嵌入式软硬件常识
常見電容的種類有哪些，選型時應(yīng)考慮哪些參數(shù)?
?分類：
按照不同的方式電容的分類也有很多種，以下總結(jié)幾類常見的
1.按材料分，有云母電容、電解電容、陶瓷電容、鉭電容等不同類型;
2.按用途分，有濾波電容、旁路電容、耦合電容、負(fù)載電容等;
3. 按照極性分，有無極性電容、有極性電容。
參數(shù)：
? ? ? ? ?1.標(biāo)稱容值與誤差2.額定電壓3.溫度系數(shù)4.絕緣電阻
? ? ? ? 5.損耗 6.頻率特性7.介質(zhì)8.封裝尺寸 9.成本
2.列舉常用的3種電力電子功率控制器件，并說明其工作原理。
? ? 電阻、電容、電感、二 極管、三極管等都是電子電路常用的器件.
電阻器是一種能夠阻礙電流通過的元器件，簡稱電阻。
作用：分流、限流、分壓、降壓、隔離、偏置等。
電容器是一種容納貯存電荷的器件，簡稱電容。電路中一般用“C”加數(shù)字表示。分無極和有極兩類，有極新電容長腳為正極、短腳為負(fù)極。
特性：隔直流電通交流電。
作用：隔直，耦合，旁路，濾波，調(diào)諧回路、能量轉(zhuǎn)換控制電路等方面。
好壞判別：兩極短路放電后，用萬用表電阻擋測，表針擺出后能返回到原處為好；表針擺出后不返回為短路；表針擺出后返回不到原處為好漏電；表針不擺出為開路；短路、開路、漏電嚴(yán)重為損壞。對于小電容，測量表針不擺動，再用串聯(lián)“電筆法”或“交流信號法” 判定好壞，
電感線圈是將絕緣的導(dǎo)線在絕緣的骨架上繞一定的圈數(shù)制成，有的還加上磁芯或鐵芯材料，通電后產(chǎn)生電感量，是能夠把電能轉(zhuǎn)化為磁能而存儲起來的元件。
電感的特性：通直流電阻交流電。
作用：濾波、升壓、諧振、分頻等。在電路中可與電容組成串、并聯(lián)振蕩電路。
好壞判別：用萬用表電阻擋測有一定阻值不開、短路為好。（燒壞一般變黑色）
二極管是一種半導(dǎo)體元器件，由一個PN結(jié)構(gòu)成。分正負(fù)極，P為正極，N為負(fù)極；有普通、穩(wěn)壓、變?nèi)荨l(fā)光、開關(guān)、光電等二極管。
作用：整流、穩(wěn)壓、變?nèi)荨l(fā)光（LED）、升壓、開關(guān)等作用。
三極管是一種電流控制型器件半導(dǎo)體元器件，又稱晶體管。主要應(yīng)用了放大電路和開關(guān)電路，是一種小電流控制大電流的放大元件。
三極管的放大作用就是：集電極電流受基極電流的控制 ，并且基極電流很小的變化，會引起集電極電流很大的變化，且變化滿足一定的比例關(guān)系：集電極電流的變化量是基極電流變化量的β倍，即電流變化被放大了β倍。
作用：放大（電壓電流）、穩(wěn)壓、開關(guān)、振蕩等作用。
繼電器是用較小的電流.較低的電壓去控制較大電流。在電路中起著自動調(diào)節(jié)、安全保護(hù)、轉(zhuǎn)換電路等作用。
3.畫出全波整流和半波整流原理圖，并畫出整流后的電壓波形圖。
半波整流電路：是一種最簡單的整流電路。它由電源變壓器T、整流二極管D 和電阻性負(fù)載RL組成。變壓器把市電電壓（多為220伏）變換為所需要的交變電壓U2，D 再把交流電變換為脈動直流電。
?4.TVS與壓敏電阻各有何特點，各適用哪些場合?
