
硬件电路设计
文章平均质量分 67
王纯配
我的办公桌上有一个记事本,写写画画,上面有我思考的痕迹;我的电脑上有一个工作日志,敲敲打打,用来总结每天的工作。当记录成为习惯,时间也就成了永恒。
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热噪声:nv/√Hz
将3.5 nV/√Hz乘以138√Hz得到482 nV.如果运算放大器的增益为25,噪声也要乘以25,因此得到12.1µV。当你看运算放大器的数据表时,你会注意到输入噪声电压和输入噪声电流的规格,其单位为nV/√Hz(每根赫兹的毫伏数)或pA/√Hz。首先,nV/√Hz规格指的是热噪声,或约翰逊噪声,由电阻器件中电子的温度效应引起。尽管影响放大器噪声性能的参数有很多,但最重要的两个参数是:电压噪声和电流噪声。·电压噪声密度单位为nV/√Hz,电流噪声密度通常表示为pA/√Hz。其实噪声是个能量概念。转载 2023-01-16 21:30:34 · 2808 阅读 · 1 评论 -
ADS127L11采集板系统噪声评估
Gain=51时的结果依然是和没有放大时的噪声性能对比,评估一下信号放大链路引入的噪声量。G=51,速率=100khz时的ENOB=20.1,和官方手册中无放大时的ENOB=21,仅仅原创 2022-07-29 17:28:01 · 1620 阅读 · 1 评论 -
分享高压超低噪声LDO测试结果(High Voltage Ultra-low Noise LDO)
空载时,输出150.42V,带负载500mA时输出150.15V,比空载时低了0.27V,占比0.18%,负载稳定度99.82%(1-0.18%),稳定度还算可以。输出阻抗0.27V/500mA=0.54Ω,比低压LDO的IC输出阻抗大,但作为分立器件搭建的高压LDO,这个输出阻抗我是可以接收的。在整个负载范围内(0-500mA)输出的噪声峰峰值都能控制在500uVrms以内,满足设计要求。测试带宽10Hz~1Mhz。在输出负载500mA时,功率管上将会有2W的热量,所以需要2W的散热片。.........原创 2022-07-15 12:36:02 · 2045 阅读 · 0 评论 -
分享一组惠斯通电桥温度补偿前后的图像
1、全桥是半导体应变片组成的惠斯通全桥2、数据采集用24bit ADC;图1是没有温度补偿的图,左侧是采集的全桥输出电压转换的ADC值,X轴是时间。温度变化1°C,ADC值波动了大概3900个bit。图1 没有温度补偿图2是全桥经过温度补偿后的曲线,同样温度变化1°C,ADC值波动量是100个bit左右。可以看出温度补偿后全桥变得更加稳定。图2 有温度补偿图3是没有做温度补偿时降温曲线,温差4°C,全桥的输出ADC变化量大概是17000个bit左右图3 没有温度补原创 2022-05-20 19:33:44 · 2085 阅读 · 0 评论 -
利用放大器搭建信号反转电路
一些应用想要实现这样的功能:输入是递增的,而输出是递减的,比如输入0-5V,输出5-0V,下面的参考设计就是实现这样的功能。实现的核心思路是将放大器的正向输入用两个相等电阻分压得到vcc/2。为什么是vcc/2呢?可以利用虚短虚断列出反向放大器的关系式,根据设定的结果反推正向输入端的电压。如果放大器不是轨到轨类型的,输出电压会不输入略低一些。用的仿真软件是TI公司的TINA电路仿真源文件https://download.youkuaiyun.com/download/aqwtyyh/67346608htt.原创 2021-12-20 10:37:39 · 1212 阅读 · 0 评论 -
FPGA驱动32bitADC-ADS1262Part1——使用ADS1262的注意事项
可以使用外部晶振,从XTAL1/CLKIN接入,XTAL2悬空就可以了; 9.4.7.1节(P68页),讲到了“Read Data Direct”读取模式,“The data readback operation must be completed 16 fCLKcycles before the next DRDY, or the old data are overwritten with new data.”这句话的理解是:正常读取操作的话,留给读的时间是“1/ data rate”...原创 2021-10-30 21:28:38 · 3382 阅读 · 0 评论 -
