第2节：电子产品的系统构成及关键元器件的选用
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第2节：电子产品的系统构成及关键元器件的选用
好的电路设计，要具备扎实的理论基础
电路基础课程
电路原理
模拟电路
数字电路
电磁场基础
有电流的地方就会有电磁场，就会有互相之间的作用
在实际的系统中元器件及其相互电气连接之间的电流生成的电磁场，互相影响导致了一系列的系统性能问题
PCB布局布线的重点就是尽可能降低由于电磁场导致的不必要的互相影响
基本电路理论和公式
欧姆定律
基尔霍夫定律
电阻、电容、电感的串并联关系
时域分析、频域分析
电子产品的系统构成及各部分的工作原理
电源部分
相当于“胃”，提供能量
供电部分 + 变换部分
不同的器件工作对电压/电流/纹波的要求不同
设计的目标是满足每个功能模块对供电的要求，并尽可能做到高效率、低损耗、系统成本最优
越来越多的电子产品通过USB端口供电
注意适配器的输出电流/功率
注意USB连线的压降，电流越大，压降越大，尽量用短而粗的低阻抗连线
注意适配器的纹波，有的适配器纹波太大导致系统的性能问题
稳压方式
线性稳压/包括LDO
调整管处于线性工作状态
噪声抑制度高，输出纹波小
需要压差才能稳压，只能降压使用，且效率为Vo/Vin
支持的电压输入范围较窄，否则会有比较大的功率浪费
开关稳压
调整管处于开关状态
纹波噪声电压比较大
可以降压、升压、反压，支持的输入电压范围较宽
核心参数
输入电压及其范围
输出电压
负载电流
输出电压上的纹波要求
转换效率
传感器部分
物理信号转换为电信号，对物理世界用电信号表征
相当于我们的感知器官
输入为物理量，输出为电信号
接口方式
模拟信号
SPI
I2C
单线
核心参数
灵敏度及其范围
接口方式
模拟信号调理部分
对信号幅度进行放大或衰减 - 放大器
一般以dB为单位
确保其工作于线性范围
对信号频率进行限制或选取 - 滤波器
滤波器类型
低通
带通
高通
带阻
滤波器构成
无源器件构成
贝塞尔滤波器
巴特沃斯滤波器
切比雪夫滤波器
椭圆滤波器
有源器件构成
专用滤波器 - SAW、陶瓷等
核心参数
带内波动
带外抑制度
过渡带衰减速度
相位特性
数据转换ADC和DAC
模拟世界和数字世界之间的桥梁
主要参数
分辨率
转换率
SFDR
接口方式
其它 - 供电电压、功耗、封装、成本等
数字信号/逻辑处理
标准逻辑电路
存储器
PLD
FPGA
主要厂商
Intel/Altera
Lattice
Microchip
Xilinx
重要指标
逻辑资源
内置Block RAM
锁相环
运行速度
乘法器/DSP
定制化的功能模块
接口
IP Cores
编译环境
DSP
微处理器/微控制器
智能硬件和物联网产品的核心
主流器件
8位
8051
PIC
AVR
32位
MIPS
PowerPC
Arm
ST
NXP
Microchip
Infineon
Cypress
RISC V
重要参数
架构
运行速度
存储资源
接口
开发环境
连接及通信
物与物之间的连接
通信方式
有线方式
UART
USB
以太网
CAN
SPI
I2C
无线方式
WiFi
蓝牙/BLE
ZigBee
3G
NB-IoT
NFC
重要参数
通信方式
速率
接口
协议
各部分的核心参数
元器件的选用原则
满足功能需求
单颗还是多个器件组合，取决于系统成本、供电、板卡面积等需求
满足性能需求
系统灵敏度、动态范围、对噪声的要求等
合适的封装
根据成本、板卡的物理尺寸、功耗、接口、加工可行性等进行综合考虑
容易使用
器件的成熟度、焊接调试的难度、技术支持、资料、配套环境等
前期项目和团队熟悉的器件
降低设计风险、采购成本及元器件库存管理的成本
从众
用的人越多风险越小
性价比高
不要最好的，只要最合适的，以保证市场竞争力
供货有保障
采购的时间点 - 原理图画完就开始备料
能够找到可替代型号
元器件的选用渠道
行业搜索网站
通用搜索引擎
国际版
分销商网站
一站式比价采购网站
原厂的官方网站
按照产品分类检索
按照应用分类检索
按照型号或关键词搜索
专业媒体的新产品介绍
原厂新推出来的产品
配套的板卡、市场活动、论坛等
其它渠道
本公司或实验室前期项目团队选用的器件
其它成熟产品的参考、借鉴
原厂或分销商市场/FAE的推荐
技术论坛交流、QQ群、微信群等
时间：2020年3月20日
作业：总结一下项目设计流程
项目流程
关键节点及要做的事情
团队组成
项目周期
PCB设计前的准备工作
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硬禾发布2020-03-20
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