电路设计

这几种电路都可以在负载电阻RL上获得恒流输出。

第一种由于RL浮地，一般很少用。

第二种RL是虚地，也很少使用。

第三种虽然RL浮地，但是RL一端接正电源端，比较常用。

第四种是正反馈平衡式，是由于负载RL接地而受到人们的喜爱。

第五种和第四种原理相同，只是扩大了电流的输出能力。人们在使用中常常把电阻R2取的比负载RL大的多而省略了跟随器运放。这种电路也是对地负载。

后边两种是恒流源电路。

对比几种V/I电路，凡是没有三极管之类的单向器件，都可以实现交流恒流。加了三极管之后就只能做单向直流恒流了。

模拟电路的设计是工程师们最头疼，但也是最致命的设计部分。尽管目前数字电路、大规模集成电路的发展非常迅猛，但是模拟电路的设计仍是不可避免的，有时也是数字电路无法取代的，例如RF射频电路的设计。这里将模拟电路设计中应该注意的问题总结如下：

（1）为了获得具有良好稳定性的反馈电路，通常要求在反馈环外面使用一个小电阻或扼流圈给容性负载提供一个缓冲。

（2）积分反馈电路通常需要一个小电阻（约560欧）与一个大于10pF的积分电容串联。

（3）在反馈环外不要使用主动电路进行滤波或控制EMC的RF带宽，而只能使用被动元件（最好为RC电路）。仅仅在运放的开环增益比闭环增益大的频率下，积分反馈方法才有效。在更高的频率下，积分电路不能控制频率响应。

（4）为了获得一个稳定的线性电路，所有连接必须使用被动滤波器或其他抑制方法（如光电隔离）进行保护。

（5）使用EMC滤波器，并且与IC相关的滤波器都应该和本地的0V参考平面连接。

（6）在外部电缆的连接处应该放置输入输出滤波器；在未屏蔽系统内部的任何导线连接处都需要滤波，因为存在天线效应。另外，在具有数字信号处理或开关模式的变换器的屏蔽系统内部的导线连接处也需要滤波。

在上篇文章“<a href="http://mouser.eetrend.com/content/2019/100045922.html">设计方案分享：485接口EMC电路设计（一）</a>”中，我们结合原理图介绍了RS485接口6KV防雷电路设计方案的内容。本文中，我们将介绍RS485接口电路布局和电路分地设计的内容。

1、RS485接口电路布局

原理图

1、RS485接口6KV防雷电路设计方案

在上一篇文章“<a href="http://mouser.eetrend.com/content/2019/100045826.html">电路设计太复杂？五大总结助你快速上手（一）</a>”中，我们介绍了关于硬件电路设计方面的思路，下面简要谈一下设计流程：

许多电子电路需要利用一个器件来将不同的电路隔离或分离开，这种特殊器件称为缓冲器。缓冲器是单位增益放大器，具有极高输入电阻和极低输出电阻。这意味着可以将缓冲器模拟为一个增益为1的压控电压源，缓冲器具有几乎无限大的输入电阻，所以不存在负载效应，故VIN=VOUT。

此外，缓冲器的输出电压对负载电阻不敏感，因为理想缓冲器的输出电阻基本上为零。将单位增益缓冲器放置在数模转换器(DAC)和负载之间，可以轻松解决负载效应问题。

给系统添加单位增益缓冲器时，务必不要影响精度和性能。最重要的一点是计算增加的噪声：

其中：

在网上有许多关于硬件电路的经验、知识让人目不暇接，像信号完整性，EMI和PS设计准会把你搞晕。别急，一切要慢慢来。

本文通过和大家探讨一些自己关于硬件电路设计方面的心得，献给那些刚开始或即将开始设计硬件电路的人，让大家在硬件电路设计路上少走弯路。

1、总体思路

设计硬件电路，大的框架和架构要搞清楚，但要做到这一点还真不容易。有些大框架也许已经想好，自己只是把思路具体实现；但也有些框架要自己设计，那就要搞清楚要实现什么功能，然后找找是否有能实现同样或相似功能的参考电路板。

2、理解电路

如果你找到了参考设计，那么恭喜你，你可以节约很多时间了（包括前期设计和后期调整）。但不要马上就复制过来，还是先看懂理解了再说，这样一方面能提高我们的电路理解能力，而且在能避免设计中出错。

3、没有找到参考设计?

先确定大IC芯片，然后找Datasheet，看其关键参数是否符合自己的要求，哪些才是自己需要的关键参数，以及能否看懂这些关键参数，这些都是硬件工程师能力的体现，需要长期、慢慢地积累。

一、电容的重要性

电容是较常用的一种电子元器件，基本上每个电路都会用到，用于滤波、延迟、耦合、谐振等电路，那么电容为什么会出现电解液泄漏甚至爆浆呢？

二、电容爆浆原因解析

电容爆浆的原因其实有很多，比如电流大于允许的稳波电流、使用电压超出工作电压、逆向电压或频繁充放电等。

1、高温是导致电容爆浆最直接的原因

我们知道电容有一个重要的参数就是耐温值，指的就是电容内部电解液的沸点。因此，一般的电解电容都会注明工作温度范围，例如，电解电容工作温度就是在-40℃到105℃之间，而且你会发现大多数电容基本上都工作在这个温度范围内。

因为温度一升高，电容的内部温度达到电解液的沸点时，电解液开始沸腾，电容内部的压力升高，当压力超过防爆阀门的承受极限就发生了爆浆，这也是设计防爆阀门的主要原因，以便在电解电容发生爆炸时有一个缺口，可以有方向地泄爆。

2、为什么温度会有那么大的影响？

1、陶瓷电容器可采用各种各样的电介质，每种电介质具有不同的特性，这些特性可在其温度和电压范围内极大地影响性能。最常见的两种电介质是Y5V和X5R，而Y5V电介质价格低廉，可在小封装中提供高电容，但其电容在其电压和温度范围内变化很大，不适合DC/DC应用。

X5R和X7R电介质更适合于输出电容器应用，因为其特性在它们的工作范围内更稳定，并且被高度推荐。

2、正确地选择电容器和电感器的值会使电路更加稳定，但是好的PCB设计仍然是避免高纹波甚至自振荡的关键。

3、通过添加PI滤波器，可以更好地保护MCU的更多纹波敏感电源（例如：模拟电压基准）。

4、电源余量要留足

我们知道，在电路系统的各个子模块进行数据交换时可能会存在一些问题导致信号无法正常和高质量地“流通”，例如有时电路子模块各自的工作时序有偏差（如CPU与外设）或者各自的信号类型不一致（如传感器检测光信号）等，这时我们应该考虑通过相应的接口方式来很好地处理这个问题。

下面就电路设计中7个常用接口类型的关键点说明一下：

（1）TTL电平接口

从学习模拟电路、数字电路开始，对于一般的电路设计，TTL电平接口基本就脱不了“干系”！它的速度一般限制在30MHz以内，这是由于BJT的输入端存在几个pF的输入电容的缘故（构成一个LPF），输入信号超过一定频率的话，信号就将“丢失”。它的驱动能力一般最大为几十个毫安。正常工作的信号电压一般较高，要是把它和信号电压较低的ECL电路接近时会产生比较明显的串扰问题。

（2）CMOS电平接口

许多人都知道，正常情况下CMOS的功耗和抗干扰能力远优于TTL。但鲜为人知的是，在高转换频率时，CMOS系列实际上却比TTL消耗更多的功率。

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