共射级放大电路—实现最大输出振幅的方法竟如此简单
文章主要分享在固定电源电压下,共射级放大电路如何才能输出最大振幅。文章所要传达的最重要的一句话:所谓共射级放大电路,是以发射极交流电位作为参考基准而进行放大工作的电路。原创 2021-05-16 11:31:41 · 5971 阅读 · 3 评论 -
共射级放大电路—密勒电容影响下的压摆率
密勒效应影响下的压摆率知识背景等效模型共射级放大电路基本模型晶体管等效模型密勒效应影响下的压摆率会如何表现从手册里查找密勒电容不同密勒电容下测试的压摆率大小总结提高压摆率的建议原文档免费下载知识背景了解压摆率的概念和影响;关于放大器中的SR参数再谈运放SlewRate-SR了解共射级放大电路原理。压摆率SR(SlewBate)是放大器的核心参数之一,我想探究一下如何才能提高压摆率。等效模型共射级放大电路基本模型 &原创 2021-04-30 14:53:30 · 1956 阅读 · 0 评论 -
DAC也可以输出正负电压——电平偏移设计思路和电路分析
DAC也可以输出正负电压——电平偏移设计思路和电路分析应用案列分析案例要求设计思路电平偏移电路平移电压与增益无关反向偏移同向偏移应用案列分析案例要求使用stm32自带的DAC,输出电压范围是[0,3.3V],而后级模块需要[-1V,1V],受限于pcb尺寸,不能另外寻找合适的DAC,那么只能用stm32本身自带的DAC,可是它只能输出+电压,怎么办?设计思路我的思考过程如下:需要将[0,3.3V]偏移到[-1.65V,1.65V]才能满足要求。还需要一个负电源;电平偏移就是电压互相加减原创 2020-12-31 16:31:35 · 13674 阅读 · 4 评论 -
纳米定位平台低振动运动
纳米定位平台在运动过程中会发生振动,大多数情况下是上下振动,振动的原因主要是压电陶瓷伸缩、机械材料本身、机械组装、运动速度等等;陶瓷驱动的特点就那样也不能改变他,材料和组装都可以改进到最优,只是速度这块比较难控制;运动平台的速度控制主要是匀速和加速度运动过程中的匀速基本已经实现;降低运动振动的有效方案就是加速度控制,尤其是在起步阶段的加速度控制尤为重要;虽然我已经实现了在起步阶段可以设定不同的加速度进行起步,但是这个加速度并不是真实的或者接近真实的加速度,只是能调加速度而已。纳米定位平台确实需.原创 2020-12-17 21:20:06 · 682 阅读 · 1 评论 -
有效降低传导辐射干扰的小技巧
有效降低传导辐射干扰的小技巧转载 2020-10-26 10:07:14 · 613 阅读 · 0 评论 -
引脚间距是0.4mmBGA(WLCSP)封装的芯片怎么打孔走线
我用的这款MCU芯片是WLCSP封装,49pin,锡球间距只有0.4mm,想要按常规画法在焊盘之间打通孔几乎不可能实现。打通孔基本上都是机械钻孔,按照厂家工艺,机械钻孔的极限大约是内径0.15mm,外径0.25mm-0.3mm,也就是内径6mil,外径12mil。这么大的孔在0.4mm的焊盘之间是放不下的。跟厂家沟通后,我选择使用盲孔,放在焊盘上,也就是盘中孔。板子是光栅读数头信号处理板,尺寸13mm*8mm,5颗芯片若干阻容,和一个mini版的FPC对外接口,超低功耗,70mW,所以走线间距,线孔.原创 2020-09-26 17:27:10 · 7780 阅读 · 1 评论 -
机械震动引起光栅编码器sincos信号发生震荡
下面两幅图分别是低速运动和高速运动时的sincos震荡曲线。震荡有一定几率导致细分结果出现偏差,比如少算或多算一个栅距。 低速运动,差不多300um/s的样子 速度稍微高点运动,差不多2mm/s的样子...原创 2020-08-11 09:39:57 · 1070 阅读 · 0 评论 -
利用放大器调整输出信号的共模电压——放大器电路设计思路(图文)
放大器调整输出信号共模电压——放大器电路设计思路放大器必须掌握的知识明确设计要求设计要求波形示意图设计一个符合要求的放大器电路应该怎么思考心路历程灵魂解法注意事项仿真方法1方法2方法3总结与展望放大器必须掌握的知识关于放大器中的SR参数.放大器,还是衰减器,或两者皆可?.再谈运放SlewRate-SR.CMRR在测量差分小信号时的重要性——输出误差分析.运算放大器为什么不能用作比较器...原创 2020-04-19 22:34:12 · 7524 阅读 · 0 评论 -
积分电路中并联RC的原因竟然是这个!
