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对于从事单片机应用系统(软硬件)设计的工程技术人员来说,掌握一定的EMC测试技术是十分必要的。
<strong>一、关于EMC</strong>
EMC:Electromagnetic Compatibility,即电磁兼容性。指设备或系统在其电磁环境中符合要求运行并不对其环境中的任何设备产生无法忍受的电磁骚扰的能力。
它包括电磁干扰(EMI)和电磁敏感性(EMS)两部分。由于电器产品在使用时对其它电器有电磁干扰,或受到其它电器的电磁干扰,它不仅关系到产品工作的可靠性和安全性,还可能影响其它电器的正常工作,甚至导致安全危险。
<strong>二、EMC测试两大内容</strong>
随着社会的不断进步,物联网的发展,电子产品的室外应用场景,持续高增长,电子产品得到了极其广泛的应用,无论是公共事业,还是商用或者民用,已经深入到各个领域,这也造成了产品功能的多样化、应用环境的复杂化。随着产品功能越来越多,其功能接口也越来越丰富,比如:网络接口(带POE功能)、模拟视频接口、音频接口、报警接口、RS485接口、RS232接口等等。功能在不断地增多,但是对于产品的体积要求越来越小,在增加设计难度的同时也会使产品面临着更多的威胁,比如雨季随着雷电的增多,产品批量的损坏;冬季设备安装调试时,由于静电造成设备的功能异常等等。本文着重介绍常用防护器件在产品中的基本应用,通过防护电路来提高产品抗静电、抗浪涌干扰的能力,从而提高产品的稳定性。
是100BASE-T1、1000BASE-T、100BASE-TX、10BASE-T还是10BASE-Te?对于那些不太精通以太网物理层(PHY)术语的人来说,评估各种类型的术语是非常难的。这些数字、符号和缩写指的是什么?什么是介质独立接口(MII)?汽车物理层和工业物理层的区别在哪?如何为网络协议摄像头、车联网控制单元和可编程逻辑控制器选择物理层?所有的物理层都满足各种现场总线要求吗?
在技术文章系列“简化您的以太网设计”的第1部分中,我们将介绍以太网物理层基础知识,帮助您选择合适的终端应用物理层。我们还将提供TI物理层选择流程图,帮助您简化物理层选择过程。
<strong>01、什么是以太网物理层</strong>
<strong><font color="#004a85"> 作者: Henry Kwok</font> </strong>
<strong>1.组件放置</strong>
D类放大器产生PWM脉冲,扬声器端子桥接负载配置,扬声器驱动器大约是电源的两倍。 工作频率一般为384Khz至768Khz,快速切换对具有快速上升时间(nS)和短脉冲宽度,因此这可能会出现严重的RF发射干扰,使芯片到扬声器之间的走线成为天线,所以 处理组件放置很重要。
做产品的时候,很多小公司为了快速出产品原型,前期考虑不周,导致后期东西出来,各种整改,既浪费钱,又浪费时间,就ESD防护来说 不妨看看以下的几种防护措施
<strong>1.雪崩二极管来进行静电保护</strong>
这也是设计中经常用到的一种方法,典型做法就是在关键信号线并联一雪崩二极管到地.该法是利用雪崩二极管快速响应并且具有稳定钳位的能力,可以在较短的时间内消耗聚集的高电压进而保护电路板。
<strong>2.使用高压电容进行电路保护</strong>
该做法通常将耐压至少为1.5KV的陶瓷电容放置在I/0连接器或者关键信号的位置,同时连接线尽可能的短,以便减小连接线的感抗。若采用了耐压低的电容,会引起电容的损坏而失去保护的作用。
