原创 硬件设计中的一些术语

硬件设计中的一些术语

1.什么是BOM
2.什么是 LDO
3.什么是ESR
4.什么是TTL
5.什么是MOS、NMOS、PMOS、CMOS
6.什么是OC、OD
7.什么是线或逻辑与线与逻辑
8.什么是推挽结构
9.什么是MCU、RISC、CISC、DSP
10.什么是FPGA和ASIC
11.FPGA 与 CPLD 的异同点

1.BOM(BillOfMaterial),是制造业管理的重点之一,简单的定义就是“记载产品组成所需使用材料的表”。以一个新产品的诞生来看:首先是创意与可行性研究的初期过程,接下来的过程就是初步的工程技术分析与原型产品的设计,等到原型产品比较稳定后,经过自制或外购分析(MakeorBuyAnalysisandDecision)后就会产生第一版的工程料表(EBOM,EngineeringBOM)。到正式量产之前,第一版的生产料表(PBOM,ProductionBOM)必须要先完成,以便企业内的相关部门有所遵循。在此之后,就进入了正常的例行维护阶段。

2. 什么是 LDO（低压降）稳压器?
LDO 是一种线性稳压器。线性稳压器使用在其线性区域内运行的晶体管或 FET,从应用的输入电压中减去超额的电压,产生经过调节的输出电压。所谓压降电压,是指稳压器将输出电压维持在其额定值上下 100mV 之内所需的输入电压与输出电压差额的最小值。正输出电压的LDO（低压降）稳压器通常使用功率晶体管（也称为传递设备）作为 PNP。这种晶体管允许饱和,所以稳压器可以有一个非常低的压降电压,通常为 200mV 左右;与之相比,使用 NPN 复合电源晶体管的传统线性稳压器的压降为 2V 左右。负输出 LDO 使用 NPN 作为它的传递设备,其运行模式与正输出 LDO 的 PNP设备类似。更新的发展使用 CMOS 功率晶体管,它能够提供最低的压降电压。使用 CMOS,通过稳压器的唯一电压压降是电源设备负载电流的 ON 电阻造成的。如果负载较小,这种方式产生的压降只有几十毫伏。

3.什么是ESR
电容的等效串联电阻,越低的话Q值越小。

4.什么是TTL
Transistor-Transistor Logic晶体管-晶体管逻辑电路 (双极性型电路,指包含电子和空穴两种极性的载流子)

5.什么是MOS、NMOS、PMOS、CMOS
MOS(Metal-OxideSemiconductor 金属-氧化物半导体场效应管,单极性)有增强型和耗尽型两种,主要是以下三类
P沟道增强型管构成的PMOS电路
N沟道增强型管构成的NMOS电路
PMOS和NMOS构成的CMOS(互补MOS,Complementary Metal-Oxide-Semiconductor Transistor 互补型金属氧化物半导体)电路

