cathy的博客

如何避免和消除自激振荡?(下)

自激振荡像得病一样,重在防御。可从以下方面入手。

1)设计 PCB 时,尽量减小杂散电容,特别是CIN-。下图进行说明:

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同一层的两个相邻节点间。比如某根信号线,和周边的覆铜 GND 之间,以及和周边的焊点之间有杂散电容C1;

不同层上下之间。比如元件层的线,和焊接层的大面积 GND 之间,如图中 C2;

一般的,杂散电容可以达到 pF 数量级。这是不可忽视的。这些杂散电容和电路中的电阻,很容易形成低通网络,有可能引起电路稳定性下降。

电路举例,如下图:

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设计一个同相比例器,做成实际电路板后,就出现了三个杂散电容:CIN+、CIN-、COUT

自激振荡原因分析(上)

你是否遇到过这样的情况:在KTV唱歌时,当麦克风位置不合适或者音量过大时,喇叭中会出现一种非常难听的啸叫,捂住麦克风、赶紧降低功放音量、或者将麦克风转个方向,都是我们常用的解决方法。这个难听的啸叫,其实就是放大器的自激振荡。

理论上说,自激振荡是指当放大器加电后,还没有加载输入信号,输出端就出现了高频的类似于正弦波一样的波形。

实际中,还有另外一种情况,也属于自激振荡。当输入某些信号时,输出是正常的,一旦改变输入信号幅度或者频率到某些特定值,输出波形在原基础上会叠加更高频率的振荡信号。

自激振荡的条件有以下两点:

1.假设运放的附加相移为 φ A ,反馈网络的附加相移为 φ F ,当φ A +φ F =-180°,原本的负反馈,就会演变成正反馈。如下示意图:

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2.整个环路增益必须大于1,才能使得很微小的信号一旦在环路中产生,就会越来越大。

万变不离其宗之单片机串口共性问题

[导读] 单片机开发串口是应用最为广泛的通信接口,也是最为简单的通信接口之一,但是其中的一些要点你是否明了呢?来看看本人对串口的一些总结,当然这个总结并不能面面俱到,只是将个人认为具有共性以及相对比较重要的点做了些梳理。

啥是串口?

首先这玩意儿分两种:

  • 通用异步收发器(UART)是用于异步串行通信的一种物理层标准,其中数据格式和传输速度是可配置的。
  • 通用同步收发器(USART)是一种串行接口设备,可以对其进行编程以进行异步同步通信。

数据格式

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线上空闲、无数据状态为常高电平,故逻辑低定义为起始位。

现实中的电源抑制比(PSRR) - 第四部分

继续我们有关低压降稳压器(LDO) PSRR的系列文章,请查看我们以前的博客以回顾-什么是PSRR? -第三部分和第四部分一样,我们将继续讲解LDO的行为及其有趣的参数。在当前的文章中,我们将从实际的角度关注电源抑制比(PSRR)。它可帮助将数据表编号与示波器测量值连接起来。

首先,必须说的是,在每个电子系统中(即使只有线性稳压器),如果存在多个负载点,则可能会产生输出电压纹波,并可能影响其他部件。因此,让我们在实际测量中讲解PSRR。

数据表上显示的PSRR是测量的输入和输出电压纹波之间的比率。如果牢记一些规则,则测量本身相对简单。低压降(LDO)稳压器应由干净的直流电源供电,带有耦合的正弦波纹波电压。输出负载应严格电阻,以防止电子负载与LDO稳压器之间互相影响。必须谨慎选择纹波电压幅值,以使LDO保持稳定并具有足够的电压裕量。例如,当VIN = 3.6 V和VOUT = 3.3 V时,AC信号的幅值不能为300 mV,因为LDO处于压差状态,只是将输入纹波传递到输出。

功率电感器基础第2章:DC-DC转换器的工作机制和功率电感器的作用

第1章介绍了功率电感器特性的查看方法及工艺特点上的差异。

功率电感器是构成DC-DC转换器等电压变化电路的功能部件,因此其优劣和常数的选择需要符合DC-DC转换器的工作机制。本章介绍DC-DC转换器的工作机制和功率电感器的作用。

2.1、DC-DC转换器简介

DC-DC转换器是将一定范围的输入电压转换为恒定输出电压的电路总称。其转换方式包括线性稳压器和开关稳压器。另外,电路配置因输入电压的升降而不同,存在多种类型。

“图2-1
图2-1 DC-DC转换器的定义

2.2、配置DC-DC转换器的必要性

功率电感器基础第1章:何谓功率电感器?工艺特点上的差异?

第1章 何谓功率电感器?

