嵌入式软硬件常识
常見電容的種類有哪些，選型時應考慮哪些參數?
?分類：
按照不同的方式電容的分類也有很多種，以下總結幾類常見的
1.按材料分，有云母電容、電解電容、陶瓷電容、鉭電容等不同類型;
2.按用途分，有濾波電容、旁路電容、耦合電容、負載電容等;
3. 按照極性分，有無極性電容、有極性電容。
參數：
? ? ? ? ?1.標稱容值與誤差2.額定電壓3.溫度系數4.絕緣電阻
? ? ? ? 5.損耗 6.頻率特性7.介質8.封裝尺寸 9.成本
2.列舉常用的3種電力電子功率控制器件，并說明其工作原理。
? ? 電阻、電容、電感、二 極管、三極管等都是電子電路常用的器件.
電阻器是一種能夠阻礙電流通過的元器件，簡稱電阻。
作用：分流、限流、分壓、降壓、隔離、偏置等。
電容器是一種容納貯存電荷的器件，簡稱電容。電路中一般用“C”加數字表示。分無極和有極兩類，有極新電容長腳為正極、短腳為負極。
特性：隔直流電通交流電。
作用：隔直，耦合，旁路，濾波，調諧回路、能量轉換控制電路等方面。
好壞判別：兩極短路放電后，用萬用表電阻擋測，表針擺出后能返回到原處為好；表針擺出后不返回為短路；表針擺出后返回不到原處為好漏電；表針不擺出為開路；短路、開路、漏電嚴重為損壞。對于小電容，測量表針不擺動，再用串聯“電筆法”或“交流信號法” 判定好壞，
電感線圈是將絕緣的導線在絕緣的骨架上繞一定的圈數制成，有的還加上磁芯或鐵芯材料，通電后產生電感量，是能夠把電能轉化為磁能而存儲起來的元件。
電感的特性：通直流電阻交流電。
作用：濾波、升壓、諧振、分頻等。在電路中可與電容組成串、并聯振蕩電路。
好壞判別：用萬用表電阻擋測有一定阻值不開、短路為好。（燒壞一般變黑色）
二極管是一種半導體元器件，由一個PN結構成。分正負極，P為正極，N為負極；有普通、穩壓、變容、發光、開關、光電等二極管。
作用：整流、穩壓、變容、發光（LED）、升壓、開關等作用。
三極管是一種電流控制型器件半導體元器件，又稱晶體管。主要應用了放大電路和開關電路，是一種小電流控制大電流的放大元件。
三極管的放大作用就是：集電極電流受基極電流的控制 ，并且基極電流很小的變化，會引起集電極電流很大的變化，且變化滿足一定的比例關系：集電極電流的變化量是基極電流變化量的β倍，即電流變化被放大了β倍。
作用：放大（電壓電流）、穩壓、開關、振蕩等作用。
繼電器是用較小的電流.較低的電壓去控制較大電流。在電路中起著自動調節、安全保護、轉換電路等作用。
3.畫出全波整流和半波整流原理圖，并畫出整流后的電壓波形圖。
半波整流電路：是一種最簡單的整流電路。它由電源變壓器T、整流二極管D 和電阻性負載RL組成。變壓器把市電電壓（多為220伏）變換為所需要的交變電壓U2，D 再把交流電變換為脈動直流電。
?4.TVS與壓敏電阻各有何特點，各適用哪些場合?
一 壓敏電阻
壓敏電阻的特點：
a）優點：電壓范圍很寬，可從幾伏到幾千伏； 吸收浪涌電流可從幾十到幾千安培，反應速度快， 無極性，無續流，峰值電流承受能力較大，價格低。
b）缺點：鉗位電壓較高，一般可以達到工作電 壓的 2~3 倍；而且，隨著受到浪涌沖擊次數的增加， 漏電流增加；另外，響應時間較長，寄生電容較大。
c）適用場合：直流電源線、低頻信號線，或者 與氣體放電管串聯起來用在交流電源線上。
壓敏電阻的選擇：
a）從抑制瞬變干擾的角度出發，壓敏電壓要盡 量降低以接近被保護電路的工作電壓；
從提高元件 壽命來看，又要拉開兩者差距。一般折衷的選取方 案為：對交流工作電路，壓敏電壓值為工作電壓的2.2 倍；對直流工作電路，壓敏電壓值為工作電壓的 1.5 倍。
b）通流量的選取：在實際應用中，壓敏電阻所 吸收的最大浪涌電流應小于它的最大通流量。對同 一應用場合，當最大通流量增加一倍，壓敏電阻的 壽命也同步增加一倍。
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二 瞬態抑制二極管-TVS管
學習資料：TVS防護電路的典型應用
TVS 為電壓箝位型工作方式，亞納秒級的響應 速度。
TVS 有多種封裝方式，可滿足不同場合的需 要。
當 TVS 上的電壓超過一定的幅度時，器件迅速 導通，通過 PN 結反向過壓雪崩擊穿將浪涌能量泄放掉。由于這類器件導通后阻抗很小，因此它的箝位電壓很平坦，并且很接近工作電壓。
特點
a）優點：響應時間短，漏電流小，擊穿電壓偏 差小，箝位電壓低（相對于工作電壓），動作精度 高，無跟隨電流（續流），體積小，每次經受瞬變電 壓后其性能不會下降，可靠性高。
b）缺點：由于所有功率都耗散在二極管的 PN 結上，因此它所承受的功率值較小，允許流過的電 流較小。一般的 TVS 器件的寄生電容較大，如在高 速數據線上使用，要用特制的低電容器件，但是低 電容器件的額定功率往往較小。
c）適用場合：浪涌能量較小的場合。如果浪涌 能量較大，要與其它大功率浪涌抑制器件一同使用， 則把它作為后級防護。
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5.圖1中S=5V,R1=10K,R2=1K,C1=0.1Uf,在t=0時刻接通電源S,則
1)當t=?時C1兩端電壓達到4.5V。
2）當C1兩端電壓為5v時，斷開電源S,并按下開關K1，則0.2毫秒后，C1兩端電壓為？
圖1
6.分析下圖中運放為何種類型，并說明其功能。
7.常用通訊接口電路有哪些，分別適用于哪些場合.
RS-232：也稱標準串口，最常用的一種串行通訊接口。傳統的RS-232-C接口標準有22根線，采用標準25芯D型插頭座（DB25），后來使用簡化為9芯D型插座（DB9）。RS-232采取不平衡傳輸方式，即所謂單端通訊。由于其發送電平與接收電平的差僅為2V至3V左右，所以其共模抑制能力差，再加上雙絞線上的分布電容，其傳送距離最大為約15米，最高速率為20kb/s。RS-232是為點對點（即只用一對收、發設備）通訊而設計的，其驅動器負載為3～7kΩ。所以RS-232適合本地設備之間的通信。
.RS-485：是從RS-422基礎上發展而來的，所以RS-485許多電氣規定與RS-422相仿。如都采用平衡傳輸方式、都需要在傳輸線上接終接電阻等。RS-485可以采用二線與四線方式，二線制可實現真正的多點雙向通信，而采用四線連接時，與RS-422一樣只能實現點對多的通信，即只能有一個主（Master）設備，其余為從設備，但它比RS-422有改進，無論四線還是二線連接方式總線上可多接到32個設備。
?CAN通信：控制器局域網絡（Controller Area Network）是ISO國際標準化的串行通信協議。具有已經被大家認可的高性能和可靠性。CAN總線是半雙工的，雖然沒有單獨的時鐘線，但是其采用位時序的方法進行同步傳輸。廣泛應用于汽車、船舶等分布式控制系統
8.當一個控制電路系統無法正常工作時，應如何排除其故障，如果其主控芯片不能正常工作，又該如何排除?