6.什么是OC、OD
集电极开路门(集电极开路 OC 或源极开路 OD)
open-drain是漏极开路输出的意思,相当于集电极开路(open-collector)输出,即ttl中的集电极开路（oc）输出。一般用于线或、线与,也有的用于电流驱动。
open-drain是对mos管而言,open-collector是对双极型管而言,在用法上没啥区别。
开漏形式的电路有以下几个特点：
a. 利用外部电路的驱动能力,减少IC内部的驱动。 或驱动比芯片电源电压高的负载.
b.可以将多个开漏输出的Pin,连接到一条线上。通过一只上拉电阻,在不增加任何器件的情况下,形成“与逻辑”关系。这也是I2C,SMBus等总线判断总线占用状态的原理。如果作为图腾输出必须接上拉电阻。接容性负载时,下降延是芯片内的晶体管,是有源驱动,速度较快;上升延是无源的外接电阻,速度慢。如果要求速度高电阻选择要小,功耗会大。所以负载电阻的选择要兼顾功耗和速度。
c. 可以利用改变上拉电源的电压,改变传输电平。例如加上上拉电阻就可以提供TTL/CMOS电平输出等。
d. 开漏Pin不连接外部的上拉电阻,则只能输出低电平。一般来说,开漏是用来连接不同电平的器件,匹配电平用的。
正常的CMOS输出级是上、下两个管子,把上面的管子去掉就是OPEN-DRAIN了。这种输出的主要目的有两个：电平转换和线与。
由于漏级开路,所以后级电路必须接一上拉电阻,上拉电阻的电源电压就可以决定输出电平。这样你就可以进行任意电平的转换了。
线与功能主要用于有多个电路对同一信号进行拉低操作的场合,如果本电路不想拉低,就输出高电平,因为OPEN-DRAIN上面的管子被拿掉,高电平是靠外接的上拉电阻实现的。（而正常的CMOS输出级,如果出现一个输出为高另外一个为低时,等于电源短路。）
OPEN-DRAIN提供了灵活的输出方式,但是也有其弱点,就是带来上升沿的延时。因为上升沿是通过外接上拉无源电阻对负载充电,所以当电阻选择小时延时就小,但功耗大;反之延时大功耗小。所以如果对延时有要求,则建议用下降沿输出。

7.什么是线或逻辑与线与逻辑？
在一个结点(线)上, 连接一个上拉电阻到电源 VCC 或 VDD 和 n 个 NPN 或 NMOS 晶体管的集电极 C 或漏极 D, 这些晶体管的发射极 E 或源极 S 都接到地线上, 只要有一个晶体管饱和, 这个结点(线)就被拉到地线电平上.
因为这些晶体管的基极注入电流(NPN)或栅极加上高电平(NMOS), 晶体管就会饱和, 所以这些基极或栅极对这个结点(线)的关系是或非 NOR 逻辑. 如果这个结点后面加一个反相器, 就是或 OR 逻辑. 如果用下拉电阻和 PNP 或 PMOS 管就可以构成与非 NAND 逻辑, 或用负逻辑关系转换与/或逻辑.
这些晶体管常常是一些逻辑电路的集电极开路 OC 或源极开路 OD 输出端. 这种逻辑通常称为线与/线或逻辑, 当你看到一些芯片的 OC 或 OD 输出端连在一起, 而有一个上拉电阻时, 这就是线或/线与了, 但有时上拉电阻做在芯片的输入端内.
顺便提示如果不是 OC 或 OD 芯片的输出端是不可以连在一起的, 总线 BUS 上的双向输出端连在一起是有管理的, 同时只能有一个作输出, 而其他是高阻态只能输入.

8.什么是推挽结构
一般是指两个三极管分别受两互补信号的控制,总是在一个三极管导通的时候另一个截止.要实现线与需要用OC(open collector)门电路 .如果输出级的有两个三极管,始终处于一个导通、一个截止的状态,也就是两个三级管推挽相连,这样的电路结构称为推拉式电路或图腾柱（Totem-pole）输出电路（可惜,图无法贴上）。当输出低电平时,也就是下级负载门输入低电平时,输出端的电流将是下级门灌入T4;当输出高电平时,也就是下级负载门输入高电平时,输出端的电流将是下级门从本级电源经 T3、D1 拉出。这样一来,输出高低电平时,T3 一路和 T4 一路将交替工作,从而减低了功耗,提高了每个管的承受能力。又由于不论走哪一路,管子导通电阻都很小,使RC常数很小,转变速度很快。因此,推拉式输出级既提高电路的负载能力,又提高开关速度。供你参考。
是两个参数相同的三极管或MOSFET,以推挽方式存在于电路中,各负责正负半周的波形放大任务,电路工作时,两只对称的功率开关管每次只有一个导通,所以导通损耗小 效率高。
输出既可以向负载灌电流,也可以从负载抽取电流。
推挽电路是两不同极性晶体管输出电路无输出变压器（有OTL、OCL等）。
是兩個參數相同的三極管或MOSFET,以退晚方式存在於電路中,各負責正負半周的波形放大任務