为了让自动驾驶汽车成为技术的福音,它需要一个能够智能处理周围环境的系统,协助其应对复杂的交通场景、路障、坑洼、车道、车道标记或路上经过的任何车辆。只有当它像人类一样对外部世界有感觉时,上述功能才能实现。自动驾驶需要与其他车辆、乘客和周围的交通参与者进行沟通,这样它就可以确定道路上的确切位置,并决定在当前情况下如何行动。
汽车到汽车和汽车到基础设施的通信对于实现自动驾驶是必不可少的,并且这种情况只有当其在地图上对现实世界有精确到厘米级的数字三维表示时才会实现。地图上的数据是自动驾驶车辆导航的主要来源,它就像一双给予自动驾驶汽车情景感知的眼睛。
高清晰度地图作为这个系统的重要组成部分,为自动驾驶车辆带来高精度定位、环境感知、规划决策以及实时导航云服务等功能。
SPI,全称为 Serial Peripheral Interface(串行外设接口),是一种用于短距离通信的同步串行通信接口,主要应用在嵌入式系统。
这是第二篇分享,《STM32学习笔记》之SPI通信常见问题分析。
SPI的应用场合很广,显示模组、时钟芯片、存储芯片、温度传感器等众多器件都有使用SPI接口通信。这些器件通常作为从设备,STM32作为主设备来控制它们。
<strong>STM32 SPI基础内容</strong>
绝大部分STM32芯片都有多个SPI外设,它可与外部SPI器件进行半双工/全双工同步串行通信。
<strong>1. SPI特性</strong>
在高速PCB设计过程中,由于存在传输线效应,会导致一些一些信号完整性的问题,如何应对呢?这里有四点分享给大家:
<strong>1. 严格控制关键网线的走线长度</strong>
如果设计中有高速跳变的边沿,就必须考虑到在PCB板上存在传输线效应的问题。现在普遍使用的很高时钟频率的快速集成电路芯片更是存在这样的问题。
解决这个问题有一些基本原则:如果采用CMOS或TTL电路进行设计,工作频率小于10MHz,布线长度应不大于7英寸。工作频率在50MHz布线长度应不大于1.5英寸。如果工作频率达到或超过75MHz布线长度应在1英寸。对于GaAs芯片最大的布线长度应为0.3英寸。如果超过这个标准,就存在传输线的问题。
<strong>2. 合理规划走线的拓扑结构</strong>
一款好的电子产品,都需要认真考虑电源管理的问题,电池供电的产品更应该注意低功耗的实现。
<strong>STM32电源介绍</strong>
每一块STM32芯片中都有一个电源控制器(PWR),不同系列的STM32有相似,也有差异。
<strong>1.电压</strong>
绝大部分STM32的电压要求介于 1.8 V 到 3.6 V 之间,嵌入式线性调压器用于提供内部 1.2 V 数字电源。
<strong>2.类型</strong>
STM32的电源通常分为三类:数字电源、模拟电源、备份电源。
数字电源:VDD也是其主电源,主要用于数字部分;
让我们一起来看看处理EMC问题中最常用的手段-RC滤波。
本文介绍了滤波的概念,并详细说明了电阻 - 电容(RC)低通滤波器的用途和特性。
<strong>1、时域和频域</strong>
当我们在示波器上查看电信号时,会看到一条线,表示电压随时间的变 化。在任何特定时刻,信号只有一个电压值。我们在示波器上看到的是信号的时域表示。
典型的示波器很直观,但它也有一定的限制性,因为它不直接显示信号的频率内容。与时域表示相反,频域表示(也称为频谱)通过识别同时存在的各种频率分量来传达关于信号的信息。
经常有网友咨询什么是单层板?双面板?多层板?
