接口電路設(shè)計的案例
干貨｜在電路設(shè)計中，你一定要知道的7種接口類型
我們知道，在電路系統(tǒng)的各個子模塊進行數(shù)據(jù)交換時可能會存在一些問題導(dǎo)致信號無法正常、高質(zhì)量地“流通”。
例如有時電路子模塊各自的工作時序有偏差（如CPU與外設(shè)）或者各自的信號類型不一致（如傳感器檢測光信號）等，這時我們應(yīng)該考慮通過相應(yīng)的接口方式來很好地處理這個問題。
下面就大概說明一下電路設(shè)計中7個常用的接口類型的關(guān)鍵點：
01
TTL電平接口
這個接口類型基本是老生常談的吧，從上大學(xué)學(xué)習(xí)模擬電路、數(shù)字電路開始，對于一般的電路設(shè)計，TTL電平接口基本就脫不了“干系”。
它的速度一般限制在30MHz以內(nèi)，這是由于BJT的輸入端存在幾個pF的輸入電容的緣故（構(gòu)成一個LPF），輸入信號超過一定頻率的話，信號就將“丟失”。
它的驅(qū)動能力一般最大為幾十個毫安。
正常工作的信號電壓一般較高，要是把它和信號電壓較低的ECL電路接近時會產(chǎn)生比較明顯的串?dāng)_問題。
02
CMOS電平接口
我們對它也不陌生，也經(jīng)常和它打交道，一些關(guān)于CMOS的半導(dǎo)體特性在這里就不必啰嗦了。
許多人都知道的是，正常情況下CMOS的功耗和抗干擾能力遠(yuǎn)優(yōu)于TTL。
展開 【技術(shù)文章】USB接口電路設(shè)計常見問題
USB是一種快速、雙向、同步傳輸、廉價、方便使用的可熱拔插的串行接口。
由于數(shù)據(jù)傳輸快，接口方便，支持熱插拔等優(yōu)點使USB設(shè)備得到廣泛應(yīng)用。目前，市場上以USB2.0為接口的產(chǎn)品居多，但很多硬件新手在USB應(yīng)用中遇到很多困擾，往往PCB裝配完之后USB接口出現(xiàn)各種問題。
比如通訊不穩(wěn)定或是無法通訊，檢查原理圖和焊接都無問題，或許這個時候就需懷疑PCB設(shè)計不合理。繪制滿足USB2.0數(shù)據(jù)傳輸要求的PCB對產(chǎn)品的性能及可靠性有著極為重要的作用。
USB協(xié)議定義由兩根差分信號線（D+、D-）傳輸數(shù)字信號，若要USB設(shè)備工作穩(wěn)定差分信號線就必須嚴(yán)格按照差分信號的規(guī)則來布局布線。
展開 USB接口電路設(shè)計常見問題
若是以圖 2疊層設(shè)計四層板，通常設(shè)計時差分線采用4.5mil的線寬及5.5mil的線間距既可以滿足差分阻抗90Ω。
然而4.5mil線寬及5.5mil線間距只是我們理論設(shè)計值，最終電路板廠依據(jù)要求的阻抗值并結(jié)合生產(chǎn)的實際情況和板材會對線寬線間距及到參考層的距離做適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。
以上所描述的布線規(guī)則是基于USB2.0設(shè)備，在USB布線過程中把握差分線路最短、緊耦合、等長、阻抗一致且注意好USB電源線的載流能力，掌握好以上原則USB設(shè)備運行基本沒問題。
【干貨分享】32種EMC標(biāo)準(zhǔn)電路分享
01
AC24V接口EMC設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)電路
02
AC110V-220VEMC設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)電路
03
AC380V接口EMC設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)電路
04
AV接口EMC設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)電路
05
CAN接口EMC設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)電路
06
DC12V接口EMC設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)電路
07