一 壓敏電阻
壓敏電阻的特點：
a）優(yōu)點：電壓范圍很寬，可從幾伏到幾千伏； 吸收浪涌電流可從幾十到幾千安培，反應(yīng)速度快， 無極性，無續(xù)流，峰值電流承受能力較大，價格低。
b）缺點：鉗位電壓較高，一般可以達(dá)到工作電 壓的 2~3 倍；而且，隨著受到浪涌沖擊次數(shù)的增加， 漏電流增加；另外，響應(yīng)時間較長，寄生電容較大。
c）適用場合：直流電源線、低頻信號線，或者 與氣體放電管串聯(lián)起來用在交流電源線上。
壓敏電阻的選擇：
a）從抑制瞬變干擾的角度出發(fā)，壓敏電壓要盡 量降低以接近被保護(hù)電路的工作電壓；
從提高元件 壽命來看，又要拉開兩者差距。一般折衷的選取方 案為：對交流工作電路，壓敏電壓值為工作電壓的2.2 倍；對直流工作電路，壓敏電壓值為工作電壓的 1.5 倍。
b）通流量的選取：在實際應(yīng)用中，壓敏電阻所 吸收的最大浪涌電流應(yīng)小于它的最大通流量。對同 一應(yīng)用場合，當(dāng)最大通流量增加一倍，壓敏電阻的 壽命也同步增加一倍。
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二 瞬態(tài)抑制二極管-TVS管
學(xué)習(xí)資料：TVS防護(hù)電路的典型應(yīng)用
TVS 為電壓箝位型工作方式，亞納秒級的響應(yīng) 速度。
TVS 有多種封裝方式，可滿足不同場合的需 要。
當(dāng) TVS 上的電壓超過一定的幅度時，器件迅速 導(dǎo)通，通過 PN 結(jié)反向過壓雪崩擊穿將浪涌能量泄放掉。由于這類器件導(dǎo)通后阻抗很小，因此它的箝位電壓很平坦，并且很接近工作電壓。
特點
a）優(yōu)點：響應(yīng)時間短，漏電流小，擊穿電壓偏 差小，箝位電壓低（相對于工作電壓），動作精度 高，無跟隨電流（續(xù)流），體積小，每次經(jīng)受瞬變電 壓后其性能不會下降，可靠性高。
b）缺點：由于所有功率都耗散在二極管的 PN 結(jié)上，因此它所承受的功率值較小，允許流過的電 流較小。一般的 TVS 器件的寄生電容較大，如在高 速數(shù)據(jù)線上使用，要用特制的低電容器件，但是低 電容器件的額定功率往往較小。
c）適用場合：浪涌能量較小的場合。如果浪涌 能量較大，要與其它大功率浪涌抑制器件一同使用， 則把它作為后級防護(hù)。
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5.圖1中S=5V,R1=10K,R2=1K,C1=0.1Uf,在t=0時刻接通電源S,則
1)當(dāng)t=?時C1兩端電壓達(dá)到4.5V。
2）當(dāng)C1兩端電壓為5v時，斷開電源S,并按下開關(guān)K1，則0.2毫秒后，C1兩端電壓為？
圖1
6.分析下圖中運放為何種類型，并說明其功能。
7.常用通訊接口電路有哪些，分別適用于哪些場合.
