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硬件设计基础知识

时间:2023-01-16 22:30:00 高性能8dq晶体管屏蔽型功率片式电感器电感式npn型

硬件基础知识

  • 1 引脚定义
  • 2 PCB制作
    • 2.1 原理图编译
    • 2.1 导入设计数据
    • 2 PCB设计
    • 3 EMI
  • 计算三部分原理
    • 3.1分压原理
    • 3.2 基尔霍夫原理
  • 4 电路

1 引脚定义

VIN:电源输入端
VOUT:电源输出端
VCC、VDD
芯片供电引脚,电源端,Vcc是双极器件的正,Vdd大部分是单极器件的正。下标可以理解为NPN晶体管的集电极C,和PMOS or NMOS现场效应管的漏极D。对数字电路而言,VCC是电路的电压,VDD是芯片的工作电压(通常Vcc>Vdd),VSS是接地点。有些IC既有VDD引脚又有VCC引脚表明该装置本身具有电压转换功能Vdd仅仅是给器件内部的数字或模拟系统供电,而Vcc供电包括外设和内部系统。
VSS、GND:接地
VEE:负电压供电;场效应管的源极(S)
FB: Feedback ,反馈
VREF:参考电压,NP标识 和-

CS:Chip Select片选信号
CKE:时钟使能
ODT:片上终端电阻
OE:英文全称为Output Enable,中文是指输出使能端,输出允许信号。OE一个相应的电平值时,即一个高电平或者是低电平,要看芯片的要求,一般是高电平,使其选通,就允许芯片输出数据;否则,不能输出数据。
BOOT:过流保护
RESET:复位
RAS:行地址
CAS:列地址
WE:写使能信号

GPIO:General-purpose input/output,引脚图中的常规输入输出 PA、PB、PC、PD 等均属于 GPIO 引脚。这么多GPIO管脚,可查阅STM32芯片数据手册获取具体引脚功能信息。
DQ:数据信号
DQS:Data strobe 数据选通 输出带读数据,输入带写数据。 对齐读取数据的边缘,以写入数据为中心。
DM:Data mask 数据掩码 写访问时,当DM采样到与输入数据一致的高电平时,屏蔽输入数据。
ECC:Error-Correcting Code memory 纠正错误的存储器
An:地址信号
Dn:数据信号
NC:空
PD:Power-Down; 0 = Normal, 1 = Power-Down

补充
VCAP:STM32F4 datasheet中Power supply schemes 章节电源内部Block,可以看到VCAP_1和VCAP_2是VOLTAGE REGULATOR(调压器)相关的两个引脚,外接一个2.2UF电容再接地。
**UART:**嵌入式串口。
OSCIN/OSCOUT:OSC_IN和OSC_OUT默认情况下晶振引脚。如果不使用若使用内部RC不使用外部晶振器的振荡器,请按以下方法处理:
1)100脚或144脚的产品,OSC_IN应接地,OSC_OUT应悬空。
2)对于少于100脚的产品,有两种接法:
2.1)OSC_IN和OSC_OUT分别通过10K电阻接地。这种方法可以改进EMC性能。
2.2)分别重映射OSC_IN和OSC_OUT至PD0和PD1,再配置PD0和PD1.推挽输出和输出0。这种方法可以降低功耗(与上述2相比).1)节省2个外部电阻。
UART_CK:是同步输出的时钟,可以使用UART当成SPI用。
beep:蜂鸣器引脚
ADC:数模转换引脚
IIC:(Inter-Integrated Circuit)总线是一种由PHILIPS公司于20世纪80年代开发的两线串行总线用于连接微控制器及其外围设备。它是半双工通信。
MOSI从输入输出,MISO主输入从输出:一般直接连接
MISO和MOSI为什么主机不能交叉连接?
信号 MISO = Master In Slave Out,即 输入在主机一侧,输出在从机一侧。

信号 MOSI = Master Out Slave In,即 主机侧输出,从机侧输入。

根据输入接输出和输出接输入的原理,应该是

SPI主机的 MISO,直接 接 SPI从机的MISO,因为前者是输入,后者是输出。  SPI主机的 MOSI,直接 接 SPI从机的MOSI,因为前者是输出,后者是输入。 

