10 Schaltungsdesign-Tipps, die jeder Designer kennen muss - Gunook

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zuletzt bearbeitet: 2024-01-30 07:16

Das Entwerfen von Schaltungen kann ziemlich entmutigend sein, da sich die Dinge in der Realität stark von dem unterscheiden, was wir in Büchern lesen. Es ist ziemlich offensichtlich, dass Sie, wenn Sie im Schaltungsdesign gut sein müssen, jede Komponente verstehen und ziemlich viel üben müssen. Aber es gibt jede Menge Tipps, die Designer kennen müssen, um Schaltungen zu entwerfen, die optimal sind und effizient funktionieren.

Ich habe mein Bestes versucht, um diese Tipps in diesem Instructable zu erklären, aber für einige Tipps benötigen Sie möglicherweise etwas mehr Erklärung, um es besser zu greifen. Zu diesem Zweck habe ich in fast allen Tipps unten weitere Leseressourcen hinzugefügt. Also nur für den Fall, dass Sie etwas mehr Klärung benötigen, lesen Sie den Link oder posten Sie ihn in das Kommentarfeld unten. Ich werde auf jeden Fall so gut wie möglich erklären.

Bitte besuchen Sie meine Website www.gadgetronicx.com, wenn Sie an elektronischen Schaltungen, Tutorials und Projekten interessiert sind.

Schritt 1: 10 TIPPS IN EINEM VIDEO

Ich habe es geschafft, ein 9-minütiges Video zu machen, in dem all diese Tipps erklärt werden. Für diejenigen, die nicht so gerne lange Artikel lesen, schlagen Sie vor, einen schnellen Weg zu nehmen und hoffen, dass es Ihnen gefällt:)

Schritt 2: VERWENDUNG VON ENTKOPPEL- UND KUPPLUNGSKONDENSATOREN:

Kondensatoren sind weithin für ihre Timing-Eigenschaften bekannt, jedoch ist die Filterung eine weitere wichtige Eigenschaft dieser Komponente, die von Schaltungsdesignern verwendet wurde. Wenn Sie mit Kondensatoren nicht vertraut sind, empfehle ich Ihnen, diese umfassende Anleitung über Kondensatoren und deren Verwendung in Schaltkreisen zu lesen

KONDENSATOREN ENTKOPPELN:

Netzteile sind wirklich instabil, das sollte man immer im Hinterkopf behalten. Jede Stromversorgung wird im praktischen Leben nicht stabil sein und oft schwankt die erhaltene Ausgangsspannung um mindestens einige hundert Millivolt. Wir können diese Art von Spannungsschwankungen oft nicht zulassen, während wir unseren Stromkreis mit Strom versorgen. Da Spannungsschwankungen zu Fehlverhalten der Schaltung führen können und insbesondere bei Mikrocontroller-Boards besteht sogar die Gefahr, dass die MCU eine Anweisung überspringt, was zu verheerenden Ergebnissen führen kann.

Um dies zu überwinden, fügen die Entwickler beim Entwerfen der Schaltung einen Kondensator parallel und in der Nähe der Stromversorgung hinzu. Wenn Sie wissen, wie der Kondensator funktioniert, wissen Sie, dass dieser Kondensator auf diese Weise vom Netzteil aufgeladen wird, bis er den Pegel von VCC erreicht. Sobald der Vcc-Pegel erreicht ist, fließt kein Strom mehr durch die Kappe und stoppt den Ladevorgang. Der Kondensator hält diese Ladung, bis die Spannung von der Stromversorgung abfällt. Bei Spannung von der Stromversorgung ändert sich die Spannung an den Platten eines Kondensators nicht sofort. In diesem Moment kompensiert der Kondensator sofort den Spannungsabfall von der Versorgung, indem er Strom von sich selbst liefert.

Ebenso, wenn die Spannung schwankt, sonst entsteht eine Spannungsspitze im Ausgang. Der Kondensator beginnt sich in Bezug auf die Spitze aufzuladen und entlädt sich dann, während die Spannung konstant gehalten wird, wodurch die Spitze den digitalen Chip nicht erreicht und somit ein gleichmäßiges Arbeiten gewährleistet.

