致虽然会导致差分阻抗发生变化,但因为差分对之间的耦合本身就不显著,所以阻抗变化范围也是很小的,通常在10%以内,只相当于一个过孔造成的反射,这对信号传输不会造成明显的影响。

17、为什么高频信号线的参考地平面要连续(即高频信号线不能跨岛)?

参考地平面给高频信号线提供信号返回路径,返回路劲最好紧贴信号线,最小化电流环路的面积,这样有利于降低辐射、提高信号完整性。

如果参考地平面不连续,则信号会自己寻找最小路径,这个返回路径可能和其他信号回路叠加,导致互相干扰。而且高频信号跨岛会使信号的特征阻抗产生特变,导致信号的反射和叠加,产生振铃现象。

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18、请问什么是半固化片?

半固化片是PCB中的介质材料和粘合材料,由玻璃纤维和环氧树脂组成,介电常数大概是4.0~4.5。在常温下半固化片是固态,高温加热时半固化片胶状化将上下两侧铜箔粘合起来,半固化片成为中间的介质。

19、请问什么是通孔、盲孔和埋孔?孔径多大可以做机械孔,孔径多小必须做激光孔?请问激光微型孔可以直接打在元件焊盘上吗,为什么?

通孔是贯穿整个PCB的过孔,盲孔是从PCB表层连接到内层的过孔,埋孔是埋在PCB内层的过孔。

大多数PCB厂家的加工能力是这样的:大于等于8mil的过孔可以做机械孔,小于等于6mil的过孔需要做激光孔。对小于等于6mil的微型孔,在钻孔空间不够时,允许一部分过孔打在PCB焊盘上。

20、请问过孔有哪两个寄生参数?这两个寄生参数对电路有什么影响?

过孔有两寄生参数:寄生电容和寄生电感。

寄生电容会延长信号的上升时间,降低电路的速度。寄生电感会削弱旁路电容的贡献,减弱整个电源系统的滤波效果。

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围观 17

ESD、EMI、EMC 设计是电子工程师在设计中遇到常见难题,电磁兼容性(EMC)是指设备或系统在其电磁环境中符合要求运行并不对其环境中的任何设备产生无法忍受的电磁干扰的能力。因此,EMC包括两个方面的要求:一方面是指设备在正常运行过程中对所在环境产生的电磁干扰不能超过一定的限值;另一方面是指器具对所在环境中存在的电磁干扰具有一定程度的抗扰度,即电磁敏感性。 所谓电磁干扰是指任何能使设备或系统性能降级的电磁现象。而所谓电磁干扰是指因电磁干扰而引起的设备或系统的性能下降。

EMC包括EMI(电磁干扰)及EMS(电磁耐受性)两部份,所谓EMI电磁干扰,乃为机器本身在执行应有功能的过程中所产生不利于其它系统的电磁噪声;而EMS乃指机器在执行应有功能的过程中不受周围电磁环境影响的能力。

在电子产品的设计中,为获得良好的EMC性能和成本比,对产品进行EMC设计是重要的;电子产品的EMC性能是设计赋予的。测试仅仅是将电子产品固有的EMC性能用某种定量的方法表征出来。

对于EMC设计来讲:

首先,应在研发前期考虑EMC设计。

如果产品设计前期不考虑EMC问题,仅寄希望于测试阶段解决(表现为通过整改来解决设计成型产品的EMC问题,这样大量的人力和物力都投入在后期的测试/验证、整改阶段)。那么,即使产品整改成功,大多情况下还是会由于整改涉及电路原理、PCB设计、结构模具的变更,导致研发费用大大增加,周期大大延长。只有在前期产品设计过程中考虑与预测EMC问题,把EMC变成一种可控的设计技术,并行和同步于产品功能设计的过程,才能一次性地把产品设计好。

其次,应该系统化的进行EMC设计。

通过设计提高电子产品的EMC性能,绝对不是企业内EMC专家一个人所赋予的,因为EMC绝对不可能脱离产品硬件、结构等实物而存在。因此,要使设计的电子产品一次取得良好的EMC性能,就需要提高产品设计工程师的EMC经验与意识问题。如硬件工程师,除了原先必须掌握的电路设计知识外,还应该掌握EMI和EMS抗干扰设计的基本知识;PCB设计工程师需要掌握相应的器件布局、层叠设计、高速布线方面的EMC设计知识;结构工程师也需要了解产品结构的屏蔽等方面的设计知识。因为这些共同参与产品设计的工程师,要去实现FMC专家在产品设计过程中所提出的意见,就要理解、领会EMC专家所提出的建议的奥秘,并与各自领域的设计特点相结合,将所有EMC问题的萌芽消灭在产品设计阶段。只有所有参与产品设计的开发人员共同提高EMC素质,才能设计出具有高性能EMC的电子产品。

