02/12/2020,hardwarebee
数字电子技术被发明之前,所有设备和模拟电路。模拟电路是真实的世界,因为我们生活在一个模拟世界,所有波(声波,电磁波谱,电压和电流波)是模拟信号。因此,模拟信号代表一个连续变量的变化从我们物理世界如电流和电压信号与数字信号只能代表逻辑1或逻辑0值。
图1:模拟正弦交流电路电信号
图2:数字信号
实际上,一个模拟电路设计包括被动和主动组件(如电容器、电阻、电感、晶体管、二极管和运算放大器(放大器)。
在本文中,我们将讨论主要模拟电路设计,可以发现在大多数今天的印刷电路板(pcb)。阅读和学习的最受欢迎的模拟电路设计块出现在几乎每一个电子设计。
振荡器可以产生一个连续的、周期性的交变波形或一个常数峰峰振幅的信号。产生的信号可能是正弦,三角形或方波。这个信号发生器产生的信号没有任何输入信号除了电源信号得到持续振荡输出。输出频率可以是固定或变量根据振荡器的设计。
一般来说,振荡器可以分类为:
图3:不同类型的谐振器
在本例中,我们将解释最重要的一个振荡器使用著名的集成电路(IC) NE555为不稳多谐振荡器控制和对另外两个led在一定频率调谐使用电阻。该电路也可以用于生产脉冲宽度调制(PWM)监控直流电机在一定的频率。
555不稳定的振荡器电路表示在图4中,销2和销6相连re-trigger电路在每一个新的周期。在每一个周期中,电容器(C)将通过R1和R2充电电阻和将通过R2放电电阻与销7(即。放电销)。销3表示输出电压应用于发光二极管,我们想要控制。
因此,电容(C)将充电2/3Vcc 0.693 C (R1 + R2)的时间内组合和电容器将出院1/3Vcc在0.693 (R2 * C)组合。这个电路将会产生周期方波的幅度Vcc - 1.5伏。
图4:不稳555振荡器
许可的重要公式计算不同参数的不稳555振荡器输出的方波的频率等列在这里
锁相环(PLL)是一个非常重要的电路块在一个线性系统。锁相环等许多应用程序可以使用卫星、雷达、稳定的微控制器的时钟发生器,FM / AM解调器,频分/乘法、频率合成器、射频和无线应用程序。
锁相环主要有三个重要模块如图5:
图5:锁相环图
因此,我们现在的IC 565可用于实现锁相环方案。IC 565可以在电压范围从±6伏直流±12伏直流,14针Dual-Inline包(浸)只有10针(针1 - 10)是有用的和其他四个别针(销11至14)没有连接(与数控贴上标签,即。,没有连接)。IC 565的引脚分配图如图6所示。
图6:IC 565的引脚分配图
VCO的输出是生成销4针2和3停飞。压控振荡器的输出频率表示为:
针4和5应该做空与外部线应用的VCO相位检测器的输出输入。
因此,IC 565提供了一个内部阻力的3.6 Kiloohms (R2)建立低通滤波器通过添加一个电容器(C2销7和10之间),如图7所示。
图7:锁相环集成电路565接线图
数字模拟转换器(D / A、DAC D2A)是一种电子设备,允许将二进制逻辑值(0,1)转换为一组和组的连续模拟电压。DAC转换时通常是用于各种应用程序主要是数字信号,如音频波从一台计算机传播到其他设备像演讲者需要理解的模拟电压。
在另一方面,数字模拟转换是一个缩放操作二进制表示的映射和对应于一个特定的电压范围。图8显示了DAC接受3二进制比特作为输入,并提供23= 8输出。
图8:3位DAC
一般数学表示的D / a转换过程可以用下面的公式总结0 v对应的最小和最大电压(参考电压)对应于最大输入二进制值:
存在各种技术实现DAC电路。第一个是最简单的一个通过使用R-2R(3位)梯DAC网络如图9所示。
图9:R-2R梯子DAC
总之,二进制输入值将进入2 r电阻和电压输出将梯子的底部。按照下列公式计算电压输出,也可以应用于其他位DAC更高数量的输入。
在另一方面,你可以建立一个DAC从单片机使用PWM信号。你必须添加一个RC低通滤波器过滤交流分量和PWM信号转换成直流电压值,如图10所示。电压值的PWM值相关责任周期(准时比周期)。均值是通过添加RC滤波器获得阶段。
有很多受欢迎的DAC IC市场如MCP4725、DAC0832、DAC7715 DAC0808等等…
图10:构建一个DAC使用PWM信号和RC滤波器
一个模拟数字转换器(ADC, A / D)是一个设备可以连续的模拟电压值转换为数字二进制逻辑值(0或1),这是可以理解的,如微处理器或微控制器数字设备。我们可以将温度、压力、声音、光,速度等等…数字电压值映射到使用一个简单的ADC值的二进制值,如图11所示。