那么今天就给大家科普一下PCB相关的基础,帮助大家指点迷津,请往下看。
<strong>一、单面板(Single-Sided Boards)</strong>
我们刚刚提到过,在最基本的PCB上,零件集中在其中一面,导线则集中在另一面上。因为导线只出现在其中一面,所以我们就称这种PCB叫作单面板(Single-sided)。因为单面板在设计线路上有许多严格的限制(因为只有一面,布线间不能交叉而必须绕独自的路径),所以只有早期的电路
才使用这类的板子。
PCB器件布局不是一件随心所欲的事,它有一定的规则需要大家遵守。除了通用要求外,一些特殊的器件也会有不同的布局要求。
<strong>压接器件的布局要求</strong>
1)弯/公、弯/母压接器件面的周围3mm不得有高于3mm的元器件,周围1.5mm不得有任何焊接器件;在压接器件的反面距离压接器件的插针孔中心2.5mm范围内不得有任何元器件。
2)直/公、直/母压接器件周围1mm不得有任何元器件;对直/公、直/母压接器件其背面需安装护套时,距离护套边缘1mm范围内不得布置任何元器件,不安装护套时距离压接孔2.5mm范围内不得布置任何元器件。
3)欧式连接器配合使用的接地连接器的带电插拔座,长针前端6.5mm禁布,短针2.0mm禁布。
在当今这个竞争激烈的时代,产品设计人员面临的挑战是:不仅要紧跟同行步伐,而且要保持领先群雄的地位。这就对那些欲借助差异化产品进行创新的系统设计人员提出了更高的要求。
创新的一种重要方法是使用高密度设计。为推出占位面积更小的解决方案,电源系统设计人员现在正集中研究功率密度(一个功率转换器电路每单位面积或体积的输出功率)的问题。
高密度直流/直流(dcdc)转换器印刷电路板(pcb)布局最引人瞩目的范例涉及功率级组件的放置和布线。精心的布局可同时提高开关性能、降低组件温度并减少电磁干扰(EMI)信号。
请细看图1中的功率级布局和原理图。
随着电路设计高速高密的发展趋势,QFN封装已经有0.5mm pitch甚至更小pitch的应用。由小间距QFN封装的器件引入的PCB走线扇出区域的串扰问题也随着传输速率的升高而越来越突出。对于8Gbps及以上的高速应用更应该注意避免此类问题,为高速数字传输链路提供更多裕量。本文针对PCB设计中由小间距QFN封装引入串扰的抑制方法进行了仿真分析,为此类设计提供参考。
<strong>问题分析</strong>
在PCB设计中,QFN封装的器件通常使用微带线从TOP或者BOTTOM层扇出。对于小间距的QFN封装,需要在扇出区域注意微带线之间的距离以及并行走线的长度。图一是一个0.5 pitch QFN封装的尺寸标注图。
<strong> 一、什么是共模与差模</strong>
电器设备的电源线,电话等的通信线,与其它设备或外围设备相互交换的通讯线路,至少有两根导线,这两根导线作为往返线路输送电力或信号,在这两根导线之外通常还有第三导体,这就是"地线"。
电压和电流的变化通过导线传输时有两种形态,一种是两根导线分别做为往返线路传输,我们称之为"差模";另一种是两根导线做去路,地线做返回传输,我们称之为"共模"。
单片机编程过程中经常用到延时函数,最常用的莫过于微秒级延时delay_us( )和毫秒级delay_ms( )。
1.普通延时法
(1)普通延时法1
这个比较简单,让单片机做一些无关紧要的工作来打发时间,经常用循环来实现,不过要做的比较精准还是要下一番功夫。下面的代码是在网上搜到的,经测试延时比较精准。
关于串扰,之前发布过两篇文章,但都浅尝辄止,本文试图从串扰的根本原理出发,重新探讨串扰话题,为高级篇。
提到串扰,对于大多数信号完整性工程师来说,首先想到的应该就是图1所示的典型的串扰原理图和图2所示的典型的串扰波形。
来自人体、环境甚至电子设备内部的静电对于精密的半导体芯片会造成各种损伤,例如穿透元器件内部薄的绝缘层;损毁MOSFET和CMOS元器件的栅极;CMOS器件中的触发器锁死;短路反偏的PN结;短路正向偏置的PN结;熔化有源器件内部的焊接线或铝线。为了消除静电释放(ESD)对电子设备的干扰和破坏,需要采取多种技术手段进行防范。
在PCB板的设计当中,可以通过分层、恰当的布局布线和安装实现PCB的抗ESD设计。在设计过程中,通过预测可以将绝大多数设计修改仅限于增减元器件。通过调整PCB布局布线,能够很好地防范ESD。以下是一些常见的防范措施。
为了更好的理解和解释串扰的各种概念,今天尝试对串扰进行仿真,选择最简单易用的HyperLynx进行一系列的串扰仿真。
<strong>1、微带线串扰仿真</strong>
1)仿真模型
在HyperLynx中搭建如下电路,U1为驱动端,电路模型为CMOS, 3.3V, 上升沿驱动,U2为接收模式。