RS-232：也稱標(biāo)準(zhǔn)串口，最常用的一種串行通訊接口。傳統(tǒng)的RS-232-C接口標(biāo)準(zhǔn)有22根線，采用標(biāo)準(zhǔn)25芯D型插頭座（DB25），后來使用簡化為9芯D型插座（DB9）。RS-232采取不平衡傳輸方式，即所謂單端通訊。由于其發(fā)送電平與接收電平的差僅為2V至3V左右，所以其共模抑制能力差，再加上雙絞線上的分布電容，其傳送距離最大為約15米，最高速率為20kb/s。RS-232是為點對點（即只用一對收、發(fā)設(shè)備）通訊而設(shè)計的，其驅(qū)動器負(fù)載為3～7kΩ。所以RS-232適合本地設(shè)備之間的通信。
.RS-485：是從RS-422基礎(chǔ)上發(fā)展而來的，所以RS-485許多電氣規(guī)定與RS-422相仿。如都采用平衡傳輸方式、都需要在傳輸線上接終接電阻等。RS-485可以采用二線與四線方式，二線制可實現(xiàn)真正的多點雙向通信，而采用四線連接時，與RS-422一樣只能實現(xiàn)點對多的通信，即只能有一個主（Master）設(shè)備，其余為從設(shè)備，但它比RS-422有改進(jìn)，無論四線還是二線連接方式總線上可多接到32個設(shè)備。
?CAN通信：控制器局域網(wǎng)絡(luò)（Controller Area Network）是ISO國際標(biāo)準(zhǔn)化的串行通信協(xié)議。具有已經(jīng)被大家認(rèn)可的高性能和可靠性。CAN總線是半雙工的，雖然沒有單獨的時鐘線，但是其采用位時序的方法進(jìn)行同步傳輸。廣泛應(yīng)用于汽車、船舶等分布式控制系統(tǒng)
8.當(dāng)一個控制電路系統(tǒng)無法正常工作時，應(yīng)如何排除其故障，如果其主控芯片不能正常工作，又該如何排除?
（1） 通電觀察：通電后不要急于測量電氣指標(biāo)，而要觀察電路有無異常現(xiàn)象，例如有無冒煙現(xiàn)象，有無異常氣味，手摸集成電路外封裝，是否發(fā)燙8.等。如果出現(xiàn)異常現(xiàn)象，應(yīng)立即關(guān)斷電源，待排除故障后再通電。
（2） 靜態(tài)調(diào)試：靜態(tài)調(diào)試一般是指在不加輸入信號，或只加固定的電平信號的條件下所進(jìn)行的直流測試，可用萬用表測出電路中各點的電位，通過和理論估算值比較，結(jié)合電路原理的分析，判斷電路直流工作狀態(tài)是否正常，及時發(fā)現(xiàn)電路中已損壞或處于臨界工作狀態(tài)的元器件。通過更換器件或調(diào)整電路參數(shù)，使電路直流工作狀態(tài)符合設(shè)計要求。
（3） 動態(tài)調(diào)試：動態(tài)調(diào)試是在靜態(tài)調(diào)試的基礎(chǔ)上進(jìn)行的，在電路的輸入端加入合適的信號，按信號的流向，順序檢測各測試點的輸出信號，若發(fā)現(xiàn)不正常現(xiàn)象，應(yīng)分析其原因，并排除故障，再進(jìn)行調(diào)試，直到滿足要求。
9.直流無刷電機和有刷電機各有何特點，它們各自通過什么方式來調(diào)節(jié)速度？
1、有刷電機
電機工作時，線圈和換向器旋轉(zhuǎn)，磁鋼和碳刷不轉(zhuǎn)，線圈電流方向的交替變化是隨電機轉(zhuǎn)動的換相器和電刷來完成的。在電動車行業(yè)有刷電機分高速有刷電機和低速有刷電機。有刷電機和無刷電機有很多區(qū)別，從名字上可以看出有刷電機有碳刷，無刷電機沒有碳刷。
