杭電電子設(shè)計(jì)總復(fù)習(xí)

1、.一、 數(shù)字與系統(tǒng)部分 1名詞解釋 UART：通用異步收發(fā)器（Universal Asynchronous Receiver/Transmitter）RTC：實(shí)施時(shí)鐘（Real-Time Clock）MCU：微控制器（Microcontroller Unit）VCO：壓控振蕩器（voltage-controlled oscillator）WDT：看門狗定時(shí)器（Watchdog Timer）FPGA：現(xiàn)場可編程門陣列（FieldProgrammable Gate Array）PLL：鎖相環(huán)(Phase Locked Loop)CAN ：控制器局域網(wǎng)總線（CONTROLLER AREA NETWO

2、RK）PWM：脈寬調(diào)制（Pulse Width Modulation）DDS：直接數(shù)字合成（Direct Digital Synthesizer） LCD：液晶顯示器件（Liquid Crystal Display）D/A：數(shù)模轉(zhuǎn)換器（將數(shù)字信號轉(zhuǎn)換為模擬信號的電路稱為數(shù)模轉(zhuǎn)換器(簡稱d/a轉(zhuǎn)換器或dac,digital to analog converter）2、串行總線n RS232總線：通用異步串行通信，兩線就可以實(shí)現(xiàn)全雙工 n I2C總線：二線串行傳輸，一般用于板上芯片互聯(lián)，支持一對總線多個(gè)設(shè)備 （Inter Integrated Circuit）SDA(串行數(shù)據(jù)線) SCL(串行時(shí)鐘

3、線)n SPI總線 ：三線同步串行總線 ，AT25F1024。SPI 是英文Serial Peripheral Interface的縮寫，中文意思是串行外圍設(shè)備接口。 SPI的通信原理很簡單，它以主從方式工作，這種模式通常有一個(gè)主設(shè)備和一個(gè)或多個(gè)從設(shè)備，需要至少4根線，事實(shí)上3根也可以（用于單向傳輸時(shí)，也就是半雙工方式）。也是所有基于SPI的設(shè)備共有的，它們是SDI（數(shù)據(jù)輸入），SDO（數(shù)據(jù)輸出），SCK（時(shí)鐘），CS（片選）。 （1）SDO 主設(shè)備數(shù)據(jù)輸出，從設(shè)備數(shù)據(jù)輸入 （2）SDI 主設(shè)備數(shù)據(jù)輸入，從設(shè)備數(shù)據(jù)輸出 （3）SCLK 時(shí)鐘信號，由主設(shè)備產(chǎn)生 （4）CS 從設(shè)備使能信號，由主設(shè)

4、備控制 其中CS是控制芯片是否被選中的，也就是說只有片選信號為預(yù)先規(guī)定的使能信號時(shí)（高電位或低電位），對此芯片的操作才有效。這就允許在同一總線上連接多個(gè)SPI設(shè)備成為可能。n OneWire總線：單線串行傳輸n OneWire器件：DS18B20DS-18B20 數(shù)字溫度傳感器技術(shù)性能描述 1.1 獨(dú)特的單線接口方式，DS18B20在與微處理器連接時(shí)僅需要一條口線即可實(shí)現(xiàn)微處理器與DS18B20的雙向通訊。 1.2 測溫范圍 55125，固有測溫分辨率0.5。 1.3 支持多點(diǎn)組網(wǎng)功能，多個(gè)DS18B20可以并聯(lián)在唯一的三線上，最多只能并聯(lián)8個(gè)，如果數(shù)量過多，會(huì)使供電電源電壓過低，從而造成信號

5、傳輸?shù)牟环€(wěn)定，實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)測溫 1.4 工作電源: 35V/DC 1.5 在使用中不需要任何外圍元件 1.6 測量結(jié)果以912位數(shù)字量方式串行傳送8引腳封裝 TO-92封裝 用途 描述 5 1 接地 接地 4 2 數(shù)字 信號輸入輸出，一線輸出：源極開路 3 3 電源 可選電源管腳。見"寄生功率"一節(jié)細(xì)節(jié)方面。電源必須接地，為行動(dòng)中，寄生蟲功率模式。 不在本表中所有管腳不須接線 。n 24CXX是I2C器件，容量？AT24C01、AT24C02、AT24C04，容量分別為、2K、4K?？梢?，XX代表容量的大小。n TTL電平轉(zhuǎn)換為RS232電平 ：MAX232n PC串口RS23

