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第一章 基 礎(chǔ) 知 識由電阻、電容、電感等集中參數(shù)元件組成的電路稱為集中電路。1.1 電路與電路模型1.2 電路分析的基本變量1.3 電阻元件和獨立電源元件1.4 基爾霍夫定律1.5 受 控 源1.6 兩類約束和KCL，KVL方程的獨立性1.1 電路與電路模型1.電路2.電路的形式與功能 電路的功能基本上可以分成兩大類。一類是用來實現(xiàn)電能的轉(zhuǎn)換、傳輸和分配。電路的另一類功能則是在信息網(wǎng)絡(luò)中，用來傳遞、儲存、加工和處理各種電信號。 圖1-2所示的是通信網(wǎng)的基本組成框圖。通常把輸入電路的信號稱為激勵，而把經(jīng)過電路傳輸或處理后的信號稱為響應(yīng)。 3.電路模型與集中電路 構(gòu)成電路的設(shè)備和器件統(tǒng)稱為電路部件，常用的電路部件有電池、發(fā)電機、信號發(fā)生器、電阻器、電容器、電感線圈、變壓器、晶體管及集成電路等。 基本的電路參數(shù)有3個，即電阻、電容和電感。 基本的集中參數(shù)元件有電阻元件、電感元件和電容元件，分別用圖1-3(a)，(b)和(c)來表示。
標簽： 電路分析基礎(chǔ) 教程
上傳時間： 2013-10-20
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2-1 何謂測量放大電路？對其基本要求是什么？ 在測量控制系統(tǒng)中，用來放大傳感器輸出的微弱電壓，電流或電荷信號的放大電路稱為測量放大電路，亦稱儀用放大電路。對其基本要求是：①輸入阻抗應(yīng)與傳感器輸出阻抗相匹配；②一定的放大倍數(shù)和穩(wěn)定的增益；③低噪聲；④低的輸入失調(diào)電壓和輸入失調(diào)電流以及低的漂移；⑤足夠的帶寬和轉(zhuǎn)換速率（無畸變的放大瞬態(tài)信號）；⑥高輸入共模范圍（如達幾百伏）和高共模抑制比；⑦可調(diào)的閉環(huán)增益；⑧線性好、精度高；⑨成本低。 2-2 圖2-2a所示斬波穩(wěn)零放大電路中，為什么采用高、低頻兩個通道，即R3、C3組成的高頻通道和調(diào)制、解調(diào)、交流放大器組成的低頻通道？ 采用高頻通道是為了使斬波穩(wěn)零放大電路能在較寬的頻率范圍內(nèi)工作，而采用低頻通道則能對微弱的直流或緩慢變化的信號進行低漂移和高精度的放大。 2-3 請參照圖2-3，根據(jù)手冊中LF347和CD4066的連接圖（即引腳圖），將集成運算放大器LF347和集成模擬開關(guān)CD4066接成自動調(diào)零放大電路。 LF347和CD4066接成的自動調(diào)零放大電路如圖X2-1。
標簽： 信號放大電路
上傳時間： 2013-10-09
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開關(guān)在電路中起接通信號或斷開信號的作用。最常見的可控開關(guān)是繼電器，當給驅(qū)動繼電器的驅(qū)動電路加高電平或低電平時，繼電器就吸合或釋放，其觸點接通或斷開電路。CMOS模擬開關(guān)是一種可控開關(guān)，它不象繼電器那樣可以用在大電流、高電壓場合，只適于處理幅度不超過其工作電壓、電流較小的模擬或數(shù)字信號。 一、常用CMOS模擬開關(guān)引腳功能和工作原理 1.四雙向模擬開關(guān)CD4066 CD4066 的引腳功能如圖1所示。每個封裝內(nèi)部有4個獨立的模擬開關(guān)，每個模擬開關(guān)有輸入、輸出、控制三個端子，其中輸入端和輸出端可互換。當控制端加高電平時，開關(guān)導(dǎo)通；當控制端加低電平時開關(guān)截止。模擬開關(guān)導(dǎo)通時，導(dǎo)通電阻為幾十歐姆；模擬開關(guān)截止時，呈現(xiàn)很高的阻抗，可以看成為開路。模擬開關(guān)可傳輸數(shù)字信號和模擬信號，可傳輸?shù)哪M信號的上限頻率為40MHz。各開關(guān)間的串擾很小，典型值為－50dB。
