嵌入式分享合集44
從來不做語言的奴隸, 沒想到程序員行業也怎么多喜歡拍馬屁的,還是那句話 就用最合適的,難道我會java go c py 我就要左右手腳互搏嗎好無聊 ?還是說說嵌入式哦
一、三極管的應用電路
?三極管有三個工作狀態：截止、放大、飽和，放大狀態很有學問也很復雜，多用于集成芯片，比如運放，現在不討論。whaosoft aiot?http://143ai.com
????其實，對信號的放大我們通常用運放處理。三極管更多的是當做一個開關管來使用，且只有截止、飽和兩個狀態。
????截止狀態看作是關，飽和狀態看作是開。
????Ib≥1mA時，完全可以保證三極管工作在飽和狀態，對于小功率的三極管此時Ic為幾十到幾百mA，驅動繼電器、蜂鳴器等功率器件綽綽有余。
三極管電路舉例
????把三極管箭頭理解成一個開關，如下圖為NPN型三極管，按下開關S1，約1mA的Ib流過箭頭，三極管工作在飽和狀態，c極到e極完全導通，c極電平接近0V(GND)，負載RL兩端壓降接近5V。
????Ib與Ic電流都流入e極，根據電流方向，e極為低電平，應接地，c極接負載和電源。
????如下圖為PNP型三極管，按下開關S2，約1mA的Ib流過箭頭，三極管工作在飽和狀態，e極到c極完全導通，c極電平接近5V，負載RL兩端壓降接近5V。
????Ib與Ic電流都流出e極，根據電流方向，e極為高電平，應接電源，c極接負載和地。
????如下圖NPN三極管，對于NPN三極管更應該在b極加一個下拉電阻，一是為了保證b、e極間電容加速放電，加快三極管截止；二是為了保證給三極管b極一個已知邏輯狀態，防止控制輸入端懸空或高阻態時對三極管工作狀態的不確定，相關文章推薦:通俗理解STM32中的上/下拉電阻。
????如下圖是PNP三極端，對于PNP三極管，更應該在b極加一個上拉電阻，原理同上。
????下圖NPN三極管，對于感性負載，必須在負載兩端并聯一個反向續流二極管，因為三極管在關斷時，線圈會自感產生很高的反向電動勢，而續流二極管提供的續流通路，同時鉗位反向電動勢，防止擊穿三極管。
????續流二極管的選型必須是快恢復二極管或肖特基二極管，兩者響應速度快。
? ? 如下圖的NPN三極管，對于某些控制信號為低電平時，可能并不是真正的0V，一般在1V以內，為保證三極管完全截止，不得不在三極管b極加一個反向穩壓管或正向二極管，以提高三極管導通的閾值電壓。
????根據個人經驗，推挽輸出的數字信號不用加，OC輸出、二極管輸出以及延時控制有必要加，通常穩壓管正常的工作電流≥1mA。
????下圖是用三極管實現繼電器的延時控制的例子。
????為三極管延時導通，快速關斷的一個仿真電路，D1、R2、C1、D2構成延時導通Q2的回路，C1的電壓為12V的時候Q2導通，R3、Q1、R4、R1構成快速關斷Q2的回路，C1通過R3和Q1快速放電。
要點
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對于NPN三極管，在不考慮三極管的情況下，b極電阻與下拉電阻的分壓必須大于0.7V，PNP同理。
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b極電流必須≥1mA可保證三極管處于飽和狀態，此時Ic滿足三極管最大的驅動能力。
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另外，對于三極管的放大倍數β，指的是輸出電流的驅動能力放大了β，比如100倍，并不是把輸出電流真正的放大了100倍。
二、電源防反接電路，基于二極管、MOS管
二極管串聯
????以常用的5V/2A為例。常用二極管串聯在電路中，在電源反接時，二極管承擔所有的電壓，有效防止電源反接損壞后級設備。但是，二極管上壓降較大，損耗較高。使用肖特基二極管可以減小損耗，但是仍對電路有較大影響，特別是在電源電壓更低的情況下。