6、2 ：TXD發(fā)送 RXD接收Ø TTL為5V-à RS232 -12V 邏輯1Ø TTL為0V-à RS232 +12V 邏輯0 MAX232芯片是美信公司專門為電腦的RS-232標(biāo)準(zhǔn)串口設(shè)計(jì)的單電源電平轉(zhuǎn)換芯片,使用+5v單電源供電。 圖片 引腳介紹：第一部分是電荷泵電路。由1、2、3、4、5、6腳和4只電容構(gòu)成。功能是產(chǎn)生+12v和-12v兩個(gè)電源，提供給RS-232串口電平的需要。 第二部分是數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換通道。由7、8、9、10、11、12、13、14腳構(gòu)成兩個(gè)數(shù)據(jù)通道。 其中13腳（R1IN）、12腳（R1OUT）、11腳（T1IN）、14腳（T1O

7、UT）為第一數(shù)據(jù)通道。 8腳（R2IN）、9腳（R2OUT）、10腳（T2IN）、7腳（T2OUT）為第二數(shù)據(jù)通道。 TTL/CMOS數(shù)據(jù)從T1IN、T2IN輸入轉(zhuǎn)換成RS-232數(shù)據(jù)從T1OUT、T2OUT送到電腦DB9插頭；DB9插頭的RS-232數(shù)據(jù)從R1IN、R2IN輸入轉(zhuǎn)換成TTL/CMOS數(shù)據(jù)后從R1OUT、R2OUT輸出。 第三部分是供電。15腳GND、16腳VCC（+5v）。 主要特點(diǎn)：1、符合所有的RS-232C技術(shù)標(biāo)準(zhǔn) 2、只需要單一 +5V電源供電 3、片載電荷泵具有升壓、電壓極性反轉(zhuǎn)能力，能夠產(chǎn)生+10V和-10V電壓V+、V- 4、功耗低，典型供電電流5mA 5、內(nèi)部

8、集成2個(gè)RS-232C驅(qū)動(dòng)器 6、內(nèi)部集成兩個(gè)RS-232C接收器n V/F轉(zhuǎn)換器 ：用測頻的方式測量模擬電壓 n 施密特觸發(fā)器 ：74HC14n 器件工作溫度范圍 ：Ø 商業(yè)級/民用級：070Ø 工業(yè)級：-4085Ø 軍工級/航空級：-55+125Ø 汽車級 作溫度范圍大于工業(yè)級，小于軍用級n PLL：可以實(shí)現(xiàn)倍頻分頻n 畫出鎖相倍頻電路的原理框圖，寫出鎖相輸出頻率fo與輸入信號頻率fi之間的關(guān)系 各部分的作用  PD 產(chǎn)生誤差電壓   LF 產(chǎn)生控制電壓   CO 產(chǎn)生瞬時(shí)輸出頻率PLL環(huán)路在某一因素作用下，利用輸入與輸

9、出信號的相位差 產(chǎn)生誤差電壓，并濾除其中非線性成分與噪聲后的純凈控制信號 控制壓控振蕩器，使 朝著縮小固有角頻差方向變化，一旦 趨向很小常數(shù) （稱為剩余相位差）時(shí)，則鎖相環(huán)路被鎖定了，即 n 現(xiàn)在大部分新設(shè)計(jì)的微控制器采用 RISC架構(gòu)n 如何使用WDT來增強(qiáng)MCU的抗干擾能力： 喂狗不要加在MCU定時(shí)器中斷服務(wù)程序中！就把喂狗部分分散到其他地方：1、等待查詢的循環(huán)體內(nèi)部2、耗時(shí)很大的函數(shù)體內(nèi)部3、主程序任務(wù)隊(duì)列中 n 測量轉(zhuǎn)速：霍爾元件 、紅外（紅外反射式光耦、紅外發(fā)射接收對管）。n 如何用數(shù)字方法來測量兩個(gè)同頻不同相的正弦信號的相位差 本設(shè)計(jì)目的在于測量出任意兩相同頻率正弦信號之間的相位差