9.什么是MCU、RISC、CISC、DSP
MCU(Micro Controller Unit),又称单片微型计算机(Single Chip Microcomputer),简称单片机,是指随着大规模集成电路的出现及其发展,将计算机的CPU、RAM、ROM、定时数器和多种I/O接口集成在一片芯片上,形成芯片级的计算机。MCU按其存储器类型可分为MASK(掩模)ROM、OTP(一次性可编程)ROM、FLASH ROM等类型。MASK ROM的MCU价格便宜,但程序在出厂时已经固化,适合程序固定不变的应用场合;FALSH ROM的MCU程序可以反复擦写,灵活性很强,但价格较高,适合对价格不敏感的应用场合或做开发用途;OTP ROM的MCU价格介于前两者之间,同时又拥有一次性可编程能力,适合既要求一定灵活性,又要求低成本的应用场合,尤其是功能不断翻新、需要迅速量产的电子产品。
RISC,精简指令集计算机,指的是CPU指令集的一种。RISC指令集的每条指令简单,执行的动作更少,但整体的时钟速度可以很高,通常可以提高CPU性能。
CISC,复杂指令集计算机,指的是另一种CPU指令集。CISC指令集的每条指令复杂,功能丰富,相对于RISC指令集,执行同一个功能所需的指令更少,而执行每条指令的时间会更长。
DSP（digital singnal processor）是一种独特的微处理器,是以数字信号来处理大量信息的器件。其工作原理是接收模拟信号,转换为0或1的数字信号,再对数字信号进行修改、删除、强化,并在其他系统芯片中把数字数据解译回模拟数据或实际环境格式。
DSP芯片,也称数字信号处理器,是一种特别适合于进行数字信号处理运算的微处理器具,其主机应用是实时快速地实现各种数字信号处理算法。根据数字信号处理的要求,DSP芯片一般具有如下主要特点：
（1）在一个指令周期内可完成一次乘法和一次加法;
（2）程序和数据空间分开,可以同时访问指令和数据;
（3）片内具有快速RAM,通常可通过独立的数据总线在两块中同时访问;
（4）具有低开销或无开销循环及跳转的硬件支持;
（5）快速的中断处理和硬件I/O支持;
（6）具有在单周期内操作的多个硬件地址产生器;
（7）可以并行执行多个操作;
（8）支持流水线操作,使取指、译码和执行等操作可以重叠执行。
当然,与通用微处理器相比,DSP芯片的其他通用功能相对较弱些。

10.什么是FPGA和ASIC
FPGA是可编程ASIC。
ASIC:专用集成电路,它是面向专门用途的电路,专门为一个用户设计和制造的。
根据一个用户的特定要求,能以低研制成本,短、交货周期供货的全定制,半定制集成电路。与门阵列等其它ASIC(Application Specific IC)相比,它们又具有设计开发周期短、设计制造成本低、开发工具先进、标准产品无需测试、质量稳定以及可实时在线检验等优点。

11.FPGA 与 CPLD 的异同点
a.逻辑单元的粒度不一样,设计灵活性不同。FPGA逻辑单元的粒度比CPLD小,因此设计更为灵活。
b.FPGA芯片的逻辑门密度比CPLD芯片高。
c.CPLD的内连接采用交叉开关结构,其内连率很高,内部连接长度不会累积。FPGA采用有限的布线线段连接内部各部件,内部连接长度会产生积累,因此需要人工布局布线来优化速度和面积。
d.CPLD 的布线结构决定了它的时序延时是均匀和可预测的,即在设计输入不变的情况下,每次布局布线后其时序延时是一定的。FPGA分段式布线结构导致了每次布局布线后延时是不一样的。
e.CPLD 更适合于完成各类算法和组合逻辑,而FPGA 更适合于完成时序较多的逻辑电路。