技术

电源平面的处理，在PCB设计中占有很重要的地位。在一个完整的设计项目中，通常电源的处理情况能决定此次项目30%-50%的成功率，本次给大家介绍在PCB设计过程中电源平面处理应该考虑的基本要素。

1、做电源处理时，首先应该考虑的是其载流能力，其中包含2个方面。

(a)电源线宽或铜皮的宽度是否足够。要考虑电源线宽，首先要了解电源信号处理所在层的铜厚是多少，常规工艺下PCB外层（TOP/BOTTOM层）铜厚是1OZ（35um），内层铜厚会根据实际情况做到1OZ或者0.5OZ。对于1OZ铜厚，在常规情况下，20mil能承载1A左右电流大小；0.5OZ铜厚，在常规情况下，40mil能承载1A左右电流大小。

(b)换层时孔的大小及数目是否满足电源电流通流能力。首先要了解单个过孔的通流能力，在常规情况下，温升为10度，可参考下表。

<strong><font color="#FF0000">Warren Tsai，总监；</font> </strong>
<strong><font color="#FF0000">Jangho Jeon，资深业务经理；</font> </strong>
<strong><font color="#FF0000">Chintan Parikh，执行业务经理；</font> </strong>

电子设备的灵敏度越来越高，这要求设备的抗干扰能力也越来越强，因此PCB设计也变得更加困难，如何提高PCB的抗干扰能力成为众多工程师们关注的重点问题之一。本文将介绍PCB设计中降低噪声与电磁干扰的一些小窍门。

下面是经过多年设计总结出来的，在PCB设计中降低噪声与电磁干扰的24个窍门：

（1） 能用低速芯片就不用高速的，高速芯片用在关键地方。

（2） 可用串一个电阻的办法，降低控制电路上下沿跳变速率。

（3） 尽量为继电器等提供某种形式的阻尼。

（4） 使用满足系统要求的最低频率时钟。

（5） 时钟产生器尽量近到用该时钟的器件。石英晶体振荡器外壳要接地。

（6） 用地线将时钟区圈起来，时钟线尽量短。

在功率谱的中低端存在一些不太大的功率转换要求，这在物联网(IoT)设备之类的应用中很常见。这些应用需要使用能够处理适度电流水平的功率转换IC。电流通常在数百毫安范围，但如果板载功率放大器为了传输数据或视频而存在峰值功率需求，那么电流量可能更高。因此，随着支持众多物联网器件的无线传感器的激增，业界对专门用于空间和散热受限器件的小型、紧凑、高效功率转换器的需求在不断增加。

随着整个电子产业的不断发展，电子行业的很多产品都已经有完善的上下游配套企业。从一个成熟产品的方案设计，外观设计，加工制造，装配测试，包装，批发商渠道等等，这样的一条产业链在特定的环境就这样自然地生成。因此，设计和制造之间的联系是极其紧密的，到了不可分割的地步。

电子产品从设计完成到加工制造其中最重要的一个环节就是PCB电路板的加工。而PCB加工出来的裸板绝大部分情况是要过贴片机贴片装配的。

那么问题来了，现在的电子产品都在向小型轻便化方向发展。当你的设计PCB板特别特别小，有的电子产品模块小到几厘米见方那么的小块时，PCB加工制造倒还好说，但是到了PCB装配环节，那么小的面积放在贴片机上进行装配就带来了问题。没有办法上装配生产线！

在单片机应用开发中，代码的使用效率问题、单片机抗干扰性和可靠性等问题仍困扰着。现归纳出单片机开发中应掌握的几个基本技巧。

<strong>1、如何减少程序中的bug。</strong>

对于如何减少程序的bug，应该先考虑系统运行中应考虑的超范围管理参数如下。物理参数：这些参数主要是系统的输入参数，它包括激励参数、采集处理中的运行参数和处理结束的结果参数。资源参数：这些参数主要是系统中的电路、器件、功能单元的资源，如记忆体容量、存储单元长度、堆叠深度。应用参数：这些应用参数常表现为一些单片机、功能单元的应用条件。过程参数：指系统运行中的有序变化的参数。　