也就是主机MISO需要接从机的MISO,主机的MOSI需要接从机的MOSI,不能交叉连接。
ANT:天线接口。
CE是Chip Enable缩写是选择发射/接收状态的引脚。
CSN片选择引脚.
IRQ 可以中断引脚RFID当标签进入附近时,向微控制器发出警报。 MISO / SCL / Tx 当使能SPI接口时,引脚作为主从从从输出;当使能时I2C接口时,引脚作为串行时钟;当使能时UART接口时,该引脚充当串行数据输出。 MOSI (主输出从站输入)SPI 输入到RC522模块引脚。
scl引脚是IIC(I2C)串行时钟引脚总线。 I2C串行总线一般有两条信号线,一条是双向数据线SDA,另一个是时钟线SCL。 所有接到I2C总线设备上的串行数据SDA都接到总线SDA上,每台设备的时钟线SCL接到总线的SCL上。
IREF引脚:参考电流引脚

2 PCB制作

2.1 原理图编译

1.将常见项目列为致命危险
原理图编译
2.处理错误
遇到错误:


没有接线,单端网络可以忽略

2.1 导入设计数据

1.检查封装管理器

2 PCB设计

https://blog.csdn.net/chenhuanqiangnihao/article/details/113941995
https://blog.csdn.net/Britripe/article/details/83899914

3 EMI

EMI:电磁干扰指电子产品工作会对周边的其他电子产品造成干扰,与此关联的还有EMC规范。

EMC(Electro Magnetic Compatibility)直译是电磁兼容性。指设备产生的电磁能既不干扰其他设备,也不干扰其他设备。
EMC测试:
国际标准(IEC)
欧盟标准(EN)
中国国家标准(GB/T)等
传导型EMI
辐射型EMI

辐射型EMI必须转换为传导型EMI才可以对PCB产生影响,
辐射型EMI传输是过介质以电磁波的形式传播,干扰能按照电磁场的规律传输到周围空间,然后产生干扰。类型可分为近端场效应和
射频场效应,近端场效应电磁场在小范围内扰动电路的电压和电流,耦合是能量从一种介质传播到另一种介质的过程。
射频场效应指频率在100KHZ和300gHZ它们之间的电磁场是射频场,可以在空气中传播而不被地表吸收。PCB这些干扰可能会被天线效应吸收并耦合到电路中,从而干扰敏感元件。两个设备间的干扰通常包括许多途径的耦合,由于反复交叉耦合,共同产生干扰,才使电磁干扰变得难以控制,所以PCB需要去耦,
当电路把外来干扰耦合进电路中,会对逻辑电平,通信总线造成干扰,使得数字逻辑产生混乱,如果电路周围的辐射电磁干扰强度大大上升时,电路中的元器件会被瞬间耦合产生出的高压摧毁。
模拟电路也会受到电磁干扰。静电释放也可以产生EMI,简称ESD,包括摩擦起电和人体静电可以产生万伏电压,此时接触电影敏感的电子元件就会造成该元件的损坏,电子从业者需要接地消除。
EMP:电磁脉冲,最具破坏力的电磁干扰,本质是一个短时高能的电磁波,也是电报的原理。
方法:第一做良好的接地设置,把数字电路和模拟电路或是别的功能的地分开,并且采用并连接地,这样可以避免其他电路产生的干扰耦合进电路产生干扰
第二:减小地回路的面积,这样可以减少吸收外部的辐射和减小自身的辐射,线圈的走线更能发射和接受电磁耦合信号。
第三:走线间挂设地槽,或采用多层板。
第四,在通讯总线上使用平滑的上升沿,代替尖锐的方波以减小高频分量。
第五:不要将噪声线布在弱信号线的旁边。
第六:重要的通讯信号应该被放大,同时保持其输出在阻抗在低水平。
第七:做好芯片的退耦措施,包括在IC段添加去耦电容,旁路电容,从而滤除电源噪声,自身高频噪声,也可以在IC瞬间高功率需求时起到缓冲的作用
第八在通讯IC输入端加上低通滤波器,或用铁氧体吸收EMI,铁氧体本质就是一种低通滤波器
第九:设置地屏蔽罩减少电路板对外的辐射EMI
第十:远离外壳的孔缝,以减少EMI

3部分原理计算

3.1分压原理

3.2 基尔霍夫原理

4 电路

4.1 LC谐振

LC谐振,在含有电容和电感的电路中,如果电容和电感串联,可能出现在某个很小的时间段内:
电容的电压逐渐升高,而电流却逐渐减少;与此同时电感的电流逐渐增加,电感的电压却逐渐降低。
而在另一个很小的时间段内:电容的电压逐渐降低,而电流却逐渐增加;与此同时电流缺逐渐减少,电感的电压逐渐升高。
电压的增加可以达到一个正的最大值,电压的降低也可达到一个负的最大值,同样的电流的方向在这个过程中也会发生正负方向的变化,此时我们称为电路发生电的震荡

4.2 基础滤波器

滤波器是由电容电感电阻组成的滤波电路。滤波器可以对电源线中特定频率的频点

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