我们常常会发现,自己想当然的一些规则或道理往往会存在一些差错。电子工程师在电路设计中也会有这样的例子。下面是一位工程师总结的八大误区点。
现象一:这板子的PCB设计要求不高,就用细一点的线,自动布吧。
点评:自动布线必然要占用更大的PCB面积,同时产生比手动布线多好多倍的过孔,在批量很大的产品中,PCB厂家降价所考虑的因素除了商务因素外,就是线宽和过孔数量,它们分别影响到PCB的成品率和钻头的消耗数量,节约了供应商的成本,也就给降价找到了理由。
现象二:这些总线信号都用电阻拉一下,感觉放心些。
点评:信号需要上下拉的原因很多,但也不是个个都要拉。上下拉电阻拉一个单纯的输入信号,电流也就几十微安以下,但拉一个被驱动了的信号,其电流将达毫安级,现在的系统常常是地址数据各32位,可能还有244/245隔离后的总线及其它信号,都上拉的话,几瓦的功耗就耗在这些电阻上了。
现象三:CPU和FPGA的这些不用的I/O口怎么处理呢?先让它空着吧,以后再说。 点评:不用的I/O口如果悬空的话,受外界的一点点干扰就可能成为反复振荡的输入信号了,而MOS器件的功耗基本取决于门电路的翻转次数。如果把它上拉的话,每个引脚也会有微安级的电流,所以最好的办法是设成输出(当然外面不能接其它有驱动的信号) 现象四:这款FPGA还剩这么多门用不完,可尽情发挥吧。
点评:FGPA的功耗与被使用的触发器数量及其翻转次数成正比,所以同一型号的FPGA在不同电路不同时刻的功耗可能相差100倍。尽量减少高速翻转的触发器数量是降低FPGA功耗的根本方法。
现象五:这些小芯片的功耗都很低,不用考虑。
点评:对于内部不太复杂的芯片功耗是很难确定的,它主要由引脚上的电流确定,一个ABT16244,没有负载的话耗电大概不到1毫安,但它的指标是每个脚可驱动60毫安的负载(如匹配几十欧姆的电阻),即满负荷的功耗最大可达60*16=960mA,当然只是电源电流这么大,热量都落到负载身上了。
现象六:存储器有这么多控制信号,我这块板子只需要用OE和WE信号就可以了,片选就接地吧,这样读操作时数据出来得快多了。
点评:大部分存储器的功耗在片选有效时(不论OE和WE如何)将比片选无效时大100倍以上,所以应尽可能使用CS来控制芯片,并且在满足其它要求的情况下尽可能缩短片选脉冲的宽度。
现象七:这些信号怎么都有过冲啊?只要匹配得好,就可消除了。
点评:除了少数特定信号外(如100BASE-T、CML),都是有过冲的,只要不是很大,并不一定都需要匹配,即使匹配也并非要匹配得最好。象TTL的输出阻抗不到50欧姆,有的甚至20欧姆,如果也用这么大的匹配电阻的话,那电流就非常大了,功耗是无法接受的,另外信号幅度也将小得不能用,再说一般信号在输出高电平和输出低电平时的输出阻抗并不相同,也没办法做到完全匹配。所以对TTL、LVDS、422等信号的匹配只要做到过冲可以接受即可。
现象八:降低功耗都是硬件人员的事,与软件没关系。
点评:硬件只是搭个舞台,唱戏的却是软件,总线上几乎每一个芯片的访问、每一个信号的翻转差不多都由软件控制的,如果软件能减少外存的访问次数(多使用寄存器变量、多使用内部CACHE等)、及时响应中断(中断往往是低电平有效并带有上拉电阻)及其它争对具体单板的特定措施都将对降低功耗作出很大的贡献。
第二篇:一位电子工程师总结的如何看电子电路图
读图就是要看懂一个电原理图,即弄清电路由哪几部分组成及它们之间的联系和总的性能(如有可能,还要粗略估算性能指标)。电子电路的主要任务是对信号进行处理,只是处理的方式(如放大、滤波、变换等)及效果不同而已,因此读图时,应以所处理的信号流向为主线,沿信号的主要通路,以基本单元电路为依据,将整个电路分成若干具有独立功能的部分,并进行分析。具体步骤可归纳为:了解用途、找出通路、化整为零、分析功能、统观整体。下面以741型晶体管收音机电路(见图)为例进行说明,以期对电子爱好者的学习有所帮助。(注为了让初学者能同时参考其他类似电路,未对图中元器件名称符号作变动。)
一、了解用途
了解所读的电子电路原理图用于何处、起什么作用,对于弄请电路工作原理、各部分的功能及性能指标都有指导意义。浏览图1可知:这是一个典型的晶体管收音机电路图,其用途是将接收到的高频信号通过输入电路后与收音机本身产生的一个振荡电流一起送入变频管内进行"混合"(混频),混频后在变频级负载回路(选频)产生一个新的频率(差频),即中频(465 kHz),然后通过中放、检波、低放、功放后,推动扬声器发声。当然,还要求对振荡频率进行调节(f振-f信=465kHz),并能调节音量的大小。
二、找出通路