10、，并將測量結(jié)果以數(shù)字形式顯示出來。具體實(shí)現(xiàn)方法為：先通過比較電路將兩路同頻信號分別轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的脈沖信號，然后將其中的一路信號通過反相器取反后與另一路信號相與，得到一等脈寬的脈沖波形，此脈沖波形的脈寬t，即表示兩信號的相位差。將原信號對應(yīng)的任意一路脈沖信號（周期為T）倍頻后，作為單片機(jī)計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)脈沖，并對相位差脈沖記數(shù)，得記數(shù)值為W。設(shè)倍頻電路的倍頻系數(shù)為A，則記數(shù)脈沖周期為TA，可得到兩信號相位差角計(jì)算公式如下： Q=360*t/T=360*W*(T/A)/T=360*W/A=W*N 其中N360A，N為常數(shù)，是相位測量系統(tǒng)的最小精確度。經(jīng)過單片機(jī)系統(tǒng)編程即可實(shí)現(xiàn)此簡單運(yùn)算式，并將運(yùn)算結(jié)果Q

11、送LED顯示。原理框圖如圖1所示:相位差位寬整形 Vi1顯示單片機(jī)整形 Vi2 倍頻 圖1 電路原理方框圖3、等精度頻率測量Fs: 標(biāo)準(zhǔn)頻率Fx: 待測信號Cnt1: 計(jì)數(shù)器Cnt2: 計(jì)數(shù)器DFF: D觸發(fā)器fx=(N/M)×fs已經(jīng)參數(shù)要能夠計(jì)算畫出等精度頻率計(jì)的原理框圖，并簡要說明原理說明:門控信號的邊沿與fx的上升沿嚴(yán)格對準(zhǔn)；Fs越高，相對誤差越?。徽`差幾乎與fx無關(guān)。4、DDS（Direct Digital Synthesis 直接數(shù)字合成）n 如何用DDS方法構(gòu)成任意周期波形信號發(fā)生器用累加器按頻率要求相對應(yīng)的相位增量進(jìn)行累加 ，再以累加相位值作為地址碼，取存放于ROM中

12、的波形數(shù)據(jù)，經(jīng)D/A轉(zhuǎn)換、濾波即得所需波形。原理如下圖： 由圖1可見，其主要由標(biāo)準(zhǔn)參考頻率源、相位累加器、波形存儲器、數(shù)模轉(zhuǎn)換器等部分組成。其中，參考頻率源一般是一個(gè)高穩(wěn)定的晶體振蕩器，其輸出信號用于DDS中各部件同步工作。當(dāng)頻率合成器正常工作時(shí)，在標(biāo)準(zhǔn)頻率參考源的控制下(頻率控制字K決定了其相位增量)，相位累加器則不斷地對該相位增量進(jìn)行線性累加，當(dāng)相位累加器積滿量時(shí)就會(huì)產(chǎn)生一次溢出，從而完成一個(gè)周期性的動(dòng)作，即合成信號的一個(gè)頻率周期。累加器的輸出地址對波形ROM進(jìn)行尋址，從而把存儲在相位累加器中的抽樣值轉(zhuǎn)化成對應(yīng)的正弦波幅度序列。通過高速DA變換把數(shù)字量變成模擬量，經(jīng)過低通濾波器進(jìn)一步平滑并

13、濾掉帶外雜散，得到所需的波形。 n 如何用DDS方法控制正弦信號頻率 n 如何用DDS方法控制正弦信號相位n 如何用DDS方法控制正弦信號幅度（數(shù)字控制）n 如何用DDS方法構(gòu)成正交信號發(fā)生器 n DDS專用芯片：AD9850 FW為頻率字，N為累加器位寬，M為ROM查找表位寬標(biāo)準(zhǔn)頻率輸出頻率M取N的高M(jìn)位如果：當(dāng)頻率字FW=1的時(shí)候，經(jīng)過1s，相位累加器的輸出從 取M位后為11023放一個(gè)大小為 的正弦表格，當(dāng)ROM表格的輸出正好是1Hz的正弦波形的離散值；當(dāng)ROM表格的輸出在1s里面正弦波形循環(huán)了2次，正好是2Hz的正弦波形的離散值；當(dāng) ，ROM表格的輸出在1s里面正弦波形循環(huán)了M次正好是

