2013年3月20日星期三

关于电容的一些小知识

电容电压不能突变,电流超前电压90度。

空气的介电常数是1,FR4玻璃板的介电常数是4-5,水 80,陶瓷 5000

贴片电阻阻值通常用3位数表示:前两位是数值,最后一位是数值后0的个数。101=100 pF。

误差值:D=0.5%, M=20%

容抗:1/2*pi*f*C

品质因数Q: 通常在1MHz的标准,ESR越小Q越高,电容越好。

理想电容器的阻抗是随着频率的升高而降低,实际电容器的阻抗频率特性是以电容的串联谐振点为基准。
当频率超过电容的谐振频率,电容工作在电感模式,失去电容的效果。

电容的等效频率由电路的等效电感和容值决定。封装越大,引线越长,则寄生电感越大,从而使得电容的高频率波特性变差。因此PCB板子上滤波电容的走线要尽量短。

如要衰减范围较宽的噪声,则可以使用多个容量不同的电容并联。这样可以使得在很宽的频率范围里都有较小的阻抗。

大电容滤除低频率噪声,小电容滤除高频率噪声。

旁路电容(bypass)是把输入信号中的高频分量去除
解耦电容(decoupling)是把输出信号的噪声去除


2013年3月19日星期二

上拉电阻 下拉电阻 应用场合

我们先来说说集电极开路输出的结构。集电极开路输出的结构如图1所示,右边的那个三极管集电极什么都不接,所以叫做集电极开路(左边的三极管为反相之用,使输入为“0”时,输出也为“0”)

集电极开路输出的结构

对于图1,当左端的输入为“0”时,前面的三极管截止(即集电极c跟发射极e之间相当于断开),所以5v电源通过1k电阻加到右边的三极管上,右边的三极管导通(即相当于一个开关闭合);当左端的输入为“1”时,前面的三极管导通,而后面的三极管截止(相当于开关断开)。

我们将图1简化成图2的样子。图2中的开关受软件控制,“1”时断开,“0”时闭合。很明显可以看出,当开关闭合时,输出直接接地,所以输出电平为0。而当开关断开时,则输出端悬空了,即高阻态。这时电平状态未知,如果后面一个电阻负载(即使很轻的负载)到地,那么输出端的电平就被这个负载拉到低电平了,所以这个电路是不能输出高电平的。


再看图三。图三中那个1k的电阻即是上拉电阻。
如果开关闭合,则有电流从1k电阻及开关上流过,但由于开关闭和时电阻为0(方便我们的讨论,实际情况中开关电阻不为0,另外对于三极管还存在饱和压降),所以在开关上的电压为0,即输出电平为0
如果开关断开,则由于开关电阻为无穷大(同上,不考虑实际中的漏电流),所以流过的电流为0,因此在1k电阻上的压降也为0,所以输出端的电压就是5v了,这样就能输出高电平了

但是这个输出的内阻是比较大的(即1kω),如果接一个电阻为r的负载,通过分压计算,就可以算得最后的输出电压为5*r/(r+1000)伏,即5/(1+1000/r)伏。所以,如果要达到一定的电压的话,r就不能太小。如果r真的太小,而导致输出电压不够的话,那我们只有通过减小那个1k的上拉电阻来增加驱动能力

但是,上拉电阻又不能取得太小,因为当开关闭合时,将产生电流,由于开关能流过的电流是有限的,因此限制了上拉电阻的取值,另外还需要考虑到,当输出低电平时,负载可能还会给提供一部分电流从开关流过,因此要综合这些电流考虑来选择合适的上拉电阻。

如果我们将一个读数据用的输入端接在输出端,这样就是一个io口了(51io口就是这样的结构,其中p0口内部不带上拉,而其它三个口带内部上拉),当我们要使用输入功能时,只要将输出口设置为1即可,这样就相当于那个开关断开,而对于p0口来说,就是高阻态了。

对于漏极开路(od)输出,跟集电极开路输出是十分类似的。将上面的三极管换成场效应管即可。这样集电极就变成了漏极,oc就变成了od,原理分析是一样的。  
另一种输出结构是推挽输出。推挽输出的结构就是把上面的上拉电阻也换成一个开关,当要输出高电平时,上面的开关通,下面的开关断;而要输出低电平时,则刚好相反。比起oc或者od来说,这样的推挽结构高、低电平驱动能力都很强。如果两个输出不同电平的输出口接在一起的话,就会产生很大的电流,有可能将输出口烧坏。而上面说的ocod输出则不会有这样的情况,因为上拉电阻提供的电流比较小。如果是推挽输出的要设置为高阻态时,则两个开关必须同时断开(或者在输出口上使用一个传输门),这样可作为输入状态,avr单片机的一些io口就是这种结构。


上拉就是将不确定的信号通过一个电阻嵌位在高电平!电阻同时起限流作用!下拉同理!
  1. 上拉是对器件注入电流,下拉输出电流
  2. 弱强只是上拉电阻的阻值不同,没有什么严格区分
  3. 对于非集电极(或漏极)开路输出型电路(如普通门电路)提升电流和电压的能力是有限的,上拉电阻的功能主要是为集电极开路输出型电路输出电流通道。

                                               上拉电阻

                                              下拉电阻

                                               既有上拉又有下拉


电子工程师必备技能

在英国呆了一年半了,懵懵懂懂对于这边的电子产业也有了一定了解。在英国整体经济不景气的情况下,电子产业依然保持着较好的需求。

自己总结的技能需求:

1. 嵌入式
单片机:不用说了,行业必备。
DSP: 高级控制有需求,不必须。
ARM: 硬件工程师可以不比强求。

2.硬件设计
电路设计:基本的数电模电还是要弄熟悉。
电源:本来是自己的老本行,这里稍微复习一下吧。
控制和传感:也算是半路出家了。国内3院学习的控制和这边加上的传感,要弄好。
总线技术:看情况吧,会用就行。
EMC设计:至少要有大致概念。

3.EDA软件:
Labview: 有空要学习,接口必备。
Matlab:一直想学,一直没机会。
Altuim:要精通再精通。
FPGA:恐怕暂时学不会了。

其实只要会单片机,电路设计和Altuim,基本上40K的年薪就到手了。
加油,从嵌入式做起,从C语言做起。