【硬件设计】关于电赛——硬件设计和PCB绘制的一些心得（持续更新）
时间：2023-01-09 10:30:00
【5.20校内训练】
1.一般线宽设置为0.254mm。具体线宽设置见6
2.对于功能较小的小模块板，尽量选择贴片电容电阻的封装C0805和R0805，焊接方便。0603和0402包装的贴片电容电阻很难手工焊接。
3.对于软件生成的电路，有些电阻会影响输出，不同情况下对印刷的正确电阻值不是唯一确定的。所以当你做盘子时，将这些电阻改为电位器，板制作完成后，调试的主要工作是调整这些电位器。
但需要注意的是，电位器不稳定，电阻值可能会浮动
4.信号输入，输出，±Vcc，GND测试点应引出接口。常用的接口有三种：2.54排针，XH2.54，SMA。同一点可以导出多个接口，并提供多个接入方法。
（2.54是间距，要根据具体的排针间距来选择)
注：HX2.54-3P封装在立创中找不到，可用CON3-2.54代替：
5.孔的内径和直径参照文章：PCB板过孔大小
6.PCB布线宽度参照文章：PCB板布线中地线和电源线布线规则
【参考视频：立创EDA ALTIUM DESIGNER PCB设计入门(第2讲)第3部分
【导师意见】
无论任何板，电源线都应加厚，以减少负载变化对电源电压波动的影响。一般0.2A电流要求20mil以上，0.5A电流30mil以上，1A以上电流40mil以上，2A电流我80mil以上。电源线越粗越好。
运输组成的模拟电路，VCC和VEE尽可能30mil以上。运放管脚可改为15mil，防止布线过不去。GND要比VCC和VEE宽。
普通信号线宽可设置为10mil。
（30mil=0.762mm；15mil=0.381mm；10mil=0.254mm）
【实践】按照本规则绘制PCB大致如下：
7.立创EDA铺铜快捷键：
【5.27~5.29七校联赛】
6.必须使用信号通道SMA进行连接，杜邦线不能用！（杜邦线HX2.54仅用于VCC、VEE和GND通路的连接）杜邦线对信号的干扰很大，会导致硬件对信号调节不良，进一步导致服务软件无法驱动单片机测量。PCB必须保证生产SMA的使用。
另外，SMA的PCB包装有垂直和平躺两种，常用包装如下：
我们通常使用垂直式SMA，便于布置连接和板块。
7.LM393和NE5532P虽然都是运输，但它们的功能和用途完全不同！绝对不能认为LM393噪音大NE5532P。博主在制作过零比较器时误用了NE5532P导致输出信号毛刺严重。
一般来说，LM系列都专门用于比较器(门限比较，迟滞比较)NE5532P（包括OPA2354)专门用于信号放大(如反向放大电路、积分器、射极跟随器)。
8.关于LM393供电问题：
LM393手册4号引脚(上图)标注GND，说明LM393使用单电源VCC供电。若输入信号全部为正压，则可单电源供电。但在实际使用中发现， 如果输入的信号有反向负电压（如直流偏置为0的正弦信号），则必须使用双电源，4英尺GND连接VEE。
在这种情况下，单电源供电会产生非常大的毛刺。如下图所示：
9.使用LM393制作比较器时，输出端应连接拉电阻(5k左右）。比如：
这是模拟电路(前级加直流电路):
10.反向放大器 在接地之前，输入端可以连接一个平衡电阻，这个平衡电阻的电阻值是Rf并联阻值与R，比如：
【2022暑假初期（7月上旬）TI杯赛前训练
1.绘制和制作一个直流电源板：
初衷：多级VCC、VEE和GND最好将所有连接并连接到电源的两端，共地点。多级串联取VCC它会互相干扰。因此，需要制作多级电源板VCC、VEE和GND管脚供应。
自制电源板：详见【信号调理】【PCB】电源板(提供±2v5,3v3,5v,12v供电)生产-电赛使用
2.学习“仪表放大器”：
仪表放大器一般用于测量系统。传感器是一种简单的测量系统，仪表放大器连接到传感器后部，用于放大差模信号，抑制共模信号，这是一种常见的用法。
通过外接RG调整总放大倍数。
(常用仪表放大器:INA128）
【文章:操作放大器和仪表放大器有什么区别？
视频：实现集成仪表放大器的功能
3.放大微弱信号：
文章：几个微弱信号处理电路
4.放大电路单个信号输入的差异：
我们在课堂上学习长尾式差动电路，知道了通过Re(或镜像电流源)放大差模信号，抑制共模信号的原理。但一直困扰我的一个问题是差分电路有两个输入口，但我们只有一个信号，所以信号是如何进行“差分输入”的？
（Ui1和Ui2是信号输入口，但我现在只输入一个信号Ui，如何输入Ui？）
【一个很好的视频:差分信号是什么信号，和常见的单端输入信号有什么区别】
文章：差分信号解释
文章：差分信号_全面详解差分信号！
由此可见，我们通常使用的单端信号必须转换为相位相等，相位相反只有两个信号(即差模信号)模信号)。
单端信号只使用信号线进行传输。与地面相比，信号的每一点电压都是相对的。，在长距离传输时，不同位置地平面的电位可能不同，这导致信号误差，即不稳定因素。此外，可能会有干扰信号，导致单端信号抗干扰能力差。
差分信号使用两条信号线传输信号。两个在线信号每个点的电压范围相同，方向相反。首先，如果地平面电位在某一点上浮动，或添加共模干扰信号误差同时作用于两条信号线。然而，由于最终差分信号将相互减少，这些误差将被减少操作抵消，即很好地抵抗干扰。至于这种减少操作，这是差分放大器需要做的。
那么，如何将单端信号转换为模块信号呢？
如果输入信号是单端信号，则需要使用巴伦转换为差分信号。
文章：巴伦电路基础
文章：巴伦的设计和模拟分析（包括阻抗匹配）
我们通常使用电赛LC巴伦电路。
5.修改运放PCB供电思路：【重要】
先前使用3个HX2.54分别供VCC、VEE和GND。现在改进只用一个HX2.54-3P，每个管口对应VCC、VEE和GND。这样，系统供电可以与电源板配合。
6.【PCB布线技巧】
因为最后一块板是整体覆铜的(GND)，所以一开始没必要连接GND，这是可以避免的GND阻止其他线路。最好的办法是一开始，将铜覆盖整个板，然后将元件放在上面，连接其他线（无需连接）GND)，最后重铺一次。
【2022年7月中下旬集训】
1.制作TLV3501高速比较器，取代常规过零和迟滞比较器。
【参考文章:TLV超高速电压比较器模块3501
【参考文章:运输题目:电压比较器】
2.根据信号要求的最大频率选择相应的性能，这很重要。否则，带宽性能无法达到，任务无法完成。
NE5532P：上限100KHz
OPA2354：上限150MHz
3.建造晶体三极管放大电路。
详见：【信号调理】采用晶体三极管搭建CE分享放大器的实践经验
持续更新…
