硬件特訓(xùn)班問題解答【57問-15】
41.基爾霍夫定理的內(nèi)容是什么?
答:(1)基爾霍夫定律是我們分析電路最基本的分析方法,基爾霍爾定律有兩個一個是從電流的角度出發(fā),叫KCL;另外一個是從電壓的角度出發(fā)角度叫KVL
(2)KCL指的是在人一個節(jié)點(diǎn)上,其電流的流入=流出,即電流的和=0,具體如下圖所示:
(3)KVL指的是在電路中的任何一個回路其電壓綜合為0,具體如下圖所示:
42.反饋電路的的概念是什么?列舉他們的應(yīng)用。
答:(1)反饋電路指的是把輸出端的一部分反饋到輸入端作為輸入端的一部分,所以此時輸入端的實際輸入其實是:原有的輸入+輸出端的反饋回來的部分,這個時候我們的系統(tǒng)行為就會發(fā)生變化
(2) 反饋?zhàn)畛S脧碾娐返慕嵌葋碚f最常用的是運(yùn)放的反饋和開關(guān)電源,可調(diào)LDO,振蕩電路等的反饋;從系統(tǒng)上來說主要是PID控制
(3) 開關(guān)電源主要是將輸出電壓通過電阻分壓網(wǎng)絡(luò)將輸出電壓的信號反饋到控制系統(tǒng),控制系統(tǒng)來觀察其輸出的電壓是否是預(yù)定的電壓,比如說我們原本要輸出3.3V,但是突然電壓升高了,變成了3.5V,此時我們系統(tǒng)怎么知道他升高了呢,我們主要是通過反饋電阻網(wǎng)絡(luò)的反饋電壓來進(jìn)行判斷,當(dāng)然了某些可調(diào)整的LDO也是類似的機(jī)制
(4) 放大電路其有晶體管的放大也有運(yùn)算放大器的放大,對于放大電路而言主要是負(fù)反饋
(5) 另外我們還有一個正反饋,正反饋一般是用作振蕩電路實現(xiàn)的方式,不管是RC震蕩電路還是LC振蕩電路等等
(6) PID是我們經(jīng)常使用的最經(jīng)典的控制算法,其可以硬件實現(xiàn)也可以軟件實現(xiàn),其整個從系統(tǒng)的層面構(gòu)成反饋來實現(xiàn)對某些物理量的控制,如溫度,轉(zhuǎn)速等等
(7) 關(guān)于反饋更多更詳細(xì)的內(nèi)容可以參考老白硬件特訓(xùn)班:
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43.有源濾波器好無源濾波器的區(qū)別是什么?
答:(1)要想搞明白這個問題我們得首先搞明白什么是有源器件什么是無源器件
(2) 我們經(jīng)常所說的電阻電容電感磁珠等等都是無源器件,而我們經(jīng)常所說的二極管,三極管,MOS管,運(yùn)放等等都是有源器件
(3) 有源器件和無源器件最主要的區(qū)別在于其是否需要某種形式的電壓或者電流的供應(yīng)才能夠獲得相應(yīng)的功能,比如說我們經(jīng)常所說的BJT是電流驅(qū)動電流,MOS是電壓驅(qū)動電流其實就是這個概念
(4) 所以我們的有源濾波主要是通過無源濾波電路+運(yùn)放等有源器件來構(gòu)建濾波電路而無源濾波電路則主要是通過電阻電容電感等無源器件來構(gòu)建濾波電路
(5) 所有的無源濾波電路本質(zhì)上來說都是衰減電路,即增益<1
(6) 有源濾波電路除了實現(xiàn)濾波功能還能實現(xiàn)對有用信號的放大,即增益>1
(7) 關(guān)于濾波電路更詳細(xì)的內(nèi)容可以參考老白硬件特訓(xùn)班:
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44.開關(guān)電源中的同步電路和異步電路的區(qū)別是什么?
答:(1)同步和異步最主要的區(qū)別在于是續(xù)流的方式不同
(2) 異步電路其就是我們最經(jīng)典的通過二極管的方式進(jìn)行續(xù)流如下圖所示:
(3) 同步則是將續(xù)流二極管用MOS等晶體管來代替,如下圖所示:
(4) 為什么要這么做,其實在于功耗,續(xù)流二極管的功耗比較低,會影響效率而MOS管其Rdson會非常小,所以首先其導(dǎo)通損耗會比較小,另外其可以實現(xiàn)主動控制,所以其開關(guān)損耗也可可以降到很低,另外MOS也可以實現(xiàn)主動控制
45.什么是線與邏輯,要實現(xiàn)它,在硬件上面有什么具體需求?