（1） 通電觀察：通電后不要急于測量電氣指標，而要觀察電路有無異常現象，例如有無冒煙現象，有無異常氣味，手摸集成電路外封裝，是否發燙8.等。如果出現異常現象，應立即關斷電源，待排除故障后再通電。
（2） 靜態調試：靜態調試一般是指在不加輸入信號，或只加固定的電平信號的條件下所進行的直流測試，可用萬用表測出電路中各點的電位，通過和理論估算值比較，結合電路原理的分析，判斷電路直流工作狀態是否正常，及時發現電路中已損壞或處于臨界工作狀態的元器件。通過更換器件或調整電路參數，使電路直流工作狀態符合設計要求。
（3） 動態調試：動態調試是在靜態調試的基礎上進行的，在電路的輸入端加入合適的信號，按信號的流向，順序檢測各測試點的輸出信號，若發現不正常現象，應分析其原因，并排除故障，再進行調試，直到滿足要求。
9.直流無刷電機和有刷電機各有何特點，它們各自通過什么方式來調節速度？
1、有刷電機
電機工作時，線圈和換向器旋轉，磁鋼和碳刷不轉，線圈電流方向的交替變化是隨電機轉動的換相器和電刷來完成的。在電動車行業有刷電機分高速有刷電機和低速有刷電機。有刷電機和無刷電機有很多區別，從名字上可以看出有刷電機有碳刷，無刷電機沒有碳刷。
有刷電機有定子和轉子兩大部分組成，定子上有磁極（繞組式或永磁式），轉子有繞組，通電后，轉子上也形成磁場（磁極），定子和轉子的磁極之間有一個夾角，在定轉子磁場（N極和S極之間）的相互吸引下，使電機旋轉。改變電刷的位置，就可以改變定轉子磁極夾角（假設以定子的磁極為夾角起始邊，轉子的磁極為另一邊，由轉子的磁極指向定子的磁極的方向就是電機的旋轉方向）的方向，從而改變電機的旋轉方向。
? 2、無刷電機
無刷電機采取電子換向，線圈不動，磁極旋轉。無刷電機，是使用一套電子設備，通過霍爾元件，感知永磁體磁極的位置，根據這種感知，使用電子線路，適時切換線圈中電流的方向，保證產生正確方向的磁力，來驅動電機。消除了有刷電機的缺點。
這些電路，就是電機控制器。無刷電機的控制器，還可以實現一些有刷電機不能實現的功能，比如調整電源切換角，制動電機，使電機反轉，鎖住電機，利用剎車信號，停止給電機供電。現在電瓶車的電子報警鎖，就充分利用了這些功能。
無刷直流電機由電動機主體和驅動器組成，是一種典型的機電一體化產品。由于無刷直流電動機是以自控式運行的，所以不會象變頻調速下重載啟動的同步電機那樣在轉子上另加啟動繞組，也不會在負載突變時產生振蕩和失步。
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有刷電機與無刷電機的區別詳解
一、調速方式的區別
實際上兩種電機的控制都是調壓，只是由于無刷直流采用了電子換向，所以要有數字控制才可以實現了，而有刷直流是通過碳刷換向的，利用可控硅等傳統模擬電路都可以控制，比較簡單。
1、有刷馬達調速過程是調整馬達供電電源電壓的高低。調整后的電壓電流通過整流子及電刷地轉換，改變電極產生的磁場強弱，達到改變轉速的目的。這一過程被稱之為變壓調速。
2、無刷馬達調速過程是馬達的供電電源的電壓不變，改變電調的控制信號，通過微處理器再改變大功率MOS管的開關速率，來實現轉速的改變。這一過程被稱之為變頻調速。
二、性能差異
1、有刷電機結構簡單、開發時間久、技術成
? ? ? ? ? ? 有刷電機是傳統產品，性能比較穩定。無刷電機是升級產品，其壽命性能比有刷電機好。但其控制電路比較復雜，對元件的老化篩選要求比較嚴格。
無刷電機誕生不久，人們就發明了直流有刷電機。由于直流有刷電機機構簡單，生產加工容易，維修方便，容易控制；直流電機還具有響應快速、較大的起動轉矩、從零轉速至額定轉速具備可提供額定轉矩的性能，所以一經問世就得到了廣泛應用。
