杭電電子設計考試復習

1、電子設計復習1.電阻的特點及選取以及碳膜、繞線電阻特點及應用場合碳膜電阻一般為小功率電阻(小于5W) 特點：成本較低，阻值范圍寬，有良好的穩(wěn)定性，溫度系數(shù)不大且是負值，是目前應用最廣泛的電阻器。繞線電阻適用于大功率的場合，不適合在高頻電路中應用. 它的特點是工作穩(wěn)定，耐熱性能好，誤差范圍小，額定功率一般在1瓦以上。線繞電阻器具有可靠性高、穩(wěn)定性好、無非線性，以及電流噪聲、溫度和電壓系數(shù)小的優(yōu)點。例題：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）2.電容的選取及技術參數(shù)以及標稱容量、進度的換算、壽命與溫度關系電容標稱容量：1.0，1.2，

2、1.5，1.8，2.2，2.7，3.3，3.6，3.9，4.2，4.7，5.6，6.2，6.8，7.5，8.2。 實際電容值取上述基數(shù)的10n.精度：±5%(J級)，±10%(K級)，±20%(M級)壽命與溫度關系：普通電容（CD11系列）壽命1000小時/85°下，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。3.電感分類及參數(shù)：高頻、低頻電感的材料及對應應用場合； 損耗：鐵耗、銅耗與頻率關系高頻（鐵氧體芯）電感非線性元件，電感量隨工作頻率而改變，可做H、mH級低頻（矽鋼片）電感：頻率在幾百以下，可做m

3、H級。電感損耗有鐵損和銅損兩部分組成。鐵損：磁渦流產生的損耗，隨頻率增加而大幅度增加銅損：漆包線電阻產生的熱損耗，工作頻率越高繞組的損耗越大4.1Mos主要技術指標：a、額定電壓Uds：它主要由VMOS管的漏源擊穿電壓U(BR)DS決定b、最大漏極電流Idmax:標稱MOS管電流額定參數(shù)c、閥值電壓Ugs(th):又稱門極開啟電壓d、導通電阻：Rone、最高工作頻率fm: Uds作用下，電子從源區(qū)（S）通過溝道到漏區(qū)所需要的時間f、開通時間和關斷時間：開通和關斷時間越大,則MOS管開關損耗越大.g、極間電容:輸入電容：Ciss = CGS+CGD , 輸出電容：Coss =CDS+ CGD 4

4、.2三極管主要技術指標：硅管（PN結壓降：0.7V）鍺管（PN結壓降：0.3V）電流放大系數(shù)：管子耐壓越高，額定工作電流（ICM）越大，則越小反向擊穿電壓：Ucbo (發(fā)射極開路) Uebo（集電極開路） Uceo（基極開路）三個參數(shù)中選最小一個為晶體管擊穿電壓，一般為Uebo集電極最大允許電流ICM集電極最大允許耗散功率PCM Pc=Ic×Uce 耗散功率與環(huán)境溫度和散熱條件有關（RoJ），手冊上一般給出環(huán)境溫度為20時PCM值。截止頻率：共射極截止頻率fb, 定義為降到0.707倍時的頻率稱為fb 1.電流放大系數(shù)： 電流放大系數(shù)是電流放大倍數(shù)，用來表示三極管的放大能力。根據(jù)三極

5、管工作狀態(tài)不同，電流放大系數(shù)又分為直流放大系數(shù)和交流放大系數(shù)。 直流放大系數(shù)是指在靜態(tài)無輸人變化信號時，三極管集電極電流IC和基極電流IB的比值，故又稱為直流放大倍數(shù)或靜態(tài)放大系數(shù)，一般用hFE或表示。交流電流放大系數(shù)也稱動態(tài)電流放大系數(shù)或交流放大倍數(shù)，是指在交流狀態(tài)下，三極管集電極電流變化量與基極電流變化量的比值，一般用表示。是反映三極管放大能力的重要指標。盡管和的含義不同，但在小信號下，因此在計算時兩者取相同值。三極管：電流放大系數(shù)特點（待完善）5.集成運放的主要技術指標速度類:如GBW,SR精度:VIO,IIB增益和噪聲抑制能力:CMRR,GAIN電源:VCC,IQ理想運算放大器的特點：

