Ⅰ 升压芯片 外围电路中的电感用什么类型的
电感值的大小与开关频率,最大输出电流,输入电压,输出电压,等等因素的影响,如果从这么多的因素决定了电感值是非常麻烦和困难的,但一般这些集成的电源芯片简化的设计,如开关频率是固定的,它通常是在图表上,或一个简单的公式来选择所述外围设备的参数的参数表。 p>电感,负载时,也可以用来作为一个随心所欲在BUCK电路的电感的影响,可以看作是滤波器,电感器,电容器的LC滤波器的背面形成有以降低纹波,当关掉,续流二极管,以形成一个循环。
Ⅱ 关于功放的分类标准问题
两者的分类标准是一样的;
一个用运放做的AB类功放,AB类指的是运放本身里面的结构按照AB类功放做的,而不是指运放与其外围电路组成所谓的AB类,那我这样的说法是不准确的;
AB类功放一般指的是运放与其外围电路组成所谓的AB类而不是指运放本身里面的结构按照AB类功放做的。
Ⅲ 单片机!!!!!!!!!!!!!!!
单片机是指一个集成在一块芯片上的完整计算机系统。尽管他的大部分功能集成在一块小芯片上,但是它具有一个完整计算机所需要的大部分部件:CPU、内存、内部和外部总线系统,目前大部分还会具有外存。同时集成诸如通讯接口、定时器,实时时钟等外围设备。而现在最强大的单片机系统甚至可以将声音、图像、网络、复杂的输入输出系统集成在一块芯片上。
单片机也被称为微控制器(Microcontroler),是因为它最早被用在工业控制领域。单片机由芯片内仅有CPU的专用处理器发展而来。最早的设计理念是通过将大量外围设备和CPU集成在一个芯片中,使计算机系统更小,更容易集成进复杂的而对提及要求严格的控制设备当中。INTEL的Z80是最早按照这种思想设计出的处理器,从此以后,单片机和专用处理器的发展便分道扬镳。
早期的单片机都是8位或4位的。其中最成功的是INTEL的8031,因为简单可靠而性能不错获得了很大的好评。此后在8031上发展出了MCS51系列单片机系统。基于这一系统的单片机系统直到现在还在广泛使用。随着工业控制领域要求的提高,开始出现了16位单片机,但因为性价比不理想并未得到很广泛的应用。90年代后随着消费电子产品大发展,单片机技术得到了巨大的提高。随着INTEL
i960系列特别是后来的ARM系列的广泛应用,32位单片机迅速取代16位单片机的高端地位,并且进入主流市场。而传统的8位单片机的性能也得到了飞速提高,处理能力比起80年代提高了数百倍。目前,高端的32位单片机主频已经超过300MHz,性能直追90年代中期的专用处理器,而普通的型号出厂价格跌落至1美元,最高端的型号也只有10美元。当代单片机系统已经不再只在裸机环境下开发和使用,大量专用的嵌入式操作系统被广泛应用在全系列的单片机上。而在作为掌上电脑和手机核心处理的高端单片机甚至可以直接使用专用的Windows和Linux操作系统。
单片机比专用处理器最适合应用于嵌入式系统,因此它得到了最多的应用。事实上单片机是世界上数量最多的计算机。现代人类生活中所用的几乎每件电子和机械产品中都会集成有单片机。手机、电话、计算器、家用电器、电子玩具、掌上电脑以及鼠标等电脑配件中都配有1-2部单片机。而个人电脑中也会有为数不少的单片机在工作。汽车上一般配备40多部单片机,复杂的工业控制系统上甚至可能有数百台单片机在同时工作!单片机的数量不仅远超过PC机和其他计算的综合,甚至比人类的数量还要多。
Ⅳ 机器人的外围设备有哪些类型各有何用途
朋友,你好
下面是我帮你找的答案
http://www.robotdiy.com/phpbb2/viewforum.php?f=1&topicdays=0&start=1250&sid=
这个上面很齐全
做机器人要先了解电子元器件
这里有一些电子元件的知识给新手:
电子元件(1)<电阻>
电阻在电路中用“R”加数字表示,如:R1表示编号为1的电阻。电阻在电路中的主要作用为:分流、限流、分压、偏置等。# 1、参数识别:电阻的单位为欧姆(Ω),倍率单位有:千欧(KΩ),兆欧(MΩ)等。换算方法是:1兆欧=1000千欧=1000000欧电阻的参数标注方法有3种,即直标法、色标法和数标法。 a、数标法主要用于贴片等小体积的电路,如: 472 表示 47×100Ω(即4.7K); 104则表示100K b、色环标注法使用最多,现举例如下:四色环电阻 五色环电阻(精密电阻) # 2、电阻的色标位置和倍率关系如下表所示:颜色有效数字 倍率 允许偏差(%)银色 / x0.01 ±10 金色 / x0.1 ±5 黑色 0 +0 / 棕色 1 x10 ±1 红色 2 x100 ±2 橙色 3 x1000 / 黄色 4 x10000 / 绿色 5 x100000 ±0.5 蓝色 6 x1000000 ±0.2 紫色 7 x10000000 ±0.1 灰色 8 x100000000 / 白色 9 x1000000000 /
电子元件(2)<电容>
# 1、电容在电路中一般用“C”加数字表示(如C13表示编号为13的电容)。电容是由两片金属膜紧靠,中间用绝缘材料隔开而组成的元件。电容的特性主要是隔直流通交流。电容容量的大小就是表示能贮存电能的大小,电容对交流信号的阻碍作用称为容抗,它与交流信号的频率和电容量有关。容抗XC=1/2πf c (f表示交流信号的频率,C表示电容容量)电话机中常用电容的种类有电解电容、瓷片电容、贴片电容、独石电容、钽电容和涤纶电容等。# 2、识别方法:电容的识别方法与电阻的识别方法基本相同,分直标法、色标法和数标法3种。电容的基本单位用法拉(F)表示,其它单位还有:毫法(mF)、微法(uF)、纳法(nF)、皮法(pF)。其中:1法拉=103毫法=106微法=109纳法=1012皮法容量大的电容其容量值在电容上直接标明,如 10 uF/16V 容量小的电容其容量值在电容上用字母表示或数字表示字母表示法:1m=1000 uF 1P2=1.2PF 1n=1000PF 数字表示法:一般用三位数字表示容量大小,前两位表示有效数字,第三位数字是倍率。如:102表示10×102PF=1000PF 224表示22×104PF=0.22 uF # 3、电容容量误差表符 号 F G J K L M 允许误差 ±1% ±2% ±5% ±10% ±15% ±20% 如:一瓷片电容为104J表示容量为0. 1 uF、误差为±5%。
电子元件(3)<晶体二极管>
晶体二极管在电路中常用“D”加数字表示,如: D5表示编号为5的二极管。 # 1、作用:二极管的主要特性是单向导电性,也就是在正向电压的作用下,导通电阻很小;而在反向电压作用下导通电阻极大或无穷大。正因为二极管具有上述特性,无绳电话机中常把它用在整流、隔离、稳压、极性保护、编码控制、调频调制和静噪等电路中。电话机里使用的晶体二极管按作用可分为:整流二极管(如 1N4004)、隔离二极管(如1N4148)、肖特基二极管(如BAT85)、发光二极管、稳压二极管等。# 2、识别方法:二极管的识别很简单,小功率二极管的N极(负极),在二极管外表大多采用一种色圈标出来,有些二极管也用二极管专用符号来表示P极(正极)或N极(负极),也有采用符号标志为“P”、“N”来确定二极管极性的。发光二极管的正负极可从引脚长短来识别,长脚为正,短脚为负。# 3、测试注意事项:用数字式万用表去测二极管时,红表笔接二极管的正极,黑表笔接二极管的负极,此时测得的阻值才是二极管的正向导通阻值,这与指针式万用表的表笔接法刚好相反。# 4、常用的1N4000系列二极管耐压比较如下:型号 1N4001 1N4002 1N4003 1N4004 1N4005 1N4006 1N4007 耐压(V) 50 100 200 400 600 800 1000 电流(A) 均为1
电子元件(4)<稳压二极管>
稳压二极管在电路中常用“ZD”加数字表示,如:ZD5表示编号为5的稳压管。 # 1、稳压二极管的稳压原理:稳压二极管的特点就是击穿后,其两端的电压基本保持不变。这样,当把稳压管接入电路以后,若由于电源电压发生波动,或其它原因造成电路中各点电压变动时,负载两端的电压将基本保持不变。 # 2、故障特点:稳压二极管的故障主要表现在开路、短路和稳压值不稳定。在这3种故障中,前一种故障表现出电源电压升高;后2种故障表现为电源电压变低到零伏或输出不稳定。常用稳压二极管的型号及稳压值如下表:型 号 1N4728 1N4729 1N4730 1N4732 1N4733 1N4734 1N4735 1N4744 1N4750 1N4751 1N4761 稳压值 3.3V 3.6V 3.9V 4.7V 5.1V 5.6V 6.2V 15V 27V 30V 75V
电子元件(5)<电感>
电感在电路中常用“L”加数字表示,如:L6表示编号为6的电感。电感线圈是将绝缘的导线在绝缘的骨架上绕一定的圈数制成。直流可通过线圈,直流电阻就是导线本身的电阻,压降很小;当交流信号通过线圈时,线圈两端将会产生自感电动势,自感电动势的方向与外加电压的方向相反,阻碍交流的通过,所以电感的特性是通直流阻交流,频率越高,线圈阻抗越大。电感在电路中可与电容组成振荡电路。电感一般有直标法和色标法,色标法与电阻类似。如:棕、黑、金、金表示 1uH(误差5%)的电感。 电感的基本单位为:亨(H) 换算单位有:1H=103mH=106uH
电子元件(6)<变容二极管 >
变容二极管是根据普通二极管内部 “PN结” 的结电容能随外加反向电压的变化而变化这一原理专门设计出来的一种特殊二极管。变容二极管在无绳电话机中主要用在手机或座机的高频调制电路上,实现低频信号调制到高频信号上,并发射出去。在工作状态,变容二极管调制电压一般加到负极上,使变容二极管的内部结电容容量随调制电压的变化而变化。变容二极管发生故障,主要表现为漏电或性能变差:(1)发生漏电现象时,高频调制电路将不工作或调制性能变差。(2)变容性能变差时,高频调制电路的工作不稳定,使调制后的高频信号发送到对方被对方接收后产生失真。出现上述情况之一时,就应该更换同型号的变容二极
电子元件(7)<晶体三极管>
晶体三极管在电路中常用“Q”加数字表示,如:Q17表示编号为17的三极管。#1、特点:晶体三极管(简称三极管)是内部含有2个PN结,并且具有放大能力的特殊器件。它分NPN型和PNP型两种类型,这两种类型的三极管从工作特性上可互相弥补,所谓OTL电路中的对管就是由PNP型和NPN型配对使用。电话机中常用的PNP型三极管有:A92、9015等型号;NPN型三极管有:A42、9014、9018、9013、9012等型号。#2、晶体三极管主要用于放大电路中起放大作用,在常见电路中有三种接法。为了便于比较,将晶体管三种接法电路所具有的特点列于下表,供大家参考。名称共发射极电路 共集电极电路(射极输出器) 共基极电路输入阻抗 中(几百欧~几千欧) 大(几十千欧以上) 小(几欧~几十欧)输出阻抗中(几千欧~几十千欧) 小(几欧~几十欧) 大(几十千欧~几百千欧)电压放大倍数 大 小(小于1并接近于1) 大电流放大倍数 大(几十)大(几十) 小(小于1并接近于1)功率放大倍数 大(约30~40分贝) 小(约10分贝) 中(约15~20分贝)频率特性 高频差 好好续表应用 多级放大器中间级,低频放大 输入级、输出级或作阻抗匹配用 高频或宽频带电路及恒流源电路
电子元件(8)<场效应晶体管放大器>
#1、场效应晶体管具有较高输入阻抗和低噪声等优点,因而也被广泛应用于各种电子设备中。尤其用场效管做整个电子设备的输入级,可以获得一般晶体管很难达到的性能。#2、场效应管分成结型和绝缘栅型两大类,其控制原理都是一样的。#3、场效应管与晶体管的比较(1)场效应管是电压控制元件,而晶体管是电流控制元件。在只允许从信号源取较少电流的情况下,应选用场效应管;而在信号电压较低,又允许从信号源取较多电流的条件下,应选用晶体管。(2)场效应管是利用多数载流子导电,所以称之为单极型器件,而晶体管是即有多数载流子,也利用少数载流子导电。被称之为双极型器件。(3)有些场效应管的源极和漏极可以互换使用,栅压也可正可负,灵活性比晶体管好。(4)场效应管能在很小电流和很低电压的条件下工作,而且它的制造工艺可以很方便地把很多场效应管集成在一块硅片上,因此场效应管在大规模集成电路中得到了广泛
电子元件(9)<单片机>*1
单片机硬件系统设计原则(转贴) zt(icbase.com) 一个单片机应用系统的硬件电路设计包含两部分内容:一是系统扩展,即单片机内部的功能单元,如ROM、RAM、I/O、定时器/计数器、中断系统等不能满足应用系统的要求时,必须在片外进行扩展,选择适当的芯片,设计相应的电路。二是系统的配置,即按照系统功能要求配置外围设备,如键盘、显示器、打印机、 A/D、D/A转换器等,要设计合适的接口电路。 系统的扩展和配置应遵循以下原则: # 1、尽可能选择典型电路,并符合单片机常规用法。为硬件系统的标准化、模块化打下良好的基础。 # 2、系统扩展与外围设备的配置水平应充分满足应用系统的功能要求,并留有适当余地,以便进行二次开发。 # 3、硬件结构应结合应用软件方案一并考虑。硬件结构与软件方案会产生相互影响,考虑原则是:软件能实现的功能尽可能由软件实殃,以简化硬件结构。但必须注意,由软件实现的硬件功能,一般响应时间比硬件实现长,且占用CPU时间。# 4、系统中的相关器件要尽可能做到性能匹配。如选用CMOS芯片单片机构成低功耗系统时,系统中所有芯片都应尽可能选择低功耗产品。# 5、可靠性及抗干扰设计是硬件设计必不可少的一部分,它包括芯片、器件选择、去耦滤波、印刷电路板布线、通道隔离等。 # 6、单片机外围电路较多时,必须考虑其驱动能力。驱动能力不足时,系统工作不可靠,可通过增设线驱动器增强驱动能力或减少芯片功耗来降低总线负载。 # 7、尽量朝“单片”方向设计硬件系统。系统器件越多,器件之间相互干扰也越强,功耗也增大,也不可避免地降低了系统的稳定性。随着单片机片内集成的功能越来越强,真正的片上系统SoC已经可以实现,如ST公司新近推出的μPSD32××系列产品在一块芯片上集成了80C32核、大容量FLASH存储器、 SRAM、A/D、I/O、两个串口、看门狗、上电复位电路等等。 单片机系统硬件抗干扰常用方法实践影响单片机系统可靠安全运行的主要因素主要来自系统内部和外部的各种电气干扰,并受系统结构设计、元器件选择、安装、制造工艺影响。这些都构成单片机系统的干扰因素,常会导致单片机系统运行失常,轻则影响产品质量和产量,重则会导致事故,造成重大经济损失。
形成干扰的基本要素有三个: (1)干扰源。指产生干扰的元件、设备或信号,用数学语言描述如下:/dt, di/dt大的地方就是干扰源。如:雷电、继电器、可控硅、电机、高频时钟等都可 能成为干扰源。(2)传播路径。指干扰从干扰源传播到敏感器件的通路或媒介。典型的干扰传 播路径是通过导线的传导和空间的辐射。(3)敏感器件。指容易被干扰的对象。如:A/D、D/A变换器,单片机,数字IC, 弱信号放大器等。 干扰的分类 1干扰的分类干扰的分类有好多种,通常可以按照噪声产生的原因、传导方式、波形特性等等进行不同的分类。按产生的原因分:可分为放电噪声音、高频振荡噪声、浪涌噪声。 按传导方式分:可分为共模噪声和串模噪声。 按波形分:可分为持续正弦波、脉冲电压、脉冲序列等等。 2 干扰的耦合方式干扰源产生的干扰信号是通过一定的耦合通道才对测控系统产生作用的。因此,我有必要看看干扰源和被干扰对象之间的传递方式。干扰的耦合方式,无非是通过导线、空间、公共线等等,细分下来,主要有以下几种: (1)直接耦合:这是最直接的方式,也是系统中存在最普遍的一种方式。比如干扰信号通过电源线侵入系统。对于这种形式,最有效的方法就是加入去耦电路。从而很好的抑制。(2)公共阻抗耦合:这也是常见的耦合方式,这种形式常常发生在两个电路电流有共同通路的情况。为了防止这种耦合,通常在电路设计上就要考虑。使干扰源和被干扰对象间没有公共阻抗。 (3)电容耦合: 又称电场耦合或静电耦合 。是由于分布电容的存在而产生的耦合。 (4)电磁感应耦合:又称磁场耦合。是由于分布电磁感应而产生的耦合。 (5)漏电耦合: 这种耦合是纯电阻性的,在绝缘不好时就会发生。 常用硬件抗干扰技术针对形成干扰的三要素,采取的抗干扰主要有以下手段。 1 抑制干扰源抑制干扰源就是尽可能的减小干扰源的/dt,di/dt。这是抗干扰设计中最优先考虑和最重要的原则,常常会起到事半功倍的效果。减小干扰源的/dt主要是通过在干扰源两端并联电容来实现。减小干扰源的di/dt则是在干扰源回路串联电感或电阻以及增加续流二极管来实现。
形成干扰的基本要素有三个: (1)干扰源。指产生干扰的元件、设备或信号,用数学语言描述如下:/dt, di/dt大的地方就是干扰源。如:雷电、继电器、可控硅、电机、高频时钟等都可 能成为干扰源。(2)传播路径。指干扰从干扰源传播到敏感器件的通路或媒介。典型的干扰传 播路径是通过导线的传导和空间的辐射。(3)敏感器件。指容易被干扰的对象。如:A/D、D/A变换器,单片机,数字IC, 弱信号放大器等。 干扰的分类 1干扰的分类干扰的分类有好多种,通常可以按照噪声产生的原因、传导方式、波形特性等等进行不同的分类。按产生的原因分:可分为放电噪声音、高频振荡噪声、浪涌噪声。 按传导方式分:可分为共模噪声和串模噪声。 按波形分:可分为持续正弦波、脉冲电压、脉冲序列等等。 2 干扰的耦合方式干扰源产生的干扰信号是通过一定的耦合通道才对测控系统产生作用的。因此,我有必要看看干扰源和被干扰对象之间的传递方式。干扰的耦合方式,无非是通过导线、空间、公共线等等,细分下来,主要有以下几种: (1)直接耦合:这是最直接的方式,也是系统中存在最普遍的一种方式。比如干扰信号通过电源线侵入系统。对于这种形式,最有效的方法就是加入去耦电路。从而很好的抑制。(2)公共阻抗耦合:这也是常见的耦合方式,这种形式常常发生在两个电路电流有共同通路的情况。为了防止这种耦合,通常在电路设计上就要考虑。使干扰源和被干扰对象间没有公共阻抗。 (3)电容耦合: 又称电场耦合或静电耦合 。是由于分布电容的存在而产生的耦合。 (4)电磁感应耦合:又称磁场耦合。是由于分布电磁感应而产生的耦合。 (5)漏电耦合: 这种耦合是纯电阻性的,在绝缘不好时就会发生。 常用硬件抗干扰技术针对形成干扰的三要素,采取的抗干扰主要有以下手段。 1 抑制干扰源抑制干扰源就是尽可能的减小干扰源的/dt,di/dt。这是抗干扰设计中最优先考虑和最重要的原则,常常会起到事半功倍的效果。减小干扰源的/dt主要是通过在干扰源两端并联电容来实现。减小干扰源的di/dt则是在干扰源回路串联电感或电阻以及增加续流二极管来实现。
电子元件(10)<晶体管的选用经验>