DC24V接口EMC設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)電路
08
DC48接口EMC設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)電路
09
DC110V接口EMC設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)電路
010
展開 
常用外圍電路設(shè)計，硬件電路設(shè)計參考及注意事項
(這個根據(jù)PCB的成本及防護級別要求來決定添加與否)
三、輸出電路繼電器設(shè)計參考
1、U1光耦分離高低壓，防止高壓干擾，實現(xiàn)電氣隔離
2、D5 1N4148續(xù)流二極管bai保護元件不被感應(yīng)電壓擊du穿或燒壞，以并聯(lián)的方式接到產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的元件兩端，并與其形成回路，使其產(chǎn)生的高電動勢在回路以續(xù)電流方式消耗，從而起到保護電路中的元件不被損壞的作用。
四、達林頓晶體管設(shè)計參考應(yīng)用
達林頓晶體管，小伙伴們一般常用于步進電機驅(qū)動，其實可以用于電機調(diào)速，大功率開關(guān)電路，驅(qū)動繼電器，驅(qū)動功率比較大的LED光源，利用PWM來調(diào)節(jié)亮度哦。
1、R6 R7 R8電阻用于限流，防止ULN2001損壞，導(dǎo)致高壓直接輸入到MCU的IO（由于ULN2001D本身自帶2.7K電阻，這里的R6 R7 R8可以省略,如果某些驅(qū)動芯片沒帶電阻最好自己加上,具體情況可以查看選用芯片的數(shù)據(jù)手冊作決定）
2、COM 端接電源當(dāng)輸出端接感性負(fù)載的時候，負(fù)載不需要加續(xù)流二極管，芯片內(nèi)部設(shè)計有二極管，只需COM口接負(fù)載電源即可，當(dāng)接其他負(fù)載時，COM口可以不接。
3、在使用阻容降壓電路為 ULN2001D 供電時，由于阻容降壓電壓無法阻止電網(wǎng)上的瞬態(tài)高壓波動，必須在 ULN2001D 的 COM 端與地端就近接一個104 電容，其余應(yīng)用場合下，該電容可以不添加。
五、運算放大器設(shè)計參考應(yīng)用
利用運放巧妙采集負(fù)載的當(dāng)前電流，可以準(zhǔn)確知道當(dāng)前負(fù)載運行情況，有沒有正常工作，非常好用哦。運算放大器還有很多很精妙很實用的電路，以后會一一跟大家分享，大家有空也可以網(wǎng)上搜一搜運放的一些經(jīng)典電路，很多可以參考的地方。
展開 半雙工MS2561低功耗 高ESD能力 485 接口電路
產(chǎn)品描述：MS2561 是一款低功耗、高 ESD 能力的 RS485 通訊接口電路；在接收模式下，其功耗僅為 120uA 左右，在關(guān)斷模式下，其功耗不超過 1uA；A/B 端 ESD 耐壓可達±25kV，且無自激現(xiàn)象；最高數(shù)據(jù)傳輸速率可達 250kbp。
VK1650 SOP16防干擾數(shù)碼管顯示驅(qū)動電路芯片LED數(shù)顯IC原廠2線接口
概述
VK1650是一種帶鍵盤掃描電路接口的 LED 驅(qū)動控制專用芯片，內(nèi)部集成有數(shù)據(jù)鎖存器、LED 驅(qū)動、鍵盤掃描等電路。SEG腳接LED陽極，GRID腳接LED陰極，可支持8SEG×4GRID的點陣LED顯示。最大支持7×4按鍵。本芯片性能穩(wěn)定質(zhì)量可靠，抗干擾能力強，適用于24小時長期連續(xù)工作的應(yīng)用場合。
電路設(shè)計和家庭電路控制系統(tǒng)大全，學(xué)會接線不求人！
電路設(shè)計與電路工程明確用電需求，出設(shè)計圖紙。
所有線路應(yīng)遵循平豎直，最短原則，減少彎線避免后期維修困難。
空調(diào)，廚房，衛(wèi)生間，客廳，臥室，電腦及大功率電器等用專有的回路及相應(yīng)漏電保護器。
電源線與暖氣，熱水，煤氣管平行間距應(yīng)大于300cmmm，交叉間距大于10cmmm。
強電插座與弱電插座間距應(yīng)保證大于500mm
