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原创 50天精通硬件设计第一天-总体规划
博主自2013年毕业一直进行硬件相关的设计工作，有着12年的硬件设计工作，领域设计工业控制，军工，消费电子，测试测量等诸多行业，我是一个很喜欢专研细节技术的工程师，即使问题不关键，也不愿意放过。我愿意将我十多年的学习和项目经验分享出来，这是逼迫自己输出，同时也是逼迫自输入的一张强有力方式。期待我能有一个满意的交卷。我们常说，学习与认知有四个阶段，你对硬件知识的学习处于哪个阶段呢？第一阶段：不知道自己不知道第二阶段：知道自己不知道第三阶段：知道自己知道第四阶段：不知道自己知道。
2025-01-14 20:49:22
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原创 电子工程师-高质量工具包
电子工程师工具包：共有各类元器件基础资料，电源设计资料，大厂参考资料，开发工具，仿真工具，各类电路接口设计，优质电子书，硬件，FPGA，单片机工具教程，优质方案资料，各类协议资料，入门指导
2024-11-02 15:45:06
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原创 编译系统设计原理概述
主要介绍编译系统设计过程中涉及的原理与技术，主要分为前端设计和后端设计两 个模块。前端部分包括词法分析器、语法分析器的构建和语义分析过程的设计，后端部分包 括汇编生成目标文件以及链接生成可执行文件。
2025-03-14 21:03:45
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原创 RFID系统简介
RFID 技术首次出现于上世纪九十年代，其技术理念来自于雷达通信技术， 随着国内外专家几十年的不断革新，RFID技术已经成长成一项独立的科学技术。上世纪六十年代末期，Harry Stockman首次在他的论文中提出了利用反射信号进 行通讯的设想，该理论为后来RFID技术的发展打下了坚实的理论基础[27]。RFID 技术问世以后凭借优秀的工作性能很快就赶超了传统的识别技术，一跃成为识别 领域的热门，并被广泛推广到其他行业。
2025-03-14 20:56:48
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原创 PID控制器参数自整定的优化方法
为提高控制系统的性能，减少人工调参时间，增强系统的适应性和稳定性， 本文针对离散时间线性系统和非线性非仿射系统，分别提出了PID控制器参数 自整定的优化方法。所提方法不需要进行闭环实验，计算简单，具有较强的鲁 棒性和自适应性。理论证明和仿真验证了方法的有效性和正确性。
2025-03-12 20:48:36
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原创 直流高压电源保护电路设计
针对直流高压电源系统，设计了一种束流调节保护电路。束流采样是在电源 主电路输出端串联一个电流采样电阻，将电压信号转为电流信号。束流检测信号 经束流调节保护电路连接到束流调节器，通过对束流信号进行运算放大，并与保 护阈值电压进行比较，确定输出过流信号，触发单向可控硅，控制继电器的吸合， 从而实现电源电路保护的目的。
2025-03-12 20:43:27
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原创 深入研究ADC的精度和带宽问题！
在大约5 GHz处，根据转换器数据手册中的额定分辨率和性能指标，满量程带宽远高于转换器自身的最大采样带宽。ADC全功率带宽不同于定义的转换器可用带宽或采样带宽，它可以当成是模拟信号输入运算放大器的全功率带宽(FPBW)，信号更像是三角波信号，并且输出端存在大量失真。这样，设计人员便能估算用于转换器的最大模拟输入频率或采样带宽，并依旧建立至1 LSB误差以内。设计是围绕采样带宽而展开的。或1.3 V p-p/(212) = 317 mV p-p，且%FS = (LSB/FS) × 100 = 0.0244。
2025-03-11 21:00:00
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原创 时钟抖动引起的噪声计算
相位噪声：约 -94.5 dBc/Hz信噪比：约 94.5 dB噪声功率：约为信号功率的 3.5×10−103.5×10−10这些结果表明，100 fs的时钟抖动在30 MHz信号下产生的噪声影响较小，但在高精度系统中仍需关注。
2025-03-11 20:21:09
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原创 50天精通硬件设计第44天- 实战晶振的位置改如何摆放
从PCB布局可以看出，12MHZ的晶体正好布置在了PCB边缘，当产品放置与辐射发射的测试环境中时，被测产品的高速器件与实验室中参考接地会形成一定的容性耦合，产生寄生电容，导致出现共模辐射，寄生电容越大，共模辐射越强；图中可以看出，当晶振布置在PCB中间，或离PUB边缘较远时，由于PCB中工作地（GND）平面的存在，使大部分的电场控制在晶振与工作地之间，即在PCB内部，分布到参考接地板去的电场大大减小，导致辐射发射就降低了。经过修改后的测试结果频谱图如下，从图可以看出，辐射发射有了明显改善。
2025-03-07 19:15:00
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原创 抑制MOSFET振铃现象与过冲的设计技巧！
在功率电子电路设计中，振铃现象是工程师们常见但又难以回避的问题，尤其在MOSFET开关过程中，振铃可能导致电路噪声、EMI等问题，甚至使元器件失效。本文将深入探讨如何通过RC Snubber电路有效抑制MOSFET DS端的过冲及振铃现象，帮助工程师们在设计中提升电路的稳定性和可靠性。什么是RC Snubber 电路？
2025-03-07 18:30:00
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原创 晶振设计指南
很多设计者都知道晶体振荡器都是基于皮尔斯振荡器，但不是所有人都知道具体是如何工作的，只有一部分人能掌握具体如何设计。在实践中，对振荡器设计的关注有限，直到发现它不能正常运行（通常是在最终产品已经在生产时），这会导致项目延迟。振荡器必须在设计阶段，即在转向制造之前，得到适当的关注，以避免产品在应用中失败的噩梦场景。本文介绍了皮尔斯振荡器的基础知识，并为其设计提供了指导方针。
2025-03-01 07:32:59
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原创 50天精通硬件设计第42天-案例光耦使用错误与解决方案
安全性是首要考量，而电气隔离则是保障安全的关键环节。光耦（Optocoupler）作为实现电气隔离的核心元件，其设计的合理性直接关系到设备的稳定性和安全性。本文通过某医疗影像设备的失效案例，深入剖析光耦电路设计中的常见误区，并提出相应的解决方案，旨在帮助设计人员避免类似问题，提高医疗器械的安全性和可靠性。
2025-03-01 07:19:02
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原创 斩波放大器
双极性放大器的失调电压为25 μV，漂移为0.1 μV/ºC。斩波放大器尽管存在一些不利影 响，但可提供低于5 μV的失调电压，而且不会出现明显的失调漂移， 以下图1给出了基本的斩波放大器电路图。当开关处于“Z”(自稳零)位时，电容C2和C3将分 别充电至放大器输入和输出失调电压。当开关处于“S”(采样)位时，VIN 通过R1、R2、C2、 放大器、C3和R3构成的路径连接至VOUT。
2025-02-27 20:20:17
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原创 运算放大器噪声
对于特定放大器，电压噪声和电流噪声的1/f转折频率并不一定相同，有的电流反馈 运算放大器可能具有三个1/f转折频率：一个针对其电压噪声，另一个针对其反相输入电 流噪声，还一个则针对其同相输入电流噪声。在无源阻抗条件下，电压噪声是主要噪声源，如下面图4所示(左边一栏)。讨论运算放大器电流噪声之前，必须明白实际的运算放大器电路需要使用外部电阻，而 所有电阻均具有大小为√(4kTBR)的约翰逊噪声，其中k表示波尔兹曼常数(1.38×10–23J/K)， T表示绝对温度，B表示带宽，而R表示电阻。
2025-02-27 20:13:11
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原创 50天精通硬件设计第41天-基于FPGA的光端机电路设计（1）
实际开发中需结合具体应用场景（如传输速率、距离）调整参数，并优先验证关键模块的兼容性。光纤输入 → 光接收模块（如PIN-TIA） → 限幅放大器 → FPGA（时钟恢复/解码） → 电信号输出。电信号输入 → FPGA（编码/成帧） → 激光驱动器 → 光发射模块（如SFP+） → 光纤传输。FPGA核心电压（如1.0V）与I/O电压（如1.8V/2.5V）。：驱动激光二极管（LD），需支持高速调制（如10Gbps）。差分对走线（如LVDS），控制阻抗匹配（典型100Ω）。
