写的不错,单电源设计转换成双电源设计的思路也很好,有效抑制了波形被截止。除了使用这种分压式的参考电压的方式,还有一种直接采用自举电容的方式也是我们很常用的。
panziqing 发布的帖子
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RE: TI高性能模拟器件选型指南——运算放大器
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RE: Alitum Designer个人使用规则总览
如果一开始就发现元件全部都是绿的,那么最大的可能是,你将元件移出了淡红色的room。布线默认必须在room中进行,你要是不希望报这个错,可以直接删除room。
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Alitum Designer个人使用规则总览
很多同学在绘制PCB的时候会发现元件变成绿色之类的问题,其实都是规则没有合理设置的原因。之前有人问到我的规则设置,我在这里给大家看看我的规则设置,大部分还是参考著名板厂嘉立创的,大家投板投嘉立创的话应该是一点问题都没有。
到PCB绘制界面下面,点开Design-ruleclearence
线、焊盘、铺铜的间距,一般板厂支持到6mil,保险起见我取的7mil。short circuit
肯定是不允许短路了。unroute net
检查没有连接的线,这是后期使用DRC(design rule check)时最重要的一条,因为只有它才能检测出是否断路,断路短路是最重要的必须检查的内容。width
线宽,我取6mil-1000mil,这个线宽的具体选择必须根据实际电流选择,一个常见的规律就是1A电流对应1mm线宽,1mil=0.254mm,这个自己换算吧,通常preference我使用10mil。
一些芯片引脚偏窄,我就会取细一点的。routing corners
限制最短的斜45°走线。
routing via
过孔大小,一般使用双面板,需要过孔,过孔大小取决于你要过的线宽,一般过孔的hole会比线宽大一点,diameter会是hole 的两倍,按照这个原则来选择过孔一般不会出错。solder mask expansion
阻焊层设置,你可以设置成2-3mil,我没改过。power plane connect style
这里是我的比较特别的设置,限制了焊盘和铺铜的连接方式。plane clearence
单独设置plane的间距限制。polygon connect style
这也是我的特殊设置。hole size
有时候我会打定位孔,不过我的定位孔大小一般会采用现成的螺丝钉大小,比如M3的螺丝、铜柱之类的。silk相关
silk的规则我一般直接全部设成0.
检查规则
检查规则可以使用快捷键TD也可以在菜单栏使用(tools - design rule check)会跑出一个html文件,点击连接可以迅速对应到错误,一般我们主要看的也就那几个。
然后把错误解决下,熟练的话,你这一步应该会没有报错,最终结果:
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RE: 学习笔记(一)
在 学习笔记(一) 中说:
写的挺详细的,这个部分的内容主要针对高频信号处理,比如放大器在处理高频信号时地不干净就会出很多问题;EMI是我们设计电路中绕不开的一个问题,数字电路还好,一旦到电机驱动这样的模拟电路就很麻烦了,你也可以了解一下这个内容。
我忘了登录,写完才发现我是游客。
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接插件的理解
