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一些硬件知识（六）

news 来源：原创 2024/5/16 8:44:16

防反接设计：

同步电路和异步电路的区别:

同步电路:存储电路中所有触发器的时钟输入端都接同一个时钟脉冲源，因而所有触发器的状态的变化都与所加的时钟脉冲信号同步。

异步电路:电路没有统一的时钟，有些触发器的时钟输入端与时钟脉冲源相连，只有这些触发器的状态变化与时钟脉冲同步，而其他的触发器的状态变化不与时钟脉冲同步。

H7---tool的波形显示功能在调PID方面具有很大优势。

iic中上拉电阻的作用：

IIC是一种同步的串行通信协议，它只需要两根线进行数据传输，即数据线（SDA）和时钟线（SCL）。在IIC通信中，上拉电阻是必需的，主要基于以下几点原因：确保通信时总线处于高电平状态：IIC总线在空闲时，两根线（SDA和SCL）都必须保持高电平状态。由于IIC接口采用Open Drain机制，它本身只能输出低电平而无法主动输出高电平。因此，需要通过外部上拉电阻将信号线拉至高电平，确保总线在空闲时保持高电平状态使总线的电平变化和数据传输更加稳定可靠：上拉电阻的存在有助于稳定总线的电平变化，确保数据传输的可靠性避免总线处于未定义状态：如果总线上没有任何器件拉低SDA或SCL线，总线可能会处于未定义状态。上拉电阻的存在可以避免这种情况的发生，确保总线在无主设备的情况下也能正确地读取总线电平关于是否可以不要上拉电阻，这取决于具体的硬件设计和应用需求。一些单片机型号内部已经设置了上拉电阻，因此在使用这些单片机时，可能不需要额外的外部上拉电阻。然而，如果单片机使用的是标准的IIC接口，那么通常不需要外部上拉电阻。但如果使用单片机的引脚来模拟IIC协议，并且引脚不支持漏极开路模式或上拉模式，那么就需要接入一个外部的上拉电阻。

MCU中断分为：EXTI外部中断，USART,IIC,TIM等的中断。

ADC（模数转换器）和定时器可以通过以下方式实现联动：使用定时器触发ADC采样：定时器可以设置为在固定的时间间隔后触发ADC进行一次采样。这种方式可以确保每次ADC采样的时间间隔都是固定的，从而避免数据的误差。当定时器触发ADC采样时，ADC会开始转换模拟信号为数字信号，并在转换完成后将结果存储在指定的寄存器中。

结构体（struct）和联合体（union，也称为共用体）是两种构造数据类型的方式，它们在C语言中经常被使用。结构体（struct）：结构体是由一系列具有相同类型或不同类型的数据构成的数据集合。换句话说，结构体允许将不同的数据组合成一个整体，其变量是共存的。结构体的各个成员会占用不同的内存，互相之间没有影响。这种数据结构的主要优点是存储容量较大，包容性强，且成员之间不会相互影响（因为它们占用不同的内存）。然而，缺点是结构体的内存使用量至少等于所有成员占用的内存总和，这可能导致内存的浪费，因为不是所有的成员都可能会被使用。联合体（union）：联合体也是由不同的数据类型组成，但其变量是互斥的，所有的成员共占一段内存。联合体使用了内存覆盖技术，这意味着同一时刻只能保存一个成员的值，一次只能使用一个成员。如果对新的成员赋值，就会覆盖原来成员的值。因此，虽然联合体中可以定义多个成员，但其大小由最大的成员大小决定，共用体占用的内存等于最大的成员占用的内存。

SVPWM，全称是空间矢量脉宽调制，是一种比较新颖的控制方法。它主要由三相功率逆变器的六个功率开关元件组成，通过特定的时序和换相产生的脉宽调制波。SVPWM的目的是生成一个可以调压和调频的三相对称交流电源。SVPWM的主要原理是平均值等效原理，即在一个开关周期内，通过对基本电压的矢量进行组合，使其平均值与给定电压相等。这个过程涉及到将逆变器和电动机看作一个整体，使用八个基本电压矢量合成期望的电压矢量。通过建立逆变器功率器件的开关状态，并依据电机磁链和电压的关系，实现对电动机恒磁通变压变频调速。与传统的正弦PWM（SPWM）相比，SVPWM使得绕组电流波形的谐波成分减小，降低了电机转矩脉动，使旋转磁场更逼近圆形。此外，SVPWM还提高了直流母线电压的利用率，并且更易于实现数字化。

输入失调电压和失调电流是描述运算放大器或差分放大器性能的两个重要参数。输入失调电压（是指在两个输入端之间的电位差（即偏置电压）。理论上，当两个输入端接地时，输出应该为零，但实际上会有一些残余电压，这个残余电压就是输入失调电压。例如，如果一个运算放大器的输入失调电压为2mV，当两个输入端都接地时，实际上输出电压不为零，而是2毫伏。这种失调电压会对电路的整体准确性产生严重影响，因为它会弱化两个输入信号之间的差异，从而增加电路的误差。失调电流是指当一个运算放大器的两个输入端电势相等时，两个输入端之间的电流。当两个输入端接地时，运放的虚对地电流不为零，这个电流就是失调电流。失调电流也可以引起电路的失调，因为输入端的偏置电源电流会通过放大器的输入电阻产生一定的偏置电压，从而影响电路的输出准确性。