標簽： CMOS 模擬開關(guān) 工作原理
上傳時間： 2013-10-27
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由于電磁兼容的迫切要求，電磁干擾(EMI)抑制元件獲得了廣泛的應(yīng)用。然而實際應(yīng)用中的電磁兼容問題十分復(fù)雜，單單依靠理論知識是完全不夠的，它更依賴于廣大電子工程師的實際經(jīng)驗。為了更好地解決電子產(chǎn)品的電磁兼容性這一問題，還要考慮接地、 電路與PCB板設(shè)計、電纜設(shè)計、屏蔽設(shè)計等問題[1][2]。本文通過介紹磁珠的基本原理和特性來說明它在開關(guān)電源電磁兼容設(shè)計中的重要性與應(yīng)用，以期為設(shè)計者在設(shè)計新產(chǎn)品時提供必要的參考。 2 磁珠及其工作原理 磁珠的主要原料為鐵氧體，鐵氧體是一種立方晶格結(jié)構(gòu)的亞鐵磁性材料，鐵氧體材料為鐵鎂合金或鐵鎳合金，它的制造工藝和機械性能與陶瓷相似，顏色為灰黑色。電磁干擾濾波器中經(jīng)常使用的一類磁芯就是鐵氧體材料，許多廠商都提供專門用于電磁干擾抑制的鐵氧體材料。這種材料的特點是高頻損耗非常大，具有很高的導(dǎo)磁率，它可以使電感的線圈繞組之間在高頻高阻的情況下產(chǎn)生的電容最小。鐵氧體材料通常應(yīng)用于高頻情況，因為在低頻時它們主要呈現(xiàn)電感特性，使得損耗很小。在高頻情況下，它們主要呈現(xiàn)電抗特性并且隨頻率改變。實際應(yīng)用中，鐵氧體材料是作為射頻電路的高 頻衰減器使用的。實際上，鐵氧體可以較好的等效于電阻以及電感的并聯(lián)，低頻下電阻被電感短路，高頻下電感阻抗變得相當高，以至于電流全部通過電阻。鐵氧體是一個消耗裝置，高頻能量在上面轉(zhuǎn)化為熱能，這是由它的電阻特性決定的。 對于抑制電磁干擾用的鐵氧體，最重要的性能參數(shù)為磁導(dǎo)率和飽和磁通密度。磁導(dǎo)率可以表示為復(fù)數(shù)，實數(shù)部分構(gòu)成電感，虛數(shù)部分代表損耗，隨著頻率的增加而增加。因此它的等效電路為由電感L和電阻R組成的串聯(lián)電路，如圖1所示，電感L和電阻R都是頻率的函數(shù)。當導(dǎo)線穿過這種鐵氧體磁芯時，所構(gòu)成的電感阻抗在形式上是隨著頻率的升高而增加，但是在不同頻率時其機理是完全不同的。
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上傳時間： 2013-11-19
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在VFB運算放大器的反饋環(huán)路中使用一個電容是非常常見的做法，其目的是影響頻率響應(yīng)，就如在簡單的單極點低通濾波器中一樣，如下面的圖1所示。結(jié)果將噪聲增益繪制成了一幅波特圖，用于分析穩(wěn)定性和相位裕量
上傳時間： 2013-10-29
