电路设计

<strong>1、单片机上拉电阻的选择</strong>

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大家可以看到复位电路中电阻R1=10k时RST是高电平 ，而当R1=50时RST为低电平，很明显R1=10k时是错误的，单片机一直处在复位状态时根本无法工作。出现这样的原因是由于RST引脚内含三极管，即便在截止状态时也会有少量截止电流，当R取的非常大时，微弱的截止电流通过就产生了高电平。

<strong>2、LED串联电阻的计算问题</strong>

通常红色贴片LED：电压1.6V-2.4V，电流2-20mA，在2-5mA亮度有所变化，5mA以上亮度基本无变化。

当我们的电路既可以由外部USB电源供电，也可以由锂电池供电时，我们需要进行如下的逻辑设置：

1、外部电源供电时，断掉锂电池的供电；

2、断开外部供电时，由锂电池供电。

下面是作者在设计电路时所使用的电路：

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<strong>电路说明</strong>

当VUSB是USB供电时，MOS管不导通，VCC等于VUSB减去二极管D1的压减；当VUSB断开时，MOS管导通，由VBAT供电，实现自动切换。

<strong>原理分析</strong>

这里以VUSB为5V USB供电，VBAT为4.2V锂电池供电为例分析：

<strong>双电压整流电路需要搭载两个桥式电路吗？</strong>

不用两个整流桥。用一个即可，把2个18伏交流接到整流桥的交流输入端，把变压器抽头0伏接地线（线路板的地线），整流桥直流输出+ -端接电容器滤波，电容器2个串联之后正极接整流桥正极+，电容器负极接整流桥负极-，2个串联的电容器中间引出一根线接地线，也就是双18伏交流的抽头，这样就可以在直流输出端得到正负20伏的双电源了。

电路如图所示：

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<strong>双电压可调整流电路设计：</strong>

单片射频器件大大方便了一定范围内无线通信领域的应用，采用合适的微控制器和天线并结合此收发器件即可构成完整的无线通信链路。它们可以集成在一块很小的电路板上，应用于无线数字音频、数字视频数据传输系统，无线遥控和遥测系统，无线数据采集系统，无线网络以及无线安全防范系统等众多领域。

<strong>1、数字电路与模拟电路的潜在矛盾</strong>

如果模拟电路（射频） 和数字电路（微控制器） 单独工作可能各自工作良好，但是一旦将两者放在同一块电路板上，使用同一个电源供电一起工作，整个系统很可能就会不稳定。这主要是因为数字信号频繁的在地和正电源（大小3 V） 之间摆动，而且周期特别短，常常是ns 级的。由于较大的振幅和较小的切换时间，使得这些数字信号包含大量的且独立于切换频率的高频成分。而在模拟部分，从天线调谐回路传到无线设备接收部分的信号一般小于1μV。因此数字信号与射频信号之间的差别将达到10-6（120 dB） 。显然，如果数字信号与射频信号不能很好的分离，微弱的射频信号可能遭到破坏，这样一来，无线设备工作性能就会恶化，甚至完全不能工作。

<strong>2、RF 电路和数字电路做在同块PCB 上的常见问题</strong>

电路设计并不是想当然，你脑子一拍就可以设计出来，有没有经验设计出来的东西是相差千里。今天我们来看看电子工程师会出现的下面的几个误区，你是不是也这样想的。

<strong>误区一：这板子的PCB 设计要求不高，就用细一点的线，自动布吧。</strong>

点评：自动布线必然要占用更大的PCB 面积，同时产生比手动布线多好多倍的过孔，在批量很大的产品中，PCB 厂家降价所考虑的因素除了商务因素外，就是线宽和过孔数量，它们分别影响到PCB 的成品率和钻头的消耗数量，节约了供应商的成本，也就给降价找到了理由。

<strong>误区二：这些总线信号都用电阻拉一下，感觉放心些。</strong>

点评：信号需要上下拉的原因很多，但也不是个个都要拉。上下拉电阻拉一个单纯的输入信号，电流也就几十微安以下，但拉一个被驱动了的信号，其电流将达毫安级，现在的系统常常是地址数据各32位，可能还有244/245 隔离后的总线及其它信号，都上拉的话，几瓦的功耗就耗在这些电阻上了。