有刷電機有定子和轉(zhuǎn)子兩大部分組成，定子上有磁極（繞組式或永磁式），轉(zhuǎn)子有繞組，通電后，轉(zhuǎn)子上也形成磁場（磁極），定子和轉(zhuǎn)子的磁極之間有一個夾角，在定轉(zhuǎn)子磁場（N極和S極之間）的相互吸引下，使電機旋轉(zhuǎn)。改變電刷的位置，就可以改變定轉(zhuǎn)子磁極夾角（假設(shè)以定子的磁極為夾角起始邊，轉(zhuǎn)子的磁極為另一邊，由轉(zhuǎn)子的磁極指向定子的磁極的方向就是電機的旋轉(zhuǎn)方向）的方向，從而改變電機的旋轉(zhuǎn)方向。
? 2、無刷電機
無刷電機采取電子換向，線圈不動，磁極旋轉(zhuǎn)。無刷電機，是使用一套電子設(shè)備，通過霍爾元件，感知永磁體磁極的位置，根據(jù)這種感知，使用電子線路，適時切換線圈中電流的方向，保證產(chǎn)生正確方向的磁力，來驅(qū)動電機。消除了有刷電機的缺點。
這些電路，就是電機控制器。無刷電機的控制器，還可以實現(xiàn)一些有刷電機不能實現(xiàn)的功能，比如調(diào)整電源切換角，制動電機，使電機反轉(zhuǎn)，鎖住電機，利用剎車信號，停止給電機供電。現(xiàn)在電瓶車的電子報警鎖，就充分利用了這些功能。
無刷直流電機由電動機主體和驅(qū)動器組成，是一種典型的機電一體化產(chǎn)品。由于無刷直流電動機是以自控式運行的，所以不會象變頻調(diào)速下重載啟動的同步電機那樣在轉(zhuǎn)子上另加啟動繞組，也不會在負(fù)載突變時產(chǎn)生振蕩和失步。
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有刷電機與無刷電機的區(qū)別詳解
一、調(diào)速方式的區(qū)別
實際上兩種電機的控制都是調(diào)壓，只是由于無刷直流采用了電子換向，所以要有數(shù)字控制才可以實現(xiàn)了，而有刷直流是通過碳刷換向的，利用可控硅等傳統(tǒng)模擬電路都可以控制，比較簡單。
1、有刷馬達(dá)調(diào)速過程是調(diào)整馬達(dá)供電電源電壓的高低。調(diào)整后的電壓電流通過整流子及電刷地轉(zhuǎn)換，改變電極產(chǎn)生的磁場強弱，達(dá)到改變轉(zhuǎn)速的目的。這一過程被稱之為變壓調(diào)速。
2、無刷馬達(dá)調(diào)速過程是馬達(dá)的供電電源的電壓不變，改變電調(diào)的控制信號，通過微處理器再改變大功率MOS管的開關(guān)速率，來實現(xiàn)轉(zhuǎn)速的改變。這一過程被稱之為變頻調(diào)速。
二、性能差異
1、有刷電機結(jié)構(gòu)簡單、開發(fā)時間久、技術(shù)成
? ? ? ? ? ? 有刷電機是傳統(tǒng)產(chǎn)品，性能比較穩(wěn)定。無刷電機是升級產(chǎn)品，其壽命性能比有刷電機好。但其控制電路比較復(fù)雜，對元件的老化篩選要求比較嚴(yán)格。
無刷電機誕生不久，人們就發(fā)明了直流有刷電機。由于直流有刷電機機構(gòu)簡單，生產(chǎn)加工容易，維修方便，容易控制；直流電機還具有響應(yīng)快速、較大的起動轉(zhuǎn)矩、從零轉(zhuǎn)速至額定轉(zhuǎn)速具備可提供額定轉(zhuǎn)矩的性能，所以一經(jīng)問世就得到了廣泛應(yīng)用。
2、直流有刷電機響應(yīng)速度快，起動扭矩大
直流有刷電機起動響應(yīng)速度快，起動扭矩大，變速平穩(wěn)，速度從零到最大幾乎感覺不到振動，起動時可帶動更大的負(fù)荷。無刷電機起動電阻大（感抗），所以功率因素小，起動扭矩相對較小，起動時有嗡嗡聲，并伴隨著強烈震動，起動時帶動負(fù)荷較小。
3、直流有刷電機運行平穩(wěn)，起、制動效果好