6、開環(huán)增益無限大的、輸入阻抗無限大、輸出電阻為零、端口吸入電流為零；電壓跟隨器的特點：是共集電極電路，信號從基極輸入，射極輸出，故又稱射極輸出器?；鶚O電壓與集電極電壓相位相同，即輸入電壓與輸出電壓同相。這一電路的主要特點是：高輸入電阻、低輸出電阻、電壓增益近似為1，所以叫做電壓跟隨器。增益帶寬乘積GBW：單位增益帶寬定義為，運放的閉環(huán)增益為0dB（1倍）條件下，將一個恒幅正弦小信號輸入到運放的輸入端，從運放的輸出端測得閉環(huán)電壓增益下降3db（或是相當于運放輸入信號的0.707倍）時所對應的信號頻率。GBW=AvdfHAvd為中頻開環(huán)差模增益fH為上限截止頻率(-3dB)舉例說明：從技術手冊上查詢

7、可知，TL064的，因此如用TL064設計一個放大器，放大器的增益為：由上面分計算可知，當被放大的信號頻率較高時，放大器的增益不宜過大，否則會造成信號失真。轉換速率（也稱為擺率）SR運放轉換速率定義為，運放接成閉環(huán)條件下，將一個大信號（含階躍信號）輸入到運放的輸入端，從運放的輸出端測得運放的輸出上升速率。定義為：轉換速率SR反映了運放對于高速變化的輸入信號的響應情況。對于一般運放其轉換速率SR<=10V/s，而高速運放的轉換速率SR>10V/s。目前的高速運放最高轉換速率SR可達6000V/s。舉例說明:對于TL064來說，其SR=3.5V/s,因此當輸入信號頻率f=100 kz時

8、，其最大不失真輸出電壓:通用運放的SR一般為1-10V/s,而高速運放可達1000V/s.如LM324:它的SR=0.5V/s,如把它接成電壓跟隨器，當輸入信號頻率f=100kz、幅度超過0.8V時，則它的輸出會出現(xiàn)失真。輸入失調電壓Uio由于集成運放的輸入級電路參數(shù)不可能完全對稱，所以當輸入電壓為零時，輸出電壓UO并不一定為零。為使得集成運放的輸出端電壓為零，需在輸入端額外增加一個補償電壓，將該補償電壓定義為輸入失調電壓,即有：輸入失調電壓是加在兩輸入端之間，使輸出為零所需要的電壓。輸入失調電壓與外電路無關，由運放自身性能所決定。輸入偏置電流IIB輸入偏置電流定義為當運放的輸出直流電壓為零時

9、，其兩輸入端的偏置電流的平均值.6.儀用放大器三運放等效電路的原理及特點、分析計算  儀器放大器又稱數(shù)據(jù)放大器：是一種高性能放大器，它一般具有高增益、高共模抑制比、高精度、高速等特點。儀器放大器常用在輸入級作信號處理。(1)普通運放構成的儀器放大器如需輸出不含共模分量，輸出級須完全對稱，則要求：R4/R6=R7/R5如令R2=R3,R4=R5=R6=R7，則得：故改變R1，即改變放大器增益Ad設計要點: A1和A2級可設計成高增益，而不致引起較大的直流失調。 輸出級A3盡量用小電阻，以便減少直流失調（Ib引起的） R4R7阻值要盡可能相等 A1和A2要選同一芯片上雙運放，這樣可利用電

10、路的對稱性減少溫漂引起的影響。7.常用電氣隔離的兩種方法及特點用光耦隔離,用于低頻用變壓器磁隔離,用于高頻8.精密整流電路及計算 一般二極管硅管壓降為0.7V,鍺管為0.3V,肖特基二極管壓降為0.2V.并且從二極管轉移特性可知，它是非線性的。因此在實際的交直轉換電路中，若直接用二極管整流將造成嚴重的非線性。為此用運放構成有源整流電路，實現(xiàn)精密線性整流。所整流的信號大小為：0.7V/Av;若取Av=1000，則能對0.7mV的信號進行線性整流是完全可能的。（1） 反向精密半波整流器當Ui為正半周時，U<0,Uout<0,故D1截止，D2導通，故: 當Ui為負半周時，D1導通，D2截