Kupplungskondensatoren:

Dies sind Kondensatoren, die in Verstärkerschaltungen weit verbreitet sind. Anders als die Entkopplungskondensatoren stehen einem eingehenden Signal im Weg. Ebenso ist die Rolle dieser Kondensatoren der der Entkopplung in einer Schaltung genau entgegengesetzt. Koppelkondensatoren blockieren das niederfrequente Rauschen oder das DC-Element in einem Signal. Dies beruht auf der Tatsache, dass kein Gleichstrom durch einen Kondensator fließen kann.

Der Entkopplungskondensator wird in Verstärkern extrem verwendet, da er das Gleichstrom- oder Niederfrequenzrauschen im Signal dämpft und nur hochfrequente nutzbare Signale durchlässt. Obwohl der Frequenzbereich der Dämpfung des Signals vom Wert des Kondensators abhängt, da die Reaktanz eines Kondensators für verschiedene Frequenzbereiche variiert. Sie können den Kondensator auswählen, der Ihren Anforderungen entspricht.

Höher die Frequenz, die Sie durch Ihren Kondensator zulassen müssen, niedriger sollte der Kapazitätswert Ihres Kondensators sein. Um beispielsweise ein 100-Hz-Signal zuzulassen, sollte Ihr Kondensatorwert etwa 10 uF betragen, aber für das Zulassen eines 10 kHz-Signals reichen 10 nF aus. Auch dies ist nur eine grobe Schätzung der Cap-Werte und Sie müssen die Reaktanz für Ihr Frequenzsignal mit der Formel 1 / (2 * Pi * f * c) berechnen und den Kondensator auswählen, der Ihrem gewünschten Signal die geringste Reaktanz bietet.

Lesen Sie mehr unter:

Schritt 3: VERWENDUNG DER PULL-UP- UND PULL-DOWN-WIDERSTÄNDE:

„Floating State sollte immer vermieden werden“, hört man oft beim Design digitaler Schaltungen. Und es ist eine goldene Regel, die Sie befolgen müssen, wenn Sie etwas entwerfen, das digitale ICs und Schalter beinhaltet. Alle digitalen ICs arbeiten auf einer bestimmten Logikebene und es gibt viele Logikfamilien. Davon sind TTL und CMOS ziemlich bekannt.

Diese Logikpegel bestimmen die Eingangsspannung in einem digitalen IC, um sie entweder als 1 oder als 0 zu interpretieren. Zum Beispiel bei +5 V als Vcc werden Spannungspegel von 5 bis 2,8 V als Logik 1 interpretiert und 0 bis 0,8 V werden interpretiert als Logik 0. Alles, was in diesen Spannungsbereich von 0,9 bis 2,7 V fällt, ist ein unbestimmter Bereich und der Chip wird entweder als 0 oder als 1 interpretiert, was wir nicht wirklich sagen können.

Um das obige Szenario zu vermeiden, verwenden wir Widerstände, um die Spannung in den Eingangspins zu fixieren. Pull-Up-Widerstände, um die Spannung nahe Vcc zu fixieren (Spannungsabfall existiert aufgrund des Stromflusses) und Pull-Down-Widerstände, um die Spannung nahe an GND-Pins zu ziehen. Auf diese Weise kann der Floating-Zustand in den Eingängen vermieden werden, um ein falsches Verhalten unserer digitalen ICs zu vermeiden.

Wie gesagt, diese Pull-Up- und Pull-Down-Widerstände werden sich für Mikrocontroller und digitale Chips als nützlich erweisen. Beachten Sie jedoch, dass viele moderne MCUs mit internen Pull-Up- und Pull-Down-Widerständen ausgestattet sind, die mit dem Code aktiviert werden können. Sie können also das Datenblatt dafür überprüfen und entweder Pull-Up- / Down-Widerstände verwenden oder entsprechend eliminieren.

Lesen Sie mehr unter: