选型设计锦集一

                                                            选型设计锦集一

内容简介

1、稳压管与TVS管
2、TVS主要参数
3、TVS选型应注意条件
4、稳压管主要参数
5、稳压管选型规格注意
6、稳压管串并联
7、无源晶振
8、晶振参数指标
9、晶振外围设计
10、如何检测无源晶振电路起振
11、晶振振动原理
12、运放选型
13、三极管单级放大设计
14、增益与放大倍数
15、分贝利处

一、稳压管与TVS管

稳压管:齐纳二极管;
击穿时,反向电阻会降到极地,此期间内,电流增大但电压会保持不变,依据击穿电压来划分。
TVS管：瞬态电压抑制器;
极短响应时间,高浪涌吸收能力,较常用于ESD保护电路中；

二、TVS主要参数

VR临界击穿电压
VB击穿电压(反向电流达到1mA)
VC最大箝位电压(达到后电压不随反向电流而变化)
PM最大脉冲功率

三、TVS选型应注意条件

VC应低于被保护电路的最大接受电压；
VR应大于或等于被保护电路的最大工作电压；
PM应大于最大瞬态浪涌功率。

四、稳压管主要参数

1、UZ稳定电压：规定电流下的反向击穿电压；
2、IZ稳定电流：稳压状态时的反向电流(需串限流电阻)；
3、PZM额定功耗：UZ*IZM；
4、rZ动态电阻：稳压区时的阻值,越小,UZ变化小,稳压特性越好；
5、α温度系数：每变化1℃稳压值的变化量；

五、稳压管选型规格注意

1、IZ稳定电流：
<IZmin时,不稳压；
>IZmax时,过功率损坏；
2、PZM额定功耗：
超过该值会结温过高损坏；
3、α温度系数：
UZ<4V,具有负温度系数,升温稳定电压下降；
4<UZ<7V,具有温度系数≈0；
UZ>7V,具有正温度系数,升温稳定电压下降；

六、稳压管串并联

1、当稳压管串联时，端口输出电压为两个稳压管稳定电压之和;
2、当稳压管并联时，在同样的反向电压作用下，击穿电压较小的6V稳压管首先导通，则输出电压就被钳制在6V，此时8V的稳压管仍然处于反向截止状态；
3、当两个稳压管中有一个工作于正向导通状态时，则输出电压为其中正向导通稳压管的导通电压与反向击穿稳压管的稳定电压之和;

七、无源晶振

无单独供电；
需精确匹配外围电路的电容、电阻等;
更新快、要求低、一般用无源晶体较多;
晶振上接的一个电阻是反馈作用，使振荡器容易起振

八、晶振参数指标

1、频率精度
最普遍的规格20PPM
2、负载电容
正常震荡所需的电容值,会影响晶振谐振频率和输出幅度(增大后频率会下降);
为使晶振两端的等效电容接近负载电容,通过外接电容(高要求情况下还需算入IC输入端的对地电容);
标称频率相同的晶振互换时还须确保负载电容一至[由于石英晶体振荡器有两个谐振频率(串/并联揩振晶振的低/高负载电容晶振)];

九、晶振外围设计

1、负载电容计算
参数:
C1晶振的负载电容；
C2 、C3接在晶振的两个脚上和对地的电容；
C4 集成电路内部电容；
C5 PCB上电容；
计算:
C1=[C2*C3/(C2+C3)]+C4+C5，
C4+C5经验值为3~5pf。
再根据晶振规格书要求的负载电容来计算最接近的匹配电容;

十、如何检测无源晶振电路起振

1、晶振测试仪
2、示波器看波形;
3、测电压，晶振波形占空比为0.5，测得平均电压约为Vcc/2;
4、晶振电路设计不良时，如晶振电路的走线过长，测试设备的引入有可能导致停振;
5、一端达到或接近Vcc，另一端达到或接近0，此时晶振电路没有起振；
　　4、单片机可测量XTAL2处信号波形，由于XTAL1与XTAL2内部间有增益放大器,XTAL1为信号输入，XTAL2为信号输出，内部与外构成皮尔斯振荡器；

十一、晶振振动原理

1、石英晶体振荡器具有压电效应，在晶片上加电场会产生机械形变，再加交变电场后，晶体会产生机械振荡，之间的机械能与电能会相互转换，主要是通过单片机内部的电激励来产生固定频率的机械振动，振动又会产生电流反馈给电路，电路接到反馈后进行信号放大，再次用放大的电信号来激励晶振机械振动，晶振再将振动产生的电流反馈给电路。
2、当电路中激励电信号和晶振的标称频率相同时，石英晶体振荡器的振幅就会突然增加，此时会输出信号强大，频率稳定的正弦波，整形电路再将正弦波变成方波送到数字电路中供其使用；
3、石英晶体振荡器的输出能力有限，输出为mW级别的能量，在集成电路内部,往往需要放大数百倍才能使用；
4、石英晶体振荡器与芯片之间一般是通过PCB上的走线铜连接，这根走线可以看成一段导线，导线在切割磁力线的时候会产生电流，导线越长，产生的电流越强。
晶振与芯片间的连线如同接收天线，走线越长，接收的信号就越强，产生的电能量也越强，当接收到电信号强度超过或接近晶振产生的信号强度时，芯片内部放大电路输出的将不再是固定频率的方波了，而是毫无规律的杂讯信号，无法使用；