11、止。故：UO=0; 當D1和D2紅線接法為反相負極性選擇。(2)同相精密半波整流器當Ui>0時，為正半周，D1截止，D2導通。當Ui<0時，為負半周，D1導通，D2截止。Uo=0此時無反饋，變成比較器，故U+U-如構成反饋，則U+=U-.9.直流穩(wěn)壓電源的技術指標直流電源主要電氣指標：1.額定輸入電壓和電壓變動范圍 直流穩(wěn)壓電源的額定輸入電壓為電網(wǎng)電壓，如AC220V，其變動范圍多為-15%+10%。如直流電源為開關穩(wěn)壓電源則輸入電壓的允許變動范圍將很寬，輸入電壓的下限往往可做到AC100V以下。2.輸入電流開關電源的最大輸入電流發(fā)生于輸入電壓的下限和輸出電壓電流的上限，而額定輸入

12、電流是指輸入電壓和輸出電壓電流在額定條件下的電流值。3.效率在額定輸入和輸出條件下的輸出功率與輸入有效功率之比。4.額定輸出電壓額定輸出電壓是指出現(xiàn)于直流電源輸出端子間的直流電壓的標稱值。5.額定輸出電流額定輸出電流是指直流電源輸出端子能長時間連續(xù)供給負載的最大電流。6.穩(wěn)壓精度也稱輸出電壓精度或電壓調整率，是指出現(xiàn)改變輸出電壓的因素時，輸出電壓的變化量或變化量與額定輸出電壓之比，變化量越小，穩(wěn)壓精度越高。7.紋波噪聲紋波是出現(xiàn)在直流電源輸出端子間的一種與輸入頻率和開關頻率同步的交流分量，用峰-峰值表示，一般在輸出電壓的0.5%以下。噪聲是出現(xiàn)在直流電源輸出端子間的紋波以外的一種高頻噪聲成分，

13、同紋波一樣，也是用峰-峰值表示，一般在輸出電壓的1%左右。實際直流電源的紋波噪聲指標取兩者的合成值，約為輸出電壓的2%以下。對于直流電源紋波噪聲越小越好。8.負載效應僅由于負載的驟變而引起的直流電壓穩(wěn)定輸出量變化的效應。實際考核時負載從0%瞬時加到100%，或者從100%瞬時加到0%時，輸出電壓的變化量與額定輸出電壓之比，輸出變化量越小，表示直流電源的穩(wěn)壓精度越高。9.源效應僅由于輸入電壓的驟變而引起的直流電壓穩(wěn)定輸出量變化的效應。實際考核時輸入電壓從額定值的-15%瞬時加到+10%，或者從-15%瞬時加到+10%時，輸出電壓的變化量與額定輸出電壓之比。10.保護功能實際使用的直流電源往往具有

14、多種保護功能，如過流保護、短路保護、過壓保護、欠壓保護、過溫保護等。其它類指標：1.溫度直流電源內部有很多發(fā)熱器件，因此其使用溫度范圍有嚴格的具體規(guī)定，直流電源的使用溫度標準一般都規(guī)定在-550。2.濕度同溫度一樣，濕度范圍通常規(guī)定為20%85%。3.電磁兼容性開關型直流電源工作時會產生大量的射頻干擾，對電網(wǎng)及其他附近的家電及辦公設備，如個人計算機、電視機等都會產生影響，因此直流電源產品都必須滿足各種國家和國際有關EMC標準。4.可靠性可靠性一般用無故障工作時間（MTBF）表示，電源產品的MTBF通常要求在10萬小時以上。10.線性電源和開關電源各自優(yōu)缺點線性電源的主要特點可歸納為：1主要優(yōu)點