一般电子产品设计时不考虑EMC问题,就会导致EMC测试失败,以致不能通过相关法规的认证。下图概述了EMC、EMI、ESD评审的要点。

电子设计中绕不开的EMC、EMI、ESD
EMC、EMI、ESD评审的要点

电子设计中绕不开的EMC、EMI、ESD
EMC、EMI、ESD评审的要点

随着电气电子技术的发展,家用电器产品日益普及和电子化,广播电视、邮电通讯和计算机及其网络的日益发达,电磁环境日益复杂和恶化,使我们逐渐关注设备的工作环境,日益关注电磁环境对电子设备的影响,电气电子产品的电磁干扰(EMI)和电磁兼容性(EMC)的问题越来越受到工程师和生产企业的重视。

在ESD防护中,大体可以分为两大类。

传导性ESD防护

对静电电流在电路中防护主要使用一些保护器件,在敏感器件前端构成保护电路,引导或耗散电流。此类保护器件有:陶瓷电容,压敏电阻,TVS管等。

辐射性ESD防护

对于静电产生的场对敏感电路产生影响,防护方法主要是尽量减少场的产生和能量,通过结构的改善增加防护能力,对敏感线路实施保护。对场的保护通常比较困难,在改良实践中探索出了一种叫做等位体的方法。通过有效地架接,是壳体形成电位相同体,抑制放电。事实证明此种方式有效易于实施。

防护静电的一般方法有许多,包括减少静电的积累;使产品绝缘,防止静电发生;对敏感线路提供支路分流静电电流;对放电区域的电路进行屏蔽;减少环路面积以保护电路免受静电放电产生的磁场的影响。有针对直接放电的,也有针对关联场的耦合。

来源:21ic电子网

围观 494

随着技术的发展,各种新型的电子产品设计不断在市场上现身,包括可穿戴设备、虚拟现实(VR)眼镜和无人机等。其中,无人机的应用行业越来越广泛,不仅在玩具市场占到主导地位,在军事应用和民用上也有极大的拓展。为了应对市场的火热,强的续航能力成为提升无人机竞争力的重要因素之一。但由于电池的瓶颈,因此对无人机控制MCU有低功耗、高性能、小型化、安全性高等要求。

作为物联网的领先芯片厂商芯科科技(Silicon Labs)的中国地区代理商,世强科技特别著重在无人机应用及设计领域的布局,并通过Silicon Labs新一代基于节能Gecko技术的EFM32TM Jade Gecko MCU系列产品中具备的最先进的硬件加密引擎、灵活的低功耗模式、丰富的资源外设和可扩展的存储器容量选项等特性,进一步协助无人机开发商优化产品设计。


图说:基于Silicon Labs节能的MCU设计架构,EFM32 Jade Gecko拥有极佳的能源效率。

灵活的功耗模式为无人机提供超长续航能力

EFM32JG MCU有EM0(正常)、EM1(睡眠)、EM2(深度睡眠)、EM3(停止)、EM4(冬眠)、EM5(停机)六种不同的灵活的功耗模式。Jade Gecko功耗模式旨在实现高度的自主运行。MCU智能结合了外围设备、低漏电RAM、数据保持、DMA和互联能力、低功耗振荡器以及极短的唤醒时间,因此长时间在低能耗模式下的运行效果极具吸引力,从而降低了无人机的能耗。

EFM32JG MCU有增强的外设反射系统(PRS),该系统能够让低功耗外设自主运行,同时保持MCU内核处于休眠状态,允许可连接设备更长时间的处于休眠状态,从而延长无人机电池使用寿命。节能的低活动模式(Active-Mode)电流(63μA/MHz)可以更快执行计算密集型任务。而低睡眠模式(Sleep-Mode)电流(1.4μA,最低至30nA)和超快速唤醒/休眠转换特性进一步减少了无人机整体能耗。

JadeGecko MCU还集成了高效率的DC-DC降压型转换器。该片上转换器能够提供总计200mA的电流,除了为MCU供电之外,还可以为无人机的其他系统组件供电。这一电源管理创新技术消除了通常所需的片外DC-DC转换器,减少了物料清单(BOM)成本和电路板面积,非常适合在尺寸和重量非常有限的无人机应用中。

欲了解更多Silicon Labs EFM32 Gecko MCU产品及参考设计信息,请访问:http://cn.silabs.com/products/mcu/32-bit/efm32-jade-gecko/Pages/efm32-ja...

原文链接:http://www.sekorm.com/news/4247.html

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