<strong>误区三：CPU 和FPGA的这些不用的I/O 口怎么处理呢？先让它空着吧，以后再说。</strong>

<strong><font color="#004a85">电路基础</font> </strong>

<strong>电压电流</strong>

● 电流的参考方向可以任意指定，分析时：若参考方向与实际方向一致，则i>0，反之i&lt;0。

● 电压的参考方向也可以任意指定，分析时：若参考方向与实际方向一致，则u>0反之u&lt;0。

<strong>功率平衡</strong>

一个实际的电路中，电源发出的功率总是等于负载消耗的功率。

全电路欧姆定律

<center>U=E-RI</center>

<strong>负载大小的意义</strong>

电路的电流越大，负载越大。电路的电阻越大，负载越小。

<strong>电路的断路与短路</strong>

电路的断路处：I=0，U≠0 电路的短路处：U=0，I≠0 。

<strong>分为数字地和模拟地的原因</strong>

由于数字信号一般为矩形波，带有大量的谐波。如果电路板中的数字地与模拟地没有从接入点分开，数字信号中的谐波很容易会干扰到模拟信号的波形。当模拟信号为高频或强电信号时，也会影响到数字电路的正常工作。

模拟电路涉及弱小信号，但是数字电路门限电平较高，对电源的要求就比模拟电路低些。既有数字电路又有模拟电路的系统中，数字电路产生的噪声会影响模拟电路，使模拟电路的小信号指标变差，克服的办法是分开模拟地和数字地。

存在问题的根本原因是，无法保证电路板上铜箔的电阻为零，在接入点将数字地和模拟地分开，就是为了将数字地和模拟地的共地电阻降到最小。

<strong>电路设计中用0欧电阻还是磁珠来隔离数字地和模拟地？</strong>

模拟地和数字地单点接地，只要是地，最终都要接到一起，然后入大地。如果不接在一起就是"浮地"，存在压差，容易积累电荷，造成静电。地是参考0电位，所有电压都是参考地得出的，地的标准要一致，故各种地应短接在一起。

人们认为大地能够吸收所有电荷，始终维持稳定，是最终的地参考点。虽然有些板子没有接大地，但发电厂是接大地的，板子上的电源最终还是会返回发电厂入地。

电路来源于日常工作常用的一些基础电路，原理是新手或菜鸟比较容易疑惑的基础概念，经验是自己日常调试中积累的一点所得。希望对新手有所帮助。

<strong>整流桥并联</strong>

在小功率输出设计中，一般很少用到整流桥的并联，但在某些大功率输出的情况下，不想增添新的器件而单个整流桥电流又不满足输入功率要求，就需要用到整流桥的并联了，整流桥的并联不能采用两个整流桥各自整流后直流并联的方式，也就是不能采用图1的方式，因为整流桥没有配对，单纯靠自身的V-I特性，一般是无法均流的，这样就会造成两个整流桥发热不一致。而采用图2的方式，通常认为在一个封装内的两个二极管是一模一样，是可以实现均分电流的效果，所以采用图2的方式就可以实现整流桥的并联了。

<center><img src="http://mouser.eetrend.com/files/2020-08/wen_zhang_/100050855-103690-1.j…; alt=“整流桥并联”></center>

射频电路板设计由于在理论上还有很多不确定性，因此常被形容为一种“黑色艺术”，但这个观点只有部分正确，RF电路板设计也有许多可以遵循的准则和不应该被忽视的法则。

不过，在实际设计时，真正实用的技巧是当这些准则和法则因各种设计约束而无法准确地实施时如何对它们进行折衷处理。当然，有许多重要的RF设计课题值得讨论，包括阻抗和阻抗匹配、绝缘层材料和层叠板以及波长和驻波，所以这些对手机的EMC、EMI影响都很大，下面就对手机PCB板的在设计RF布局时必须满足的条件加以总结：

<strong>一、高功率RF放大器（HPA）和低噪音放大器（LNA）要隔开。</strong>

尽可能地把高功率RF放大器（HPA）和低噪音放大器（LNA）隔离开来，简单地说，就是让高功率RF发射电路远离低功率RF接收电路。手机功能比较多、元器件很多，但是PCB空间较小，同时考虑到布线的设计过程限定最高，所有的这一些对设计技巧的要求就比较高。