15、：輸出紋波電壓小。電路結構簡單，成本低。工作可靠性較高。無高頻開關噪聲。電源穩(wěn)定度較高。瞬態(tài)響應速度較快。2主要缺點：轉換效率低，一般只有4050%左右。體積大，重量重，不便于微型化。輸入電壓動態(tài)范圍小，線性調整率低。電容濾波效率低，必須具有較大的輸入和輸出濾波電容。輸出電壓不能高于輸入電壓。開關電源的特點可歸納為：1主要優(yōu)點：內部功率損耗小，轉換效率高。體積小，重量輕，便于使產品微型化。輸入電壓范圍寬，線性調整率高。開關頻率高，濾波電容的容量和體積大大減小。電源形式靈活多樣，選擇余地大。如既可降壓，也可升壓或極性反轉。2主要缺點輸出電壓紋波大。電路結構相對復雜，抗輸入端浪涌電壓的能力相對較差

16、。存在較嚴重的開關噪聲和EMI干擾，對電網(wǎng)的電磁污染大。電路元件多，相比線性電源成本要高一些11.78、79系列三端穩(wěn)壓器參數(shù)指標78系列，最大輸入電壓35V，輸出電流1A，輸出電壓誤差5%78M系列，最大輸入電壓35V,輸出電流500mA,78L系列，最大輸入電壓32V,輸出電流100mA,78系列三端穩(wěn)壓器要求輸入與輸出間壓差在3V以上，否則輸出電壓不能穩(wěn)定。79系列三端穩(wěn)壓器參數(shù)指標：與78系列為正極性穩(wěn)壓器與之對應的有負極性穩(wěn)壓器79系列，輸出電流1A。 如：7905(-5V),7909（-9V）,7912(-12V),79L05(-5V,100mA)等12.78，79系列穩(wěn)壓電源的優(yōu)

17、缺點：78、79系列內部具有過流、過溫等保護功能，可靠性高，價格低；但最致命的缺點是：所需輸入與輸出間壓差大，即功耗大，效率低。78、79系列穩(wěn)壓器價格低，但缺點是入出間所需壓差大，從而引起芯片自身功耗大、溫升高、需要散熱器，電源整體效率低。尤其對電池供電產品非常不利。13.低壓差穩(wěn)壓器特點78、79系列穩(wěn)壓器價格低，但缺點是入出間所需壓差大，從而引起芯片自身功耗大、溫升高、需要散熱器，電源整體效率低。尤其對電池供電產品非常不利。（1）. NCP1117系列該穩(wěn)壓器為ONSEMI公司產品，芯片主要特點有：最大輸出電流1A最大輸入電壓20V固定電壓輸出有1.5V、1.8V、1.9V、2.0V、2

18、.5V、2.85V、3.3V、5V、12V，也能可調輸出輸出電流0.8A時的壓差為1.2V輸出穩(wěn)壓精度±1%內部集成了過溫、過流等保護功能（2）TPS73XX系列該穩(wěn)壓器為TI公司產品，該芯片的主要特點有：最大輸出電流500mA最大輸入電壓10V固定輸出電壓為3V、3.3V、4.85V、5V，也能實現(xiàn)可調輸出輸出穩(wěn)壓精度±2%內部集成了過溫、過流等多種保護功能壓差隨輸出電流大小變化，比如IO=10mA時，5mV壓差；IO=100mA時，50mV壓差；而IO=500mA，270mV壓差。芯片還具有使能控制端14.典型功率驅動電路分析計算（課件）一、 名詞解釋UART：通用異步

19、收發(fā)器 RTC：實施時鐘MCU：微控制器 VCO：壓控振蕩器WDT：看門狗定時器 FPGA：現(xiàn)場可編程門陣列PLL：鎖相環(huán) CAN ：控制器局域網(wǎng)總線PWM：脈寬調制 DDS：直接數(shù)字合成 LCD：液晶顯示器件 RISC：精簡指令集二、 串行總線：1、RS232：相關概念：通用異步串行通信，兩線就可以實現(xiàn)全雙工，最少需三根線（RXD、TXD、GND）2、RS422：全雙工差分傳輸，2對信號線，最多10個設備3、RS485：半雙工差分傳輸，1對信號線，最多32個設備4、I2C總線：二線串行傳輸，一般用于板上芯片互聯(lián)，支持一對總線多個設備 5、SPI總線 ：三線同步串行總線 6、OneWire器件