答:(1)線與邏輯顧名思義,就是在某一個”線”上實現(xiàn)某個邏輯與的功能即AND的功能,這個時候我們需要首先來看一下AND的真值表如下:
(2) 所以所謂的線與功能就是要實現(xiàn)類似上述的功能,主要指的是幾個門電路的輸出然后在進(jìn)行邏輯與
(3) 線與經(jīng)常是和OD開漏極等息息相關(guān)
(4) 如果我們想要實現(xiàn)線與,則我們需要進(jìn)行合理的輸出端的電路設(shè)計,如下圖兩個與非門的器件,如果其輸出端在通過推挽電路進(jìn)行輸出獲得比較大的輸出能力,但是其存在風(fēng)險,如圖中的箭頭所示,當(dāng)G1輸出高電平,即TP1導(dǎo)通,TN1截止;G2輸出低電平,則TP2截止,TN2導(dǎo)通;此時由于TP1導(dǎo)通,TN2導(dǎo)通,產(chǎn)生短路,并沒有實現(xiàn)我們想要的線與功能
(5) 針對于上述電路的問題我們該如何解決呢?需要通過OD開漏方式實現(xiàn),具體如下圖,G1和G2都是開漏輸出,然后我們在輸出端兩者直接連接在一起,然后通過上拉電阻,其就可以實現(xiàn)線與功能,而且避免了我們剛才所說的短路情況
(6) 在總線傳輸?shù)葘嶋H應(yīng)用中需要多個門的輸出端并聯(lián)連接使用,這種情況下我們就需要通過OC或者OD來實現(xiàn)線與功能
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46.FPGA和ASIC的概念,它們的區(qū)別是什么?
答:(1)其實從概念定義上而言,FPGA其實是屬于ASIC的一種,如下圖所示
(2) 但實際上很多時候,我們討論的ASIC其實說的是我們的上面圖中的半定制或者全定制的ASIC
(3) 所以首先FPGA和ASIC最大區(qū)別在于其是否可編程
(4) 至于其他的一些區(qū)別見上面的表格
47. 鋁電解電容耐壓200V,我有幾秒鐘要給他260V電壓,他會壞嗎?會炸嗎?
答: (1)首先我們經(jīng)常所說的鋁電解電容”炸”的概念指的是當(dāng)電源的極性接反了之后鋁電解電容由于作為電解電容其具有極性,此時會發(fā)生爆炸
(2) 耐壓是200V給到260V幾秒鐘一般是不會壞的,但是會極大的影響鋁電解電容的使用壽命,這是一個可靠性的內(nèi)容,我們的大部分器件都具備一定超過極限參數(shù)的承受能力,但是經(jīng)常經(jīng)歷這種超過極限參數(shù)的情況下會使得該器件呈幾何數(shù)級的驟減
48. d4 d5具體什么作用?
答: (1)首先我們的D4,D5的作用是作為退耦元件來使用
(2) 所謂的退耦元件指的是我們在做EMS防護(hù)電路設(shè)計中的一個基本原則
(3) 我們說EMS防護(hù)電路設(shè)計指的是:多級防護(hù)逐級遞減
(4) EMS防護(hù)電路由于浪涌能量的不同,一般我們是第一級主要是這種類似于GDT氣體放滴管這種大通流量的器件,而第二級或者第三級則主要是通流量小一些的MOV壓敏電阻或者TVS管
(5) 通流量GDT>MOV>TVS,但是響應(yīng)時間是GDT<MOV<TVS,所以就存在一個悖論是我們原本想在最前面通過這種大通流量的器件去吸收浪涌等流量,但是如果不做任何處理的話,由于TVS管會優(yōu)先相應(yīng),所以需要在這兩種器件之間加一個緩沖器件來讓浪涌能量去到TVS管之前GDT響應(yīng)來承受比較大的沖擊能量
49. 何謂扇入、扇出、扇入系數(shù)及扇出系數(shù)?
答:
(1) 所謂的扇入扇出指的是一個門電路其輸入輸出能力
(2) 扇入系數(shù)指的是:一個門電路其輸入端最大可以接入的信號路數(shù)
(3) 扇出系數(shù)指的是:一個門電路其在輸出端最大可以驅(qū)動的相似邏輯電平的門電路的個數(shù)
(4) 我們這邊所說的最大指的是在輸入或輸出其特性沒有惡化,比如說邏輯電平不在合理的范圍或者延時變得不可接受等等
(5) 由于CMOS其輸入端有寄生電容,一般為幾pF,所以一個CMOS的門電路驅(qū)動CMOS的門電路的時候會產(chǎn)生延時,所以我們說其輸出驅(qū)動能力是有限的
(7)更詳細(xì)的內(nèi)容我們會在老白FPGA系列基礎(chǔ)課程中詳細(xì)講解數(shù)字電路相關(guān)的內(nèi)容
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此問答來源白老師硬件特訓(xùn)班答疑
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