14、MHz的正弦波形的離散值。正交信號發(fā)生器5、溫度控制系統(tǒng)n 原理框圖n 簡要控制程序流程圖 n 熱電偶 ：電壓差信號二、 模電部分1、電阻按材料分可分成以下幾類a、碳膜電阻 b、金屬膜電阻c、繞線電阻 d、  水泥電阻 在有防火要求的使用場合，不適合使用的電阻？（金屬膜電阻） 在高頻電路中，不適合選用的電阻？（繞線電阻）電解電容壽命：工作溫度每降低10°C ，電解電容壽命增加一倍。每增加10°C ，壽命減少一倍。運(yùn)算放大器指標(biāo)中的GBW參數(shù)，GBW = Avd fH ，Avd為中頻開環(huán)差模增益，fH為上限截止頻率運(yùn)算放大器的特點(diǎn)：開環(huán)增益無限大的、輸入阻

15、抗無限大、輸出電阻為零、端口吸入電流為0；CMRR，共模抑制比 此指標(biāo)表示集成運(yùn)放對共模信號的抑制能力（共模信號通常是一種干擾信號）。定義 LDO(low dropout regulator), 低壓差線性穩(wěn)壓器集成儀表放大器INA128特點(diǎn)INA128和INA129 是低功耗高精度的通用儀表放大器,它們通用的3 運(yùn)放3-op amp 設(shè)計(jì)和體積小巧使其應(yīng)用范圍廣泛.反饋電流Current-feedback 輸入電路即使在高增益條件下(G = 100 時(shí)200kHz)也可提供較寬的帶寬.單個(gè)外部電阻可實(shí)現(xiàn)從1 至10000 的任一增益選擇INA128 提供工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的增益等式gain equat

16、ion INA129 的增益等式與AD620 兼容.INA128/INA129 用激光進(jìn)行修正微調(diào)具有非常低的偏置電壓 (50mV) 溫度漂移0.5V/°C 和高共模抑制在G=100 時(shí)120dB 其電源電壓低至±2.25V 且靜態(tài)電流只有700uA 是電池供電系統(tǒng)的理想選擇內(nèi)部輸入保護(hù)能經(jīng)受±40V 電壓而無損壞INA128/INA129 的封裝為8 引腳塑料DIP 和SO-8 表面襯底封裝規(guī)定溫度范圍為40°C 至+85°C,INA128 還有對應(yīng)的雙配置INA2128 擺率（轉(zhuǎn)換速率 Slew Rate） SR表示運(yùn)放所允許的輸出電壓Vo

17、對時(shí)間變化率的最大值。對于LM324，其SR=0.5V/µs,當(dāng)輸入信號頻率為f=100 kz時(shí)，其最大不失真輸出電壓 : 通用運(yùn)放的SR一般為1-10V/µs,而高速運(yùn)放可達(dá)1000V/µs. 如LM324:它的SR=0.5V/µs.如把LM324接成電壓跟隨器，當(dāng)輸入電壓超過0.8V時(shí)，則它的輸出會(huì)出現(xiàn)失真。2、電源系統(tǒng)設(shè)計(jì)直流穩(wěn)壓電源有兩種（各自的優(yōu)缺點(diǎn)）：A、線性直流穩(wěn)壓電源 該類電源優(yōu)點(diǎn)是穩(wěn)定性高，紋波小，可靠性高，易做成多路，輸出連續(xù)可調(diào)的成品。缺點(diǎn)是體積大、較笨重、效率相對較低。這類穩(wěn)定電源又有很多種，從輸出性質(zhì)可分為穩(wěn)壓電源和穩(wěn)流電源及集

18、穩(wěn)壓、穩(wěn)流于一身的穩(wěn)壓穩(wěn)流（雙穩(wěn)）電源。從輸出值來看可分定點(diǎn)輸出電源、波段開關(guān)調(diào)整式和電位器連續(xù)可調(diào)式幾種。從輸出指示上可分指針指示型和數(shù)字顯示式型等等。 B、非線性直流穩(wěn)壓電源(開關(guān)電源) 開關(guān)型穩(wěn)壓電源是和線性電源相對而說的，開關(guān)電源的優(yōu)點(diǎn)在于效率高、輸出電壓可以比輸入電壓高，也可以比輸入電壓低。缺點(diǎn)在于輸出紋波比線性電源差很多，精度也遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到線性電源的精度。優(yōu)點(diǎn):體積小、功率大、輸出電壓穩(wěn)定、抗干擾強(qiáng)。缺點(diǎn)：怕雷擊、比變壓器電源故障率高穩(wěn)壓電源的主要技術(shù)指標(biāo)（掌握主要的5個(gè)技術(shù)參數(shù)）:A、額定輸出電壓B、最大輸出電流C、輸出電壓容差D、輸入電壓范圍E、輸出電壓紋波F、負(fù)載效應(yīng)G、源效應(yīng)

