一个电气工程师进入电子行业的总结-硬件篇

1万 · 2019-4-15 16:29

zhangmangui 发表于 2019-4-13 18:41
你这个比较专业了本人也做了不少硬件方面的工作但理论还是欠缺

我这个不算专业的，电子硬件设计是很头疼的问题。

1万 · 2019-4-16 12:59

晶振电路
1、晶振电路一般设计比较简单。
2、晶振电路一般用在低压侧，且不与外界接口，一般不需要处理ems，esd。但是emi测试中，有可能碰到单片机晶振频率及其谐波超标。如果做要过emc晶振上预留串入电阻和磁珠，避免以后改pcb。
串入电阻，可以限制振荡电流及变化速度。对于超标不多的系统，基本能过。0r电阻，60R电阻，根据实际情况选择。
3、网上有无源晶振emc标准电路，思路差不多。在单片机X1，X2，并了个小电容。
4、其他小细节：
（1）外壳接gnd
（2）晶振附件有地铜包围。
（3）直插晶振焊盘，用丝印全部覆盖，有一定的绝缘作用。呵呵，或焊接的时候留意一点引脚，稍微悬空。

1万 · 2019-4-16 13:56

本帖最后由叶春勇于 2019-4-16 15:14 编辑

单片机烧写
（1）上策（做产品）
1、pcb不预留烧写孔，直接烧写芯片。如留了，将来要面对esd问题。很多烧写都是接入rst的，处理起来还是挺麻烦的。
2、芯片烧写完毕，关闭内部的isp功能，例如avr可以烧写熔丝位关闭。stm32也可以在stm32cube里把debug关闭。
stc，可以特殊引脚电平来停止触发isp，做emc试验切记关闭isp。
如果误入调试模式，单片机就卡死了，不复位，对于汽车emi测试就是d类了。如果复位就是c类。
（2）中策（自用设备）
1、如果预留烧写口，需要做一些防呆处理。vcc，gnd 错开，这样插反，不烧单片机。例如第一引脚vcc，最后一个引脚gnd，插反了，一般电脑usb口直接过流，
主要原因单片机内部一般都有esd二极管。不能反接。反接单片机迅速发热。最后烧毁单片机。
2、烧写口，并一些电容，烧写信号线加小值电阻，例如100r。能上拉上拉。做一些简易的esd处理。
3、烧写口离单片机近一点。
4、烧写后，复位口多功能的，设置成输出，或输入。输出好些。
（3）下策

1万 · 2019-4-16 15:20

复位电路：
1、此电路来自合泰单片机的datasheet，在某些电子网站上也有这种电路。
2、对于单片机内部有硬件低电压复位，做一些自己用的设备，一般可省略复位电路，或只上拉。
3、对于老式单片机，如avr，需烧写熔丝位。低电压复位能打开都打开。笔者接手一个avr tiny13a的单片机电路，频繁开启电源，单片机卡死。
看门狗无效。无法复位，后来用低电压复位解决。当然这个东西不能怪单片机，主要电源设计太垃圾。
4、低电压复位，就是防止硬件电路电压低至数字电路的不确定电平就会乱跑。此项对有读写eeprom程序也很重要。
5、关闭低电压复位，可以降低一点电流。
6、基于本人经验，淘汰没有低电压复位的单片机机型。
7、复位电路靠近单片机引脚。

1万 · 2019-4-17 15:10

图为单片机驱动三极管（非接口用途），给自己用的，不向外提供接口。
1、D1，在接12-24V时，防止反接，如接5V，7805前面有二极管可以去掉。
2、R1，为限流电阻。如容型负载。此电阻有分压作用，需仔细选择。如果选择的好，例如100欧，随便什么三极管没有过流的可能。
3、D4,为续流二极管
4、市面有带阻三极管，如ldtd123ylt1g(npn),ldtb123ylt1g(PNP）可省略电阻。
5，npn可更换为nmos。pnp可换成pmos
6，非接口电路的意思，就是负载时自己用的，不提供给外部。

图为单片机驱动三极管（接口用途），提供给用户的接口
对于用户接口最恶劣的情况为：
1、对vcc短路
2、对gnd短路
一般问题：
3、esd问题
4、感型负载
5、反接
一、对于npn或nmos来说：
1、对gnd短路，不会损坏
2、对vcc短路，如不处理会烧毁晶体管，解决方法：
(1)使用低边开关代替npn三极管，成本高。
(2)使用自恢复保险丝，由于自恢复保险丝反应慢，mos管，封装要大，sot-23就太脆弱了，降等级使用。成本适当
(3)限流电阻+自恢复保险丝,限流电阻可以取小点，使不超过晶体管最大电流，自恢复保险丝反应慢，可以避免。
比如对外提供100ma的电流，可以使用20欧的电阻加100ma的保险丝，sot-23的三极管万无一失。
(3)只限流电阻。成本低。有些情况可能不好实现，如电流大了，电阻太小，没有意义。例如继电器有工作电压的低于额定20%可能不吸合。
例如驱动一个12V，90内阻的继电器，可以使用3a的mos管+10欧的电阻。此方法，可以抵挡一段时间的短路。对于抵御emc中ems的高能脉冲
感型负载续流方法跟非接口用途不一样，还需考虑，带电插拔的情况。esd问题。

注意，此图中vce采样也是短路检测的方法，占用一个adc口，或比较器。adc采集反应慢，可以通过选取适当的限流电阻，先抗一下。
如电流较大，应采用比较器中断。