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PCB布線設(shè)計－模擬和數(shù)字布線的異同工程領(lǐng)域中的數(shù)字設(shè)計人員和數(shù)字電路板設(shè)計專家在不斷增加，這反映了行業(yè)的發(fā)展趨勢。盡管對數(shù)字設(shè)計的重視帶來了電子產(chǎn)品的重大發(fā)展，但仍然存在，而且還會一直存在一部分與 模擬 或現(xiàn)實環(huán)境接口的電路設(shè)計。模擬和數(shù)字領(lǐng)域的布線策略有一些類似之處，但要獲得更好的工程領(lǐng)域中的數(shù)字設(shè)計人員和數(shù)字電路板設(shè)計專家在不斷增加，這反映了行業(yè)的發(fā)展趨勢。盡管對數(shù)字設(shè)計的重視帶來了電子產(chǎn)品的重大發(fā)展，但仍然存在，而且還會一直存在一部分與模擬或現(xiàn)實環(huán)境接口的電路設(shè)計。模擬和數(shù)字領(lǐng)域的布線策略有一些類似之處，但要獲得更好的結(jié)果時，由于其布線策略不同，簡單電路布線設(shè)計就不再是最優(yōu)方案了。本文就旁路電容、電源、地線設(shè)計、電壓誤差和由PCB布線引起的電磁干擾(EMI)等幾個方面，討論模擬和數(shù)字布線的基本相似之處及差別。模擬和數(shù)字布線策略的相似之處旁路或去耦電容在布線時，模擬器件和數(shù)字器件都需要這些類型的電容，都需要靠近其電源引腳連接一個電容，此電容值通常為0.1mF。系統(tǒng)供電電源側(cè)需要另一類電容，通常此電容值大約為10mF。這些電容的位置如圖1所示。電容取值范圍為推薦值的1/10至10倍之間。但引腳須較短，且要盡量靠近器件(對于0.1mF電容)或供電電源(對于10mF電容)。在電路板上加旁路或去耦電容，以及這些電容在板上的位置，對于數(shù)字和模擬設(shè)計來說都屬于常識。但有趣的是，其原因卻有所不同。在模擬布線設(shè)計中，旁路電容通常用于旁路電源上的高頻信號，如果不加旁路電容，這些高頻信號可能通過電源引腳進入敏感的模擬芯片。一般來說，這些高頻信號的頻率超出模擬器件抑制高頻信號的能力。如果在模擬電路中不使用旁路電容的話，就可能在信號路徑上引入噪聲，更嚴重的情況甚至?xí)鹫駝印?/p>
標簽： PCB 布線設(shè)計 模擬 數(shù)字布線
上傳時間： 2013-11-03
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探索雙層板布線技藝電池供電產(chǎn)品的競爭市場中，考慮目標成本相對的重要。多層板解決方案更是工程師在設(shè)計時必需的重要考慮。本文將探討雙層板的布線方式，使用自動布線與手工布線來做模擬與混合信號電路布線的差別，如何安排接地回路等。以電池供電產(chǎn)品之高度競爭市場中，當考慮目標成本時總是要求設(shè)計者在設(shè)計中使用雙層電路板。雖然多層板（四層、六層以及八層）的解決方式無論在尺寸、噪聲，以及性能上都可以做得更好，但成本壓力迫使工程師必須盡量使用雙層板。在本文中將討論使用或不用自動布線、有或沒有接地面的電流返回路徑的概念，以及關(guān)于雙層板零件的布置方式。使用自動布線器來設(shè)計印刷電路板（PCB）是吸引人的。大多數(shù)的情形下，自動布線對純數(shù)字的電路（尤其是低頻率信號且低密度的電路）的動作不至于會有問題。但當嘗試使用布線軟件提供的自動布線工具做模擬、混合訊號或高速電路的布線時，可能會出現(xiàn)一些問題，而且有可能造成極嚴重的電路性能問題。例如，(圖一)所示為雙層板自動走線的上層，(圖二)為電路板的下層。對混合訊號電路的布線而言，各種裝置都是經(jīng)過周詳?shù)目紤]后才以人工方式將零件放置到板子上并將數(shù)字與模擬裝置隔開。
