【5.20校内训练】

1.一般线宽设置成0.254mm。【具体线宽设置看6】

2.对于功能不大的小模块板子,贴片电容电阻的封装尽量选择C0805和R0805,便于焊接。0603和0402封装的贴片电容电阻都很难手焊。

3.对于用软件生成的电路,有些电阻会影响输出,不同情况下对印的正确阻值也不是确定唯一的。所以自己在做板子的时候,要把这些电阻改成“电位器”,板子制作完成后,调试的主要工作就是调节这些电位器。
【但需要注意:电位器不稳定,阻值可能有飘忽】

4.信号输入,输出,±Vcc,GND和测试点都要引出接口,常用的接口有三种:2.54排针,XH2.54,SMA。同一个点可以引出多个接口,提供多个接入方式。
(2.54是间距,要根据具体排针间距来选择)
注:HX2.54-3P在立创中找不到封装,可用CON3-2.54代替:
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5.过孔内径和直径参照文章:PCB板过孔大小

6.PCB布线宽度参照文章:PCB板布线中地线和电源线的布线规则
【参考视频:立创EDA+ALTIUM DESIGNER PCB设计入门(第2讲)第3部分
【指导老师意见】
不管任何板子,电源线都应该加粗,这样负载的变化对电源的电压波动影响就会更小。一般0.2A电流要求20mil以上,0.5A电流30mil以上,1A以上电流40mil以上,2A电流我80mil以上。电源线肯定是越粗越好。
对于运放构成的模拟电路,VCC和VEE尽可能30mil以上。到运放管脚处时,可以改到15mil,以防布线过不去。GND要比VCC和VEE宽
普通信号线宽可以设置成10mil
(30mil=0.762mm;15mil=0.381mm;10mil=0.254mm)
【实践】按照这个规则画出的PCB大致如下:
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7.立创EDA铺铜快捷键:
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【5.27~5.29七校联赛】

6.信号通路必须用SMA进行连接,不可用杜邦线!(杜邦线HX2.54仅用于VCC、VEE和GND通路的连接)杜邦线对信号的干扰很大,会导致硬件对信号的调理不佳,进一步导致不能很好地服务软件驱动单片机进行测量等工作。因此,PCB制作时必须保证SMA的使用。
另外,SMA的PCB封装有“垂直”和“平躺”两种,常用封装如下:
在这里插入图片描述在这里插入图片描述

【我们一般都使用垂直式的SMA,便于连线和板块排布。】

7.LM393和NE5532P虽然都是运放,但他们的作用和用途完全是不一样的!绝对不可以认为LM393是噪声较大的NE5532P。博主在制作过零比较器的时候误使用了NE5532P导致输出信号毛刺严重。
一般来说,LM系列都专门用于比较器(门限比较、迟滞比较),而NE5532P(包括OPA2354)都专门用于信号的放大(比如:反向放大电路,积分器,射极跟随器)
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8.关于LM393供电问题:
LM393的手册4号引脚(上图)标注的是GND,说明LM393使用单电源VCC供电。如果输入信号全是正压,那么单电源供电是可以的。但在实际使用中发现, 如果输入的信号存在反向负电压(比如直流偏置为0的正弦信号),必须使用双电源供电,4脚GND连接VEE。
如果这种情况下单电源供电,会产生非常大的毛刺。如下图:
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9.使用LM393制作比较器时,输出端要接上拉电阻(5k左右)。比如:
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这个是仿真电路(前级加去直流电路):
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10.反向放大器的+输入端可以接一个平衡电阻再接地,这个平衡电阻的阻值是Rf和R的并联阻值,比如:
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【2022暑假初期(7月上旬)TI杯赛前训练】

1.绘制和制作一个直流电源板
初衷:多级VCC、VEE和GND的连接最好全部并接在电源两端,共地。多级串联取VCC会互相干扰。因此需要做一个电源板,提供多级VCC、VEE和GND的管脚供应。
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自制电源板:详见【信号调理】【PCB】电源板(提供±2v5,3v3,5v,12v供电)的制作——电赛使用

2.学习“仪表放大器”:
仪表放大器一般用于“测量系统”。简单的测量系统即传感器,仪表放大器接在传感器后级用于放大差模信号抑制共模信号,这是比较常见的用法。
在这里插入图片描述
通过外接RG的调节,来调节总的放大倍数。
(常用仪表放大器:INA128)

【文章:运算放大器和仪表放大器有哪些区别?
【视频:集成仪表放大器之功能实现
3.微弱信号放大
【文章:几种微弱信号处理电路

4.差分放大电路的单一信号输入问题
我们在课内学习了长尾式差动电路,知道了通过Re(或镜像电流源)来放大差模信号,抑制共模信号的原理。但是一直困扰我的一个问题是,差分电路有两个输入口,但我们的信号只有一个,那么信号是如何进行“差分输入”的
(Ui1和Ui2都是信号输入口,但我现在输入的信号只有一个Ui,如何输入Ui?)
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【非常好的一个视频:差分信号到底是啥信号,它和常见的单端输入信号有什么区别
【文章:差分信号解释
【文章:差分信号_差分信号全面详解!
由此可见,我们平常使用的单端信号必须转化为幅值相等,相位相反的两个信号(即“差模信号”),才能进行差分电路的输入。

单端信号只使用一根信号线进行传输。由于信号每一点的电压都是相对于地而言的。,在长距离传输时,不同位置地平面的电位可能会有差别,这就导致了信号的误差,即不稳定因素。加之可能会有干扰信号,这就导致了单端信号的抗干扰能力很差。
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差分信号使用两根信号线传输信号。两根线上信号的每一点电压幅度相同,方向相反。首先,如果在某一点地平面电位有浮动,或者有共模干扰信号加入,这些误差会同时同方向地作用在两根信号线上。但由于最后差分信号会进行相减的操作,因此这些误差会被减操作抵消掉,也就是很好地抵抗了干扰。至于这个减操作,就是差分放大器要做的事情了。
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那么,如何将单端信号转化成分模信号呢?
【指导老师意见】如果输入信号是单端信号,需要用巴伦转换为差分信号。
【文章:巴伦电路基础
【文章:巴伦的设计与仿真分析(含阻抗匹配)
对于电赛来说,我们一般使用LC巴伦电路
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5.修改运放PCB供电思路:【重要】
先前使用3个HX2.54分别供VCC、VEE和GND。现在,改进为仅仅使用一个HX2.54-3P,每个管口对应VCC、VEE和GND。这样,可以配合电源板进行系统的供电。
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6.【PCB布线技巧
由于最后板子整体要覆铜(GND),所以一开始没有必要连接GND,这样可以避免GND阻挡其他的走线。最优的做法是在一开始对板子整体覆铜,再在上面摆放元件,连接其他的线(不需要连接GND),最后重铺一次即可。


【2022年7月中下旬集训】

1.制作TLV3501高速比较器,替代常规过零和迟滞比较器。
【参考文章:TLV3501超高速电压比较器模块
【参考文章:运放专题:电压比较器

2.根据信号要求的最大频率,选择对应性能的运放,这很重要。不然运放带宽性能达不到,没办法完成任务。常用:

NE5532P:上限100KHz

OPA2354:上限150MHz

OPA810:上限800MHz
注意:OPA810是单运放,封装和双运放有出入。而且,目前这款芯片处于短缺状态。
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3.搭建“晶体三极管”放大电路

详见:【信号调理】用“晶体三极管”搭建CE放大器的实操经验分享

持续更新…

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