有刷電機是通過調(diào)壓調(diào)速，所以起動和制動平穩(wěn)，恒速運行時也平穩(wěn)。無刷電機通常是數(shù)字變頻控制，先將交流變成直流，直流再變成交流，通過頻率變化控制轉(zhuǎn)速，所以無刷電機在起動和制動時運行不平穩(wěn)，振動大，只有在速度恒定時才會平穩(wěn)。
4、直流有刷電機控制精度高
直流有刷電機通常和減速箱、譯碼器一起使用，使的電機的輸出功率更大，控制精度更高，控制精度可以達(dá)到0.01毫米，幾乎可以讓運動部件停在任何想要的地方。所有精密機床都是采用直流電機控制精度。無刷電機由于在啟動和制動時不平穩(wěn)，所以運動部件每次都會停到不同的位置上，必須通過定位銷或限位器才可以停在想要的位置上。
5、直流有刷電機使用成本低，維修方便。 由于直流有刷電機結(jié)構(gòu)簡單，生產(chǎn)成本低，生產(chǎn)廠家多，技術(shù)比較成熟，所以應(yīng)用也比較廣泛，比如工廠、加工機床、精密儀器等，如果電機故障，只需更換碳刷即可，每個碳刷只需要幾元，非常便宜。無刷電機技術(shù)不成熟，價格較高，應(yīng)用范圍有限，主要應(yīng)在恒速設(shè)備上，比如變頻空調(diào)、冰箱等，無刷電機損壞只能更換。
6、無電刷、低干擾
無刷電機去除了電刷，最直接的變化就是沒有了有刷電機運轉(zhuǎn)時產(chǎn)生的電火花，這樣就極大減少了電火花對遙控?zé)o線電設(shè)備的干擾。
7、噪音低，運轉(zhuǎn)順暢
無刷電機沒有了電刷，運轉(zhuǎn)時摩擦力大大減小，運行順暢，噪音會低許多，這個優(yōu)點對于模型運行穩(wěn)定性是一個巨大的支持。
8、壽命長，低維護(hù)成本
少了電刷，無刷電機的磨損主要是在軸承上了，從機械角度看，無刷電機幾乎是一種免維護(hù)的電動機了，必要的時候，只需做一些除塵維護(hù)即可。
無刷電機可連續(xù)工作20000小時左右，常規(guī)的使用壽命7-10年。碳刷電機：可連續(xù)工作5000小時左右，常規(guī)的使用壽命2-3年。
? ? ? 9、應(yīng)用場合不同
? ? ? ? ?無刷電機的設(shè)備可以運用于：乳制品行業(yè)、釀造行業(yè)、肉制品加工行業(yè)、豆制品加工行業(yè)、飲料加工行業(yè)、糕點加工業(yè)、藥品業(yè)、電子精密廠、等一些更高要求的無塵車間等，像迪奧電器產(chǎn)的無刷電機（DIHOUR）干手器，運用到工廠里比較多。
節(jié)能方面，相對而言，無刷電機的耗電量只是碳刷的1/3。
?總而言之，有刷電機與無刷電機各有各的優(yōu)缺點，主要根據(jù)應(yīng)用場合和實際需求來選擇，總結(jié)如下表所示：
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10.在進(jìn)行PCB LAYOUT過程中應(yīng)注意哪些方面，當(dāng)電路功能無法通過EMC測試時，應(yīng)如何解決？
合理地接地、元器件之間合理的距離、合理地排列布局、合適的線寬、走線方式。
電源方面的EMC
按耦合通道可以分為 傳導(dǎo)干擾和輻射干擾。
按噪聲干擾可以分為 尖峰和諧波干擾。
工作過程中產(chǎn)生的浪涌和尖峰。
大電容的充放電、開關(guān)管的高頻工作切換產(chǎn)生的反向恢復(fù)電流等。
以上都是干擾源。
抑制方法
1 減小干擾源的干擾強度，或者切斷干擾源的傳播路徑
2 電路隔離 主要是屏蔽高頻部分 隔離模擬和數(shù)字電路
3 使用隔離器件隔離噪聲干擾
4 和靠的接地（分成不同的類型單獨設(shè)計如 直流地 交流地 數(shù)字地 模擬地 信號地 功率地 等）
5 加裝EMI濾波器
6 PCB 布局要合理
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總結(jié)
