电路设计模块参考资料

• 17种常见的单片机电路设计模块
• 电路模块设计集
• 参考以前项目中使用的电路模块

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电路设计模块注意事项

电源模块：首先估计系统的功耗，看看电源芯片能否提供如此大的功耗。

• TPS系列电源是DC/DC，开关降压芯片(转换效率高于80%)Datasheet）
• LM 系列的是LDO，LDO输出电流的大小等于输入电流的大小，消耗的功率以热能的形式排放，因此转换效率低
  
  前者是开关稳压器，利用电感和电容器的储能原理实现电压转换和稳定，后者是差分线性稳压器，通过调节模块电阻实现电压转换和稳定。
  前者电流大，效率高；后者电流小，纹波低，电压更稳定。(通常在电路中使用)
  
  电源模块输入端加共模电感通常是为了减少辐射和高频共模噪声。
  开关电源输入部分还有二极管，以防止电源反接，TVS管道(单向/双向)消除(单向/双向)
  除了去耦合一些小值旁路电容外，输出部分还需要大值电解电容来储能。

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晶振模块：分类和测试方法

• 晶体振动可分为：有源晶体振动和无源晶体振动（任何晶体振动频率不稳定是绝对的，但程度不同）
• 有源晶振大部分输出方波，小部分输出正弦波；无源晶振输出为正弦波
  
  测试： 晶振是否振动可以根据有源晶振两端的电压来判断，电压大小是否为 1/2 Vcc，占空比为 50%
  
  ps: 单片机外部晶振连接无源晶振，必须先烧写程序，配置相应的寄存器，才能起振。
  如果没有烧写程序到新的单片机或没有配置寄存器，则不会振动，示波器无法检测

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复位模块：

• 放电二极管D在复位电路中是必不可少的。电源断电时，电容必须通过二极管放电，以免影响下一次上电复位。

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A/D采样模块：ADC知识点汇总

• 采集的模拟电压值是mv等级时，需要增加放大电路(升压稳压电路或三极管放大电路)
• ADC参考电压也称为基准电压。如果没有基准电压，则无法确定被测信号的准确范围。
  例:基准电压为2.5V，被测信号达到2.5V时，ADC输出是满量程读数，用户可以获得不同电压对应的不同测量值。
  不同的ADC，有的外接基准，有的内置基准不需要外接，有的ADC可以使用外接基准和内置基准，但外接基准通常优于内置基准。
• 基准电压越准确，采集的模拟量越准确。(通过耐温漂移性能好的芯片提供准确的参考电压)
• 使用ADC隔离后最好使用模拟电压VAA和模拟第AGND
• ADC使用速率单位SPS（Sample per second）

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网络模块：

• 网络变压器主要包括信号传输、阻抗匹配、波形修复、信号杂波抑制和高压隔离

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LED模块：

• 一般LED需要5 ~ 10mA电流，3 ~ 7mA不会刺眼，所以一般串联1KΩ的电阻
• 当I/O当驱动能力不足时，可以添加上拉电阻或由三极管驱动

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知识点补充

电源与地之间并联电容：

电源部分： 直流电源（Vcc）和地并联电容的电容可分为滤波电容和储能电容。

滤波电容器，过滤电源的杂波和交流成分，平滑脉动直流电压。  储存电能，取值一般为100-4700uF；值与负载电流和电源的纯度有关，容量越大越好。   有时候大电容附近会有一个容量小的电容，叫高频去耦电容。滤波器也是一种用于过滤电源中的高频杂波，以避免电路自激，稳定电路工作状态。值一般为0.1－10uF。值与过滤杂波的频率有关  这种连接的作用一般称为退耦IC靠近功能模块电路。最好使用无感瓷片和独石电容器。 其功能是为高频信号提供通路，降低电源内阻，消除铜板上电源和地线长期的影响，防止公共电源各部分电路之间的有害交联。常用10nF。 

非电源部分： 直流电源和地之间有很多0.1uF非电解电容和10uF的电解电容。

为了使电源线与地线之间的低阻抗，电源接近理想的电压源。也可以说是滤波，但需要弄清楚是什么波。 不是过滤电源的纹波，而是芯片电流在电源线上变化引起的纹波，使其不影响其他芯片。  使用0.1uF无极电容和10uF由于电解电容的寄生电感较大，消除高频纹波的能力较差，电解电容并联。无极电容寄生电感小，滤除高频纹波能力好。 但是，如果根据低频要求选择容量，无极电容量太大，成本高，电解电容量小，容量价格便宜。因此，两种电容并联。 

设计电路时，各电容的位置和布线都很讲究:

1. 从芯片的电源引脚和地引脚连接线两端到芯片的小容量无极电容尽量短，越短越好。
2. 电源通常由其他电路板引入，通常每个电路板上只有一个或两个电解电容器。如果是电解电容器，将电源放入电路板中。当然，电解电容器远离每个芯片，但稍远一点并不重要，因为电解电容器主要在较低的频率下工作。如果电路板上有两个电解电容器，另一个放在耗电最多的芯片附近。

这些都与电路板元件布局和地线布置(多层板通常有地层)有关 =>> 简单地说，将通过电容接地干扰
???10MHz以下的噪声0.1μF电容效果好 =>> 按C=1/F，即10MHz取0.1μF

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共模干扰和差模干扰

??骚扰电磁场 线—线 差模电流在负载上产生干扰，即差模干扰；
??骚扰电磁场 线—地 共模电流之间产生，共模电流在负载上产生差模电压，即共模地环干扰。

去干扰的方法： 加共模或差模电感(双感双向，差模电感单向)
如：0805封装DLW21S在不造成失真的情况下，系列贴片式共模扼流圈具有高耦合性高速信号传输中的差分线噪声。
可用于：高速USB线路(差分)，LCD的LVDS线路

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