10 советов по дизайну схем, которые должен знать каждый дизайнер: 12 шагов

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последнее изменение: 2024-01-30 11:49

Проектирование схем может быть довольно сложной задачей, поскольку в действительности вещи будут сильно отличаться от того, что мы читаем в книгах. Совершенно очевидно, что если вам нужно хорошо разбираться в схемах, вам нужно понимать каждый компонент и много практиковаться. Но есть масса советов, которые проектировщики должны знать, чтобы разрабатывать схемы, которые будут оптимальными и работают эффективно.

Я изо всех сил старался объяснить эти советы в этом Руководстве, однако для некоторых советов вам может потребоваться немного больше объяснений, чтобы лучше их усвоить. С этой целью я добавил дополнительные ресурсы для чтения почти во все советы, приведенные ниже. Так что на всякий случай, если вам нужно немного больше разъяснений, обратитесь к ссылке или опубликуйте их в поле для комментариев ниже. Я обязательно объясню, как смогу.

Пожалуйста, посетите мой сайт www.gadgetronicx.com, если вас интересуют электронные схемы, учебные пособия и проекты.

Шаг 1: 10 СОВЕТОВ В ВИДЕО

Мне удалось снять 9-минутное видео, объясняющее все эти советы. Для тех, кто не слишком любит читать длинные статьи, предлагаю выбрать быстрый маршрут и надеюсь, вам, ребята, он понравится:)

Шаг 2: ИСПОЛЬЗОВАНИЕ РАЗЪЕМНЫХ И МУФТОВЫХ КОНДЕНСАТОРОВ:

Конденсаторы широко известны своими временными характеристиками, однако фильтрация - еще одно важное свойство этого компонента, которое использовалось разработчиками схем. Если вы не знакомы с конденсаторами, я предлагаю вам прочитать это подробное руководство о конденсаторах и о том, как их использовать в схемах.

РАЗЪЕМНЫЕ КОНДЕНСАТОРЫ:

Источники питания действительно нестабильны, вы всегда должны помнить об этом. Практически любой источник питания не будет стабильным, и часто получаемое выходное напряжение будет колебаться, по крайней мере, на несколько сотен милливольт. Мы часто не можем допустить такого рода колебания напряжения при питании нашей цепи. Поскольку колебания напряжения могут привести к неправильному поведению схемы, особенно когда речь идет о платах микроконтроллеров, существует даже риск того, что MCU пропустит инструкцию, что может привести к разрушительным результатам.

Чтобы решить эту проблему, разработчики добавят конденсатор параллельно и близко к источнику питания при проектировании схемы. Если вы знаете, как работает конденсатор, вы будете знать, что при этом конденсатор начнет заряжаться от источника питания, пока не достигнет уровня VCC. Как только уровень Vcc будет достигнут, ток перестанет проходить через крышку и перестанет заряжаться. Конденсатор будет удерживать этот заряд до тех пор, пока не произойдет падение напряжения в источнике питания. Когда напряжение от источника питания, напряжение на пластинах конденсатора не изменяется мгновенно. В этот момент конденсатор немедленно компенсирует падение напряжения от источника питания, обеспечивая ток от самого себя.

Точно так же, когда напряжение колеблется, в противном случае создается всплеск напряжения на выходе. Конденсатор начнет заряжаться относительно пика, а затем разрядится, поддерживая постоянное напряжение на нем, таким образом, пика не достигнет цифровой микросхемы, что обеспечит стабильную работу.

КОНДЕНСАТОРЫ МУФТЫ:

Это конденсаторы, которые широко используются в схемах усилителей. В отличие от развязки конденсаторы будут мешать входящему сигналу. Точно так же роль этих конденсаторов совершенно противоположна развязывающим в цепи. Конденсаторы связи блокируют низкочастотный шум или элемент постоянного тока в сигнале. Это основано на том факте, что постоянный ток не может проходить через конденсатор.

Конденсатор развязки широко используется в усилителях, поскольку он ограничивает постоянный ток или низкочастотный шум в сигнале и пропускает через него только высокочастотный сигнал. Хотя частотный диапазон ограничения сигнала зависит от емкости конденсатора, поскольку реактивное сопротивление конденсатора варьируется для разных частотных диапазонов. Вы можете выбрать конденсатор, соответствующий вашим потребностям.

Чем выше частота, которую вы должны пропускать через конденсатор, тем ниже должно быть значение емкости вашего конденсатора. Например, чтобы разрешить сигнал 100 Гц, емкость конденсатора должна быть где-то около 10 мкФ, однако для разрешения сигнала 10 кГц 10 нФ подойдет. Опять же, это всего лишь приблизительная оценка значений конденсатора, и вам нужно рассчитать реактивное сопротивление для вашего частотного сигнала, используя формулу 1 / (2 * Pi * f * c), и выбрать конденсатор, который обеспечивает наименьшее реактивное сопротивление для вашего желаемого сигнала.

Подробнее на:

Шаг 3: ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ПОДЪЕМНЫХ И ВЫПУСКАЮЩИХ РЕЗИСТОРОВ:

«Всегда следует избегать плавающего состояния», мы часто слышим это при проектировании цифровых схем. И это золотое правило, которому вы должны следовать при разработке чего-либо, что связано с цифровыми ИС и переключателями. Все цифровые ИС работают на определенном логическом уровне, и существует множество логических семейств. Из них широко известны TTL и CMOS.

Эти логические уровни определяют входное напряжение в цифровой ИС, чтобы интерпретировать его либо как 1, либо как 0. Например, при + 5V как Vcc уровень напряжения от 5 до 2,8 В будет интерпретироваться как логическая 1, а от 0 до 0,8 В будет интерпретироваться как логический 0. Все, что находится в пределах этого диапазона напряжений от 0,9 до 2,7 В, будет неопределенной областью, и микросхема будет интерпретировать либо как 0, либо как 1, мы не можем точно сказать.

Чтобы избежать описанного выше сценария, мы используем резисторы для фиксации напряжения на входных контактах. Подтягивающие резисторы, чтобы зафиксировать напряжение, близкое к Vcc (падение напряжения существует из-за протекания тока), и подтягивающие резисторы, чтобы подтянуть напряжение к контактам GND. Таким образом можно избежать плавающего состояния на входах и избежать неправильного поведения наших цифровых ИС.

Как я уже сказал, эти подтягивающие и понижающие резисторы пригодятся для микроконтроллеров и цифровых чипов, но обратите внимание, что многие современные микроконтроллеры оснащены внутренними подтягивающими и понижающими резисторами, которые можно активировать с помощью кода. Таким образом, вы можете проверить это в таблице и выбрать, использовать или исключить резисторы подтягивания вверх / вниз соответственно.

Подробнее на: