超強(qiáng)梳理！55條模電數(shù)電必備知識

模電主要講述對模擬信號進(jìn)行產(chǎn)生、放大和處理的模擬集成電路;數(shù)電主要是通過數(shù)字邏輯和計算去分析、處理信號，數(shù)字邏輯電路的構(gòu)成及運(yùn)用。由于數(shù)字電路穩(wěn)定性高，結(jié)果再現(xiàn)性好;易于設(shè)計等諸多優(yōu)點(diǎn)，因此是今后的發(fā)展方向。但現(xiàn)實(shí)世界中信息都是模擬信息，模電是不可能淘汰的。單就一個系統(tǒng)而言模電部分可能會減少，理想構(gòu)成為：模擬輸入—AD采樣(數(shù)字化)--數(shù)字處理—DA轉(zhuǎn)換—模擬輸出。

1、HC為COMS電平，HCT為TTL電平

2、LS輸入開路為高電平，HC輸入不允許開路，HC一般都要求有上下拉電阻來確定輸入端無效時的電平。LS卻沒有這個要求

3、LS輸出下拉強(qiáng)上拉弱，HC上拉下拉相同

4、工作電壓：LS只能用5V，而HC一般為2V到6V

5、CMOS可以驅(qū)動TTL，但反過來是不行的。TTL電路驅(qū)動COMS電路時需要加上拉電阻，將2.4V~3.6V之間的電壓上拉起來，讓CMOS檢測到高電平輸入

6、驅(qū)動能力不同，LS一般高電平的驅(qū)動能力為5mA，低電平為20mA;而CMOS的高低電平均為5mA

7、RS232電平為+12V為邏輯負(fù)，-12為邏輯正

8、74系列為商用，54為軍用

9、TTL高電平>2.4V,TTL低電平<0.4V,噪聲容限0.4V

10、OC門，即集電極開路門電路(為什么會有OC門?因?yàn)橐獙?shí)現(xiàn)“線與”邏輯)，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(guān)電平作為高低電平用。否則它一般只作為開關(guān)大電壓和大電流負(fù)載，所以又叫做驅(qū)動門電路。并且只能吸收電流，必須外界上拉電阻和電源才才能對外輸出電流

11、COMS的輸入電流超過1mA，就有可能燒壞COMS

12、當(dāng)接長信號傳輸線時，在COMS電路端接匹配電阻

13、在門電路輸入端串聯(lián)10K電阻后再輸入低電平，輸入端出呈現(xiàn)的是高電平而不是低電平

14、如果電路中出現(xiàn)3.3V的COMS電路去驅(qū)動5VCMOS電路的情況，如3.3V單片機(jī)去驅(qū)動74HC,這種情況有以下幾種方法解決，最簡單的就是直接將74HC換成74HCT的芯片，因?yàn)?.3VCMOS可以直接驅(qū)動5V的TTL電路;或者加電壓轉(zhuǎn)換芯片;還有就是把單片機(jī)的I/O口設(shè)為開漏，然后加上拉電阻到5V，這種情況下得根據(jù)實(shí)際情況調(diào)整電阻的大小，以保證信號的上升沿時間。

15、邏輯門輸出為高電平時的負(fù)載電流(為拉電流)，邏輯門輸出為低電平時的負(fù)載電流(為灌電流)

16、由于漏級開路，所以后級電路必須接一上拉電阻，上拉電阻的電源電壓就可以決定輸出電平。這樣漏極開路形式就可以連接不同電平的器件，用于電平轉(zhuǎn)換。需要注意的一點(diǎn)：在上升沿的時候通過外部上拉無源電阻對負(fù)載進(jìn)行充電，所以上升沿的時間可能不夠迅速，盡量使用下降沿

17、幾種電平轉(zhuǎn)換方法：

(1)晶體管+上拉電阻法

就是一個雙極型三極管或MOSFET，C/D極接一個上拉電阻到正電源，輸入電平很靈活，輸出電平大致就是正電源電平。

(2)OC/OD器件+上拉電阻法

跟1)類似。適用于器件輸出剛好為OC/OD的場合。

(3)74xHCT系列芯片升壓(3.3V→5V)

凡是輸入與5VTTL電平兼容的5VCMOS器件都可以用作3.3V→5V電平轉(zhuǎn)換。

——這是由于3.3VCMOS的電平剛好和5VTTL電平兼容(巧合)，而CMOS的輸出電平總是接近電源電平的。

廉價的選擇如74xHCT(HCT/AHCT/VHCT/AHCT1G/VHCT1G/...)系列(那個字母T就表示TTL兼容)。

(4)超限輸入降壓法(5V→3.3V,3.3V→1.8V,...)

凡是允許輸入電平超過電源的邏輯器件，都可以用作降低電平。

這里的"超限"是指超過電源，許多較古老的器件都不允許輸入電壓超過電源，但越來越多的新器件取消了這個限制(改變了輸入級保護(hù)電路)。

例如，74AHC/VHC系列芯片，其datasheets明確注明"輸入電壓范圍為0~5.5V"，如果采用3.3V供電，就可以實(shí)現(xiàn)5V→3.3V電平轉(zhuǎn)換。

(5)專用電平轉(zhuǎn)換芯片

最著名的就是164245，不僅可以用作升壓/降壓，而且允許兩邊電源不同步。這是最通用的電平轉(zhuǎn)換方案，但是也是很昂貴的(俺前不久買還是￥45/片，雖是零售，也貴的嚇人)，因此若非必要，最好用前兩個方案。

(6)電阻分壓法

最簡單的降低電平的方法。5V電平，經(jīng)1.6k+3.3k電阻分壓，就是3.3V。

(7)限流電阻法

18、無極性電容和有極性電容：前者的封裝基本為0805，0603。后者用的最多為鋁電解電容，好一點(diǎn)的鉭電容

19、PQFP(PlasticQuadFlatPackage,塑料四邊引出扁平封裝),BGA(BallGridArrayPackage,球柵陣列封裝),PGA(PinGridArrayPackage,針柵陣列封裝),PLCC(PlasticLeadedChipCarrier,塑料有引線芯片載體),SOP(SmallOutlinePackage,小尺寸封裝),TOSP(ThinSmallOutlinePackage,薄小外形封裝),SOIC(SmallOutlineIntegratedCircuitPackage,小外形集成電路封裝)

集成電路常見的封裝形式：

QFP(quadflatpackage)四面有鷗翼型腳(封裝)

BGA(ballgridarray)球柵陣列(封裝)

PLCC(plasticleadedchipcarrier)四邊有內(nèi)勾型腳(封裝)

SOJ(smalloutlinejunction)兩邊有內(nèi)勾型腳(封裝)

SOIC(smalloutlineintegratedcircuit)兩面有鷗翼型腳(封裝)

20、屏蔽線對靜電有很強(qiáng)的抑制作用，雙絞線對電磁感應(yīng)也有一定的抑制效果

21、模擬信號采樣抗干擾技術(shù)：可以采用具有差動輸入的測量放大器，采用屏蔽雙膠線傳輸測量信號，或?qū)㈦妷盒盘柛淖優(yōu)殡娏餍盘枺约安捎米枞轂V波等技術(shù)

22、閑置不用的IC管腳不要懸空以避免干擾引入。不用的運(yùn)算放大器正輸入端接地，負(fù)輸入端接輸出。單片機(jī)不用的I/O口定義成輸出。單片機(jī)上有一個以上電源、接地端，每個都要接上，不要懸空

23、電阻阻值色環(huán)表示法：普通的色環(huán)電阻器用4環(huán)表示,精密電阻器用5環(huán)表示

24、電阻的作用為分流、限流、分壓、偏置、濾波(與電容器組合使用)和阻抗匹配等

25、電容的作用：隔直流,旁路,耦合,濾波,補(bǔ)償,充放電,儲能等

26、一般電容的數(shù)字表示法單位為pF，電解電容一般為uF

27、電容器的主要性能指標(biāo)：電容器的容量(即儲存電荷的容量),耐壓值(指在額定溫度范圍內(nèi)電容能長時間可靠工作的最大直流電壓或最大交流電壓的有效值)耐溫值(表示電容所能承受的最高工作溫度。).

28、電感器的作用：濾波，陷波，振蕩，儲存磁能等

29、電感器的分類:空芯電感和磁芯電感.磁芯電感又可稱為鐵芯電感和銅芯電感等

30、半導(dǎo)體二極管的分類a按材質(zhì)分：硅二極管和鍺二極管;b按用途分：整流二極管，檢波二極管，穩(wěn)壓二極管，發(fā)光二極管，光電二極管，變?nèi)荻O管。

31、場效應(yīng)管是電壓控制元件，而晶體管是電流控制元件。在只允許從信號源取較少電流的情況下，應(yīng)選用場效應(yīng)管;而在信號電壓較低，又允許從信號源取較多電流的條件下，應(yīng)選用晶體管

32、Socket是一種插座封裝形式,是一種矩型的插座;Slot是一種插槽封裝形式,是一種長方形的插槽

33、晶振的測量方法:用萬用表RX10K檔測量石英晶體振蕩器的正,反向電阻值.正常時應(yīng)為無窮大.若測得石英晶體振蕩器有一定的阻值或?yàn)榱?則說明該石英晶體振蕩器已漏電或擊穿損壞

34、IO口輸出高電平時，驅(qū)動能力最低，對外顯示為推電流;IO口輸出低電平時，驅(qū)動能力最大，對外顯示為拉電流

35、外圍集成數(shù)字驅(qū)動電路如果驅(qū)動的是感性負(fù)載，必須加限流電阻或鉗住二極管

36、9013提供的驅(qū)動電流有300mA

37、輸出數(shù)據(jù)應(yīng)該鎖存(外圍速度跟不上，所以需要鎖存)，輸入數(shù)據(jù)應(yīng)該有三態(tài)緩沖(加入了高阻狀態(tài)，不至于對內(nèi)部的數(shù)據(jù)總線產(chǎn)生影響)