本文解释一些关于接插件的使用,内容选择一些比较简单的部分,有时间会继续追加内容。
1.额定电压
主要取决于接插件所使用的绝缘材料,触点之间的间距大小,事实上,接插件的额定电压应理解为厂商推荐的最高工作电压。
2.额定电流
在接插件的设计过程中,是通过对接插件的热设计来满足额定电流要求的。因为在触点有电流流过时,由于存在导体电阻和接触电阻,触点将会发热,当其发热超过一定极限时,将破坏接插件的绝缘,形成触点对表面镀层的软化,从而导致故障的出现。因此,要限制额定电流,事实上也就是要限制接插件内部的温升不超过设计的规定值。
3.接触电阻
接插件的接触电阻指标指的是触点电阻,它包括接触电阻和触点导体电阻。通常,触点导体电阻较小,因此触点电阻在很多技术规范中被称为接触电阻。其次,在连接小信号的电路中,要注意接触电阻指标的测试条件,因为接触表面会产生膜层电阻。当膜层厚度增加时,电阻迅速增大,使膜层成为不良导体。但膜层在高接触压力下会发生机械击穿,或在高电压、大电流下发生电击穿。在某些小体积的插接件设计中,接触压力相当小,使用场合仅为mA级或mV级,膜层电阻不易被击穿,可能影响电信号的传输。在GB5095中的接触电阻测试方法之一——“接触电阻-毫伏法”规定,为了防止接触件上绝缘薄膜被击穿,测试回路的开路电动势的直流或交流峰值应不大于20mV,直流或交流试验电流应不大于100mA,这是一种低电平接触电阻的测试方法。因此有此项要求的选择者,应选用低电平接触电阻指标的插接件。
4.屏蔽性
在现代电气电子设备中,由于元器件的密度及它们之间相关功能的日益增加,对电磁干扰的限制也提出了严格的要求。因此,插接件往往用金属壳体封闭起来,以阻止内部电磁能辐射或受到外界电磁场的干扰。在低频时,只有磁性材料才能对磁场起明显屏蔽作用。此时,对金属外壳的电连续性有一定的规定,也就是外壳接触电阻。
5.安全参数
- 1)绝缘电阻 绝缘电阻主要受绝缘材料、温度、湿度、污损等因素的影响。插接件样本上提供的绝缘电阻值一般都是在标准环境下的标称值。在某些环境条件下,绝缘电阻值会有不用程度的下降。另外要注意绝缘电阻的试验电压值。根据绝缘电阻(MΩ)=加在绝缘体上的电压(V)/泄露电流(uA),施加不同的电压就有不同的结果。在插接件的试验中,施加的电压一般有10V,100V,500V三档。
- 2)耐压 耐压主要受触点间距、爬电距离、几何形状、绝缘体材料以及环境温度、湿度和大气压力的影响。
- 3)燃烧性 任何插接件在工作时都离不开电流,这就存在发生火灾的危险性。因此,不仅要求插接件能防止引燃,还要求在一旦引燃和起火时能在短时间内自灭。应根据使用情况注意选用阴燃型、采用自熄性绝缘材料的插接件。
6.机械参数
接插件中接触压力是一个重要指标,它直接影响到接触电阻的大小和接触对的磨损量。在大多数结构中,直接测量接触压力是相当困难的,因此往往通过单脚分离力来间接测算接触压力。对于圆形针孔接触对,通常是用有规定重量砝码的标准插针来检验阴接触件夹持砝码的能力,一般其标准插针的直径 是阳接触件直径的下限取-5um,总分离力通常是单脚分离力上限之和的2倍。总分离力超过50N时,用人工插拔已经相当困难了。对一些测试设备或某些特殊要求的场合,可选用零插拔力插接件、自动脱落插接件等。
7.机械寿命
通常规定插接件的机械寿命为500~1000次。在达到此规定的机械寿命时,插接件的接触电阻、绝缘电阻和耐压等指标不应超过规定值。严格地说,所谓的机械寿命是一种模糊的概念。机械寿命应该与时间存在一定的关系,显然10年用完500次与1年用完500次的情况是不一样的,但目前尚无一种更经济、更科学的方法来衡量。
8.触点数目和针孔性