上傳時間： 2014-12-24
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數(shù)字地模擬地的布線規(guī)則,如何降低數(shù)字信號和模擬信號間的相互干擾呢？在設(shè)計之前必須了解電磁兼容(EMC)的兩個基本原則：第一個原則是盡可能減小電流環(huán)路的面積；第二個原則是系統(tǒng)只采用一個參考面。相反，如果系統(tǒng)存在兩個參考面，就可能形成一個偶極天線(注：小型偶極天線的輻射大小與線的長度、流過的電流大小以及頻率成正比)；而如果信號不能通過盡可能小的環(huán)路返回，就可能形成一個大的環(huán)狀天線(注：小型環(huán)狀天線的輻射大小與環(huán)路面積、流過環(huán)路的電流大小以及頻率的平方成正比)。在設(shè)計中要盡可能避免這兩種情況。 有人建議將混合信號電路板上的數(shù)字地和模擬地分割開，這樣能實現(xiàn)數(shù)字地和模擬地之間的隔離。盡管這種方法可行，但是存在很多潛在的問題，在復(fù)雜的大型系統(tǒng)中問題尤其突出。最關(guān)鍵的問題是不能跨越分割間隙布線，一旦跨越了分割間隙布線，電磁輻射和信號串擾都會急劇增加。在PCB設(shè)計中最常見的問題就是信號線跨越分割地或電源而產(chǎn)生EMI問題。 如圖1所示，我們采用上述分割方法，而且信號線跨越了兩個地之間的間隙，信號電流的返回路徑是什么呢？假定被分割的兩個地在某處連接在一起(通常情況下是在某個位置單點連接)，在這種情況下，地電流將會形成一個大的環(huán)路。流經(jīng)大環(huán)路的高頻電流會產(chǎn)生輻射和很高的地電感，如果流過大環(huán)路的是低電平模擬電流，該電流很容易受到外部信號干擾。最糟糕的是當把分割地在電源處連接在一起時，將形成一個非常大的電流環(huán)路。另外，模擬地和數(shù)字地通過一個長導(dǎo)線連接在一起會構(gòu)成偶極天線。
上傳時間： 2013-10-23
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信號完整性問題是高速PCB 設(shè)計者必需面對的問題。阻抗匹配、合理端接、正確拓撲結(jié)構(gòu)解決信號完整性問題的關(guān)鍵。傳輸線上信號的傳輸速度是有限的，信號線的布線長度產(chǎn)生的信號傳輸延時會對信號的時序關(guān)系產(chǎn)生影響，所以PCB 上的高速信號的長度以及延時要仔細計算和分析。運用信號完整性分析工具進行布線前后的仿真對于保證信號完整性和縮短設(shè)計周期是非常必要的。在PCB 板子已焊接加工完畢后才發(fā)現(xiàn)信號質(zhì)量問題和時序問題，是經(jīng)費和產(chǎn)品研制時間的浪費。1.1 板上高速信號分析我們設(shè)計的是基于PowerPC 的主板，主要由處理器MPC755、北橋MPC107、北橋PowerSpanII、VME 橋CA91C142B 等一些電路組成，上面的高速信號如圖2-1 所示。板上高速信號主要包括：時鐘信號、60X 總線信號、L2 Cache 接口信號、Memory 接口信號、PCI 總線0 信號、PCI 總線1 信號、VME 總線信號。這些信號的布線需要特別注意。由于高速信號較多，布線前后對信號進行了仿真分析，仿真工具采用Mentor 公司的Hyperlynx7.1 仿真軟件，它可以進行布線前仿真和布線后仿真。
標簽： HyperLynx 仿真軟件 主板設(shè)計 中的應(yīng)用
上傳時間： 2013-11-04