为了防止因Cf长时间充电导致集成运放饱和,常在Cf上并联电阻Rf 。在积分电路的并联电阻有3种作用:1、低频段时(f约等于0Hz),可看作一个增益为-Rf/R的放大器.2、中频段时(0Hz<f<Fh),可看作一个具有直流增益A为:-Rf/R,截止频率Fh=12*Π*Rf*Cf的积分电路;3、高频段时(f>Fh),大于截止频率Fh=12*Π*Rf*...原创 2020-03-05 22:55:16 · 6659 阅读 · 0 评论 -
Celera Optira系列光栅编码器产品评测
Celera Optira系列光栅编码器产品评测 应用案例:微纳米定位控制; 为什么选择Celera Optira系列:尺寸满足要求,厂家响应及时这点我很喜欢,可以作为光栅编码器备选之一; Celera 的Optira系列尺寸为11.4*13mm,读数头分辨率依次为5um、2.5um、1um、0.5u...原创 2019-12-29 17:10:42 · 1086 阅读 · 0 评论 -
共模电压和差模电压两种理解方式
共模电压和差模电压理解我们需要的是整个有意义的“输入信号”,要把两个输入端看作“整体”。就像初中时平面坐标需要用 x,y 两个数表示,而到了高中或大学就只要用一个“数”v,但这个 v 是由 x,y 两个数构成的“向量”……而共模、差模正是“输入信号”整体的属性,差分输入可以表示为vi = (vi+, vi-)也可以表示为vi = (vic, vid)c 表示共模,d 表示差模。两种描述...转载 2019-02-20 11:35:46 · 41639 阅读 · 2 评论 -
ADC采集系统DC噪声测试及计算
在用ADC做一些信号采集的板子时尤其是微弱信号uV/mV级的信号采集时,做的第一件事就是测试整个ADC系统的DC噪声,我喜欢称作静态噪声。所有的ADC电路都会受到内部电阻、内部电容以及其他电路(比如ADC输入前端驱动电路)带来的固有带宽噪声的影响。这些累积的噪声(通常称为ADC的输入参考噪声input-referred noise)。测试的时候就把驱动放大器的输入短接,读取一些数...原创 2019-03-02 17:04:57 · 8086 阅读 · 1 评论 -
PCB电流浅谈.ppt
自己整理的PCB电流的相关知识,分为三个部分:1、电流的性质;2、基本电路中电流的流动;3、电路板上的电流;我把PPT上传到“我的资源”中,本意是免费下载,但是现在优快云对上传的资源不能自己设置0下载币,如果您想下载但是收费的话请私信我邮箱,我发给您。下载地址:https://download.youkuaiyun.com/download/aqwtyyh/11015806...原创 2019-03-13 11:21:01 · 585 阅读 · 0 评论 -
PWM控制器驱动功率MOSFET需要注意的细节
PWM控制器驱动功率MOS管时要注意控制器能为FET Gate提供持续电流的能力。在控制器手册中会给出这个电流的大小。MOS的G级需要的电流可由公式计算:Igate=Qg*Fosc。 Igate是MOS的G级需要的持续电流,Qg是MOS的电荷量,Fosc是MOS驱动器工作频率。 例如:一款MOS(MMFT3055L)手册中给出的Qg=7nC,MOS驱动器工作频率是500...原创 2019-04-25 20:37:00 · 14005 阅读 · 0 评论 -
双极性的信号,能不能直接输入到单电源供电的ADC?