首选可根据电路的需要来选择触点的数目,同时要考虑插接件的体积和总分离力的大小。通常,触点数目越多,接插件的体积越大,总分离力相对也越大。在空间足够的情况下,可采用两对触点并联的方法来提高连接的可靠性。
在插接件的插头、插座中,插针(阳接触件)和插孔(阴接触件)一般都能互换装配,在实际使用时,可根据插头和插座两端的带电情况来选择。常带电的可选择带插孔的插座,因为带插孔的插座,其带电接触件“埋”在绝缘体中,人体不易触摸到带电接触件,相对来说比较安全。9.振动、冲击、碰撞
要考虑插接件在规定频率和加速度条件下振动、冲击、碰撞时的触点的电连接性。触点在此动态情况下会发生瞬时断路的现象。规定的瞬断时间一般有1us、10 us、100 us、1ms和10ms。要注意的是判断触点发生瞬断故障的方法,通常认为,当闭合触点两端电压降超过电源电动势的50%时,可判定闭合触点发生故障。也就是说,判断是否发生瞬断有两个条件,即持续时间和电压降,二者缺一不可。
10.连接方式
插接件一般由插头和插座组成,其中插头又称为自由端插接件,插座也称为固定插接件。通过插头、插座的插合和分离来实现电路的连接和断开,因此就产生了插头和插座的各种连接方式。对圆形插接件来说,主要有螺纹式连接、卡口式连接和弹子式连接3种方式。其中螺纹式连接最常见,它具有加工工艺简单、制造成本低廉、适用范围广泛等优点,但连接速度较慢,不适宜于需频繁插拔和快速连接的场合。卡口式连接由于其3条卡口槽的导程较长,因此连接的速度较快,但其制造较复杂,成本较高。弹子式连接是3种连接方式中连接速度最快的一种,它不需进行旋转运动,只需进行直线运动就能实现连接、分离和锁紧的功能,但由于它属于直推拉式连接方式,所以仅适用于总分离力不大的插接件,通常用于小型插接件。
11.安装方式和外形
插接件的安装有前安装和后安装两种方式,安装固定方式有铆钉、螺钉、卡圈或插接件本身卡销快速锁定等。还有一种插头和插座均是自由端插接件,即所谓的中继插接件。
插接件的外形多种多样,通常是从直形、弯形、电线或电缆的外径,以及与外壳的固定要求、体积、质量、是否需连接金属软管等方面加以选择,对在面板上使用的插接件还要从美观、造型、颜色等方面加以考虑。12.环境参数
环境参数主要有环境温度和湿度、温度急变、大气压力和腐蚀环境等。插接件在使用、保管和运输过程中所处的环境对其性能有显著的影响,所以必须根据实际的环境条件选用相应的插接件。
- 1)环境温度 插接件的金属材料和绝缘材料决定着插接件的工作环境温度。高温可使金属材料触点失去弹性,加速氧化和发生镀层变质;高温会破坏绝缘材料,引起绝缘电阻和耐压性能降低。
- 2)潮湿 当环境的相对湿度大于80%RH时,容易引起电击穿。潮湿环境引起水蒸气在绝缘体表面的吸附和扩散,容易使绝缘电阻降低到MΩ级以下。长期处在高湿环境下,会引起物理变形、分解、逸出生成物,产生呼吸效应,以及电解、腐蚀和裂纹。特别是设备外部使用的插接件,更要考虑潮湿、渗水和污染的环境因素,这种情况下应选用密封插接件。对于水密型、尘密型插接件,一般会采用GB4208的外壳防护等级来表示。
- 3)温度急变 温度急变试验是模拟插接件从寒冷环境转入温暖环境的使用情况,温度急变可使绝缘材料裂纹或起层。
- 4)大气压力 在空气稀薄的高空,塑料会放出气体会污染触点,,并使电晕产生的概率增加,耐压性能下降,导致电路产生短路故障。在高度达到某一定数值时,塑料性能变差。因此在高空使用的非密封插接件必须降额使用。
- 5)腐蚀环境 根据腐蚀环境的不同,应选用不同的金属、塑料、镀层结构的插接件。例如,在盐雾环境下使用的插接件,若没有防腐的金属表面,会使其性能迅速恶化;在含有一定浓度的SO2环境中,不宜使用镀银触点的插接件;在潮热地区,霉菌也会成为重要问题。