2025-02-26 07:00:00
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原创 五十天精通硬件设计第40天-硬件测试流程
对于复杂系统，建议分模块测试（如电源、数字、模拟部分独立验证），再逐步集成。制定测试计划，包括测试项、测试方法、工具需求（如示波器、万用表、信号发生器、负载仪等）。：硬件设计规格书（Specification）、原理图、PCB布局、BOM表。明确测试目标（如功能验证、性能指标、EMC/EMI测试、环境可靠性等）。测试工具：电源、示波器、逻辑分析仪、信号发生器、电子负载、温度箱等。关键信号（如时钟、高速数据线）的波形质量（上升时间、过冲、抖动）。通信协议测试（如I2C、SPI、UART）的时序和逻辑分析。
2025-02-25 19:00:00
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原创 五十天精通硬件设计第39天-信号发生器的原理及使用
信号发生器（Signal Generator）是一种电子测试仪器，用于产生各种频率、波形和幅度的电信号，广泛应用于电子电路测试、通信系统调试、科研实验等领域。（如DDS技术）：利用数字信号处理（DSP）和数模转换器（DAC）生成波形。，通过不同的电路设计生成不同类型的信号（如正弦波、方波、三角波等）。（如DDS技术）：通过数字方式生成波形（常见于函数发生器和任意波形发生器）。：调整输出电压（如1 Vpp），注意匹配负载阻抗（通常50Ω或高阻）。：对信号进行调幅（AM）、调频（FM）、调相（PM）等调制。
2025-02-25 18:45:00
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原创 五十天精通硬件设计第38天-频谱仪的原理及使用
掌握频谱仪的使用需结合理论与实践。对于复杂信号（如5G NR、WiFi 6），可结合矢量信号分析（VSA）软件进行调制深度、误差矢量幅度（EVM）等深度分析。频谱仪（Spectrum Analyzer）是一种用于分析信号频率成分的仪器，能够测量信号在频域中的幅度分布，广泛应用于通信、射频工程、电磁兼容（EMI）测试等领域。调节中心频率（Center Frequency）、扫宽（Span）、参考电平（Ref Level）。包括中频滤波器、检波器（峰值、平均值、准峰值等）、视频滤波器（VBW）。
2025-02-25 04:15:00
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原创 五十天精通硬件设计第37天-示波器的原理及使用
示波器（Oscilloscope）是一种用于观测电信号随时间变化的电子测量仪器，能够直观显示电压波形、频率、相位等参数，是电子电路调试、信号分析的核心工具。首次使用或更换探头时，需用示波器的校准信号（方波输出）调整探头补偿电容，避免波形畸变。：自动设置（Auto Scale）、测量（Measure）、存储/调用波形等。：每秒采集信号的次数，需满足奈奎斯特定理（采样率 > 信号最高频率的2倍）。：使用10:1衰减探头时，需在示波器设置中选择探头衰减比（如10×）。
2025-02-24 20:00:00
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原创 五十天精通硬件设计第36天-万用表的原理及使用
传送门万用表（Multimeter）是一种常用的电子测量工具，能够测量电压、电流、电阻等多种电学参数，广泛应用于电子维修、电路设计等领域。
2025-02-24 19:15:00
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原创 五十天精通硬件设计第35天-高精密仪器PCB设计Guard Ring设计
一般来说，任何漏电流小于1000pA的电路都需要印刷电路板（PCB）的特殊布局。为了利用LMC608x的超低偏置电流，通常小于10fA，一个优秀的布局是至关重要的。：防止外部噪声干扰敏感电路。：减少高阻抗节点因漏电流导致的信号失真。：降低电磁干扰，提升电磁兼容性。
2025-02-18 20:25:58
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原创 五十天精通硬件设计第34天-CMOS 和 JFET 放大器中电流噪声的影响
仿真和基本计算来解释电流噪声、源阻抗和寄生电容对电流噪声的影响。这种噪声增加和与放大器输入电容相互作用的内部放大器噪声源有关。方噪声是由于电压噪声源和差分输入电容之间的相互作用产生的。如果将电流噪声仿真与。为电流噪声幅度较大且具有闪烁区域的器件给出了电流噪声与频率间的关系图。低频电流噪声来自ESD 结构或任何其他半导体结上输入漏电流的发射噪声。介绍了测量此噪声的方法以及针对电流噪声的实用板级预防措施。所示为提供了电流噪声密度与频率间的关系的 CMOS。电流噪声的这种增加有时称为回波噪声或。
2025-02-18 20:19:44
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原创 五十天精通硬件设计第33天-电源分配网络
50天精通硬件设计第一天-总体规划-优快云博客目录电源分配网络（PDN, Power Distribution Network）系统整理1. PDN的核心目标2. PDN的组成与层级3. PDN设计的关键参数4. PDN设计挑战与解决方案5. PDN设计流程6. 关键设计技巧7. 工具与测试方法8. 典型问题与案例9. PDN与信号完整性的耦合10. 总结电源分配网络是为芯片、封装和PCB提供稳定电压与低噪声环境的关键系统，其设计直接影响高速电路的电源完整性（PI）、信号完整性（SI）及系统可靠性。以下是
2025-02-17 07:30:00
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原创 五十天精通硬件设计第32天-S参数
S参数（Scattering Parameters）是频域中描述多端口网络信号行为的矩阵，通过入射波和反射波的关系表征系统特性。
2025-02-16 18:41:27
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原创 五十天精通硬件设计第30天-串扰与反射
串扰是相邻信号线之间的电磁耦合引起的干扰，主要由互容（电容耦合）和互感（电感耦合）导致。当信号线的电压或电流快速变化时，通过电场和磁场影响邻近线路。
2025-02-13 18:45:00
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原创 五十天精通硬件设计第28天-电路模型
信号完整性（Signal Integrity, SI）是高速电路设计中的关键问题，主要研究信号在传输过程中如何保持其质量和准确性。为了分析和解决信号完整性问题，通常需要建立电路模型来描述信号在传输线、互连和器件中的行为。将传输线视为由无数微小段组成的分布参数电路，每段包含电阻（R）、电感（L）、电容（C）和电导（G）。通过建立准确的电路模型并结合仿真工具，可以有效分析和解决信号完整性问题，确保高速电路的可靠性和性能。描述器件的输入/输出行为，用于仿真信号完整性。结合时域和频域分析，全面评估信号完整性。
2025-02-12 05:30:00
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原创 五十天精通硬件设计第27天-时域频域知识
时域表示信号随时间变化的情况，横轴为时间（t），纵轴为信号的幅值（如电压、声音强度等）。例如：音频波形、心电图（ECG）信号。
2025-02-11 21:01:23
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原创 五十天精通硬件设计第26天-SPI协议及电路设计
SPI（serial peripheral interface，串行外围设备接口）总线技术是Motorola公司推出的一种同步串行接口。它用于CPU与各种外围器件进行全双工、同步串行通讯。电气上有四条线：串行时钟线（CSK）、主机输入/从机输出数据线（MISO）、主机输出/从机输入数据线（MOSI）、低电平有效从机选择线CS。总线特点：全双工，可以当作主机或从机工作， 提供频率可编程时钟，· 发送结束中断标志；写冲突保护；总线竞争保护等。
2025-02-11 05:00:00
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原创 五十天精通硬件设计第25天-I2C协议及电路设计
I2C（Inter－Integrated Circuit）总线是由PHILIPS公司开发的两线式串行总线，用于连接微控制器及其外围设备。是微电子通信控制领域广泛采用的一种总线标准。它是同步通信的一种特殊形式，具有接口线少，控制方式简单，器件封装形式小，通信速率较高等优点。I2C 总线支持任何IC 生产过程(CMOS、双极性通过串行数据（SDA）线和串行时钟 （SCL）线在连接到总线的器件间传递信息。
2025-02-10 22:28:45
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原创 五十天精通硬件设计第24天-JESD204B协议
JESD204B标准提供一种将一个或多个数据转换器与数字信号处理器件接口的方法（通常是ADC或DAC与FPGA接口），相比于通常的并行数据传输，这是一种更高速度的串行接口。该接口速度高达12.5 Gbps/通道，使用帧串行数据链路及嵌入式时钟和对齐字符。它减少了器件之间的走线数量，降低了走线匹配要求，并消除了建立与保持时序约束问题，从而简化了高速转换器数据接口的实施。由于链路需要在数据传输之前建立，因此存在新的挑战，必须采用新的技术来确定接口是否正常工作，以及在接口故障时怎么办。
2025-02-10 06:30:00
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原创 五十天精通硬件设计第23天-USB协议及电路设计介绍
系列文章传送门近几年的接触到了很多以太网的项目，网上也有很多关于以太网的问题，本文会将遇到的以太网问题包括以太网的基础知识，做一个自我总结，也顺道分享给有需要的人。文章先从理论知识进行介绍，然后结合遇到的各种案例进行分析。
2025-02-10 05:00:00
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原创 时钟精度引起的案例分析
1、常温频差(Frequency Tolerance)：在规格书里也称作频率偏差，是与常温（25°C）下标称频率之间的偏差，通常以百万分率（PPM）表示。2、温度频差(Frequency Versus Temperature Characteristics)：在YXC规格书里也称作频率-温度特性（见下图），指在设定的工作温度范围内，实际频率相对标称频率的最大偏差值，同样以百万分率（PPM）表示。
2025-02-09 13:52:21
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原创 五十天精通硬件设计第22天-USB协议及电路设计介绍
USB 作为一种应用极为广泛的串行总线标准，其核心目的在于为形形色色的设备搭建起统一的连接与通信桥梁。它凭借即插即用、热插拔等显著特性，极大程度简化了设备与主机的连接操作以及日常使用流程。与传统并行接口不同，USB 采用串行数据传输模式，仅通过一对差分信号线（D + 和 D-）便可实现数据的高效传输。这种设计不仅有效减少了线缆数量，降低了硬件复杂度，还大幅提升了数据传输的可靠性与抗干扰能力，使得 USB 在复杂电磁环境下也能稳定运行。
2025-02-09 13:16:31
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原创 五十天精通硬件设计第21天-PCIe协议及电路设计介绍
PCIe 作为新一代高速串行计算机扩展总线标准，其诞生旨在取代传统的 PCI、PCI-X 和 AGP 总线。相较于传统并行总线，PCIe 采用高速串行点对点连接方式，为每个设备配备独立链路与主机相连。这种创新性架构从根本上提升了数据传输效率与带宽，使得 PCIe 能够从容应对如 4K/8K 超高清视频处理、高性能计算等场景下日益增长的高速数据传输需求，为各类前沿应用提供了坚实的技术保障。
2025-02-09 13:06:54
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原创 五十天精通硬件设计第20天-CAN协议及电路设计介绍
CAN 协议是一种专为实时应用打造的串行通信协议总线，采用独特的多主总线架构。在 CAN 网络中，不存在传统意义上的主从节点，每个节点都具备主动与其他节点通信的能力。这种特性使得 CAN 协议在分布式控制系统中展现出明显优势，汽车内众多电子控制单元（ECU）之间的通信就是典型应用场景，不同 ECU 能高效协同工作，实现复杂的车辆控制功能。非破坏性总线仲裁技术是 CAN 协议的一大核心亮点。
2025-02-09 13:03:55
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PCIE2.0规范，英文原版
2023-04-05
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