插座離地面一般為30CM，開關(guān)一般距地130CM，插座開關(guān)在統(tǒng)一水平線上。
考慮家電家具位置及尺寸，常用插座正好位于床頭柜后邊，造成柜子不能靠墻的情況發(fā)生。
電視墻用電多，但后面沒必要設(shè)置太多插座，可以連一個插線板放在電視機側(cè)面。
保護措施包括接地保護（常見）和接零保護，統(tǒng)一系統(tǒng)中，嚴(yán)禁同時采取兩種保護方式。
展開 中國集成電路設(shè)計業(yè)2017年會暨北京集成電路產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新發(fā)展高峰論壇
“中國集成電路設(shè)計業(yè)2017年會暨北京集成電路產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新發(fā)展高峰論壇”于2017年11月16日-17日在北京稻香湖景酒店隆重召開。歡迎光臨ANSYS 27號展位技術(shù)交流、現(xiàn)場抽獎。
熱設(shè)計的重要性以及PCB電路板散熱設(shè)計技巧
5 同一塊印制板上的器件應(yīng)盡可能按其發(fā)熱量大小及散熱程度分區(qū)排列，發(fā)熱量小或耐熱性差的器件（如小信號晶體管、小規(guī)模集成電路、電解電容等）放在冷卻氣流的最上流（入口處），發(fā)熱量大或耐熱性好的器件（如功率晶體管、大規(guī)模集成電路等）放在冷卻氣流最下游。
6 在水平方向上，大功率器件盡量靠近印制板邊沿布置，以便縮短傳熱路徑；在垂直方向上，大功率器件盡量靠近印制板上方布置，以便減少這些器件工作時對其他器件溫度的影響。
7 設(shè)備內(nèi)印制板的散熱主要依靠空氣流動，所以在設(shè)計時要研究空氣流動路徑，合理配置器件或印制電路板。空氣流動時總是趨向于阻力小的地方流動，所以在印制電路板上配置器件時，要避免在某個區(qū)域留有較大的空域。整機中多塊印制電路板的配置也應(yīng)注意同樣的問題。
8 對溫度比較敏感的器件最好安置在溫度最低的區(qū)域（如設(shè)備的底部），千萬不要將它放在發(fā)熱器件的正上方，多個器件最好是在水平面上交錯布局。
9 將功耗最高和發(fā)熱最大的器件布置在散熱最佳位置附近。不要將發(fā)熱較高的器件放置在印制板的角落和四周邊緣，除非在它的附近安排有散熱裝置。在設(shè)計功率電阻時盡可能選擇大一些的器件，且在調(diào)整印制板布局時使之有足夠的散熱空間。
10 射頻功放或者LED PCB采用金屬底座基板。
11避免PCB上熱點的集中，盡可能地將功率均勻地分布在PCB板上，保持PCB表面溫度性能的均勻和一致。往往設(shè)計過程中要達到嚴(yán)格的均勻分布是較為困難的，但一定要避免功率密度太高的區(qū)域，以免出現(xiàn)過熱點影響整個電路的正常工作。如果有條件的話，進行印制電路的熱效能分析是很有必要的，如現(xiàn)在一些專業(yè)PCB設(shè)計軟件中增加的熱效能指標(biāo)分析軟件模塊，就可以幫助設(shè)計人員優(yōu)化電路設(shè)計。
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隨著PCB高速信號設(shè)計越發(fā)普遍，電子電路的設(shè)計越發(fā)面臨信號完整性、電源完整性、熱、電磁兼容等問題挑戰(zhàn)。在設(shè)計中引入仿真驗證手段，將大大提升產(chǎn)品開發(fā)效率，設(shè)計正確性，實現(xiàn)產(chǎn)品最快的推向市場。
其中PCB仿真設(shè)計、Mentor、HyperLynx、Altium Designer、SI/PI、Xpedition、PDN噪聲分析因為代表了未來發(fā)展趨勢，所以廣受電子工程師歡迎。
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同時，歡迎報名《PDN噪聲分析和優(yōu)化》直播，主要講述了嘗試對 Die 到穩(wěn)壓模塊的完整PDN 進行建模，并對芯片電源域進行瞬態(tài)紋波仿真、討論時域和頻域仿真對于PDN噪聲分析的適用范圍，并闡述PDN 設(shè)計與優(yōu)化的實用方法。
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模擬電路設(shè)計的一些經(jīng)驗分享
模擬電路的設(shè)計是工程師們最頭疼，但也是最致命的設(shè)計部分。盡管目前數(shù)字電路、大規(guī)模集成電路的發(fā)展非常迅猛，但是模擬電路的設(shè)計仍是不可避免的，有時也是數(shù)字電路無法取代的，例如RF射頻電路的設(shè)計。這里將模擬電路設(shè)計中應(yīng)該注意的問題總結(jié)如下：
01
為了獲得具有良好穩(wěn)定性的反饋電路，通常要求在反饋環(huán)外面使用一個小電阻或扼流圈給容性負(fù)載提供一個緩沖。
02
積分反饋電路通常需要一個小電阻（約560歐）與一個大于10pF的積分電容串聯(lián)。
展開 射頻電路電源和接地的設(shè)計方法
射頻(RF)電路的電路板布局應(yīng)在理解電路板結(jié)構(gòu)、電源布線和接地的基本原則的基礎(chǔ)上進行。本文探討了相關(guān)的基本原則，并提供了一些實用的、經(jīng)過驗證的電源布線、電源旁路和接地技術(shù)，可有效提高 RF設(shè)計的性能指標(biāo)。考慮到實際設(shè)計中PLL 雜散信號對于電源耦合、接地和濾波器元件的位置非常敏感，本文著重討論了有關(guān) PLL 雜散信號抑制的方法。為便于說明問題，本文以 MAX2827 802.11a/g收發(fā)器的 PCB布局作為參考設(shè)計。
設(shè)計 RF電路時，電源電路的設(shè)計和電路板布局常常被留到了高頻信號通路的設(shè)計完成之后。對于沒有經(jīng)過認(rèn)真考慮的設(shè)計，電路周圍的電源電壓很容易產(chǎn)生錯誤的輸出和噪聲，這會進一步影響到 RF電路的性能。合理分配 PCB的板層、采用星型拓?fù)涞?Vcc引線（如圖1所示），并在 Vcc引腳加上適當(dāng)?shù)娜ヱ铍娙荩瑢⒂兄诟纳葡到y(tǒng)的性能，獲得最佳指標(biāo)。
圖 1：星型拓?fù)涞?Vcc布線
電源布線和旁路的基本原則
明智的 PCB板層分配便于簡化后續(xù)的布線處理，對于一個四層 PCB板(WLAN
中常用的電路板)，在大多數(shù)應(yīng)用中用電路板的頂層放置元器件和 RF引線，第二層作為系統(tǒng)地，電源部分放置在第三層，任何信號線都可以分布在第四層。第二層采用連續(xù)的地平面布局對于建立阻抗受控的 RF信號通路非常必要，它還便于獲得盡可能短的地環(huán)路，為第一層和第三層提供高度的電氣隔離，使得兩層之間的耦合最小。當(dāng)然，也可以采用其它板層定義的方式(特別是在電路板具有不同的層數(shù)時)，但上述結(jié)構(gòu)是經(jīng)過驗證的一個成功范例。
大面積的電源層能夠使 Vcc布線變得輕松，但是，這種結(jié)構(gòu)常常是引發(fā)系統(tǒng)性
能惡化的導(dǎo)火 索，在一個較大平面上把所有電源引線接在一起將無法避免引腳之間的噪聲傳輸。反之，如果使用星型拓?fù)鋭t會減輕不同電源引腳之間的耦合。
展開 集成電路器件與設(shè)計的橋梁
主要研究方向為模擬射頻集成電路：適用于5/6G毫米波通信的相控陣收發(fā)機芯片、鎖相環(huán)PLL芯片、毫米波功率放大器芯片、77GHz FMCW 雷達芯片、高速有線通信芯片、新型MoS2芯片設(shè)計等。
集成電路通常采用一定的工藝，把一個電路中所需的晶體管、電阻、電容和電感等元件及布線互連一起，制作在半導(dǎo)體襯底中。無論新型的二維芯片還是目前傳統(tǒng)的硅工藝芯片，其芯片的設(shè)計的主要目的仍然是實現(xiàn)特定的功能。從集成電路器件到芯片的設(shè)計中間的橋梁就是定制的模型和特定的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。
本次以目前兩個熱門的題目為例說明，首先新型的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)芯片。基于傳統(tǒng)的硅工藝神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)芯片需要大量的乘法和加法單元實現(xiàn)卷積的運算，如何實現(xiàn)低功耗高速的卷積運算是其中的核心問題，此外神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的輸入通常為傳感器的數(shù)據(jù)。傳感器芯片和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)芯片之間通常需要接口，大量的數(shù)據(jù)通過接口傳遞會消耗大量的功耗和芯片的面積。實現(xiàn)傳感和神經(jīng)運算的結(jié)合是未來發(fā)展的重要方向，也是擬神經(jīng)計算的關(guān)鍵。二維器件具有光、電、磁、氣體等感應(yīng)，基于二維器件實現(xiàn)傳感是較為容易，但是基于二維的器件實現(xiàn)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)運算并不簡單。相比于基于二維神經(jīng)單元，通過軟件實現(xiàn)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)而言，二維芯片實現(xiàn)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)并且集成前向傳播網(wǎng)絡(luò)芯片更具應(yīng)用價值。如何實現(xiàn)？首先是器件的建模，器件的建模打破了傳統(tǒng)二維芯片通過實驗迭代的方式優(yōu)化電路，而是通過仿真不斷優(yōu)化器件，從而實現(xiàn)快速高質(zhì)量電路。
對于目前的5G和6G通信，毫米波芯片是傳輸?shù)年P(guān)鍵。對于毫米波電路而言，最為困難仍然是器件建模，隨著頻率的升高，傳統(tǒng)的模型已經(jīng)無法支撐高頻電路的設(shè)計。
展開 信號系統(tǒng)與屏蔽門系統(tǒng)接口控制的設(shè)計分析
(12)屏蔽門系統(tǒng)應(yīng)為每側(cè)站臺提供一組接口與信號系統(tǒng)連接,因此,島式站臺和側(cè)式站臺有兩組接口,一島兩側(cè)式站臺有四組接口(如公園前站)。
(13)由于廣州地鐵1、2號線的列車編組方式相同,在信號系統(tǒng)中沒有考慮采用不同的列車編組來開啟對應(yīng)的屏蔽門。
2 信號系統(tǒng)與屏蔽門系統(tǒng)的接口控制
2.1 接口信號描述 ;
信號系統(tǒng)與屏蔽門控制系統(tǒng)之間使用信號控制電纜連接,使用繼電、雙斷、安全型干接點等方式的接口電路。
2.2 ＡＴＰ子系統(tǒng)對ＰＳＤ打開狀態(tài)時的保護聯(lián)鎖設(shè)計
屏蔽門的狀態(tài)通過ＡＴＰ報文傳輸給列車。ＡＴＰ子系統(tǒng)在屏蔽門不同的打開情況下監(jiān)督列車的移動,并最終控制列車導(dǎo)向安全。其出現(xiàn)的情
況有圖1中給出的5種。
情況1和2若ＰＳＤ打開,軌旁ＡＴＰ會生成一個安全停車點讓列車不能進入相應(yīng)車站的站臺。在情況1中,當(dāng)列車制動距離小于列車與安全停車點的接近距離時,列車實施正常制動讓列車在停車點前停車。而在情況2中,當(dāng)列車制動距離大于列車與安全停車點的接近距離時,列車則要被實施緊急制動。在情況3中,列車在站臺區(qū)域移動,同時收到“ＰＳＤ關(guān)閉”改變?yōu)椤埃校樱拈_門”的信息時,車載ＡＴＰ單元會產(chǎn)生一個緊急制動。同樣,在情況4中,車載ＡＴＰ單元也會產(chǎn)生一個緊急制動,這是因為列車尾部還在站臺區(qū)域內(nèi)。在情況5中,列車已出清站臺區(qū)域時ＰＳＤ打開,這時列車不會產(chǎn)生緊急制動。通過上述的5種情況,確保在ＰＳＤ打開的情況下禁止列車在站臺區(qū)段移動,防止危及乘客的安全。
2.3 接口硬線連接的安全設(shè)計
簡單的故障會導(dǎo)致屏蔽門錯誤地開、關(guān)門,這是必須要防止的。現(xiàn)說明接口故障的安全設(shè)計。2.3.1 ＰＴＩＭＵＸ和ＰＳＤ控制器之間的繼電器盒 ＰＴＩ ＭＵＸ和ＰＳＤ控制器之間采用繼電器進行隔離,防止電氣干擾影響信號系統(tǒng)。
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