13.端接方式
端接方式是指插接件的触点与电线或电缆的连接方式。合理选择端接方式和正确使用端接技术是使用和选择插接件的一个重要方面。
- 1)焊接 焊接方式中最常见的是锡焊连接。锡焊连接方式中最重要的是要保证焊锡料与被焊接表面之间形成金属的连续性。因此,对插接件来说重要的是可焊性。最常见的插接件焊接端镀层是锡合金、银或金。簧片式触点焊接端常见的是焊片式、冲眼焊片式和缺口焊片式,而针孔式触点焊接端常见的是钻孔圆弧缺口式。
- 2)压接 压接是为使金属在规定的限度内压缩或位移,从而将导线连接到触点上的一种技术。好的压接连接能产生金属互溶流动,使导线和触点材料对称变形。这种连接类似于冷焊连接,能得到较好的机械强度和电连续性,可以承受较恶劣的环境条件。目前普遍认为采用正确的压接连接比锡焊连接要好,特别是在大电流场合必须使用压接方式。压接时必须采用压接钳或自动/半自动压接机。应根据导线截面正确选用触点的导线筒。注意:压接连接是永久性连接,只能使用一次。
- 3)绕接 绕接是将导线直接缠绕在带棱角的触点绕接柱上。绕接时,导线应在张力受控的情况下进行缠绕,然后压入并固定在触点绕接柱的棱角处,以形成气密性接触。绕接的工具包括绕枪和固定式绕接机。绕接导线时有几个要求:
导线直径的标称值应在0.25~1.0mm范围内
导线直径≤0.5mm时,导体材料的延伸率≥15%
导线直径>0.5mm时,导体材料的延伸率≥20% - 4)刺破接连 刺破接连又称为绝缘位移连接,是美国在20世纪60年代发明的一种新颖端接技术,具有可靠性高、成本低、使用方便等特点,目前已广泛应用于各种PCB用插接件。它适用于带状电缆的连接,仅需简单的工具即可,但必须选用规定线规的电缆。连接时不需要剥去电缆的绝缘层,依靠插接件的“U”形接触簧片的尖端刺入绝缘层中,使电缆的导体滑入接触簧片的槽中并被夹持住,从而使电缆导体和插接件簧片之间形成紧密的电气连续性。
- 5)螺钉连接 螺钉连接是采用螺钉式接线端子的连接方式,选用时要注意允许连接导线的最大/最小截面面积,以及不同规格螺钉允许的最大拧紧力矩。
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开关电源设计(一)
本文基本介绍
开关电源是硬件最基础的入门内容之一,从这个硬件设计的小技术点出发,几乎可以遍及模电的所有知识点,独立完成开关电源的设计可以当作硬件学习中的一个小目标。模拟电子技术中曾为我们初步介绍了电源技术,但是内容比较少,介绍的芯片也非常陈旧,不适用于目前的应用环境。电源技术博大精深,直流交流稳压稳流等等,知识点实在是太多了,本系列选择从目前最为通用的几种开关稳压电源出发,介绍电源技术以及对应的应用,参考书目包含《精通开关电源设计》、《电力电子学》和《德州仪器高性能模拟器件高校应用指南》。
本文主要介绍开关电源中buck电路的基础知识。buck电路说明
传统开关稳压电源一般分为buck、boost、buck-boost三种,分别是降压电路、升压电路、降压-升压电路。非常好理解。接下来我们来介绍buck电路拓扑结构及原理。buck电路的拓扑如下图:
通过控制开关管T的导通时间可以控制最终电压输出的大小。
电路由开关K(实际电路中为三极管或者场效应管),续流二极管D,储能电感L,滤波电容C等构成。当开关闭合时,电源通过开关K、电感L给负载供电,并将部分电能储存在电感L以及电容C中。由于电感L的自感,在开关接通后,电流增大得比较缓慢,即输出不能立刻达到电源电压值。一定时间后,开关断开,由于电感L的自感作用(可以比较形象的认为电感中的电流有惯性作用),将保持电路中的电流不变,即从左往右继续流。这电流流过负载,从地线返回,流到续流二极管D的正极,经过二极管D,返回电感L的左端,从而形成了一个回路。通过控制开关闭合跟断开的时间(即PWM——脉冲宽度调制),就可以控制输出电压。如果通过检测输出电压来控制开、关的时间,以保持输出电压不变,这就实现了稳压的目的。
