数字与模拟电路设计技巧IC与LSI的功能大幅提升使得高压电路与电力电路除外，几乎所有的电路都是由半导体组件所构成，虽然半导体组件高速、高频化时会有EMI的困扰，不过为了充分发挥半导体组件应有的性能，电路板设计与封装技术仍具有决定性的影响。 模拟与数字技术的融合由于IC与LSI半导体本身的高速化，同时为了使机器达到正常动作的目的，因此技术上的跨越竞争越来越激烈。虽然构成系统的电路未必有clock设计，但是毫无疑问的是系统的可靠度是建立在电子组件的选用、封装技术、电路设计与成本，以及如何防止噪讯的产生与噪讯外漏等综合考虑。机器小型化、高速化、多功能化使得低频/高频、大功率信号/小功率信号、高输出阻抗/低输出阻抗、大电流/小电流、模拟/数字电路，经常出现在同一个高封装密度电路板，设计者身处如此的环境必需面对前所未有的设计思维挑战，例如高稳定性电路与吵杂(noisy)性电路为邻时，如果未将噪讯入侵高稳定性电路的对策视为设计重点，事后反复的设计变更往往成为无解的梦魇。模拟电路与高速数字电路混合设计也是如此，假设微小模拟信号增幅后再将full scale 5V的模拟信号，利用10bit A/D转换器转换成数字信号，由于分割幅宽祇有4.9mV，因此要正确读取该电压level并非易事，结果造成10bit以上的A/D转换器面临无法顺利运作的窘境。另一典型实例是使用示波器量测某数字电路基板两点相隔10cm的ground电位，理论上ground电位应该是零，然而实际上却可观测到4.9mV数倍甚至数十倍的脉冲噪讯(pulse noise)，如果该电位差是由模拟与数字混合电路的grand所造成的话，要测得4.9 mV的信号根本是不可能的事情，也就是说为了使模拟与数字混合电路顺利动作，必需在封装与电路设计有相对的对策，尤其是数字电路switching时，ground vance noise不会入侵analogue ground的防护对策，同时还需充分检讨各电路产生的电流回路(route)与电流大小，依此结果排除各种可能的干扰因素。以上介绍的实例都是设计模拟与数字混合电路时经常遇到的瓶颈，如果是设计12bit以上A/D转换器时，它的困难度会更加复杂。
上传时间： 2014-02-12
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数字地模拟地的布线规则,如何降低数字信号和模拟信号间的相互干扰呢？在设计之前必须了解电磁兼容(EMC)的两个基本原则：第一个原则是尽可能减小电流环路的面积；第二个原则是系统只采用一个参考面。相反，如果系统存在两个参考面，就可能形成一个偶极天线(注：小型偶极天线的辐射大小与线的长度、流过的电流大小以及频率成正比)；而如果信号不能通过尽可能小的环路返回，就可能形成一个大的环状天线(注：小型环状天线的辐射大小与环路面积、流过环路的电流大小以及频率的平方成正比)。在设计中要尽可能避免这两种情况。 有人建议将混合信号电路板上的数字地和模拟地分割开，这样能实现数字地和模拟地之间的隔离。尽管这种方法可行，但是存在很多潜在的问题，在复杂的大型系统中问题尤其突出。最关键的问题是不能跨越分割间隙布线，一旦跨越了分割间隙布线，电磁辐射和信号串扰都会急剧增加。在PCB设计中最常见的问题就是信号线跨越分割地或电源而产生EMI问题。 如图1所示，我们采用上述分割方法，而且信号线跨越了两个地之间的间隙，信号电流的返回路径是什么呢？假定被分割的两个地在某处连接在一起(通常情况下是在某个位置单点连接)，在这种情况下，地电流将会形成一个大的环路。流经大环路的高频电流会产生辐射和很高的地电感，如果流过大环路的是低电平模拟电流，该电流很容易受到外部信号干扰。最糟糕的是当把分割地在电源处连接在一起时，将形成一个非常大的电流环路。另外，模拟地和数字地通过一个长导线连接在一起会构成偶极天线。
上传时间： 2013-10-19
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电路板布局………………………………………42.1 电源和地…………………………………………………………………….42.1.1 感抗……………………………………………………………………42.1.2 两层板和四层板………………………………………………………42.1.3 单层板和二层板设计中的微处理器地……………………………….42.1.4 信号返回地……………………………………………………………52.1.5 模拟数字和高压…………………………………………………….52.1.6 模拟电源引脚和模拟参考电压……………………………………….52.1.7 四层板中电源平面因该怎么做和不应该怎么做…………………….52.2 两层板中的电源分配……………………………………………………….62.2.1 单点和多点分配……………………………………………………….62.2.2 星型分配………………………………………………………………62.2.3 格栅化地……………………………………………………………….72.2.4 旁路和铁氧体磁珠……………………………………………………92.2.5 使噪声靠近磁珠……………………………………………………..102.3 电路板分区………………………………112.4 信号线……………………………………………………………………...122.4.1 容性和感性串扰……………………………………………………...122.4.2 天线因素和长度规则………………………………………………...122.4.3 串联终端传输线…………………………………………………..132.4.4 输入阻抗匹配………………………………………………………...132.5 电缆和接插件……………………………………………………………...132.5.1 差模和共模噪声……………………………………………………...142.5.2 串扰模型……………………………………………………………..142.5.3 返回线路数目……………………………………..142.5.4 对板外信号I/O的建议………………………………………………142.5.5 隔离噪声和静电放电ESD ……………………………………….142.6 其他布局问题……………………………………………………………...142.6.1 汽车和用户应用带键盘和显示器的前端面板印刷电路板………...152.6.2 易感性布局…………………………………………………………...15
上传时间： 2013-10-19
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减小电磁干扰的印刷电路板设计原则 内 容 摘要……1 1 背景…1 1.1 射频源.1 1.2 表面贴装芯片和通孔元器件.1 1.3 静态引脚活动引脚和输入.1 1.4 基本回路……..2 1.4.1 回路和偶极子的对称性3 1.5 差模和共模…..3 2 电路板布局…4 2.1 电源和地…….4 2.1.1 感抗……4 2.1.2 两层板和四层板4 2.1.3 单层板和二层板设计中的微处理器地.4 2.1.4 信号返回地……5 2.1.5 模拟数字和高压…….5 2.1.6 模拟电源引脚和模拟参考电压.5 2.1.7 四层板中电源平面因该怎么做和不应该怎么做…….5 2.2 两层板中的电源分配.6 2.2.1 单点和多点分配.6 2.2.2 星型分配6 2.2.3 格栅化地.7 2.2.4 旁路和铁氧体磁珠……9 2.2.5 使噪声靠近磁珠……..10 2.3 电路板分区…11 2.4 信号线……...12 2.4.1 容性和感性串扰……...12 2.4.2 天线因素和长度规则...12 2.4.3 串联终端传输线…..13 2.4.4 输入阻抗匹配...13 2.5 电缆和接插件……...13 2.5.1 差模和共模噪声……...14 2.5.2 串扰模型……..14 2.5.3 返回线路数目..14 2.5.4 对板外信号I/O的建议14 2.5.5 隔离噪声和静电放电ESD .14 2.6 其他布局问题……...14 2.6.1 汽车和用户应用带键盘和显示器的前端面板印刷电路板...15 2.6.2 易感性布局…...15 3 屏蔽..16 3.1 工作原理…...16 3.2 屏蔽接地…...16 3.3 电缆和屏蔽旁路………………..16 4 总结…………………………………………17 5 参考文献………………………17
上传时间： 2013-10-22
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基于量子流体动力学模型，自主编制程序开发了半导体器件仿真软件。其中包括快速、准确数值离散方法和准确的物理模型。基于对同一个si双极晶体管的模拟，与商用软件有近似的仿真结果。表明量子流体动力学模型具有可行性，同时也表明数值算法和物理模型的正确性。
上传时间： 2013-10-08
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介绍S7-200 PLC在水处理设备给粉机上的应用，并重点介绍模拟量的处理。以及模拟量的稳定和抗干扰问题。
上传时间： 2015-01-02
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对深入使用示波器有所帮助，模拟和数字示波器的系统和调节控制。
上传时间： 2013-11-01
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基于labview模拟电子的一些例子
上传时间： 2015-01-03
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音量控制、水位监测用模拟开关：TC4066
上传时间： 2013-10-19
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注:1.这篇文章断断续续写了很久,画图技术也不精,难免错漏,大家凑合看.有问题可以留言. 2.论坛排版把我的代码缩进全弄没了,大家将代码粘贴到arduino编译器,然后按ctrl+T重新格式化代码格式即可看的舒服. 一、什么是PWM PWM 即Pulse Wavelength Modulation 脉宽调制波，通过调整输出信号占空比，从而达到改 变输出平均电压的目的。相信Arduino 的PWM 大家都不陌生，在Arduino Duemilanove 2009 中，有6 个8 位精度PWM 引脚，分别是3, 5, 6, 9, 10, 11 脚。我们可以使用analogWrite()控 制PWM 脚输出频率大概在500Hz 的左右的PWM 调制波。分辨率8 位即2 的8 次方等于 256 级精度。但是有时候我们会觉得6 个PWM 引脚不够用。比如我们做一个10 路灯调光， 就需要有10 个PWM 脚。Arduino Duemilanove 2009 有13 个数字输出脚，如果它们都可以 PWM 的话，就能满足条件了。于是本文介绍用软件模拟PWM。 