ADC（模数转换器）前端要接电压跟随器的主要目的是提高采集电路的输入阻抗和抑制输入信号的干扰。电压跟随器，也称为缓冲放大器，其输出电压近似等于输入电压，但具有较高的输入阻抗和较低的输出阻抗。在ADC采集电路中，输入信号可能受到来自外部环境的干扰，或者由于采集电路本身的输入阻抗较低而导致信号失真。通过添加电压跟随器，可以将输入信号隔离开来，从而提高输入阻抗，减少对输入信号的影响。此外，电压跟随器还可以提供稳定的输入电压，确保输入信号的准确性和稳定性。另外，ADC通常需要一个稳定的参考电压作为基准，电压跟随器也可以用来提供稳定的参考电压，以确保ADC的准确性和稳定性。

常用的不同电压基准芯片

MOS管的导通电阻RDS(on)与阈值电压VGS（th）温度特性详解_mos管导通电阻-CSDN博客

MOS管的导通电阻是正温度特性，阈值电压是负温度特性.不管是NMOS还是PMOS，导通电阻RDS（on）都随着温度的升高而增大，阈值电压绝对值都随温度的升高而降低。

DSP:（主要用于数字信号处理）

数字电源为什么一般用DSP控制。第一个原因是因为普通单片机没有高分辨率定时器，在低压小电感高频中常用

网上学习的芯片是DSP28335，教程如下：

【普中官方】DSP28335手把手开发讲解视频_哔哩哔哩_bilibili

为什么数字电源通常采用DSP控制而不是普通单片机？_哔哩哔哩_bilibili

DSP和通用单片机的区别是什么？_哔哩哔哩_bilibili

RAM（Random Access Memory）和ROM（Read-Only Memory）是计算机中两种不同类型的存储器，它们的主要区别体现在以下方面：存储特性：RAM是一种可以随机读写数据的存储器，它的特点是可读可写，且读写速度较快。然而，RAM中的数据在断电后会丢失，因此它主要用于存储短时间使用的程序和数据。而ROM则是一种只能读取不能写入的存储器，其数据在制造过程中被一次性写入，并在之后永久保存，不会在断电后丢失。ROM主要用于存储固定不变的程序和数据，如操作系统的引导程序、重要的参数设置等。功能应用：在手机中，RAM相当于电脑的内存，负责程序的运行和数据交换，它决定了手机可以开多少后台程序以及运行速度的快慢。而ROM则相当于电脑的硬盘，是一个存储空间，可以存储各种文件，包括视频、照片、音乐、软件等。

ARM本身并不是单片机。ARM是一种处理器架构，而非单片机。单片机是一种集成了处理器、存储器和外设的微型计算机系统。虽然ARM处理器可以用于单片机设计，例如ARM Cortex-M系列的处理器常被用于单片机领域，但它本身并不等同于单片机。ARM处理器具有低功耗、高性能、高可靠性等特点，广泛应用于各种设备，包括智能手机、平板电脑、嵌入式系统等。因此，虽然ARM处理器在单片机设计中有所应用，但不能将ARM直接等同于单片机。

MOS:

功率MOSFET的15点经验（上） - 知乎

一种由MOS组成的理想二极管：

一种继电器电路：

DDR：

深入浅出DDR系列(一)--DDR原理篇_ddr interleave-CSDN博客

深入浅出DDR系列(二)--DDR工作原理_ddr内存的基本原理2-CSDN博客

DDR布线规则与过程——见过最简单的DDR布线教程_ddr3线序-CSDN博客

ROM是可读可写，并且速度很快，而ROM只能事先写，然后就只能读取，所以程序在运行过程中必须读写，就必须要有RAM存在。ROM只作为储存用途，断电不会丢失数据；而RAM在断电的时候会丢失数据

手撕Buck！Buck公式推导过程_buck电路输出电压公式-CSDN博客

功率电感 - 知乎 (zhihu.com)

半桥变换：

三相全桥变换和半桥变换的区别和优缺点：

首先，从电路结构来看，三相全桥变换电路由四个开关管组成，每个桥臂上都有两个开关功率管，桥臂间的功率开关管是相互作用的，并且存在固定相位差。而三相半桥变换电路则只采用了三相桥电路的一半，只有两个开关管。这种结构差异使得半桥变换电路在抗不平衡能力上表现较好，因为当变压器线圈续流能量过多时，半桥电路可以通过隔直电容吸收多余的能量，从而解决磁通不平衡的问题。

其次，从工作原理来看，三相全桥变换电路能够提供更完整的正弦波输出，因此在三相负载中各相电压的平衡性较好，谐波分量较少，电磁干扰也较小。而三相半桥变换电路只能提供交流电的一半波形，因此负载的平均电压较低，电机转矩输出较小，且其输出含有较多的谐波分量，容易产生电磁干扰。