晶体管的品种繁多,不同的电子设备与不同的电子电路,对晶体管各项性能指标的要求是不同的。所以,应根据应用电路的具体要求来选择不同用途,不同类型的晶体管。# 1.一般高频晶体管的选用一般小信号处理(例如图像中放、伴音中放、缓冲放大等)电路中使用的高频晶体管,可以选用特征频率范围在30~300MHZ的高频晶体管,例如3DG6、 3DG8、3CG21、2SA1015、2SA673、2SA733、S9011、S9012、S9014、S9015、2N5551、2N5401、 BC337、BC338、BC548、BC558等型号的小功率晶体管,可根据电路的要求选择晶体管的材料与极性,还要考虑被选晶体管的耗散功率、集电极最大电流、最大反向电压、电流放大系数等参数及外地人形尺寸等是否符合应用电路的要求。# 2.末级视放输出管的选用彩色电视机中使用的末级视放输出管,应选用特征频率高于80MHZ的高频晶体管。 21in(in=0.0254m)以下的中小屏幕彩色电视机中使用的末级视放输出管,其耗散功率应大于或等于750mW,最大集电极电流应大于或等于 50mA,最高反向电压应大于200V,一般可选用3DG182J、2SC2229、2SC3942等型号的晶体管。 25英寸以上的大屏幕彩色电视机中使用的末级视放输出管,其耗散功率应大于或等于1.5W,最大集电极电流应大于或等于50mA,最高反向电压应大于 300V,一般可选用3DG182N、2SC2068、2SC2611、2SC2482等型号的晶体管。 # 3.行推动管的选用彩色电视机中使用的行推动管,应选用中、大功率的高频晶体管。其耗散功率应大于或等于10W,最大集电极电流应大于150mA,最高反向电压应大于或等于 250V。一般可选用3DK204、2SC1569、2SC2482、2SC2655、2SC2688等型号的三极管。# 4.行输出管的选用彩色电视机中使用的行输出管属于高反压大功率晶体管,其最高反向电压应大于或等于1200V,耗散功率应大于或等于50W,最大集电极电流应大于或等于 3.5A(大屏幕彩色电视机行输出管的耗散功率应大于或等于60W,最大集电极电流应大于5A)。 21英寸以下小屏幕彩色电视机的行输出管可选用2SD869、2SD870、2SD871、2SD899A、2SD950、
Ⅳ 我选择了一块芯片,从哪里可以知道它的引脚分类。既是说,我要连外围电路怎么选择引脚
最好的办法就是找到这芯片的数据手册,按说明来设计外围电路。
Ⅵ 单片机需要学哪些外围电路啊
你需要那个功能就添加相应硬件,电路有低频,高频,射频,电专源电路,数字电属路,有软件方向和硬件方向分类水很深的。选择一个深入学习要有好的数学算法功底。
常用外围电路有 键盘,LCD显示器,传感器,继电器,无线模块等。
Ⅶ 单片机解释
单片机是典型的嵌入式微控制器(Microcontroller Unit),由运算器,控制器,存储器,输入输出设备等构成,相当于一个微型的计算机。与应用在个人电脑中的通用型微处理器相比,它更强调自供应(不用外接硬件)和节约成本。它的最大优点是体积小,可放在仪表内部,但存储量小,输入输出接口简单,功能较低。由于其发展非常迅速,旧的单片机的定义已不能满足,所以在很多应用场合被称为范围更广的微控制器;已经从上世纪80年代的4位、8位单片机,发展到现在的32位甚至64位的高速单片机。[1]
中文名
单片机
外文名
Microcontroller Unit
性质
嵌入式微控制器
优点
体积小、质量轻、价格便宜
组成
运算器、控制器、存储器、输入输出设备
种类
3种
类别
电路芯片
相关概述
单片微型计算机简称单片机,是典型的嵌入式微控制器(Microcontroller Unit), 常用英文字母的缩写MCU表示单片机。单片机又称单片微控制器,它不是完成某一个逻辑功能的芯片,而是把一个计算机系统集成到一个芯片上。单片机由运算器,控制器,存储器,输入输出设备构成,相当于一个微型的计算机(最小系统),和计算机相比,单片机缺少了外围设备等。概括的讲:一块芯片就成了一台计算机。它的体积小、质量轻、价格便宜、为学习、应用和开发提供了便利条件。同时,学习使用单片机是了解计算机原理与结构的最佳选择。它最早是被用在工业控制领域。
单片机
由于单片机在工业控制领域的广泛应用,单片机由仅有CPU的专用处理器芯片发展而来。最早的设计理念是通过将大量外围设备和CPU集成在一个芯片中,使计算机系统更小,更容易集成进复杂的而对体积要求严格的控制设备当中。
INTEL的8080是最早按照这种思想设计出的处理器,当时的单片机都是8位或4位的。其中最成功的是INTEL的8051,此后在8051上发展出了MCS51系列单片机系统。因为简单可靠而性能不错获得了很大的好评。尽管2000年以后ARM已经发展出了32位的主频超过300M的高端单片机,直到现在基于8051的单片机还在广泛的使用。在很多方面单片机比专用处理器更适合应用于嵌入式系统,因此它得到了广泛的应用。事实上单片机是世界上数量最多处理器,随着单片机家族的发展壮大,单片机和专用处理器的发展便分道扬镳。
现代人类生活中所用的几乎每件有电子器件的产品中都会集成有单片机。手机、电话、计算器、家用电器、电子玩具、掌上电脑以及鼠标等电子产品中都含有单片机。 汽车上一般配备40多片单片机,复杂的工业控制系统上甚至可能有数百片单片机在同时工作。
应用分类
单片机作为计算机发展的一个重要分支领域,根据发展情况,从不同角度单片机大致可以分为通用型/专用型、总线型/非总线型及工控型/家电型。
通用/专用型
这是按单片机适用范围来区分的。例如,80C51是通用型单片机,它不是为某种专用途设计的;专用型单片机是针对一类产品甚至某一个产品设计生产的,例如为了满足电子体温计的要求,在片内集成ADC接口等功能的温度测量控制电路。
总线型/非总线型
这是按单片机是否提供并行总线来区分的。总线型单片机普遍设置有并行地址总线、数据总线、控制总线,这些引脚用以扩展并行外围器件都可通过串行口与单片机连接,另外,许多单片机已把所需要的外围器件及外设接口集成一片内,因此在许多情况下可以不要并行扩展总线,大大减省封装成本和芯片体积,这类单片机称为非总线型单片机。
工控型/家用型
这是按照单片机大致应用的领域进行区分的。一般而言,工控型寻址范围大,运算能力强;用于家电的单片机多为专用型,通常是小封装、低价格,外围器件和外设接口集成度高。 显然,上述分类并不是惟一的和严格的。例如,80C51类单片机既是通用型又是总线型,还可以作工控用。
相关历史
单片机诞生于20世纪70年代末,经历了SCM、MCU、SoC三大阶段。
起初模型
单片机
SCM即单片微型计算机(Single Chip Microcomputer)阶段,主要是寻求最佳的单片形态嵌入式系统的最佳体系结构。“创新模式”获得成功,奠定了SCM与通用计算机完全不同的发展道路。在开创嵌入式系统独立发展道路上,Intel公司功不可没。
MCU即微控制器(Micro Controller Unit)阶段,主要的技术发展方向是:不断扩展满足嵌入式应用时,对象系统要求的各种外围电路与接口电路,突显其对象的智能化控制能力。它所涉及的领域都与对象系统相关,因此,发展MCU的重任不可避免地落在电气、电子技术厂家。从这一角度来看,Intel逐渐淡出MCU的发展也有其客观因素。在发展MCU方面,最著名的厂家当数Philips公司。
Philips公司以其在嵌入式应用方面的巨大优势,将MCS-51从单片微型计算机迅速发展到微控制器。因此,当我们回顾嵌入式系统发展道路时,不要忘记Intel和Philips的历史功绩。
SoC即嵌入式系统(System on Chip)寻求应用系统在芯片上的最大化解决使得专用单片机的发展自然形成了SoC化趋势。随着微电子技术、IC设计、EDA工具的发展,基于SoC的单片机应用系统设计会有越来越大的发展。因此,对单片机的理解可以从单片微型计算机、单片微控制器延伸到单片应用系统。
单片机发展史
1971年intel公司研制出世界上第一个4位的微处理器;Intel公司的霍夫研制成功世界上第一块4位微处理器芯片Intel 4004,标志着第一代微处理器问世,微处理器和微机时代从此开始。因发明微处理器,霍夫被英国《经济学家》杂志列为“二战以来最有影响力的7位科学家”之一 。
1971年11月,Intel推出MCS-4微型计算机系统(包括4001 ROM芯片、4002 RAM芯片、4003移位寄存器芯片和4004微处理器 )其中4004包含2300个晶体管,尺寸规格为3mm×4mm,计算性能远远超过当年的ENIAC,最初售价为200美元。
1972年4月,霍夫等人开发出第一个8位微处理器Intel 8008。由于8008采用的是P沟道MOS微处理器,因此仍属第一代微处理器。
1973年intel公司研制出8位的微处理器8080;1973年8月,霍夫等人研制出8位微处理器Intel 8080,以N沟道MOS电路取代了P沟道,第二代微处理器就此诞生。
主频2MHz的8080芯片运算速度比8008快10倍,可存取64KB存储器,使用了基于6微米技术的6000个晶体管,处理速度为0.64MIPS(Million Instructions Per Second )。
1975年4月,MITS发布第一个通用型Altair 8800,售价375美元,带有1KB存储器。这是世界上第一台微型计算机。
1976年intel公司研制出MCS-48系列8位的单片机,这也是单片机的问世。Zilog公司于1976年开发的Z80微处理器,广泛用于微型计算机和工业自动控制设备。当时,Zilog、Motorola和Intel在微处理器领域三足鼎立。
20世纪80年代初,Intel公司在MCS-48系列单片机的基础上,推出了MCS-51系列8位高档单片机。MCS-51系列单片机无论是片内RAM容量,I/O口功能,系统扩展方面都有了很大的提高。
Ⅷ 机器人外围设备分为哪几种类型 有何用途
http://www.robotdiy.com/phpbb2/viewforum.php?f=1&topicdays=0&start=1250&sid=
这个上面很齐全
做机器人要先了解电子元器件
这里有一些电子元件的知识给新手:
电子元件(1)<电阻>
电阻在电路中用“R”加数字表示,如:R1表示编号为1的电阻。电阻在电路中的主要作用为:分流、限流、分压、偏置等。# 1、参数识别:电阻的单位为欧姆(Ω),倍率单位有:千欧(KΩ),兆欧(MΩ)等。换算方法是:1兆欧=1000千欧=1000000欧电阻的参数标注方法有3种,即直标法、色标法和数标法。 a、数标法主要用于贴片等小体积的电路,如: 472 表示 47×100Ω(即4.7K); 104则表示100K b、色环标注法使用最多,现举例如下:四色环电阻 五色环电阻(精密电阻) # 2、电阻的色标位置和倍率关系如下表所示:颜色有效数字 倍率 允许偏差(%)银色 / x0.01 ±10 金色 / x0.1 ±5 黑色 0 +0 / 棕色 1 x10 ±1 红色 2 x100 ±2 橙色 3 x1000 / 黄色 4 x10000 / 绿色 5 x100000 ±0.5 蓝色 6 x1000000 ±0.2 紫色 7 x10000000 ±0.1 灰色 8 x100000000 / 白色 9 x1000000000 /
电子元件(2)<电容>
# 1、电容在电路中一般用“C”加数字表示(如C13表示编号为13的电容)。电容是由两片金属膜紧靠,中间用绝缘材料隔开而组成的元件。电容的特性主要是隔直流通交流。电容容量的大小就是表示能贮存电能的大小,电容对交流信号的阻碍作用称为容抗,它与交流信号的频率和电容量有关。容抗XC=1/2πf c (f表示交流信号的频率,C表示电容容量)电话机中常用电容的种类有电解电容、瓷片电容、贴片电容、独石电容、钽电容和涤纶电容等。# 2、识别方法:电容的识别方法与电阻的识别方法基本相同,分直标法、色标法和数标法3种。电容的基本单位用法拉(F)表示,其它单位还有:毫法(mF)、微法(uF)、纳法(nF)、皮法(pF)。其中:1法拉=103毫法=106微法=109纳法=1012皮法容量大的电容其容量值在电容上直接标明,如 10 uF/16V 容量小的电容其容量值在电容上用字母表示或数字表示字母表示法:1m=1000 uF 1P2=1.2PF 1n=1000PF 数字表示法:一般用三位数字表示容量大小,前两位表示有效数字,第三位数字是倍率。如:102表示10×102PF=1000PF 224表示22×104PF=0.22 uF # 3、电容容量误差表符 号 F G J K L M 允许误差 ±1% ±2% ±5% ±10% ±15% ±20% 如:一瓷片电容为104J表示容量为0. 1 uF、误差为±5%。
电子元件(3)<晶体二极管>
晶体二极管在电路中常用“D”加数字表示,如: D5表示编号为5的二极管。 # 1、作用:二极管的主要特性是单向导电性,也就是在正向电压的作用下,导通电阻很小;而在反向电压作用下导通电阻极大或无穷大。正因为二极管具有上述特性,无绳电话机中常把它用在整流、隔离、稳压、极性保护、编码控制、调频调制和静噪等电路中。电话机里使用的晶体二极管按作用可分为:整流二极管(如 1N4004)、隔离二极管(如1N4148)、肖特基二极管(如BAT85)、发光二极管、稳压二极管等。# 2、识别方法:二极管的识别很简单,小功率二极管的N极(负极),在二极管外表大多采用一种色圈标出来,有些二极管也用二极管专用符号来表示P极(正极)或N极(负极),也有采用符号标志为“P”、“N”来确定二极管极性的。发光二极管的正负极可从引脚长短来识别,长脚为正,短脚为负。# 3、测试注意事项:用数字式万用表去测二极管时,红表笔接二极管的正极,黑表笔接二极管的负极,此时测得的阻值才是二极管的正向导通阻值,这与指针式万用表的表笔接法刚好相反。# 4、常用的1N4000系列二极管耐压比较如下:型号 1N4001 1N4002 1N4003 1N4004 1N4005 1N4006 1N4007 耐压(V) 50 100 200 400 600 800 1000 电流(A) 均为1
电子元件(4)<稳压二极管>
稳压二极管在电路中常用“ZD”加数字表示,如:ZD5表示编号为5的稳压管。 # 1、稳压二极管的稳压原理:稳压二极管的特点就是击穿后,其两端的电压基本保持不变。这样,当把稳压管接入电路以后,若由于电源电压发生波动,或其它原因造成电路中各点电压变动时,负载两端的电压将基本保持不变。 # 2、故障特点:稳压二极管的故障主要表现在开路、短路和稳压值不稳定。在这3种故障中,前一种故障表现出电源电压升高;后2种故障表现为电源电压变低到零伏或输出不稳定。常用稳压二极管的型号及稳压值如下表:型 号 1N4728 1N4729 1N4730 1N4732 1N4733 1N4734 1N4735 1N4744 1N4750 1N4751 1N4761 稳压值 3.3V 3.6V 3.9V 4.7V 5.1V 5.6V 6.2V 15V 27V 30V 75V
电子元件(5)<电感>
电感在电路中常用“L”加数字表示,如:L6表示编号为6的电感。电感线圈是将绝缘的导线在绝缘的骨架上绕一定的圈数制成。直流可通过线圈,直流电阻就是导线本身的电阻,压降很小;当交流信号通过线圈时,线圈两端将会产生自感电动势,自感电动势的方向与外加电压的方向相反,阻碍交流的通过,所以电感的特性是通直流阻交流,频率越高,线圈阻抗越大。电感在电路中可与电容组成振荡电路。电感一般有直标法和色标法,色标法与电阻类似。如:棕、黑、金、金表示 1uH(误差5%)的电感。 电感的基本单位为:亨(H) 换算单位有:1H=103mH=106uH
电子元件(6)<变容二极管 >
变容二极管是根据普通二极管内部 “PN结” 的结电容能随外加反向电压的变化而变化这一原理专门设计出来的一种特殊二极管。变容二极管在无绳电话机中主要用在手机或座机的高频调制电路上,实现低频信号调制到高频信号上,并发射出去。在工作状态,变容二极管调制电压一般加到负极上,使变容二极管的内部结电容容量随调制电压的变化而变化。变容二极管发生故障,主要表现为漏电或性能变差:(1)发生漏电现象时,高频调制电路将不工作或调制性能变差。(2)变容性能变差时,高频调制电路的工作不稳定,使调制后的高频信号发送到对方被对方接收后产生失真。出现上述情况之一时,就应该更换同型号的变容二极
电子元件(7)<晶体三极管>
晶体三极管在电路中常用“Q”加数字表示,如:Q17表示编号为17的三极管。#1、特点:晶体三极管(简称三极管)是内部含有2个PN结,并且具有放大能力的特殊器件。它分NPN型和PNP型两种类型,这两种类型的三极管从工作特性上可互相弥补,所谓OTL电路中的对管就是由PNP型和NPN型配对使用。电话机中常用的PNP型三极管有:A92、9015等型号;NPN型三极管有:A42、9014、9018、9013、9012等型号。#2、晶体三极管主要用于放大电路中起放大作用,在常见电路中有三种接法。为了便于比较,将晶体管三种接法电路所具有的特点列于下表,供大家参考。名称共发射极电路 共集电极电路(射极输出器) 共基极电路输入阻抗 中(几百欧~几千欧) 大(几十千欧以上) 小(几欧~几十欧)输出阻抗中(几千欧~几十千欧) 小(几欧~几十欧) 大(几十千欧~几百千欧)电压放大倍数 大 小(小于1并接近于1) 大电流放大倍数 大(几十)大(几十) 小(小于1并接近于1)功率放大倍数 大(约30~40分贝) 小(约10分贝) 中(约15~20分贝)频率特性 高频差 好好续表应用 多级放大器中间级,低频放大 输入级、输出级或作阻抗匹配用 高频或宽频带电路及恒流源电路
电子元件(8)<场效应晶体管放大器>
#1、场效应晶体管具有较高输入阻抗和低噪声等优点,因而也被广泛应用于各种电子设备中。尤其用场效管做整个电子设备的输入级,可以获得一般晶体管很难达到的性能。#2、场效应管分成结型和绝缘栅型两大类,其控制原理都是一样的。#3、场效应管与晶体管的比较(1)场效应管是电压控制元件,而晶体管是电流控制元件。在只允许从信号源取较少电流的情况下,应选用场效应管;而在信号电压较低,又允许从信号源取较多电流的条件下,应选用晶体管。(2)场效应管是利用多数载流子导电,所以称之为单极型器件,而晶体管是即有多数载流子,也利用少数载流子导电。被称之为双极型器件。(3)有些场效应管的源极和漏极可以互换使用,栅压也可正可负,灵活性比晶体管好。(4)场效应管能在很小电流和很低电压的条件下工作,而且它的制造工艺可以很方便地把很多场效应管集成在一块硅片上,因此场效应管在大规模集成电路中得到了广泛
电子元件(9)<单片机>*1
单片机硬件系统设计原则(转贴) zt(icbase.com) 一个单片机应用系统的硬件电路设计包含两部分内容:一是系统扩展,即单片机内部的功能单元,如ROM、RAM、I/O、定时器/计数器、中断系统等不能满足应用系统的要求时,必须在片外进行扩展,选择适当的芯片,设计相应的电路。二是系统的配置,即按照系统功能要求配置外围设备,如键盘、显示器、打印机、 A/D、D/A转换器等,要设计合适的接口电路。 系统的扩展和配置应遵循以下原则: # 1、尽可能选择典型电路,并符合单片机常规用法。为硬件系统的标准化、模块化打下良好的基础。 # 2、系统扩展与外围设备的配置水平应充分满足应用系统的功能要求,并留有适当余地,以便进行二次开发。 # 3、硬件结构应结合应用软件方案一并考虑。硬件结构与软件方案会产生相互影响,考虑原则是:软件能实现的功能尽可能由软件实殃,以简化硬件结构。但必须注意,由软件实现的硬件功能,一般响应时间比硬件实现长,且占用CPU时间。# 4、系统中的相关器件要尽可能做到性能匹配。如选用CMOS芯片单片机构成低功耗系统时,系统中所有芯片都应尽可能选择低功耗产品。# 5、可靠性及抗干扰设计是硬件设计必不可少的一部分,它包括芯片、器件选择、去耦滤波、印刷电路板布线、通道隔离等。 # 6、单片机外围电路较多时,必须考虑其驱动能力。驱动能力不足时,系统工作不可靠,可通过增设线驱动器增强驱动能力或减少芯片功耗来降低总线负载。 # 7、尽量朝“单片”方向设计硬件系统。系统器件越多,器件之间相互干扰也越强,功耗也增大,也不可避免地降低了系统的稳定性。随着单片机片内集成的功能越来越强,真正的片上系统SoC已经可以实现,如ST公司新近推出的μPSD32××系列产品在一块芯片上集成了80C32核、大容量FLASH存储器、 SRAM、A/D、I/O、两个串口、看门狗、上电复位电路等等。 单片机系统硬件抗干扰常用方法实践影响单片机系统可靠安全运行的主要因素主要来自系统内部和外部的各种电气干扰,并受系统结构设计、元器件选择、安装、制造工艺影响。这些都构成单片机系统的干扰因素,常会导致单片机系统运行失常,轻则影响产品质量和产量,重则会导致事故,造成重大经济损失。
形成干扰的基本要素有三个: (1)干扰源。指产生干扰的元件、设备或信号,用数学语言描述如下:/dt, di/dt大的地方就是干扰源。如:雷电、继电器、可控硅、电机、高频时钟等都可 能成为干扰源。(2)传播路径。指干扰从干扰源传播到敏感器件的通路或媒介。典型的干扰传 播路径是通过导线的传导和空间的辐射。(3)敏感器件。指容易被干扰的对象。如:A/D、D/A变换器,单片机,数字IC, 弱信号放大器等。 干扰的分类 1干扰的分类干扰的分类有好多种,通常可以按照噪声产生的原因、传导方式、波形特性等等进行不同的分类。按产生的原因分:可分为放电噪声音、高频振荡噪声、浪涌噪声。 按传导方式分:可分为共模噪声和串模噪声。 按波形分:可分为持续正弦波、脉冲电压、脉冲序列等等。 2 干扰的耦合方式干扰源产生的干扰信号是通过一定的耦合通道才对测控系统产生作用的。因此,我有必要看看干扰源和被干扰对象之间的传递方式。干扰的耦合方式,无非是通过导线、空间、公共线等等,细分下来,主要有以下几种: (1)直接耦合:这是最直接的方式,也是系统中存在最普遍的一种方式。比如干扰信号通过电源线侵入系统。对于这种形式,最有效的方法就是加入去耦电路。从而很好的抑制。(2)公共阻抗耦合:这也是常见的耦合方式,这种形式常常发生在两个电路电流有共同通路的情况。为了防止这种耦合,通常在电路设计上就要考虑。使干扰源和被干扰对象间没有公共阻抗。 (3)电容耦合: 又称电场耦合或静电耦合 。是由于分布电容的存在而产生的耦合。 (4)电磁感应耦合:又称磁场耦合。是由于分布电磁感应而产生的耦合。 (5)漏电耦合: 这种耦合是纯电阻性的,在绝缘不好时就会发生。 常用硬件抗干扰技术针对形成干扰的三要素,采取的抗干扰主要有以下手段。 1 抑制干扰源抑制干扰源就是尽可能的减小干扰源的/dt,di/dt。这是抗干扰设计中最优先考虑和最重要的原则,常常会起到事半功倍的效果。减小干扰源的/dt主要是通过在干扰源两端并联电容来实现。减小干扰源的di/dt则是在干扰源回路串联电感或电阻以及增加续流二极管来实现。
形成干扰的基本要素有三个: (1)干扰源。指产生干扰的元件、设备或信号,用数学语言描述如下:/dt, di/dt大的地方就是干扰源。如:雷电、继电器、可控硅、电机、高频时钟等都可 能成为干扰源。(2)传播路径。指干扰从干扰源传播到敏感器件的通路或媒介。典型的干扰传 播路径是通过导线的传导和空间的辐射。(3)敏感器件。指容易被干扰的对象。如:A/D、D/A变换器,单片机,数字IC, 弱信号放大器等。 干扰的分类 1干扰的分类干扰的分类有好多种,通常可以按照噪声产生的原因、传导方式、波形特性等等进行不同的分类。按产生的原因分:可分为放电噪声音、高频振荡噪声、浪涌噪声。 按传导方式分:可分为共模噪声和串模噪声。 按波形分:可分为持续正弦波、脉冲电压、脉冲序列等等。 2 干扰的耦合方式干扰源产生的干扰信号是通过一定的耦合通道才对测控系统产生作用的。因此,我有必要看看干扰源和被干扰对象之间的传递方式。干扰的耦合方式,无非是通过导线、空间、公共线等等,细分下来,主要有以下几种: (1)直接耦合:这是最直接的方式,也是系统中存在最普遍的一种方式。比如干扰信号通过电源线侵入系统。对于这种形式,最有效的方法就是加入去耦电路。从而很好的抑制。(2)公共阻抗耦合:这也是常见的耦合方式,这种形式常常发生在两个电路电流有共同通路的情况。为了防止这种耦合,通常在电路设计上就要考虑。使干扰源和被干扰对象间没有公共阻抗。 (3)电容耦合: 又称电场耦合或静电耦合 。是由于分布电容的存在而产生的耦合。 (4)电磁感应耦合:又称磁场耦合。是由于分布电磁感应而产生的耦合。 (5)漏电耦合: 这种耦合是纯电阻性的,在绝缘不好时就会发生。 常用硬件抗干扰技术针对形成干扰的三要素,采取的抗干扰主要有以下手段。 1 抑制干扰源抑制干扰源就是尽可能的减小干扰源的/dt,di/dt。这是抗干扰设计中最优先考虑和最重要的原则,常常会起到事半功倍的效果。减小干扰源的/dt主要是通过在干扰源两端并联电容来实现。减小干扰源的di/dt则是在干扰源回路串联电感或电阻以及增加续流二极管来实现。
电子元件(10)<晶体管的选用经验>
晶体管的品种繁多,不同的电子设备与不同的电子电路,对晶体管各项性能指标的要求是不同的。所以,应根据应用电路的具体要求来选择不同用途,不同类型的晶体管。# 1.一般高频晶体管的选用一般小信号处理(例如图像中放、伴音中放、缓冲放大等)电路中使用的高频晶体管,可以选用特征频率范围在30~300MHZ的高频晶体管,例如3DG6、 3DG8、3CG21、2SA1015、2SA673、2SA733、S9011、S9012、S9014、S9015、2N5551、2N5401、 BC337、BC338、BC548、BC558等型号的小功率晶体管,可根据电路的要求选择晶体管的材料与极性,还要考虑被选晶体管的耗散功率、集电极最大电流、最大反向电压、电流放大系数等参数及外地人形尺寸等是否符合应用电路的要求。# 2.末级视放输出管的选用彩色电视机中使用的末级视放输出管,应选用特征频率高于80MHZ的高频晶体管。 21in(in=0.0254m)以下的中小屏幕彩色电视机中使用的末级视放输出管,其耗散功率应大于或等于750mW,最大集电极电流应大于或等于 50mA,最高反向电压应大于200V,一般可选用3DG182J、2SC2229、2SC3942等型号的晶体管。 25英寸以上的大屏幕彩色电视机中使用的末级视放输出管,其耗散功率应大于或等于1.5W,最大集电极电流应大于或等于50mA,最高反向电压应大于 300V,一般可选用3DG182N、2SC2068、2SC2611、2SC2482等型号的晶体管。 # 3.行推动管的选用彩色电视机中使用的行推动管,应选用中、大功率的高频晶体管。其耗散功率应大于或等于10W,最大集电极电流应大于150mA,最高反向电压应大于或等于 250V。一般可选用3DK204、2SC1569、2SC2482、2SC2655、2SC2688等型号的三极管。# 4.行输出管的选用彩色电视机中使用的行输出管属于高反压大功率晶体管,其最高反向电压应大于或等于1200V,耗散功率应大于或等于50W,最大集电极电流应大于或等于 3.5A(大屏幕彩色电视机行输出管的耗散功率应大于或等于60W,最大集电极电流应大于5A)。 21英寸以下小屏幕彩色电视机的行输出管可选用2SD869、2SD870、2SD871、2SD899A、2SD950、
Ⅸ 集成运放的种类
集成运算放大器的分类
按照集成运算放大器的参数来分,集成运算放大器可分为如下几类。 精密运算放大器一般指失调电压低于1mV的运放并同时强调失调电压随温度的变化漂移值要小于100V。对于直流输入信号,VOS和它的温漂足够小就行了,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,在很多应用情况下输入电压噪 声和输入电流噪声显得更为重要一些。同时,很多应用设计中需要使用可编程高精密运算放大器(PVGA),在信号链中对放大倍数进行动态调整。
在用于实现许多高端传感器的输入处理设计时,如何选择最佳的精密运算放大器却存在一些挑战。
在传感器类型和(或)其使用环境带来许多特别要求时,例如超低功耗、低噪声、零漂移、轨到轨输入及输出、可靠的热稳定性和对数以千计读数和(或)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。
在基于传感器的复杂应用中,设计者需要进行多方面考虑,以便获得规格与性能最佳组合的精密运算放大器,同时还需要考虑成本。具体而言,斩波稳定型运算放大器(零漂移放大器)非常适用于要求超低失调电压以及零漂移的应用。斩波运算放大器通过持续运行在芯片上实现的校准机制来达到高DC精度。
精密运算放大电路与普通运算放大电路的区别:
普通运算放大电路构成一般类似,精密放大电路会多一些电源去耦,滤波等特殊设计的电路。主要区别在于运算放大器上,精密运算放大器的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。好的精密运放的性能远不是一般运算放大器可以比得,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。要放大微小的信号,必须用精密运放,用了一般的运放,它自身都会带入很大的干扰。要通过外围电路改善,小幅或者微调可以,但无法大幅度或者彻底改变。
将来随着各种新型传感器的推出,人们对电子设备性能要求越来越高,大量自动化设备投入使用,低失调、低噪声的高精密放大器将会在医疗电子、测量仪表、汽车电子、工业自动化设备等领域大显身手。高精密运算放大器的性能指标将与时俱进,向着更低电压电流噪声更低的失调电压、更低的失调电压温漂、更大带宽、更小功耗、更高电压方向不断创新,产品不断推陈出新,满足客户不断提高的设计需求。
最常用的精密运放就是OP07,以及它的家族,OP27,OP37,OP177,OPA2333。其他的还有很多,比如美国AD公司的产品,很多都是OPA带头的。 集成运算放大器是模拟集成电路中应用最广泛的一种器件。在由运算放大器组成的各种系统中,由于应用要求不一样,对运算放大器的性能要求也不一样。
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。
评价集成运放性能的优劣,应看其综合性能。一般用优值系数K来衡量集成运放的优良程度,其定义为:式中,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。所以,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;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)。
实际选择集成运放时,除优值系数要考虑之外,还应考虑其他因素。例如信号源的性质,是电压源还是电流源;负载的性质,集成运放输出电压和电流的是否满足要求;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。 1.集成运放的电源供给方式
集成运放有两个电源接线端+VCC和-VEE,但有不同的电源供给方式。对于不同的电源供给方式,对输入信号的要求是不同的。
(1)对称双电源供电方式
运算放大器多采用这种方式供电。相对于公共端(地)的正电源(+E)与负电源(-E)分别接于运放的+VCC和-VEE管脚上。在这种方式下,可把信号源直接接到运放的输入脚上,而输出电压的振幅可达正负对称电源电压。
(2)单电源供电方式
单电源供电是将运放的-VEE管脚连接到地上。此时为了保证运放内部单元电路具有合适的静态工作点,在运放输入端一定要加入一直流电位,此时运放的输出是在某一直流电位基础上随输入信号变化。对于交流放大器,静态时,运算放大器的输出电压近似为VCC/2,为了隔离掉输出中的直流成分接入电容C3。
2.集成运放的调零问题
由于集成运放的输入失调电压和输入失调电流的影响,当运算放大器组成的线性电路输入信号为零时,输出往往不等于零。为了提高电路的运算精度,要求对失调电压和失调电流造成的误差进行补偿,这就是运算放大器的调零。常用的调零方法有内部调零和外部调零,而对于没有内部调零端子的集成运放,要采用外部调零方法。
3.集成运放的自激振荡问题
运算放大器是一个高放大倍数的多级放大器,在接成深度负反馈条件下,很容易产生自激振荡。为使放大器能稳定的工作,就需外加一定的频率补偿网络,以消除自激振荡。
另外,防止通过电源内阻造成低频振荡或高频振荡的措施是在集成运放的正、负供电电源的输入端对地一定要分别加入一电解电容(10mF)和一高频滤波电容(0.01mF~0.1mF)。
4.集成运放的保护问题
集成运放的安全保护有三个方面:电源保护、输入保护和输出保护。
(1)电源保护。电源的常见故障是电源极性接反和电压跳变。电源反接保护和电源电压突变保护电路,对于性能较差的电源,在电源接通和断开瞬间,往往出现电压过冲。采用FET电流源和稳压管钳位保护,稳压管的稳压值大于集成运放的正常工作电压而小于集成运放的最大允许工作电压。FET管的电流应大于集成运放的正常工作电流。
(2)输入保护。集成运放的输入差模电压过高或者输入共模电压过高(超出该集成运放的极限参数范围),集成运放也会损坏。
(3)输出保护。当集成运放过载或输出端短路时,若没有保护电路,该运放就会损坏。但有些集成运放内部设置了限流保护或短路保护,使用这些器件就不需再加输出保护。对于内部没有限流或短路保护的集成运放。