输出电压: 其中D为占空比。
可以看到电源的主要受影响因素为开关管的开关频率以及占空比,需要考虑开关频率的是续流二极管能否经得起高频率的开关,开关频率越高,电源纹波越小,输出的电压越稳定,且经过LC滤波,我们可以得到一个恒压输出的电压源,对很多外设,这样一个恒压的电压源非常适用;另一方面,输出电压的大小几乎只取决于输入电压和占空比,占空比在目前比较通用的电源都是通过反馈电阻来达到的。
buck电源的输出电流也是我们经常需要考虑的因素,输出电流与电感L的选型相关,且因为电感中会产生涡流(自感电流)他会有比较严重的发热现象,必须做好散热,且从拓扑图中我们可以看到电感输入端会有非常大的电压波动,但是经过电感滤波作用后会得到比较稳定的输出,电感既要耐大电流,又要散热快,所以电感选型和电路板布局很重要。
拓扑中还有一个电容,这个电容的作用是储能,意味着我们要在这个电容上消耗尽可能少的能量,换言之,这个电容的ESR必须非常小。另一方面电容还必须有较高的耐压以及良好的滤波功能。 -
AD使用基本教程(五)
本教程的使用环境为AD 18.1.7,不同版本的AD在使用习惯上大致相差不大,但是从AD 18开始,AD开始变成黑色,一些常用的快捷键和设置开始变换位置,笔者从入学时使用AD 15到后来陆续升级,使用过15-19的大多数版本,目前最习惯使用的是AD 18(界面新,基本快捷键的大量保留,但是字体比较小,偶尔出现软件崩坏的问题),在我使用过的所有版本中只有AD 15从未崩过,很长一段时间里也是使用AD 15(字体大,快捷键完善,传统的DXP来设置也比较容易理解,之前使用过类似的EDA软件的朋友会很快上手),后来因为软件破解的可用期限的关系更新到AD 16(字体开始变小,但基本和AD 15类似,界面开始好看起来,偶尔崩),AD 17(曾经崩过一次造成毁灭性打击被我弃用),AD 18(界面大变,开始不再有DXP,快捷键开始变化,PCB图的3D视图变得简单多了), AD 19(和AD 18使用感觉差不多)。使用者可以根据自己的需要来选择版本,很明显,最新的不一定是最好的,AD更新至今,最稳定的版本仍是AD 15,这一点是我和许多学长还有一样经常进行硬件设计的同学们的共识;最好看的是开始变成黑色的AD 18,哪一版最好用?这个答案永远是下一版。
AD软件目前已经成为使用范围最广的电路设计软件,掌握它的意义在于它是你独立设计制作嵌入式设备的基石。硬件入门嵌入式让你的思维更加接近底层。本文将介绍使用AD得到自制库。PCB库在上一讲中我们已经得到了原理图库,但是原理图库没有封装,在编译时就会报错(having no footprint,cannot import into PCB ),我们还需要自己绘制PCB库。
在绘制之前,我们就需要对这个元件非常了解了,因为到绘制封装这一步我们会需要非常精确的坐标数据。
还是以TFT-LCD液晶屏为例,我们可以在网上找到它的封装设置为34针双排针,针脚间距为100mil。
除了封装正确,为了方便使用我们还需要在top overlayer层设置比较好的说明,比如引脚顺序、元件外形等等,如果有能力绘制机械3D视图也可以导入3D绘图。
绘制完成后回到原理图界面:
点击add footprint找到刚刚画好的封装就可以了,如果你有3D模型:
选择add PCB3D 即可,加入你的封装模型,就可以在PCB绘制的3D视图中看到这一3维立体封装了。
新年将近,祝各位心想事成。