38、8位并行輸出口(必須帶有鎖存功能)：74LS377,74LS273.8位并行輸入口(必須是三態(tài)門)：74LS373,74LS244

39、串行口擴(kuò)展并行口，并行輸入口：74LS165。并行輸出口：74LS164

40、鍵盤工作方式有三種：1、編程掃描方式2、定時掃描方式3、中斷方式。還可以專門設(shè)計一個IO口用來進(jìn)行雙功能鍵的設(shè)計(上檔鍵和下檔鍵)

41、對于TTL負(fù)載，主要應(yīng)考慮直流負(fù)載特性，因?yàn)門TL的電流大，分布電容小。對于MOS型負(fù)載，主要應(yīng)考慮交流負(fù)載特性，因?yàn)镸OS型負(fù)載的輸入電流小，主要考慮分布電容

42、特別注意總線負(fù)載平衡的概念!

43、上拉電阻的好處：1、提高信號電平2、提高總線的抗電磁干擾能力(電磁信號通過DB進(jìn)入CPU)3、抑制靜電干擾(CMOS芯片)4、反射波干擾(長遠(yuǎn)距離傳輸)

44、穩(wěn)壓時，采用兩級集成穩(wěn)壓芯片穩(wěn)壓效果更好

45、傳輸線的阻抗匹配：1、終端并聯(lián)阻抗匹配(高電平下降)2、始端串聯(lián)匹配(低電平抬高)3、終端并聯(lián)隔直流匹配(RC串聯(lián)接地)4、終端接鉗位二極管

46、接地分兩種：外殼接地(真正的接地)和工作接地(浮地)

47、在單片機(jī)中地的種類：數(shù)字地，模擬地，功率地(電流大，地線粗)，信號地，交流地，屏蔽地

48、一點(diǎn)接地：低頻電路(1MHZ以下)。多點(diǎn)接地：高頻電路(10MHZ以上)

49、交流地與信號地不能公用，數(shù)字地和模擬地最好分開，然后在一點(diǎn)相連

50、揩振回路：可以選用云母、高頻陶瓷電容，隔直流：可以選用紙介、滌綸、云母、電解、陶瓷等電容，濾波：可以選用電解電容，旁路：可以選用滌綸、紙介、陶瓷、電解等電容

51、二極管應(yīng)用電路

(1)限幅電路---利用二極管單向?qū)щ娦院蛯?dǎo)通后兩端電壓基本不變的特點(diǎn)組成，將信號限定在某一范圍中變化，分為單限幅和雙限幅電路。多用于信號處理電路中。

(2)箝位電路---將輸出電壓箝位在一定數(shù)值上。

(3)開關(guān)電路---利用二極管單向?qū)щ娦砸越油ê蛿嚅_電路，廣泛用于數(shù)字電路中。

(4)整流電路---利用二極管單向?qū)щ娦?，將交流信號變?yōu)橹绷餍盘?，廣泛用于直流穩(wěn)壓電源中。

(5)低電壓穩(wěn)壓電路---利用二極管導(dǎo)通后兩端電壓基本不變的特點(diǎn)，采用幾只二極管串聯(lián)，獲得3V以下輸出電壓

52、高頻旁路電容一般比較小，根據(jù)諧振頻率一般是0.1u，0.01u等，而去耦合電容一般比較大，是10uF或者更大

53、上拉電阻總結(jié)：

1、當(dāng)TTL電路驅(qū)動COMS電路時，如果TTL電路輸出的高電平低于COMS電路的最低高電平(一般為3.5V)，這時就需要在TTL的輸出端接上拉電阻，以提高輸出高電平的值。

2、OC門電路必須加上拉電阻，才能使用。

3、為加大輸出引腳的驅(qū)動能力，有的單片機(jī)管腳上也常使用上拉電阻。

4、在COMS芯片上，為了防止靜電造成損壞，不用的管腳不能懸空，一般接上拉電阻產(chǎn)生降低輸入阻抗，提供泄荷通路。

5、芯片的管腳加上拉電阻來提高輸出電平，從而提高芯片輸入信號的噪聲容限增強(qiáng)抗干擾能力。

6、提高總線的抗電磁干擾能力。管腳懸空就比較容易接受外界的電磁干擾。

7、長線傳輸中電阻不匹配容易引起反射波干擾，加上下拉電阻是電阻匹配，有效的抑制反射波干擾。

從節(jié)約功耗及芯片的灌電流能力考慮應(yīng)當(dāng)足夠大;電阻大，電流小。

從確保足夠的驅(qū)動電流考慮應(yīng)當(dāng)足夠小;電阻小，電流大。

54、上拉就是將不確定的信號通過一個電阻嵌位在高電平!電阻同時起限流作用!下拉同理!

55、旁路電容：產(chǎn)生一個交流分路，從而消去進(jìn)入易感區(qū)的那些不需要的能量。去耦電容：提供一個局部的直流電源給有源器件，以減少開關(guān)噪聲在板上的傳播和將噪聲引導(dǎo)到地(他的取值大約為旁路電容的1/100到1/1000