电路设计

一、浪涌电压来源

1、雷击引起的浪涌，当发生雷击时，通讯电路会产生感应，形成浪涌电压或电流；
2、系统应用中负载的切换及短路故障也会引起浪涌；
3、其他设备频繁开关机引起的高频浪涌电压。

据某些权威机构报道，一年之中发生的浪涌电压超过应用电压一倍以上的次数就高达800余次，电压超1000V以上的就有300余次，这是一个相当大的数据，平均每天就有两次，所以浪涌防护电路是必不可少的。

与分立器件相比，现代集成运算放大器（op amp）和仪表放大器（in-amp）为设计工程师带来了许多好处。虽然提供了许多巧妙、有用并且吸引人的电路。往往都是这样，由于仓促地组装电路而会忽视了一些非常基本的问题，从而导致电路不能实现预期功能——或者可能根本不工作。

本文将讨论一些最常见的应用问题，并给出实用的解决方案。

AC耦合时缺少DC偏置电流回路

最常遇到的一个应用问题是在交流（AC）耦合运算放大器或仪表放大器电路中没有提供偏置电流的直流（DC）回路。在图1中，一只电容器与运算放大器的同相输入端串联以实现AC耦合，这是一种隔离输入电压（VIN）的DC分量的简单方法。这在高增益应用中尤其有用，在那些应用中哪怕运算放大器输入端很小的直流电压都会限制动态范围，甚至导致输出饱和。然而，在高阻抗输入端加电容耦合，而不为同相输入端的电流提供DC通路，会出现问题。

在PCB电路设计中会遇到需要代换IC的时候，下面就来分享一下在代换IC时的技巧，帮助设计师在PCB电路设计时能更完美。

一、直接代换

直接代换是指用其他IC不经任何改动而直接取代原来的IC，代换后不影响机器的主要性能与指标。

其代换原则是：代换IC的功能、性能指标、封装形式、引脚用途、引脚序号和间隔等几方面均相同。其中IC的功能相同不仅指功能相同，还应注意逻辑极性相同，即输出输入电平极性、电压、电流幅度必须相同。性能指标是指IC的主要电参数(或主要特性曲线)、最大耗散功率、最高工作电压、频率范围及各信号输入、输出阻抗等参数要与原IC相近。功率小的代用件要加大散热片。

1、同一型号IC的代换

1、如何降低功耗？

(1) 优化方向：

组合逻辑+时序逻辑+存储

(2) 组合逻辑：

  （a）通过算法优化的方式减少门电路
  （b）模块复用、资源共享

(3) 时序逻辑：

  （a）尽量减少无用的register：算法优化、模块复用
  （b）非功能性的register不使用带复位reg：数据打拍

(4) 存储：RAM

 （a）拆分RAM---------降低功耗
 （b）加大位宽降低访问频率-----------选用低主频高密度RAM---节约面积
 （c）多端口RAM替换为单端口RAM------------降低面积和功耗
 （d）采用共享RAM------------降低面积和功耗

2、如何降低面积？

(1) 优化方向：

一、单片机上拉电阻的选择

一、正确理解DC/DC转换器

DC/DC转换器为转变输入电压后有效输出固定电压的电压转换器。DC/DC转换器分为三类：升压型DC/DC转换器、降压型DC/DC转换器以及升降压型DC/DC转换器。根据需求可采用三类控制。PWM控制型效率高并具有良好的输出电压纹波和噪声。PFM控制型即使长时间使用，尤其小负载时具有耗电小的优点。PWM/PFM转换型小负载时实行PFM控制，且在重负载时自动转换到PWM控制。目前DC-DC转换器广泛应用于手机、MP3、数码相机、便携式媒体播放器等产品中。在电路类型分类上属于斩波电路。

二、DC/DC转换器电路设计原理

1 、电路设计原理

（1）电路板设计主要分为3个步骤：设计电路原理图、生成网络表、设计印制电路版。

（2）网络表是电路原理设计和印制电路板设计中的一个桥梁，它是设计工具软件自动布线的灵魂。

（3）网络表的格式包括2部分：元器件声明和网络定义。（缺少任一部分都有可能在布线的时候出错）

（4）电路原理图设计不仅是整个电路设计的第一步，也是电路设计的基础。包括以下的一些具体步骤：

A、建立元器件库中没有的库元件。
B、设置图纸属性。
C、放置元件。
D、原理图布线。
E、检查与校对。
F、电路分析与仿真。
G、生成网络表。
H、保存与输出。

2、 PCB 电路设计

（1）PCB 设计是电子产品物理结构设计的一部分，它的主要任务是根据电路的原理和所需元件的封装形式进行物理结构的布局和布线。

（2）PCB 设计包括下面一些具体步骤：

1 总体描述：

DM9000A的PHY 能够以10BASE-T 的标准在UTP3\4\5或者以100BASE-T的标准在UTP5上接口通信。它的自动协商功能是够自动配置DM9000A最大地发挥出自身性能。它同时支持IEEE 802.3X全双工数据流通信。

2、结构图：
<center><img src="http://mcu.eetrend.com/files/2017-11/wen_zhang_/100008989-30231-1.jpg&q…; alt="STM32网络通信之DM9000A电路设计"></center>

3、硬件电路的设计

这是一个在逻辑设计中注意事项列表，由此引起的错误常使得设计不可靠或速度较慢，为了提高设计性能和提高速度的可靠性，必须确定设计通过所有的这些检查。

可靠性

1. 为时钟信号选用全局时钟缓冲器BUFG!

不选用全局时钟缓冲器的时钟将会引入偏差。

2. 只用一个时钟沿来寄存数据

使用时钟的两个沿是不可靠的，因为时钟的某沿或者两个沿会漂移。如果时钟有漂移而且你只使用了时钟的一个沿，你就降低了时钟边沿漂移的风险。这个问题可以这样来解决：就是允许CLKDLL自动纠正时钟的占空比，以达百分之五十的占空比。否则强烈建议只使用一个时钟沿。

3. 除了用CLKDLL或DCM产生的时钟外不要在内部产生时钟

这包括产生门控时钟和分频时钟。作为替代，可以建立时钟使能或使用CLKDLL或DCM来产生不同的时钟信号。对于一个纯同步设计，建议在任何可能的情况下只使用一个时钟。

4. 不要在内部产生异步的控制信号(例如复位信号或者置位信号)

内部产生的异步控制信号会产生毛刺，作为替代，可以产生一个同步的复位/置位信号。要比需要作用的时刻提前一个时钟周期进行这个异步信号的同步。

DLP技术是一种利用数字微镜器件（DMD）调节光线的微机电系统（MEMS）技术。DMD的每个微镜都在屏幕上代表一个像素，并且独立进行调节，与色序照明保持同步，从而打造令人惊叹的显示效果。DLP技术支持全球许多产品的显示，从数字影院投影机到智能手机。

2014年，一种基于突破性微镜技术的全新DLP Pico芯片组问世，这种微镜技术被称为DLP TRP。DLP TRP芯片组的像素间距仅为5.4μm，偏转角度增加到了17度，分辨率更高、功耗更低，并增强了图像处理功能，同时依然保持了DLP技术一流的光学效率。德州仪器TRP芯片组非常适用于任何在紧凑尺寸下要求以低功耗提供高分辨率和高亮度的显示系统。

近眼显示器使用DLP技术有以下几个关键优势：

● 光学效率高——DLP技术提供非常高的光学效率。微型铝微镜可将入射光的绝大部分反射出来，能以更低的照明功率创造更明亮的近眼显示。

● 与偏振无关——DLP 技术能与包括LED、激光、激光荧光体和灯泡在内的任何光源一起使用。如果采用LED等非偏振光源，基于DLP的解决方案产生的光学系统效率高，因为它无需进行偏振转换，可以弥补损耗。

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