20、：DS18B207、24CXX是I2C器件，容量？主要包括24C02、24C04、24C08、24C16及24C32分別對應的存儲容量分別為2kbit、4kbit、8kbit、16kbit和32kbit。三、單片機分類：1、按字長分類：4位，8位，16位，32位2、按指令類型分類：精簡指令集，復雜指令集3、按內核來分：51(Interl)，PIC(Microchip)，AVR(Atmel)，MSP430(TI)，M68HC16(Motorola)，STM32(ST)等4、STM32單片機的內核和指令系統(tǒng)，STM32與51的比較。 32用庫函數(shù)，51底層配置寄存器 5、 芯片器件工作溫度范圍 ：

21、（1）商業(yè)級/民用級：070（2）工業(yè)級：-4085（3） 軍工級/航空級：-55+1256、 PLL：（1） 可以實現(xiàn)倍頻分頻（2） 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之間的關系 （3）7、 現(xiàn)在大部分新設計的微控制器采用 RISC架構8、 如何使用WDT來增強MCU的抗干擾能力WDT：是看門狗定時控制寄存器，是一種能將失控的MCU及時復位和恢復正常運行的功能部件！通俗講：一般有一個輸入叫“喂狗”一個輸出連接到MCU的RST端，正常情況是每隔一段時間“喂狗”如果在規(guī)定的時間內沒有“喂狗”就會給一個信號到MCU的RST端使MCU復位，防止程序“跑飛”或MCU死機

22、！9、 測量轉速：霍爾元件 、紅外10、（1）相位測量（數(shù)字鑒相器）電平鑒相、異或鑒相 XOR、邊沿鑒相（2） 測量對象同頻率、有相位差、數(shù)字信號（3）計算：（4）特點異或鑒相的缺點：不能直接測量大于180度的相位邊沿鑒相：可以測量0360度的相位四、 等精度頻率測量：（1）電路圖：Fs: 標準頻率。 Fx: 待測信號 。Cnt1: 計數(shù)器 。Cnt2: 計數(shù)器 。DFF: D觸發(fā)器 （2）公式：fx=(N/M)×fs 注：已經(jīng)參數(shù)要能夠計算（3）畫出等精度頻率計的原理框圖，并簡要說明簡要說明：1、門控信號的邊沿與fx的上升沿嚴格對準2、Fs越高，相對誤差越小3、誤差幾乎與fx無關五

23、：DDS直接數(shù)字合成1、 DDS專用芯片：AD9850 2、 如何用DDS方法控制正弦信號頻率：FW為頻率字，N為累加器位寬，M為ROM查找表位寬3、如何用DDS方法構成正交信號發(fā)生器 ：第一步：相位累加器M取N的高M位當頻率字FW=1的時候，經(jīng)過1s，相位累加器的輸出從 0 224 1 取高M位后為01023頻率控制字實際上為2N的步長。第二步：ROM查找表放一個大小為2M的正弦表格當 fclk = 224Hz 16MHz,N = 24,M =10,FW =1時，ROM表格的輸出正好是1Hz的正弦波形的離散值當 fclk = 224Hz 16MHz,N = 24,M =10,FW = 2，R

24、OM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六：單片機具體應用的分析簡單溫度控制系統(tǒng)液體加熱塔設計要求：1、電源單相220VAC；2、加熱功率1250W；3、加熱溫度70± 14、容器容量40L過程：1、打開進水閥2、如液位到上限，關進水閥3、加熱器通電4、根據(jù)溫度控制加熱器5、停止加熱器6、打開出水閥系統(tǒng)框圖：PID算法控制：方案比較-液位傳感器1、壓力傳感器適合水位的精確控制；電路較復雜；2、紅外發(fā)射接收對管適合水位的大致判斷；電路結構簡單方案比較-溫度傳感器1、熱敏電阻體積小，價格低；適合固體，氣體的溫度測量；非線性嚴重，需用軟件補償處理。2、 熱電