<strong>2、如何提高C语言编程代码的效率。</strong>

<strong>引言 </strong>

故障特征提取是模拟电路故障诊断的关键，而模拟电路由于故障模型复杂、元件参数的容差、非线性、噪声以及大规模集成化等现象使电路故障信息表现为多特征、高噪声、非线性的数据集，且受到特征信号观测手段、征兆提取方法、状态识别技术、诊断知识完备程度以及诊断经济性的制约，使模拟电路的故障诊断技术滞后于数字电路故障诊断技术而面临巨大的挑战。模拟电路故障诊断本质上等价于模式识别问题，因此研究如何把电路状态的原始特征从高维特征空间压缩到低维特征空间，并提取有效故障特征以提高故障诊断率就成了一个重要的课题。本文将简要介绍部分模拟电路故障诊断中使用的特征提取方法的原理步骤及其优缺点，为进一步的研究打下基础。

<strong>基于统计理论的特征提取 </strong>

直流电机的设计中，如果采用两个线圈（两极），在静止状态时，线圈与磁场平衡，线圈产生的转动力矩无法克服磁场的阻力，转动不起来，除非使用外力破坏这种平衡。

电动机是一种旋转式电动机器，它将电能转变为机械能，它主要包括一个用以产生磁场的电磁铁绕组或分布的定子绕组和一个旋转电枢或转子。在定子绕组旋转磁场的作用下，其在电枢鼠笼式铝框中有电流通过并受磁场的作用而使其转动。

这些机器中有些类型可作电动机用，也可作发电机用。它是将电能转变为机械能的一种机器。通常电动机的作功部分作旋转运动，这种电动机称为转子电动机;也有作直线运动的，称为直线电动机。

右手螺旋定则（安培定则）：用右手握住通电螺线管，让四指指向电流的方向，那么大拇指所指的那一端是通电螺线管的N极。

<font color="#FF0000">作者：<a href="https://www.mouser.cn/blog/Author/alex-misiti/aid/650">Alex Misiti</a></font>

在医疗、工业和国防领域需求的推动下，动力外骨骼的全球市场预计在2023年达到28亿美元——远远高于2017年的3亿美元。

在物联网和云计算成为生活一部分，在行业媒体大肆宣扬之际，通过采用最先进的技术和优化设计，老式电子元件并未停止前进的步伐。其中一个例子是模数转换器，该器件现在可以超过每秒一兆次采样(MSPS)的速率实现32位分辨率，轻松通过传统的计量基准测试。

这些高精度转换器可以显示高于16位的分辨率，规定可比静态和动态特性，并且在仪表仪器和大型通用采集系统（测试、设备认证）、专业系统（医疗应用和光谱学数字成像）等专用领域以外，它们已经进入许多过程控制应用、可编程控制器、大型电机控制以及电能输配等领域。目前，几种ADC架构在精度方面不相上下；根据不同需求，具体的选择视模数转换原理、逐次逼近寄存器(SAR)以及∑-Δ而定，在数MSPS速率下，这些架构分别支持最高24位或以上的分辨率，为24位或更多，在几百kSPS速率下支持32位分辨率。

<strong>带你计算一个电流互感器！</strong>

我们将设计一个电流互感器。使用电流互感器可以减小测量变换器原边电流时的损耗，比如大功率开关电源，由于电流过大所以需要使用电流互感线圈来监测电流以减少损耗。

电流互感器与一般的电压变压器的区别在什么地方呢？这个问题即使是资深的磁性元件设计人员也很难回答。基本的区别在于：变压器试图把电压从原边变换到副边，而电流互感器试图把电流从原边变换到副边。电流互感器的电压大小由负载决定。

我们通过一个实际的设计例子，可以更好地理解电流互感器的工作原理。

负反馈在低频放大电路中的应用非常广泛,采用负反馈可以改善放大器的工作性能。

在其他科学技术领域中,它的应用也是很多的。例如自动调节系统,就是通过负反馈来实现的。

因此,研究负反馈就具有普遍意义,要研究应用负反馈,就必须首先熟悉负反馈的四种类型,并掌握其判别方法。

<strong>1.判别法介绍：</strong>

根据负反馈的四种类型:并联电压负反馈、串联电压负反馈、并联电流负反馈、串联电流负反馈。

在讲授完其定义后,可以按下述方法判别负反馈的类型。

(1)电压反馈和电流反馈的判别

若反馈信号和输出信号在放大电路上输出端引自三极管的同一极(如同是c极或同是e极)则为电压反馈,否则为电流反馈。

(2)并联反馈和串联反馈的判别

<strong>1．回流的基本概念</strong>

数字电路的原理图中，数字信号的传播是从一个逻辑门向另一个逻辑门，信号通过导线从输出端送到接收端，看起来似乎是单向流动的，许多数字工程师因此认为回路通路是不相关的，毕竟，驱动器和接收器都指定为电压模式器件，为什么还要考虑电流呢！实际上，基本电路理论告诉我们，信号是由电流传播的，明确的说，是电子的运动，电子流的特性之一就是电子从不在任何地方停留，无论电流流到哪里，必然要回来，因此电流总是在环路中流动，电路中任意的信号都以一个闭合回路的形式存在。对于高频信号传输，实际上是对传输线与直流层之间包夹的介质电容充电的过程。

<strong>2．回流的影响</strong>

如果想要实现利用中断复位，我所知道的有两种方式：看门狗中断和无中断服务程序的中断。

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<strong>一、利用看门狗中断实现复位</strong>

开关电源大致由主电路、控制电路、检测电路、辅助电源四大部份组成。

<strong>1、主电路</strong>

冲击电流限幅：限制接通电源瞬间输入侧的冲击电流。
输入滤波器：其作用是过滤电网存在的杂波及阻碍本机产生的杂波反馈回电网。
整流与滤波：将电网交流电源直接整流为较平滑的直流电。
逆变：将整流后的直流电变为高频交流电，这是高频开关电源的核心部分。
输出整流与滤波：根据负载需要，提供稳定可靠的直流电源。

<strong>2、控制电路</strong>

一方面从输出端取样，与设定值进行比较，然后去控制逆变器，改变其脉宽或脉频，使输出稳定，另一方面，根据测试电路提供的数据，经保护电路鉴别，提供控制电路对电源进行各种保护措施。

我们知道，在电路系统的各个子模块进行数据交换时可能会存在一些问题导致信号无法正常、高质量地“流通”，例如有时电路子模块各自的工作时序有偏差（如CPU与外设）或者各自的信号类型不一致（如传感器检测光信号）等，这时我们应该考虑通过相应的接口方式来很好地处理这个问题。

下面就电路设计中7个常用的接口类型的关键点进行说明一下：

<font color="#33b1c8"><strong>（1）TTL电平接口：</strong></font>

在单片机应用开发中，代码的使用效率问题、单片机抗干扰性和可靠性等问题仍困扰着工程师。为帮助工程师解决单片机设计上的难题，纳出单片机开发中应掌握的几个基本技巧。

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<strong>一、 如何提高C语言编程代码的效率</strong>

开关电源产品广泛应用于LED照明、仪器仪表、空气净化器、安防监控等领域，是利用现代电力电子技术，控制开关管开通和关断的时间比率，维持稳定输出电压的一种电源，一般由脉冲宽度调制（PWM）控制IC和MOSFET构成。

随着电力电子技术的发展和创新，使得开关电源技术也在不断地创新。目前，开关电源以小型、轻量和高效率的特点被广泛应用几乎所有的电子设备，是当今电子信息产业飞速发展不可缺少的一种电源方式。

现代开关电源有两种：一种是直流开关电源；另一种是交流开关电源。

这里主要介绍的只是直流开关电源，其功能是将电能质量较差的原生态电源（粗电），如市电电源或蓄电池电源，转换成满足设备要求的质量较高的直流电压。直流开关电源的核心是DC/DC转换器。

二极管又称晶体二极管,简称二极管(diode)，在半导体二极管内部有一个PN结两个引线端子，这种电子器件按照外加电压的方向，具备单向电流传导性。

一般来讲，晶体二极管是一个由p型半导体和n型半导体烧结形成的p-n结界面。

<strong>二极管的定义</strong>

二极管是由管芯、管壳和两个电极构成。管芯就是一个PN结，在PN结的两端各引出一个引线，并用塑料、玻璃或金属材料作为封装外壳，就构成了晶体二极管，如下图所示。P区的引出的电极称为正极或阳极，N区的引出的电极称为负极或阴极。

<strong>什么是精密电阻 ？</strong>

其实，对于不是搞计量的不需要分的那么清楚，可以大体上认为高精密、高准确、低误差等是一个意思。但是，对于“精度”一词，可以分解成分解成三个要素：

1. 温度系数。温度变化是电阻的大敌，温度系数一般用ppm/℃表示，即温度变化1度对应电阻变化百万分之几。100ppm/℃就是0.01%/℃。

2. 老化。也就是长期稳定性，一般用ppm/年来表示，也有用%/年来表示的。出厂再怎么准确的电阻，如果老化大，那么很快就变了，也就失去高准确的意义了。

3. 初始调整误差，这个其实不太重要，知道偏差是多少，只要不变就没关系，测量时可以修正。因此，在本文里没做进一不讨论。