十二、运放选型

1、通用型运放
性能指标能适合于一般性使用
单运放:MA741
双运放:LM358
四运放:LM324
2、精密运放
A、在传感器类型或其使用环境有特别要求时,如超低功耗、低噪声、零漂移、轨至轨输入及输出、可靠的热稳定性和在恶劣工作条件下提供一致性能的可再现性，运算放大器的选择就会变得特别困难；
B、对于直流输入信号，输入失调电压和温漂小就行，但对于交流输入信号，我们还必须考虑运放的输入电压噪声和输入电流噪声；
C、精密放大电路会多一些电源去耦，滤波等特殊设计的电路。
D、精密运放性能比一般运放好很多，比如开环放大倍数更大，CMRR更大，速度比较慢，GBW，SR一般比较小，失调电压或失调电流比较小，温度漂移小，噪声低等等，一般运放的失调往往是几个mV，而精密运放可以小到1uV的水平；
E、要放大微小信号，须用精密运放，用一般运放，自身都会带入很大的干扰，通过外围电路小幅微调可以，但无法彻底改变；
F、最常用精密运放:OP07,OP27，OP37，OP177，OPA2333。如美国AD公司产品和OPA带头的;
3、高阻型集成运算放大器
A、利用场效应管高输入阻抗的特点,用场效应管组成运算放大器的差分输入级，差模输入阻抗非常高,输入偏置电流非常小,一般在几十pA以内；
B、用FET作输入级,不仅输入阻抗高,输入偏置电流低,而且具有高速、宽带和低噪声等优点,但输入失调电压较大
C、常见有LF356、LF355、LF347(四运放)、更高输入阻抗的CA3130、CA3140等；
4、低温漂型运算放大器
A、在精密仪器、弱信号检测等控制仪表中应用较多；
B、常用的高精度、低温漂运算放大器有OP-07、OP-27、AD508及由MOSFET组成的斩波稳零型低漂移器件ICL7650等。
5、高速型运放
A、在快速A/D和D/A转换器、视频放大器中,要求集成运算放大器的转换速率SR一定要高,单位增益带宽BWG一定要足够大；
B、常见有LM318、MA715等,其SR=50~70V/us,BWG>20MHz;
6、低功耗型运放
A、主要应用在便携运算放大器式仪器等；
B、常用有TL-022C、TL-060C等,其工作电压为±2V~±18V,消耗电流为50~250mA，ICL7600的供电电源为1.5V,功耗为10mW,可采用单节电池供电；
7、高压大功率型运算放大器
A、高压大电流集成运算放大器外部不需附加任何电路,即可输出高电压和大电流。
B、如D41集成运放的电源电压可达±150V,mA791集成运放的输出电流可达1A。
8、实际选择集成运放时,还应考虑其他因素:
A、信号源的性质,是电压源还是电流源;
B、负载的性质,集成运放输出电压和电流的是否满足要求;
C、环境条件,集成运放允许工作范围、工作电压范围、功耗与体积等因素是否满足要求。
D、评价集成运放性能的优劣,应看其综合性能。
SR为转换率,单位为V/ms,其值越大,表明运放的交流特性越好;
Iib为运放的输入偏置电流,单位是nA;
VOS为输入失调 电压,单位是mV。
Iib和VOS值越小,表明运放的直流特性越好。
E、对于放大音频、视频等交流信号的电路,选SR(转换速率)大的运放比较合适;
F、对于处理微弱的直流信号的电路,选用精度比较的高的运放比较合适(既失调电流、失调电压及温飘均比较小;
G、在没有特殊要求的场合,尽量选用通用型集成运放,这样既可降低成本,又容易保证货源。当一个系统中使用多个运放时,尽可能选用多运放集成电路,例如LM324、LF347等都是将四个运放封装在一起的集成电路。

十三、三极管单级放大设计

一、主要参数

1、输入电阻
从放大电路输入端看进去的等效电阻Ri=Ui/Ii;
越大表明从信号源索取的电流越小,信号电压损失越小;
若需电流大些则应使Ri小些;
2、输出电阻
有内阻的电压源;
Uo=RLU'/(Ro+RL);
Ro越小,RL变化时Uo变化越小,放大电路带载能力越强;
若需电流大些,则应使Ro大些;
3、静态工作点
输入信号为0；
DC电源单独作用；
IBQ、ICQ、UBEQ、UCEQ；
4、未设置合适的静态工作点
即使Ui足够大,也只正半周>Uon的时间内导通,所以输出会严重失真；
影响电路失真和电压放大倍数、输入电阻等动态参数；
需设置合适的Q,使交流信号驮载在直流分量之上,以保障晶体管在输入信号的整个周期内均工作在放大状态；

十四、增益与放大倍数

1、分贝与放大倍数的转换关系：
AV(I)(dB)=20lg[Vo/Vi(Io/Ii)]；
Ap(dB)=10lg(Po/Pi)；
10lg[Po/Pi]=10lg(V2o/R)/(V2i/R)=20lg(Vo/Vi)；

十五、分贝利处

1、数值变小,读写方便;
2、运算方便,级联时，总放大倍数是各级相乘,用分贝做单位时，总增益就是相加;
2、符合听感，估算方便;
3、－3dB也叫半功率点或截止频率点,这时功率是正常时的一半,电压或电流是正常时的1/2;
4、在电声系统中,±3dB的差别被认为不会影响总特性,所以各种设备指标,如频率范围，输出电平等，不加说明的话都可能有±3dB的出入;



5、频响10Hz～40kHz，就是表示在这段频率中，输出幅度不会超过±3dB，也就是说在10Hz和40kHz这二个端点频率上，输出电压幅度只有中间频率段的0.707(1/)倍了;