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Hyperlynx仿真應(yīng)用:阻抗匹配.下面以一個電路設(shè)計為例，簡單介紹一下PCB仿真軟件在設(shè)計中的使用。下面是一個DSP硬件電路部分元件位置關(guān)系(原理圖和PCB使用PROTEL99SE設(shè)計)，其中DRAM作為DSP的擴展Memory(64位寬度，低8bit還經(jīng)過3245接到FLASH和其它芯片)，DRAM時鐘頻率133M。因為頻率較高，設(shè)計過程中我們需要考慮DRAM的數(shù)據(jù)、地址和控制線是否需加串阻。下面，我們以數(shù)據(jù)線D0仿真為例看是否需要加串阻。模型建立首先需要在元件公司網(wǎng)站下載各器件IBIS模型。然后打開Hyperlynx,新建LineSim File(線路仿真—主要用于PCB前仿真驗證)新建好的線路仿真文件里可以看到一些虛線勾出的傳輸線、芯片腳、始端串阻和上下拉終端匹配電阻等。下面，我們開始導(dǎo)入主芯片DSP的數(shù)據(jù)線D0腳模型。左鍵點芯片管腳處的標志，出現(xiàn)未知管腳，然后再按下圖的紅線所示線路選取芯片IBIS模型中的對應(yīng)管腳。 3http://bbs.elecfans.com/ 電子技術(shù)論壇 http://www.elecfans.com 電子發(fā)燒友點OK后退到“ASSIGN Models”界面。選管腳為“Output”類型。這樣，一樣管腳的配置就完成了。同樣將DRAM的數(shù)據(jù)線對應(yīng)管腳和3245的對應(yīng)管腳IBIS模型加上(DSP輸出，3245高阻，DRAM輸入)。下面我們開始建立傳輸線模型。左鍵點DSP芯片腳相連的傳輸線，增添傳輸線，然后右鍵編輯屬性。因為我們使用四層板，在表層走線，所以要選用“Microstrip”，然后點“Value”進行屬性編輯。這里，我們要編輯一些PCB的屬性，布線長度、寬度和層間距等，屬性編輯界面如下：再將其它傳輸線也添加上。這就是沒有加阻抗匹配的仿真模型(PCB最遠直線間距1.4inch，對線長為1.7inch)。現(xiàn)在模型就建立好了。仿真及分析下面我們就要為各點加示波器探頭了，按照下圖紅線所示路徑為各測試點增加探頭：為發(fā)現(xiàn)更多的信息，我們使用眼圖觀察。因為時鐘是133M，數(shù)據(jù)單沿采樣，數(shù)據(jù)翻轉(zhuǎn)最高頻率為66.7M，對應(yīng)位寬為7.58ns。所以設(shè)置參數(shù)如下：之后按照芯片手冊制作眼圖模板。因為我們最關(guān)心的是接收端(DRAM)信號，所以模板也按照DRAM芯片HY57V283220手冊的輸入需求設(shè)計。芯片手冊中要求輸入高電平VIH高于2.0V，輸入低電平VIL低于0.8V。DRAM芯片的一個NOTE里指出，芯片可以承受最高5.6V，最低-2.0V信號(不長于3ns)：按下邊紅線路徑配置眼圖模板：低8位數(shù)據(jù)線沒有串阻可以滿足設(shè)計要求，而其他的56位都是一對一，經(jīng)過仿真沒有串阻也能通過。于是數(shù)據(jù)線不加串阻可以滿足設(shè)計要求，但有一點需注意，就是寫數(shù)據(jù)時因為存在回沖，DRAM接收高電平在位中間會回沖到2V。因此會導(dǎo)致電平判決裕量較小，抗干擾能力差一些，如果調(diào)試過程中發(fā)現(xiàn)寫RAM會出錯，還需要改版加串阻。
上傳時間： 2013-11-05
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