我的信号是双极性的信号,能不能直接输入到单电源供电的ADC?答案:首先,我们要先对我们的输入信号有准确的理解。一般在差分输入的情况下,会造成误解。对于差分信号来讲,所谓的双极性是指的相对双极性,还是针对于地的绝对双极性信号?数据手册上对于差分情况下的双极性输入范围的定义,如+/-20mV, +/-80mV, +/-1.25V或者+/-2.5V的输入信号范围,是指的差分信号的差值,也就是转载 2017-06-06 14:43:06 · 6562 阅读 · 0 评论 -
差分输入ADC的前端抗混叠RC滤波器设计及作用
抗混叠滤波器是用来移除输入信号中的高频谐波部分,防止高频谐波超过采样频率的一半。原创 2019-02-27 22:08:45 · 11989 阅读 · 0 评论 -
再谈运放SlewRate-SR
我的本意是想输入50K-100K的方波给音频运放,然后输出送入下一级处理,在做运放的实际实验以及仿真中都遇到了这种现象:(用的仿真软件是TI的TINA)明明输入的是方波,输出的波形却严重失真,但是如果输入正弦波或者方波之类的,就可以正常输出。现象总结:任何一种运放都不能正常处理方波,输出的波形必然会失真;原因分析:在我另一篇帖子中讲过SR的计算公式,SR=2πFVp。微分公式S原创 2017-11-08 14:18:49 · 5918 阅读 · 0 评论 -
放大器,还是衰减器,或两者皆可?
问题:我能否将放大器用作衰减器?答案:这是一个非常有趣的问题。表面看来这似乎有悖常理,但实际上人们想这么做确实有一些很好的理由。对于运算放大器来说,一个最有用的功能就是阻抗变换。在运算放大器之前,用上一个无源衰减器,或者将一个放大器用作衰减器,将能充分发挥运算放大器的这一功能。不过,必须事先注意一些问题。当将放大器用作衰减器时,放大器的增益小于单位增益(G转载 2017-07-25 15:36:42 · 3041 阅读 · 0 评论 -
高共模电压输入下交流电流信号采集方案以及问题解析
1、高共模输入电压-—多高的电压算高?我所用的是±30V,我认为已经很高了;2、交流电流信号—双极性;交流电流信号的采集方案:1、使用采样电阻;2、使用霍尔传感器;3、使用电流互感器;4、使用集成采样电阻的IC;根据不同的应用场合使用不同的采集方式。在精确测量电流信号时我推荐使用采样电阻的方案。虽然集成采样电阻的IC也行,但是测量总感觉受限,不如直接适应采样电阻的方式灵原创 2017-07-20 17:47:26 · 4024 阅读 · 0 评论 -
PCB布高速线——需要考虑信号传输延时
电信号在真空中的传播速度是光速,3 * 10^8 m/s or 11.8 inch/ns .在其他的介质中,如果相对介电系数是Er ,则传播速度为 11.8 * Er^0.5。例如,在水中,水的相对介电系数是80,所以,传播速度是真空中的1/9 ,即11.8 / 80^0.5在PCB中,FR4的相对介电系数约为4,所以,传播速度是真空中的一半,既11.8 / 4 ^0.5 = 5.9 i转载 2017-06-12 11:37:02 · 6053 阅读 · 0 评论 -
关于放大器中的SR参数
放大器中的Slew Rate(SR)是压摆率,是指的输出端最大变化速率,不是输入端。压摆率的物理意义是放大器能否正确完整的输出信号波形。也就是说当输入一个0->1的阶跃信号时,运放输出能不能快速响应这个阶跃信号。SR值大的响应0->1的时间就短,反之就长。 SR与满功率带宽(FPBW)密切相关。公式如下: SR=2π*FPBW*Vp; SR单原创 2017-05-10 21:45:34 · 3544 阅读 · 2 评论 -
关于差分放大器INA143的使用
INA143是一款高速、低偏执电压有固定增益10/0.1倍的差分放大器,在手册中给出的应用电路以及文字介绍中只给出了这款芯片的输出公式是: Vo=G[(Vin+)-(Vin-)]; 其实仔细看他给的电路会发现,每个电路中芯片的Ref脚都是接地的,换句话说,完整的输出公式应该是: Vo=G[(Vin+)-(Vin-)]+Vref;原创 2017-05-10 21:25:03 · 4410 阅读 · 1 评论 -
关于电流检测中分流电阻(Rshunt)选型应考虑的问题
最近在做的项目中涉及到电流采集的问题,待采的电流信号挺小的,在寻找电流检测芯片时,主要针对ADI和TI两家进行选择,他们的电流检测芯片都是基于一个“Rshunt”电阻,对这个电阻两端的电压进行差分放大输出,只不过芯片内部的结构不同,内部原理我们不管。Rshunt中译过来叫做分流电阻,其实就是功率电阻,通常在1mΩ~1000mΩ之间,选择Rshunt时考虑的因素如下:1、最小负载电流下所原创 2017-05-10 21:16:46 · 10374 阅读 · 0 评论 -
Altium进行原理图设计时的注意事项
每个硬件工程师在原理图设计完毕后都要与BOM表打交道,最好的情况是footprint和value分开,比如所有100nF的0402电阻放在一起,所有100nF的0603电阻放在一起,所有10nF的0402电阻放在一起等等,但是当导出BOM或者元器件清单的时候总是事与愿违,乱七八糟表。这种情况出现的原因及解决办法是:在原理图中,电阻或者电容的值不要写在value属性上,而是写在component属性原创 2016-09-08 09:39:42 · 4315 阅读 · 1 评论 -
CMRR在测量差分小信号时的重要性——输出误差分析
以ADI公司的差分放大器AD8276分析CMRR在测量小信号时的误差影响,下图是芯片手册截图:放大器的误差预算分析一般从以下几点计算:精度方面:1、Initial gain error(比如图中的Gain Error=0.02%);2、Offset voltage(图中System Offset=200uv);3、CMRR(图中CMRR=86dB);温飘方面原创 2017-11-09 15:02:15 · 2582 阅读 · 0 评论 -
DAC的采样率与setting time
在慢速DAC中,手册中一般不会直接标注出采样率,而是使用setting time来说明。 如果想用DAC输出1Msps的方波(应该说是类方波,实际输出的波形是不标注的,除非该DAC内部的放大器的SR能达到无穷大),那么要使用的DAC是setting time应该满足:setting time原创 2017-12-02 14:45:45 · 9864 阅读 · 1 评论 -
PCB中电流如何流动——差分电流如何流动
1、有参考平面层的差分电流 如果差分走线下方有一层平面层,那么电流沿(差分对的)每个走线的流动就如同当走线为单端走线时一样。为使路径完整,电流通过走线和参考平面层之间的分布电容流动。下图是有参考平面层的情形,上面的图是差分对走线,下面的图是单端走线。在此处,电流路径是沿走线(图中走线对的上部走线)向下并在另一条走线上返回。在走线下方参考平面层中的返回电流在次原创 2017-12-16 14:49:29 · 3222 阅读 · 0 评论 -
ADC参数ENOB、有效分辨率、无噪声分辨率的理解及计算
ENOB是有效位数,对应于AC输入,是一项有关转换器对于交流信号的非线性性能指标,表示一个ADC在特定输入频率和采样率下的动态性能; 有效分辨率与无噪声分辨率测量的是ADC在DC下的噪声性能; 不要将有效分辨率和ENOB混淆; 最好从直流特性入手评估ADC性能,因为ADC的交流参数测试存在多种非标准方法,基于直流特性比较容易对两个IC进行比较。直流特性通常比交流特性更能反应器件的问题;...原创 2018-12-25 17:42:49 · 41542 阅读 · 13 评论 -
怎么利用开关垫片(Dome按键)控制系统电源
用垫片做开关,按下时系统就通电,再次按下系统就断电。VCC_IN:3V-15V;VCC_OUT可以直接接DCDC/LDO电源模块;只能接容性负载(比如接个DCDC那是可以的),不能接阻性负载。我正在使用,功能稳定。 ...原创 2018-08-20 11:41:26 · 1126 阅读 · 0 评论 -
为什么不能实现精确扫频?
现象:在给定一定的扫频频率范围后,从示波器上看负载两端的输出,确实是从扫频的初始频率慢慢步进,按照设计之初,最理想的情况应该是,当扫频结束后,输出的频率能够定位到在这个扫频过程中波形峰值最大时所对应的频率。然鹅,实际情况是扫频结束输出的频率是扫频快结束时对应的频率, 不能锁定最大值时对应的频率。分析:根据压电陶瓷电学频谱来看,只在峰值两侧很小的频率范围内,频率改变时待测量才会有明显的变化,如果给定...原创 2018-05-24 10:45:03 · 3941 阅读 · 0 评论 -
换能器喷头雾化驱动波形是正弦波,为什么不是方波或者三角波?
现在市面上的换能器驱动设备,不管是用来清洗也好,用来液体雾化也好,都是使用的正弦波,却几乎没有使用方波或者三角波。为什么? 我问过曾经购买设备厂家的FAE,我说为啥市面上都是用的正弦波,咋不用方波或三角波呢?FAE当时给的回答是他自己也说不清其中的原由,大概是大家都这么用,用的多了所以有了它的合理性。这样的回答对于好奇心重的我显然不满足。所以就开始了我的实验。 实验方案:信号发生器+自原创 2018-01-27 17:04:11 · 2801 阅读 · 6 评论 -
高精度信号链电路精密模拟器件双轨供电方案
直接使用开关电源DCDC给运放供电,会使得运放性能下降,这也是高精度信号链设计中的大忌。开关电源虽然效率高,但输出含有高频纹波,而运放的PSRR在高频处较低,会严重影响运放失调电压。更好的还是采用LDO,并做好电源退耦。介绍一种我目前正在使用的±15V供电方案—Flybuck+LDO.LDO使用TPS7A4701、TPS7A3301。这两款LDO功能很强大,运放用的电压像±5V、±12原创 2018-01-27 15:51:11 · 1390 阅读 · 0 评论 -
如何正确测试电源的纹波?
DC/DC 模块的电源纹波指标是一项很重要的参数。干净的电源是数字电路稳定工作的前提,也是模拟器件的各项参数的重要保障。为确定电源的质量,必须对 DC/DC 模块的输出纹波进行测量。但很多人测量得到的纹波值动辄上百mV,甚至几百mV,远远比器件手册提供的最大纹波值大,这主要是测量方法的不正确造成的。 正确的测量方法1)限制示波器带宽为 20MHz(大多中低端示波器档位限制在20MHz,原创 2018-01-27 14:52:45 · 51932 阅读 · 0 评论 -
PCB中电流如何流动——电流如何沿传输线流动
重要定律:每一个信号都有返回信号!(此定律没有例外)。你需要知道它在哪儿。信号每到达一个地方,都会通过板间电容形成回路。1、Properly terminated transmission line 2、Open transmission line 3、Shorted transmission line原创 2017-12-16 14:30:58 · 1803 阅读 · 0 评论