二、Arduino 软件模拟PWM Arduino PWM 调压原理：PWM 有好几种方法。而Arduino 因为电源和实现难度限制，一般 使用周期恒定，占空比变化的单极性PWM。 通过调整一个周期里面输出脚高/低电平的时间比（即是占空比）去获得给一个用电器不同 的平均功率。 如图所示，假设PWM 波形周期1ms（即1kHz），分辨率1000 级。那么需要一个信号时间 精度1ms/1000=1us 的信号源，即1MHz。所以说，PWM 的实现难点在于需要使用很高频的 信号源，才能获得快速与高精度。下面先由一个简单的PWM 程序开始： const int PWMPin = 13; int bright = 0; void setup() { pinMode(PWMPin, OUTPUT); } void loop() { if((bright++) == 255) bright = 0; for(int i = 0; i < 255; i++) { if(i < bright) { digitalWrite(PWMPin, HIGH); delayMicroseconds(30); } else { digitalWrite(PWMPin, LOW); delayMicroseconds(30); } } } 这是一个软件PWM 控制Arduino D13 引脚的例子。只需要一块Arduino 即可测试此代码。 程序解析：由for 循环可以看出，完成一个PWM 周期，共循环255 次。 假设bright=100 时候，在第0~100 次循环中，i 等于1 到99 均小于bright，于是输出PWMPin 高电平； 然后第100 到255 次循环里面，i 等于100~255 大于bright，于是输出PWMPin 低电平。无 论输出高低电平都保持30us。 那么说，如果bright=100 的话，就有100 次循环是高电平，155 次循环是低电平。 如果忽略指令执行时间的话，这次的PWM 波形占空比为100/255，如果调整bright 的值， 就能改变接在D13 的LED 的亮度。 这里设置了每次for 循环之后，将bright 加一，并且当bright 加到255 时归0。所以，我们 看到的最终效果就是LED 慢慢变亮，到顶之后然后突然暗回去重新变亮。 这是最基本的PWM 方法，也应该是大家想的比较多的想法。 然后介绍一个简单一点的。思维风格完全不同。不过对于驱动一个LED 来说，效果与上面 的程序一样。 const int PWMPin = 13; int bright = 0; void setup() { pinMode(PWMPin, OUTPUT); } void loop() { digitalWrite(PWMPin, HIGH); delayMicroseconds(bright*30); digitalWrite(PWMPin, LOW); delayMicroseconds((255 - bright)*30); if((bright++) == 255) bright = 0; } 可以看出，这段代码少了一个For 循环。它先输出一个高电平，然后维持(bright*30)us。然 后输出一个低电平，维持时间((255-bright)*30)us。这样两次高低就能完成一个PWM 周期。 分辨率也是255。 三、多引脚PWM Arduino 本身已有PWM 引脚并且运行起来不占CPU 时间，所以软件模拟一个引脚的PWM 完全没有实用意义。我们软件模拟的价值在于：他能将任意的数字IO 口变成PWM 引脚。 当一片Arduino 要同时控制多个PWM，并且没有其他重任务的时候，就要用软件PWM 了。 多引脚PWM 有一种下面的方式： int brights[14] = {0}; //定义14个引脚的初始亮度，可以随意设置 int StartPWMPin = 0, EndPWMPin = 13; //设置D0~D13为PWM 引脚 int PWMResolution = 255; //设置PWM 占空比分辨率 void setup() { //定义所有IO 端输出 for(int i = StartPWMPin; i <= EndPWMPin; i++) { pinMode(i, OUTPUT); //随便定义个初始亮度,便于观察 brights[ i ] = random(0, 255); } } void loop() { //这for 循环是为14盏灯做渐亮的。每次Arduino loop()循环， //brights 自增一次。直到brights=255时候，将brights 置零重新计数。 for(int i = StartPWMPin; i <= EndPWMPin; i++) { if((brights[i]++) == PWMResolution) brights[i] = 0; } for(int i = 0; i <= PWMResolution; i++) //i 是计数一个PWM 周期 { for(int j = StartPWMPin; j <= EndPWMPin; j++) //每个PWM 周期均遍历所有引脚 { if(i < brights[j])\ 所以我们要更改PWM 周期的话，我们将精度（代码里面的变量：PWMResolution）降低就行，比如一般调整LED 亮度的话，我们用64 级精度就行。这样速度就是2x32x64=4ms。就不会闪了。
上传时间： 2013-10-23
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