1.1、功率电感器概要

线圈是呈螺旋状的电极的总称。其中,用于电气用途线圈被称为电感器,并且可以分为两类,一类是用于信号系统的RF电感器,另一类是用于电源系统的功率电感器。本项中说明的功率电感器,是在DC-DC转换器等的电压转换电路中,构成其一部分的元件。

下面说明功率电感器在DC-DC转换器中的作用。功率电感器被用于将某种电压转换为所需电压的升压、降压,或者被用于升降压电路。其中,主要在开关调节器式电路中使用。

图1-1为开关调节器式降压电路的事例。

利用IC、功率电感器、电容器,将直流输入电压转换为所需的输出电压。功率电感器承担的作用是与电容器配合,将从IC输出的矩形波输出转换为直流(详情在第2章中说明)。

只要缺少其中的任何一个,就无法正确整流。

PCB板的抗干扰设计原则(下)

印刷电路板的抗干扰设计原则

  1. 可用串个电阻的办法,降低控制电路上下沿跳变速率。

  2.  尽量让时钟信号电路周围的电势趋近于 0,用地线将时钟区圈起来,时钟线要尽量短。

  3.  I/O 驱动电路尽量靠近印制板边。

  4. 闲置不用的门电路输出端不要悬空,闲置不用的运放正输入端要接地,负输入端接输出端。

  5. 尽量用 45°折线而不用 90°折线,  布线以减小高频信号对外的发射与耦合。

  6.  时钟线垂直于I/O 线比平行于I/O 线干扰小。

  7. 元件的引脚要尽量短。

  8. 石英晶振下面和对噪声特别敏感的元件下面不要走线。

  9. 弱信号电路、低频电路周围地线不要形成电流环路。

  10.  需要时,线路中加铁氧体高频扼流圈,分离信号、噪声、电源、地。

为什么需要那么多种电容

我们都知道电容是电路中使用量最多的器件,我们经常接触的电容是陶瓷电容、铝电解电容、钽电解电容。我们电路设计越来越多的是以MCU、CPU为核心的数字电路设计,周边的时钟、电源电路。所以我们以这三种电容为主。

因为数字电路,所以有大量的数字电路输出的“0”“1”翻转导致,需要大量的去耦电容。

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图中开关Q的不同位置代表了输出的“0”“1”两种状态。

假定由于电路状态装换,开关Q接通RL低电平,负载电容对地放电,随着负载电容电压下降,它积累的电荷流向地,在接地回路上形成一个大的电流浪涌。

随着放电电流建立然后衰减,这一电流变化作用于接地引脚的电感LG,这样在芯片外的电路板“地”与芯片内的地之间,会形成一定的电压差,如图中VG。同样的对于电源端,每次信号翻转,都会引入了电压差。

当N多的翻转出现的时候,我们需要运用去耦电容,去耦电容可以防止这种噪声向外传播,所以我们放一些电容靠近器件的电源管脚。

PCB板的抗干扰设计原则(上)

一、 电源线布置

  1. 根据电流大小,尽量调宽导线布线。

  2. 电源线、地线的走向应与资料的传递方向一致。

  3. 在印制板的电源输入端应接上 10~100μF 的去耦电容。

二、地线布置

  1. 数字地与模拟地分开。

  2. 接地线应尽量加粗,致少能通过 3 倍于印制板上的允许电流,一般应达 2~3mm。

  3. 接地线应尽量构成死循环回路,这样可以减少地线电位差。

三、去耦电容配置

  1. 印制板电源输入端跨接 10~100μF 的电解电容,若能大于 100μF 则更好。

  2. 每个集成芯片的 Vcc 和 GND 之间跨接一个 0.01~0.1μF 的陶瓷电容。如空间不允许,可为每 4~10 个芯片配置一个 1~10μF 的钽电容。

  3. 对抗噪能力弱,关断电流变化大的器件,以及 ROM、RAM,应在 Vcc 和 GND 间接去耦电容。

你的BGA虚焊过吗?

电路板调试过程中,会出现“BGA器件外力按压有信号,否则没有信号”的现象,我们称之为“虚焊”。本文通过对这种典型缺陷进行原因分析认为:焊接温度曲线、焊膏量、器件及PCB板焊盘表面情况以及印制板设计等因素对“虚焊”的产生有较大影响。在此基础上提出了相应的控制措施,使得表面组装焊点少缺陷甚至零缺陷,从而保证产品的长期可靠性。

01、前言

BGA,球栅阵列器件,大幅度提高了印制板的组装密度,其应用越来越广泛。常用的几种BGA器件包括PBGA、CBGA、TBGA等。随着BGA器件的不断发展,目前已经开发并应用的微型BGA有uBGA及CSP,其封装尺寸比芯片尺寸最多大20%,焊球最小为0.3mm,焊球最小间距为0.5mm。并且目前随着印制板的集成度越来越高,这种芯片级封装器件的应用也会越来越多,再加上BGA焊点的特殊性,其焊点检测只能借助X光来完成, 并且一旦有缺陷,返修会比较麻烦,不仅降低了生成效率,增加了生产成本,还不能保证产品质量,因此给表面组装技术提出更高的要求。

02、BGA焊点“虚焊”原因分析

“虚焊”现象及其X光形貌