在应用特性上，三相全桥变换电路通常适用于较高功率需求，其输出功率范围可以达到几百千瓦甚至更高。而三相半桥变换电路则一般适用于低功率应用，输出功率范围通常在几十千瓦级别。此外，三相全桥电路在设计中需要在输出端外接交流变压器，而半桥电路则采用高频的PWM对电路进行调制，通常不需要加输出变压器。

MOS管可以并联均流使用吗？为什么？

MOS管可以做并联均流使用，三极管不可以。因为MOS管具有正的温度系数，即当温度升高时，MOS管导通电阻会增大。而BJT管子具有负温度系数，即当温度升高时，导通电阻会减小。MOS管的这一特性适合并联电路中的均流，因此当电路中的电流很大时，一般会采用并联MOS的方法来分流。采用MOS管进行分流，当其中一路电流大于另一路MOS中的电流时，电流大的MOS产生的热量就会多，从而引起导通阻抗的增大，减小流过的电流。MOS管之间根据电流大小的不同来反复调节，最后可以实现并联MOS之间电流的均衡，MOS管并联均流使用的一般原则是计量让其工作在相同的工作环境下。

因此、为了使电流能够静态均衡分配，可采取以下措施：

1）对于要并联的MOSFET管，严格匹配器件的Rds。

2）对具有独立外壳的MOSFET管并联工作时，应置于同一个散热片上，并且尽量靠近。

3）对于动态均流，并联器件的跨导曲线必须重合。如果所有并联工作的器件栅极在同一时刻具有相同的电压，但跨导不重合，那么无论导通还是关断，各个器都会承担不同的电流。MOS的跨导曲线是指描述MOS管栅极电压与漏极电流之间关系的曲线。

4）此外，电路的对称设计对平衡动态电流也很重要，从栅极驱动器的共同输出点到栅极端子的引线长度应该相等，从MOSFET管源极端子到共同结点的引线长度也应该相等。

三极管的饱和条件：发射结正偏，集电结正偏

三极管的输入输出曲线：

IIC总线有不同的模式，其通讯速率也因此有所不同。具体来说，标准模式的时钟频率为100KHz，数据传输速率为100Kbit/s；快速模式的时钟频率为400KHz，数据传输速率为400Kbit/s；而高速模式的时钟频率为3.4MHz，数据传输速率为3.4Mbit/s。这些不同的速率范围适用于不同的场景。例如，100kbit/s速率适用于对数据传输速度要求不高的场景，如温度、湿度、光照等传感器的数据更新。而400kbit/s速率则适用于数据传输速度稍高的场景，甚至一些低速率传感器和存储器也可以使用。3.4Mbit/s速率则适用于对数据传输速度要求非常高的场景。

IIC的传输速率远不如SPI，因此较为高速的传输用的都是SPI，例如内存条，电机编码器。

电源软启动电路：三极管输入信号为低电平的时候MOS的G极处于电源的上端为高电平，此时S极的电压与G极形成不了大压差，所以电源关断。三极管输入信号为高电平三极管的CE两极导通，MOS的G极接地拉低，SG两极形成电压差所以电源开启。后面的电容可以起到缓启动的效果，延长上电时间就增大电容的值，反之减小电容的值。

缓启动电路：

两种主要的作用：1.防抖动延时上电2.控制输入电流的上升斜率和幅值。

基于MOS缓启动电路笔记-CSDN博客

MOS管——缓启动电路（实例讲解） - 知乎 (zhihu.com)

MOS相比三极管导通电流大，导通电阻小，但其导通最大电压没有三极管大。

BUCK电路的损耗主要包括以下几个方面：

导通损耗：当开关管导通时，由于存在导通电阻，会产生一定的功率损耗。这种损耗主要由功率管导通电阻引起。另外，非理想的开关管在开通时，开关管的电压不是立即下降到零，而是有一个下降时间，同时它的电流也不是立即上升到负载电流，也有一个上升时间。在这段时间内，开关管的电流和电压有一个交叠区，也会产生损耗，这个损耗即为开通损耗。

开关损耗：开关损耗主要由功率管MOS栅电容引起，包括导通损耗和截止损耗。导通损耗指功率管从截止到导通时所产生的功率损耗，而截止损耗则指功率管从导通到截止时所产生的功率损耗。

电感损耗：BUCK电路中的电感也会产生损耗，这是由于电感中的电流会产生磁场，从而导致能量的损耗。电感损耗主要包括铁损和铜损。

电容损耗：BUCK电路中的电容也会产生一定的损耗，这是由于电容中的电流会产生电场，从而导致能量的损耗。

续流二极管损耗：在死区时间内，寄生二极管续流也会引起损耗。

控制电路损耗：BUCK电路中的控制电路也会产生一定的损耗。

为了提高BUCK电路的效率，可以采取一些优化措施，如选择低导通电阻和低开关时间的开关管，合理选择电感和输出电容，以及优化控制电路等。这些措施有助于减小各种损耗，提高电路的整体效率。

列举一个电源树：