电路设计
电流互感器
依据电磁感应原理将一次侧大电流转换成二次侧小电流。其一次侧绕线匝数较少,很多时候为1,二次侧绕线匝数较多(一次侧:二次侧通常为1:1000,电流为1000:1)。
选择合适的工作频率(一次侧频率),工作电流(一次侧最大负载电流),变比(根据负载电流,二次侧能够承受的电流选择)
二次侧一般接负载电阻得到采样电压,且需要接地形成参考地平面且防止高压泄露
二次侧不允许开路,这会导致一次侧电流过大烧毁
电压互感器
电压互感器工作原理与电流互感器相似,绕比为1:1,在一次侧使用电阻得到小电流送入电压互感器TV16,在二次侧串联小电阻得到输出电压,中间的地形成差分信号
稳压设计:
稳压二极管:
又称齐纳二极管,通常用于电源稳压,当电压高于击穿电压时有稳压效果。
原理:在反向击穿时,在很大电流的变化时只会带来较小的电压变化,如下图红色方框
电源滤波
LC电路
模拟地和数字地
模拟地和数字地间的串接可以采用四种方式:
1、用磁珠连接
2、用电容连接(利用电容隔直通交的原理)
3、用电感连接(一般用几uH到数十uH)
4、用0欧姆电阻连接
最常用:0欧电阻
可保证直流电位相等;单点接地,限制噪声;对所有频率的噪声都有衰减作用(0欧也有阻抗,而且电流路径狭窄,可以限制噪声电流通过);4、电容(利用电容隔直通交的原理)
磁珠:
专用于抑制信号线、电源线上的高频噪声和尖峰干扰,还具有吸收静电脉冲的能力。磁珠有很高的电阻率和磁导率,等效于电阻和电感串联,但电阻值和电感值都随频率变化。它比普通的电感有更好的高频滤波特性,
在高频时呈现阻性,在低频时电阻比电感小得多。磁珠的等效电路相当于带阻陷波器,只对某个频点的噪声有抑制作用,如果不能预知噪点,如何选择型号,况且,噪点频率也不一定固定,故磁珠不是一个好的选择。
电容隔直通交,造成浮地。电容不通直流,会导致压差和静电积累,摸机壳会麻手。如果把电容和磁珠并联,就是画蛇添足,因为磁珠通直,电容将失效。串联的话就显得不伦不类。
电感
电感体积大,杂散参数多,特性不稳定,离散分布参数不好控制,体积大。电感也是陷波,LC谐振(分布电容),对噪点有特效。
建议,不同种类地之间用0欧电阻相连;电源引入高频器件时用磁珠;高频信号线耦合用小电容;电感用在大功率低频上。
两者都可用于处理EMC、EMI问题
电感有一匝以上的线圈 磁珠少于一匝(导线直通磁环)
电感是储能元件 磁珠是能量转换(消耗)器件
电感多用于电源滤波回路 磁珠多用于信号回路,用于EMC对策
电感在EMC中侧重于抑制传导性干扰 磁珠主要用于抑制电磁辐射干扰
电感一般用于电路的匹配和信号质量的控制上 磁珠用在模拟地和数字地结合的地方
PCB设计
信号完整性
波形测试、眼图测试、时序测试、误码测试
抖动测试、阻抗测试、频域测试
EMI
传导干扰
是指通过导电介质把一个电网络上的信号耦合(干扰)到另一个电网络。
辐射干扰
是指干扰源通过空间把其信号耦合(干扰)到另一个电网络。
三极管和MOS管
MOS管
N-MOS箭头从外指向栅极,P-MOS箭头从栅极指向源极。寄生二极管与箭头一样。
MOS管应用电压的极性和我们普通的晶体三极管相同
N沟道的类似NPN晶体三极管,漏极D接正极,源极S接负极,栅极G正电压时导电沟道建立,N沟道MOS管开始工作。当UGS>0时,NMOS管导通
P沟道的类似PNP晶体三极管,漏极D接负极,源极S接正极,栅极G负电压时导电沟道建立,P沟道MOS管开始工作。当UGS<0时,PMOS管导通
示例:
使用PMOS做上管、NMOS做下管比较方便
NMOS管的主回路电流方向为D→S,导通条件为VGS有一定的压差,一般为5~10V(G电位比S电位高)
PMOS管的主回路电流方向为S→D,导通条件为VGS有一定的压差,一般为-5~-10V(S电位比G电位高)
使用NMOS当下管,S极直接接地(为固定值),只需将G极电压固定值6V即可导通(若使用NMOS当上管,D极接正电源,而S极的电压不固定,无法确定控制NMOS导通的G极电压,因为S极对地的电压有两种状态,MOS管截止时为低电平,导通时接近高电平VCC)
使用PMOS当上管,S极直接接电源VCC,S极电压固定,只需G极电压比S极低6V即可导通(同理若使用PMOS当下管,D极接地,S极的电压不固定(0V或VCC),无法确定控制极G极的电压,使用较麻烦,需采用隔离电压设计)
三极管
EB之间电流的导通与EC之间电流的导通成正比,EB小电流导通控制着EC大电流的导通
箭头是指EB控制电流的方向
示例:
左图NPN输入高电平导通,右图PNP输入低电平导通。
三极管和MOS管对比
MOS和三极管:三极管是电流驱动(电流控制电流源),而MOS管是电压驱动(电压控制电流源)