25、偶溫度范圍寬，結構堅固；輸出mv級電壓，需放大；需冷端補償。3、Pt100線性好，靈敏度高；阻值小，價格高；適合液體溫度測量。硬件設計-MCU選擇4、I/O口線數(shù)量：A、按鍵3個，故需3根掃描線；B、4位LED數(shù)碼管顯示，即4根掃描線；每個數(shù)碼管8段，共需8根數(shù)據(jù)線；C、4只電磁閥共需4根控制線；D、可控硅控制需1跟控制線；E、液位檢測需要6對紅外對管，需6路AD采集；F、溫度檢測1路，需1路AD采集。從上可知，至少需要27根控制線。選用STM32的STM32F103C8T6。5、硬件設計-傳感器液位傳感器紅外發(fā)射接收對管紅外發(fā)射管工作電流取10mAR1=VCC-2V/10mA硬件設計-驅動電

26、路n電磁閥Ø線圈電壓24VDCØ吸合電流80mA1 無源器件(R,L,C)的高頻等效問題2 高頻電路的PCB布線問題（接地、元件布局特點）1）合理選擇層數(shù)在PCB設計中對高頻電路板布線時，利用中間內層平面作為電源和地線層，可以起到屏蔽的作用，有效降低寄生電感、縮短信號線長度、降低信號間的交叉干擾，一般情況下，四層板比兩層板的噪聲低 20dB。 2）走線方式在PCB設計中對高頻電路板布線時，走線必須按照 45°角拐彎，這樣可以減小高頻信號的發(fā)射和相互之間的耦合。 3）走線長度在PCB設計中對高頻電路板布線時，走線長度越短越好，兩根線并行距離越短越好。 4）過孔數(shù)量在

27、PCB設計中對高頻電路板布線時，過孔數(shù)量越少越好。 5）層間布線方向在PCB設計中對高頻電路板布線時，層間布線方向應該取垂直方向，就是頂層為水平方向，底層為垂直方向，這樣可以減小信號間的干擾。 6）敷銅在PCB設計中對高頻電路板布線時，增加接地的敷銅可以減小信號間的干擾。 7）包地在PCB設計中對高頻電路板布線時，對重要的信號線進行包地處理，可以顯著提高該信號的抗干擾能力，當然還可以對干擾源進行包地處理，使其不能干擾其它信號。 8）信號線在PCB設計中對高頻電路板布線時，信號走線不能環(huán)路，需要按照菊花鏈方式布線。 9）去耦電容在PCB設計中對高頻電路板布線時，在集成電路的電源端跨接去耦電容。

28、10）高頻扼流在PCB設計中對高頻電路板布線時，數(shù)字地、模擬地等連接公共地線時要接高頻扼流器件，一般是中心孔穿有導線的高頻鐵氧體磁珠。3 調制與解調問題（調幅、調頻、調相的特點）定義：調制的目的是把要傳輸?shù)哪M信號或數(shù)字信號變換成適合信道傳輸?shù)母哳l信號。該信號稱為已調信號。調制過程用于通信系統(tǒng)的發(fā)端。在接收端需將已調信號還原成要傳輸?shù)脑夹盘枺?該過程稱為解調。模擬調制指利用輸入的模擬信號直接調制(或改變)載波(正弦波)的振幅、頻率或相位，從而得到調幅(AM)、調頻(FM)或調相(PM)信號。數(shù)字調制指利用數(shù)字信號來控制載波的振幅、 頻率或相位。常用的數(shù)字調制有：移頻鍵控(FSK)和移相鍵控(PSK)等。調幅：調制信號使載波的幅度隨之變化；而調頻：是使頻率或相位隨之變化。發(fā)調頻，收調幅：在特定的條件下應該可以接收到，只是檢波效率不一定高。比如：接收機（調幅）的回路對調頻信號來講處在斜率檢波（參見有關無線電資料）狀