反并二極管+保險絲
????使用反并二極管+保險絲，正常運行時基本沒有損耗。在電源反接時，電源側接近短路，保險絲熔斷，從而實現保護。反接發生后，二極管和保險絲一般都需要更換。并且，輸入反接時產生一個負壓，后級設備還是有可能損壞。
PMOS防反接電路
基本電路
????基本的PMOS防反接電路，利用PMOS的寄生二極管：
????電源正接，寄生二極管導通，S極電壓升高，V G S ≈ ? V i n ，從而PMOS開啟，一般導通電阻在數十mΩ，導通損耗遠低于二極管。
????電源反接，寄生二極管截止，V G S = 0 V，PMOS關斷，后級設備電壓為0。
添加穩壓管
????如果使用PMOS的Vgs耐壓低于電源電壓，可以使用穩壓管限制Vgs。或者在輸入電壓基本不變的情況下，也可以使用電阻分壓。
注意
1、PMOS需要選擇合適的Vds、Vgs耐壓，選擇低Rds的型號可以減小損耗；
2、注意PMOS上的功耗和散熱；
3、因為PMOS開啟后電流可雙向流動，這個電路的負載不能是電池等電壓源。否則，如下右圖，因為負載電池有5V電壓，V G S = ? 5 V V_{GS}=-5V，實際上PMOS還是開啟了，輸入反接還是會導致過流。
三、PCB布局思路分析
分析好整個電路原理以后，就可以開始對整個電路進行布局布線，下面，給大家介紹一下布局的思路和原則。
1、首先，我們會對結構有要求的器件進行擺放，擺放的時候根據導入的結構，連接器得注意1腳的擺放位置。
2、布局時要注意結構中的限高要求。
3、 如果要布局美觀，一般按元件外框或者中線坐標來定位(居中對齊)。
4、 整體布局要考慮散熱。
5、 布局的時候需要考慮好布線通道評估、考慮好等長需要的空間。
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6、 布局時需要考慮好電源流向，評估好電源通道。
7、 高速、中速、低速電路要分開。
8、強電流、高電壓、強輻射元器件遠離弱電流、低電壓、敏感元器件。
9、 模擬、數字、電源、保護電路要分開。
10、 接口保護器件應盡量靠近接口放置。
11、 接口保護器件擺放順序要求：(1)一般電源防雷保護器件的順序是：壓敏電阻、保險絲、抑制二極管、EMI濾波器、電感或者共模電感，對于原理圖 缺失上面任意器件順延布局;(2)一般對接口信號的保護器件的順序是：ESD(TVS管)、隔離變壓器、共模電感、電容、電阻，對于原理圖缺失上面任意器件順延布局;嚴格按照原理圖的順序(要有判斷原理圖是否正確的能力)進行“一字型”布局。
12、電平變換芯片(如RS232)靠近連接器(如串口)放置。
13、 易受ESD干擾的器件，如NMOS、 CMOS器件等，盡量遠離易受ESD干擾的區域(如單板的邊緣區域)。
14、 時鐘器件布局：(1)晶體、晶振和時鐘分配器與相關的IC器件要盡量靠近;(2)時鐘電路的濾波器(盡量采用“∏”型濾波)要靠近時鐘 電路的電源輸入管腳;(3)晶振和時鐘分配器的輸出是否串接一個22歐姆的電阻;(4)時鐘分配器沒用的輸出管腳是否通過電阻接地;(5)晶體、晶振和時鐘分配器的布局要注意遠離大功率的元器件、散熱器等發熱的器件;(6)晶振距離板邊和接口器件是否大于1inch。
15、開關電源是否遠離AD\DA轉換器、模擬器件、敏感器件、時鐘器件。
16、開關電源布局要緊湊，輸入\輸出要分開， 嚴格按照原理圖的要求進行布局，不要將開關電源的電容隨意放置。
17、 電容和濾波器件 ：(1)電容務必要靠近電源管腳放置，而且容值越小的電容要越靠近電源管腳;(2)EMI濾波器要靠近芯片電源的輸入口;(3)原則上每個電源管腳一個0.1uf的小電容、一個集成電路一個或多個10uf大電容，可以根據具體情況進行增減;
總結
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