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電子電路 電路與電子技術 電路與電子技術內容詳解

time : 2019-06-20 09:03       作者:凡億pcb

什么是電子技術

根據電子學的原理,運用電子器件設計和制造某種特定功能的電路以解決實際問題的科學就叫做電子技術,其包括信息電子技術和電力電子技術兩大分支。信息電子技術包括 Analog (模擬) 電子技術和 Digital (數字) 電子技術。電子技術是對電子信號進行處理的技術,處理的方式主要有:信號的發生、放大、濾波、轉換。

什么是電路

電路或稱電子回路,也叫電子線路或稱電氣回路,簡稱網絡或回路。是按一定方式連接起來的電器設備和元器件,是為電荷流通提供了路徑的總體,如電源、電阻、電容、電感、二極管、三極管、晶體管、IC和電鍵等,構成的網絡、硬件。負電荷可以在其中流動。

電流流過的回路叫做電路,又稱導電回路。用電源、負載、導線、開關等元器件就可以組成最簡單的電路。電路導通叫做通路。只有通路,電路中才有電流通過。電路某一處斷開叫做斷路或者開路。如果電路中電源正負極間沒有負載而是直接接通叫做短路,這種情況是決不允許的。另有一種短路是指某個元件的兩端直接接通,此時電流從直接接通處流經而不會經過該元件,這種情況叫做該元件短路。開路(或斷路)是允許的,而第一種短路決不允許,因為電源的短路會導致電源、用電器、電流表被燒壞。

數字信號

TTL和帶緩沖的TTL信號   

輸出高電平>2.4V,輸出低電平<0.4V。在室溫下,一般輸出高電平是3.5V,輸出低電平是0.2V。最小輸入高電平和低電平:輸入高電平>=2.0V,輸入低電平<=0.8V,噪聲容限是0.4V。

CMOS電平

台湾佬娱乐网 1邏輯電平電壓接近于電源電壓,0邏輯電平接近于0V。而且具有很寬的噪聲容限。

電平轉換電路

因為TTL和COMS的高低電平的值不一樣(ttl 5v<==>cmos 3。3v),所以互相連接時需要電平的轉換:就是用兩個電阻對電平分壓,沒有什么高深的東西。

OC門

即集電極開路門電路,OD門,即漏極開路門電路,必須外界上拉電阻和電源才能將開關電平作為高低電平用。否則它一般只作為開關大電壓和大電流負載,所以又叫做驅動門電路。

TTL和COMS電路比較

  1. TTL電路是電流控制器件,而coms電路是電壓控制器件。
  2. TTL電路的速度快,傳輸延遲時間短(5-10ns),但是功耗大。COMS電路的速度慢,傳輸延遲時間長(25-50ns),但功耗低。COMS電路本身的功耗與輸入信號的脈沖頻率有關,頻率越高,芯片集越熱,這是正常現象。
  3. COMS電路的鎖定效應: COMS電路由于輸入太大的電流,內部的電流急劇增大,除非切斷電源,電流一直在增大。這種效應就是鎖定效應。當產生鎖定效應時,COMS的內部電流能達到40mA以上,很容易燒毀芯片。

防御措施

  1. 在輸入端和輸出端加鉗位電路,使輸入和輸出不超過不超過規定電壓。
  2. 芯片的電源輸入端加去耦電路,防止VDD端出現瞬間的高壓。
  3. 在VDD和外電源之間加線流電阻,即使有大的電流也不讓它進去。
  4. 當系統由幾個電源分別供電時,開關要按下列順序:開啟時,先開啟COMS電路得電源,再開啟輸入信號和負載的電源;關閉時,先關閉輸入信號和負載的電源,再關閉COMS電路的電源。

COMS電路的使用注意事項

  1. COMS電路時電壓控制器件,它的輸入總抗很大,對干擾信號的捕捉能力很強。所以,不用的管腳不要懸空,要接上拉電阻或者下拉電阻,給它一個恒定的電平。
  2. 輸入端接低內組的信號源時,要在輸入端和信號源之間要串聯限流電阻,使輸入的電流限制在1mA之內。
  3. 當接長信號傳輸線時,在COMS電路端接匹配電阻。
  4. 當輸入端接大電容時,應該在輸入端和電容間接保護電阻。電阻值為R=V0/1mA.V0是外界電容上的電壓。
  5. COMS的輸入電流超過1mA,就有可能燒壞COMS。

TTL門電路中輸入端負載特性(輸入端帶電阻特殊情況的處理)

  1. 懸空時相當于輸入端接高電平。因為這時可以看作是輸入端接一個無窮大的電阻。
  2. 在門電路輸入端串聯10K電阻后再輸入低電平,輸入端出呈現的是高電平而不是低電平。因為由TTL門電路的輸入端負載特性可知,只有在輸入端接的串聯電阻小于910歐時,它輸入來的低電平信號才能被門電路識別出來,串聯電阻再大的話輸入端就一直呈現高電平。這個一定要注意。COMS門電路就不用考慮這些了。

開漏輸出

TTL電路有集電極開路OC門,MOS管也有和集電極對應的漏極開路的OD門,它的輸出就叫做開漏輸出。OC門在截止時有漏電流輸出,那就是漏電流,為什么有漏電流呢?那是因為當三機管截止的時候,它的基極電流約等于0,但是并不是真正的為0,經過三極管的集電極的電流也就不是真正的 0,而是約0。而這個就是漏電流。開漏輸出:OC門的輸出就是開漏輸出;OD門的輸出也是開漏輸出。它可以吸收很大的電流,但是不能向外輸出的電流。所以,為了能輸入和輸出電流,它使用的時候要跟電源和上拉電阻一齊用。OD門一般作為輸出緩沖/驅動器、電平轉換器以及滿足吸收大負載電流的需要。

什么叫做圖騰柱,它與開漏電路有什么區別?

TTL集成電路中,輸出有接上拉三極管的輸出叫做圖騰柱輸出,沒有的叫做OC門。因為TTL就是一個三級關,圖騰柱也就是兩個三級管推挽相連。所以推挽就是圖騰。一般圖騰式輸出,高電平400UA,低電平8MA)

RS232和定義

RS-232-C

台湾佬娱乐网 RS-232C標準(協議)的全稱是EIA-RS-232C標準,其中EIA(Electronic Industry Association)代表美國電子工業協會,RS(recommeded standard)代表推薦標準,232是標識號,C代表RS232的最新一次修改(1969),在這之前,有RS232B、RS232A。。它規定連接電纜和機械、電氣特性、信號功能及傳送過程。

電氣特性

EIA-RS-232C對電器特性、邏輯電平和各種信號線功能都作了規定。
在TxD和RxD上:邏輯1(MARK)=-3V~-15V
邏輯0(SPACE)=+3~+15V
在RTS、CTS、DSR、DTR和DCD等控制線上:
信號有效(接通,ON狀態,正電壓)=+3V~+15V
信號無效(斷開,OFF狀態,負電壓)=-3V~-15V
以上規定說明了RS-323C標準對邏輯電平的定義。對于數據(信息碼):邏輯“1”(傳號)的電平低于-3V,邏輯“0”(空號)的電平高于+3V;對于控制信號;接通狀態(ON)即信號有效的電平高于+3V,斷開狀態(OFF)即信號無效的電平低于-3V,也就是當傳輸電平的絕對值大于3V時,電路可以有效地檢查出來,介于-3~+3V之間的電壓無意義,低于-15V或高于+15V的電壓也認為無意義,因此,實際工作時,應保證電平在±(3~15)V之間。
EIA-RS-232C與TTL轉換:EIA-RS-232C是用正負電壓來表示邏輯狀態,與TTL以高低電平表示邏輯狀態的規定不同。因此,為了能夠同計算機接口或終端的TTL器件連接,必須在EIA-RS-232C與TTL電路之間進行電平和邏輯關系的變換。實現這種變換的方法可用分立元件,也可用集成電路芯片。目前較為廣泛地使用集成電路轉換器件,如MC1488、SN75150芯片可完成TTL電平到EIA電平的轉換,而MC1489、SN75154可實現EIA電平到TTL電平的轉換。MAX232芯片可完成TTL←→EIA雙向電平轉換。

RS485/422(平衡信號)

RS485采用差分信號負邏輯,+2V~+6V表示“0”,- 6V~- 2V表示“1”。RS485有兩線制和四線制兩種接線,四線制只能實現點對點的通信方式,現很少采用,現在多采用的是兩線制接線方式,這種接線方式為總線式拓樸結構在同一總線上最多可以掛接32個結點。在RS485通信網絡中一般采用的是主從通信方式,即一個主機帶多個從機。很多情況下,連接RS-485通信鏈路時只是簡單地用一對雙絞線將各個接口的“A”、“B”端連接起來。而忽略了信號地的連接,這種連接方法在許多場合是能正常工作的,但卻埋下了很大的隱患,這有二個原因:(1)共模干擾問題: RS-485接口采用差分方式傳輸信號方式,并不需要相對于某個參照點來檢測信號,系統只需檢測兩線之間的電位差就可以了。但人們往往忽視了收發器有一定的共模電壓范圍,RS-485收發器共模電壓范圍為-7~+12V,只有滿足上述條件,整個網絡才能正常工作。當網絡線路中共模電壓超出此范圍時就會影響通信的穩定可靠,甚至損壞接口。(2)EMI問題:發送驅動器輸出信號中的共模部分需要一個返回通路,如沒有一個低阻的返回通道(信號地),就會以輻射的形式返回源端,整個總線就會像一個巨大的天線向外輻射電磁波。
由于PC機默認的只帶有RS232接口,有兩種方法可以得到PC上位機的RS485電路:(1)通過RS232/RS485轉換電路將PC機串口RS232信號轉換成RS485信號,對于情況比較復雜的工業環境最好是選用防浪涌帶隔離珊的產品。(2)通過PCI多串口卡,可以直接選用輸出信號為RS485類型的擴展卡。
RS-422標準全稱是“平衡電壓數字接口電路的電氣特性”,它定義了接口電路的特性。實際上還有一根信號地線,共5根線。由于接收器采用高輸入阻抗和發送驅動器比RS232更強的驅動能力,故允許在相同傳輸線上連接多個接收節點,最多可接10個節點。即一個主設備(Master),其余為從設備(Salve),從設備之間不能通信,所以RS-422支持點對多的雙向通信。接收器輸入阻抗為4k,故發端最大負載能力是10×4k+100Ω(終接電阻)。RS-422四線接口由于采用單獨的發送和接收通道,因此不必控制數據方向,各裝置之間任何必須的信號交換均可以按軟件方式(XON/XOFF握手)或硬件方式(一對單獨的雙絞線)。 RS-422的最大傳輸距離為4000英尺(約1219米),最大傳輸速率為10Mb/s。其平衡雙絞線的長度與傳輸速率成反比,在 100kb/s速率以下,才可能達到最大傳輸距離。只有在很短的距離下才能獲得最高速率傳輸。一般100米長的雙絞線上所能獲得的最大傳輸速率僅為 1Mb/s。

RS-422需要一終接電阻,要求其阻值約等于傳輸電纜的特性阻抗。在矩距離傳輸時可不需終接電阻,即一般在300米以下不需終接電阻。終接電阻接在傳輸電纜的最遠端。