图11:A / D转换
市场存在许多ADC ICs像ADC0808 ADC0804, ADS1115 MCP3008等等…ADC的一般的经验法则是,电压值缩放到一个二进制值和获得的最大二进制值代表一个电压叫做参考电压。获得的逻辑值根据以下公式:
在那里,
在图12中,我们将使用的IC ADC0808的接线图将传感器温度数据(LM35)连接到IN0(0)频道为数字的8位值(OUT8针着干活)。
图12:接线图与IC ADC0808 LM35
模拟滤波器的基本原理块用于电子的信号处理来消除或减弱不良部分所需的信号。模拟滤波器主要用于无线电频率(RF)应用程序从接收信号中选择所需的电台例如或过滤音频信号在进入喇叭。
模拟滤波器通常使用被动线性电子元件如电感、电阻和电容衰减或拒绝特定频率的连续时间信号。
在本节中,我们将讨论不同类型的线性模拟滤波器如巴特沃斯滤波器,切比雪夫滤波器和简单的过滤器。
巴特沃斯滤波器称为最大限度地平级过滤器(砖墙地区)提供了一个平坦的频率输出响应,提高通过增加巴特沃斯滤波器的顺序如图所示图13。
巴特沃斯滤波器可以设计使用Sallen-key或标出拓扑的代表分别在图14和图15。
图13:Sallen-Key拓扑
图14:标出拓扑
RC滤波器被认为是最简单的电路模拟电路设计。这个电路中发挥作用作为一个模拟滤波器过滤信号通过阻断某些频率和允许他人。RC滤波器可以设计为串联或并联RC电路如图15所示。
图15:RC滤波器
inductor-capacitor (LC)电路是一个过滤器,称为调谐,共振或振荡回路。LC电路作为电谐振器来产生信号或提取信号所需的频率。LC滤波器可以设计为串联或并联LC电路如图16所示。
图16:LC滤波器
resistor-inductor (RL)电路的行为作为一个过滤器可以设计为串联或并联RL电路如图17所示。
图17:RL过滤器
resistor-inductor-capacitor (RLC)电路的行为作为一个过滤器可以设计为串联或并联RLC滤波器作为谐振子和共鸣作为LC滤波器的振荡阻尼或衰变通过添加一个电阻组件,如图18所示。
图18:RLC滤波器
图19:解耦电容的作用
一般来说,去耦电容器被定义为一个电容器,用来抑制交流组件从一个直流波形信号。这种类型的电容器是使用在许多电路在直流电源噪音消失,如图19所示。
解耦电容是一种陶瓷电容器的值为10 nF - 100 nF放置在与供电,如图20所示。在另一方面,他们也可以使用逻辑芯片等微控制器有高开关组件从低状态状态按钮去除瞬变电压峰值。
图20:在电源去耦电容器
一个运算放大器(放大器)是一个可以使用的电压放大电路与电阻、电容等无源元件之间的输入和输出终端。运算放大器是模拟设备的壁炉,它是一个线性的设备可以用来执行放大,过滤和减法等许多数学运算,而且,集成和分化。
在放大器提供了反馈过程中被认为是最重要的一个原则在工程主要是负面的反馈。运放的标志图21所示。
图21:运放的象征
线性稳压器通常用于不需要高效的应用程序,生成一个低热量较低的成本和设计时间短。这些都是用在许多应用程序中,输出电压小于40伏直流。这种技术允许产生一个输出电压低于输入电压。线性稳压器提供平均35 - 50%的效率。然而,能量损失和热量消散。
最近,监管机构的形式集成电路(ICs)与固定的积极或消极的电压调节器。
最使用电压调节器是7800系列和集成电路IC 7805, IC 7812和IC 7815等提供输出电压的+ 5伏,+ 12伏和+ 15 v。图22代表了IC 7815提供一个固定的积极15伏电压,电容C1和C2去耦电容。
图22:固定的正电压调节器
在另一方面,大多数采用负电压调节器是7900系列和集成电路IC 7905, IC 7912和IC 7915,等等…提供输出电压5伏、-12伏和-15伏。图23代表了IC 7915提供一个固定的负电压-15伏特的电容C1和C2去耦电容。
图23:固定负电压调节器
图24:并行转换器图块
序列化器/反序列化器(并行转换器)设备和转换并行数据转换成串行数据通过高速连接,如低压差分信号(LVDS)接收器将接收串行数据时钟和原始的并行数据如图24所示。
串并收发器芯片中已成为主要的解决方案需要快速数据移动和有限的I / O,但这项技术正变得更具有挑战性的工作的速度继续上升抵消增加的大量数据。
串并收发器的作用是另一个重要的关键,其中包含嵌入式功能块在一个单一的芯片,在高速并行数据转换成串行数据不增加针的数量。