指找出信号流向的通路。通常,输入在左方、输出在右方(面向电路图).信号传输的枢纽是有源器件,所以可按它们的连接关系来找.从左向右看过去,此电路的有源器件为BG1(变频管)、BG2与BG3(中放管)、BG4与BG5(低放管)、BG6与BG7(功放管),因此可大致推断信号是从BGl的基极输入,经过振荡并混频后产生中频信号,再经过两级中放,然后由检波器把中频信号变成音频信号,最后经过低放、功放后送至扬声器,这样,信号的通路就大致找了出来。通路找出后,电路的主要组成部分也就出来了。
据各基本单元分成若干具有细程度与读者掌握电路类型的多少及经验有关。
根据上述通路可清楚地看出,整个电路可分别以BZ1及D1(2AP9)为界分成三部分,我们称之为变频级、中放级(包括检波级)和低功放级(输出)。
三、分析功能
划分成单元电路后,根据已有的知识,定性分析每个单元电路的工作原理和功能。
1.输入回路和变频级
该部分的任务是将接收到的各个频率的高频信号转变为一个固定的中频频率(465kHz)信号输送到中放级放大。它涉及到两个调谐回路:一个是输入调谐回路,一个是本机振荡回路。输入调谐回路选择电感耦合形式(磁棒线圈B1),本机振荡回路选择变压器耦合振荡形式(B2)。
由于双连可变电容器(C1a、C1b)可同轴同步调谐输入回路和本机振荡回路的槽路频率,因而可使二者的频率差保持不变。
变频级电路的本振和混频由 只三极管BG1担任。由于三极管的放大作用和非线性特性,所以可获得频率变换作用。从图1中可以看出这是一个振荡电压由发射极注入、信号由基极注入的变频级。两个信号同时在晶体管内混合,通过晶体管的非线性作用再通过中频变压器BZ1的选频作用,选出频率为f振-f信=465kHz的中频调幅波送到中放级。
2.中放级(含波)
1)中频放大级
中放级采用的是两级单调谐中频放大。变频级输出的中频调幅波信号由BZ1次级送到BG2的基极进行放大,放大后的中频信号再送到BG3的基极,由BZ3次级输出被放大的信号,三个中频变压器都应准确调在465kHz。
中频放大级的特点是用并联的LC调谐回路作负载。其原因是:并联谐振回路同串联谐振回路一样,能对某一频率的信号产生谐振,不同的是在谐振时,串联谐振回路的阻抗很小,电路中的电流很大,阻抗越小,Q值越高;而并联谐振回路在谐振时,阻抗很大,回路两端电压很高,并联阻抗越大,损耗越小,Q值越高。 由于中频放大器采用了谐振于465kHz的并联回路作负载,因此用了中频放大器后,大大提高了整机的选择性。
2)检波级
在超外差式收音机中,虽然经过变频级把高频信号变成了中频信号,但是中频信号仍然是调幅信号,因此需要依靠检波器把中频信号变成低频信号(音频信号),BZ3次级送到检波二极管的中频信号被截去了负半周,变成了正半周的调幅脉动信号,再选择合适的电容量滤掉残余的中频信号,即可取出音频成分送到低放级。
检波输出的音频脉动信号经R7、C13滤波得到的直流成分作为自动增益(AGC)电压,馈入第一中放管BG2基极,以达到自动稳定中放增益的目的。
3.低功放级
1)低放电路
从检波级输出的中频信号,还需要进行放大再送到扬声器。为了获得较大的增益,通常前级低频放大选用BG4、BG5两级。
BG4、BG5采用直接耦合方式。BG4基极的偏置电压取自于BG5发射极电阻R14上的电压,因此对直流工作点有强烈的负反馈,有利于稳定工作点。低放级与功放级之间的激励采用的
是变压器(B3)耦合方式。
2)功放级
功放级采用两只相同类型的NPN管子BG6、BG7组成OTL对称式电路,两管轮流工作,使负载(扬声器)上得到完整的正弦波电压。
R16、R17组成BG6的偏置电路,R18、R19组成BG7的偏置电路,与负载耦合的电容器C21起着重要的作用,利用它的充放电过程代替一个电源的效果,从而减少一个电源(详细原理这里不再赘述)。
R15、C12、C16组成电源滤波电路,电容C19用来改善音质。
四、统观整体
先将各部分的功能用框图表示出来(可用文字表达式、传输特性、信号波形等方式在框图中注出),然后根据它们之间的关系进行连接,画成一个整体的框图(如图),从这个框图就可以看出各单元电路之间是如何互相配合来实现电路功能的。图中标出了各基本单元的名称、相互联系和所对应的电路符号。
至此,电路的基本情况就大致清楚了,需要指出的是:对于不同水平的读图者或不同的电路,所采取的具体步骤可能是不一样的,上述方法仅供参考。至于电路中的次要部分和调整哪些元件的参数能改善哪些技术指标,以及对各部分电路的性能进行定量估算以进一步得出整个电路的性能指标等,则完全根据读图者的能力自行分析了。
最后顺便给出概括读图的口诀:弄清用途,化繁为简,抓住两头,找出电源。以管为主,从左到右,分析电位,揪住地线。抓住两头,是指抓住输入、输出两头,分析信号的输入回路和最后输出的控制对象;找出电源,是指搞清楚各部分所用电源电压的极性和大小以及它们的来源:分析电位、揪住地线,是指分析管子和某一节点的电位变化时,一定要以"共地线"为基准,否则就搞不清电位变化的趋向,这在分析负反馈作用中是尤为主要的。