原创 电路的正向设计

2010-1-28 09:02 3323 10 13 分类: 消费电子

 

 

  电路的正向设计还是很麻烦的,这里再次节选自己写的草稿,兄弟们看后可提点意见,第一次写尚在琢磨阶段:

1.jpg


推导部分略。
在无法得知参数的时候,需要把计算过程简化,从而得出参数的范围,选取可行的参数后进行验证,因此下面的设计分为两部分,第一部分是通过简化因素的办法得出每个参数的大致范围,第二个部分根据选取的值进行验证,得出复杂环境下最恶劣的工况。

上拉电阻Rp可首先进行估算,忽略所有微小的因素可得湿电流的计算公式为:

2.jpg


由 于湿电流要在9V电压下达到1mA以上,因此我们在选取V.batt=9V,V.r_dp=1.2V,V.sw_dp=0.3V,U.giff=1V,注 意以上参数的选值是在低温条件下,三极管和二极管的压降会很大,通过上面的代入可粗略得出R.p的最大值为6.4 KΩ。
另外一个限制因素是电阻的功耗,计算公式为:

3.jpg



元 件的参数在高温下变化,容易取到极限值,此时V.batt=16V,V.r_dp=0.4V,V.sw_dp=0V,U.giff=-1V,由前面的章节 我们知道贴片电阻的散热公式,我们并不希望电阻封装,选择1210是我们的极限,1210封装的散热能力为1/3W,在高温85度下,有一定的散失,计算 公式为b=【1-(85-70)/(135-70)】,135度是我们设计的最高温度,防止电阻在正常的工作电压下就达到很高的结温,因此我们可以得到最 大容许功耗为0.256W。将此数值代入功耗公式,可得出电阻的最小值为0.864 Kohm。
电 阻是有标准值的,从以上两个值中需要选取一个合适的数值,当然需要考虑电阻精度的影响。我们从E-24(精度5%)的表中选取:1KΩ,1.1KΩ, 1.2KΩ,1.3KΩ ,1.5KΩ,1.6KΩ,1.8KΩ,2KΩ,2.2KΩ,2.4KΩ,2.7KΩ,3KΩ,3.2KΩ,3.3KΩ,3.6KΩ.3.9KΩ,4.3KΩ,4.7KΩ,5.1KΩ,5.6KΩ。 0.9KΩ和6.2KΩ因为精度的原因都不符合,因此以上一组选项可实现我们的设计,我们这里选用3.3KΩ的电阻来进行我们的分析。
   接下来是分压电阻的选取和电阻比的计算,这个也可以进行估算,然后进行验证。对电阻比的计算可由两个式子联立得出:

4.jpg


对于V.IH_min和V.IL_max的取值以0.7×Vdd,0.3×Vdd,由于5V系统有波动,一般波动为1~2%,因此得出阈值为3.43V和1.53V。代入以上的数值可得分压比的范围
选 V.batt=9V,V.r_dp=1.2V,V.sw_dp=0.3V,V.IH_min=3.43V,可得出β≥0.84才能符合要求,当特殊的设计 需要在很低电压工作时,β随即相应变大。为了保持一定的余量,一般选取1.4以上保证V.batt=7.5V时候,电路也能够工作。
选V.batt=16V,V.r_dp=0.4V,V.sw_dp=0V,V.IL_max=1.53V, R.p=3.3K*0.92可得端口电压最大等于1.497,β任何取值都可满足。
  电阻的选择实际上是在选取一定电阻比下进行的,我们知道单片机的注入电流的算法为:

5.jpg


选 取V.batt=16V,V.r_dp=0.4V,V.sw_dp=0V,V.clamped一般为供电电源加上嵌位二极管的压降0.3V,因此 V.clamped=5.2V,β=1.5,我们设计注入电流最多为1mA,则可得出R.vd1最小值为6.9K,实际上如果有很多路低有效电路待机工 作,这个采用这组数值就会引起很大的电流注入至5V系统上。因此我们设计注入电流降低十倍,设计为100uA,所以Rvd1的最小值设计为69K。同时我 们设计的时候电阻不能太大,当开关有效的时候,滤波电容上的电荷需要从Rvd2的通路泄放出来,当开关断开的时候,从电阻Rvd2给Cf2充电,因此电阻 不能取太大。下面的式子为充放电时间常数:

6.jpg


一 般的设计的时间常数为5ms,Cf2的通常取值为10nF,因此可得Rvd1最大值为300K,而在此区间内可选的值为75 KΩ, 82 KΩ,91 KΩ, 100 KΩ, 110 KΩ, 120 KΩ, 130 KΩ, 150 KΩ,160KΩ, 180KΩ, 200KΩ, 220KΩ, 240KΩ, 270KΩ,如果电阻选择为1.5,则比较合适的电阻对为Rvd1=100KΩ,Rvd2=150KΩ;或者 Rvd1=200KΩ,Rvd2=300KΩ。

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文章评论3条评论)

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朱玉龙 2014-7-21 12:23

恩,现有明确的需求规格,承继自系统,然后在部件级别实现。设计的时候,拓扑是折中筛选出来的,参数是通过仿真、分析和测试得出来的。

用户1045354 2014-7-20 07:50

个人认为,“电路的正向设计”其规范的说法应该是“电路的分析法设计”,“试凑法”为其俗称。其逆向设计为“电路的综合法”设计。这是上一个世纪,电路理论家们早已为之付出了巨大精力的产物。

用户949391 2014-6-9 17:11

很不错 谢谢 经验丰富

用户1190942 2010-7-1 16:36

hao

用户1277994 2010-7-1 10:54

顶起!
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