19、H、輸入功率因數(shù)PFI、輸入電流諧波THDJ、工作環(huán)境條件：如溫度、濕度等輸入失調(diào)電壓Uio，輸入失調(diào)電壓是加在兩輸入端之間，使輸出為零所需要的電壓。消除放大電路零位誤差的幾種方法1、選用具有零位調(diào)整的運(yùn)放。2、在放大器輸入端加一偏置電路。3、單電源供電的放大電路，主要加一完全對稱的放大電路，并且把其中一路接地。運(yùn)放選用同一芯片內(nèi)的運(yùn)放，以便消除溫飄的影響。隔離放大器 在醫(yī)用儀器等產(chǎn)品中需要對被測信號進(jìn)行電氣隔離，電氣隔離有兩種： a、  用光耦隔離,用于低頻 b. 用變壓器磁隔離 ,用于高頻1、用線性光耦隔離 TIL300技術(shù)指標(biāo)： BW:200KHz VF=1.25V IFmax

20、=50mA 隔離電壓3500V 線性度：3設(shè)：K1= 這里K3=1，由手冊給定。而IF=1nA20mA。經(jīng)實(shí)測全量程內(nèi)（02.5V）線性度在0.2%內(nèi)。 三、高頻部分一 基本知識1.高頻放大器Ø 小信號調(diào)諧放大器：窄帶，選頻和濾波Ø 低噪聲放大器：系統(tǒng)前級，降低總噪聲Ø 高頻諧振功率放大器：窄帶，丙類。三個(gè)狀態(tài)（欠壓：效率低，基極調(diào)幅。臨界：輸出功率最高，發(fā)射機(jī)末端。過壓：效率可能最高，中間級。）2.振蕩器：晶振頻穩(wěn)度最高，改進(jìn)電容次之，其它普通振蕩器最差。3.混頻：二極管、三極管、場效應(yīng)管、模擬相乘器。4.檢波Ø 包絡(luò)檢波：大信號，AMØ 同

21、步檢波:AM,DSB,SSB5.反饋控制電路Ø 自動(dòng)增益控制：AGCØ 自動(dòng)頻率控制：AFCØ 自動(dòng)相位控制：PLL/APC5.測試測量Ø 示波器：高于6MHz信號，用高阻探頭×10、測AM信號m值方法：峰谷法和梯形法。Ø 掃頻儀（系統(tǒng)測量）、頻譜儀（信號測量）6.名詞：Ø AM：普通調(diào)幅Amplitude Modulation。Ø DSB：抑制載波的雙邊帶調(diào)制Ø SSB：抑制載波的單邊帶調(diào)制Ø FM：頻率調(diào)制Frequency ModulationØ VCO：電壓控制(壓控)振蕩器&

22、#216; AGC：自動(dòng)增益控制（Automatic Gain Control）Ø AFC：自動(dòng)頻率控制（automatic frequency control）Ø APC：自動(dòng)相位控制Ø PLL：(Phase Locked Loop)鎖相環(huán)7.集成電路MC1496單通道模擬相乘器MC1490MC1490P射頻中頻音頻放大器AD603MC145151/2NE564模擬鎖相環(huán)SE564芯片的最高工作頻率可達(dá)50MHz，采用+5V單電源供電，電路設(shè)計(jì)所使用的元件不多，關(guān)鍵步驟是設(shè)置中心頻率和如何濾波兩個(gè)方面。特別適用于高速數(shù)字通信中FM信號和FSK(移頻鍵控)信號的調(diào)制和解調(diào)，且不需外接復(fù)雜的濾波器。芯片采用雙極性工藝，電路由限幅器、鑒相器、壓控振蕩器、放大器、直流恢復(fù)電路和施密特觸發(fā)器等六部分組成74HC4046：用于頻率合成BA1404：76108MHzBH1415BH1417TEA5767TEA5767HN 基本資料： 􀁺 高靈敏、低噪聲高頻放大器， 􀁺 收音頻率：87.6MHz108MHz，（支持頻率范圍在76MHz87.5MHz 之間的校園收音頻道）， 􀁺 LC 調(diào)諧振蕩器使成本更低，RF A