2、直流有刷電機響應速度快，起動扭矩大
直流有刷電機起動響應速度快，起動扭矩大，變速平穩，速度從零到最大幾乎感覺不到振動，起動時可帶動更大的負荷。無刷電機起動電阻大（感抗），所以功率因素小，起動扭矩相對較小，起動時有嗡嗡聲，并伴隨著強烈震動，起動時帶動負荷較小。
3、直流有刷電機運行平穩，起、制動效果好
有刷電機是通過調壓調速，所以起動和制動平穩，恒速運行時也平穩。無刷電機通常是數字變頻控制，先將交流變成直流，直流再變成交流，通過頻率變化控制轉速，所以無刷電機在起動和制動時運行不平穩，振動大，只有在速度恒定時才會平穩。
4、直流有刷電機控制精度高
直流有刷電機通常和減速箱、譯碼器一起使用，使的電機的輸出功率更大，控制精度更高，控制精度可以達到0.01毫米，幾乎可以讓運動部件停在任何想要的地方。所有精密機床都是采用直流電機控制精度。無刷電機由于在啟動和制動時不平穩，所以運動部件每次都會停到不同的位置上，必須通過定位銷或限位器才可以停在想要的位置上。
5、直流有刷電機使用成本低，維修方便。 由于直流有刷電機結構簡單，生產成本低，生產廠家多，技術比較成熟，所以應用也比較廣泛，比如工廠、加工機床、精密儀器等，如果電機故障，只需更換碳刷即可，每個碳刷只需要幾元，非常便宜。無刷電機技術不成熟，價格較高，應用范圍有限，主要應在恒速設備上，比如變頻空調、冰箱等，無刷電機損壞只能更換。
6、無電刷、低干擾
無刷電機去除了電刷，最直接的變化就是沒有了有刷電機運轉時產生的電火花，這樣就極大減少了電火花對遙控無線電設備的干擾。
7、噪音低，運轉順暢
無刷電機沒有了電刷，運轉時摩擦力大大減小，運行順暢，噪音會低許多，這個優點對于模型運行穩定性是一個巨大的支持。
8、壽命長，低維護成本
少了電刷，無刷電機的磨損主要是在軸承上了，從機械角度看，無刷電機幾乎是一種免維護的電動機了，必要的時候，只需做一些除塵維護即可。
無刷電機可連續工作20000小時左右，常規的使用壽命7-10年。碳刷電機：可連續工作5000小時左右，常規的使用壽命2-3年。
? ? ? 9、應用場合不同
? ? ? ? ?無刷電機的設備可以運用于：乳制品行業、釀造行業、肉制品加工行業、豆制品加工行業、飲料加工行業、糕點加工業、藥品業、電子精密廠、等一些更高要求的無塵車間等，像迪奧電器產的無刷電機（DIHOUR）干手器，運用到工廠里比較多。
節能方面，相對而言，無刷電機的耗電量只是碳刷的1/3。
?總而言之，有刷電機與無刷電機各有各的優缺點，主要根據應用場合和實際需求來選擇，總結如下表所示：
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10.在進行PCB LAYOUT過程中應注意哪些方面，當電路功能無法通過EMC測試時，應如何解決？
合理地接地、元器件之間合理的距離、合理地排列布局、合適的線寬、走線方式。
電源方面的EMC
按耦合通道可以分為 傳導干擾和輻射干擾。
按噪聲干擾可以分為 尖峰和諧波干擾。
工作過程中產生的浪涌和尖峰。
大電容的充放電、開關管的高頻工作切換產生的反向恢復電流等。
以上都是干擾源。
抑制方法
1 減小干擾源的干擾強度，或者切斷干擾源的傳播路徑
2 電路隔離 主要是屏蔽高頻部分 隔離模擬和數字電路
3 使用隔離器件隔離噪聲干擾
4 和靠的接地（分成不同的類型單獨設計如 直流地 交流地 數字地 模擬地 信號地 功率地 等）
5 加裝EMI濾波器
6 PCB 布局要合理
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總結
