YY-STM32电路板硬件电路解析(总贴)

本帖最后由 圈圈7029 于 2015-1-4 14:28 编辑

YY-STM32电路板硬件 + 电阻部分分析     这个论坛对于像我这样半路出家，软硬件知识都还比较匮乏的工程师来说是非常有意义的。渴望和大家一起共同学习，一起分享经验，一起进步。由于本人水平有限，难免有不足之处，望大家指教，算是帮助我改正了！       根据楼主建议，按顺序，我就先把自己了解到的电阻知识和大家分享一下吧！这里只谈贴片电阻。贴片电阻最常见的封装就是0402,0603,0805，1206等，这其中又以0805最为常见。它们的尺寸分别是0402【L:0.4inch（1.0mm），w：0.2inch（0.5mm）】、0603【L:0.6inch（1.6mm），w：0.3inch（0.8mm）】、0805【L:0.8inch（2.0mm），w：0.5inch（1.25mm）】、1206【L:1.2inch（3.2mm），w：0.6inch（1.6mm）】，其中L表示长，W表示宽，inch就是英寸。根据数值我们发现，0402,0603,0805，1206还可以用1005、1608、2125、3216来表示，前者是公制表示法，后者是非公制表示法。这里还有个换算公式有必要提一下，就是1inch=25.4mm。好多元器件引脚的间距是2.54mm，大家就可以想想是什么原因了。焊盘的大小个人觉得没有特别严格的要求，但基本的要求还是有的，宽度应略大于电阻的宽度，长度根据封装的不同取不同的值，这里我从网上随便找了个图给大家看一下。其中的b1和b2的值根据封装的不同取值不同，总体来件，元件越长b1越大，元件越厚b2越大。       电阻一般分为普通电阻和精密电阻两类，它们的误差值和表示法是不一样的。普通电阻的误差值一般在正负5%，而精密电阻的误差值在正负1%；前者用三位数字表示阻值，后者则是用四位表示，例如：103表示普通电阻的阻值是10K，而1002表示精密电阻的阻值是10K。温度对电阻的影响主要表现在金属电阻和负热敏电阻的差异上，金属电阻是温度越高阻值越大，而热敏电阻是温度越高阻值越小。       NTC、PTC是常见的两种热敏电阻。前者是随温度的增加阻值也增加，后者是随温度的增加阻值却减小，因而前者也称为正温度系数热敏电阻，后者也称为付温度系数热敏电阻。它可以应用在多个领域，主要是通过温度的变化来实现阻值的变化，进而影响电流的变化，来实现对温度信号的标识以及对其他元器件的控制。 圈圈修正如下: NTC、PTC是常见的两种热敏电阻。PTC是随温度的增加阻值也增加，NTC是随温度的增加阻值却减小，因而PTC也称为正温度系数热敏电阻，NTC也称为副温度系数热敏电阻。它可以应用在多个领域，主要是通过温度的变化来实现阻值的变化，进而影响电流的变化，来实现对温度信号的标识以及对其他元器件的控制。        这里就先简单的介绍了下贴片电阻，都是些基本的东西，希望能为论坛做些力所能及的工作，只要大家都来添砖加瓦，论坛这个库房里的知识就越来越多，对大家都有所脾益！

QQ截图20141231150552.gif (5.5 KB, 下载次数: 0)

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YY-STM32电路板硬件 + 基础篇部分分析(贴片电容部分）
  那我来接上面的来分享下贴片电容部分，因为贴片电容类部分的比较多，只能先在这里说一些主要的项目：
贴片电容规格型号：
1.尺寸：1005、0201、0402、0603、0805、1206、1210....(在尺寸上描述同电阻有些类同，可参考电阻的尺寸说明）
2.材质：NP0、X7R、X5R、Y5V、Z5U...
        NPO:NPO是一种最常用的具有温度补偿特性的单片陶瓷电容器。它的填充介质是由铷、钐和一些其它稀有氧化物组成的。 NPO电容器是电容量和介质损耗最稳定的电容器之一。在温度从-55℃到+125℃时容量变化为0±30ppm/℃，电容量随频率的变化小于±0.3ΔC。NPO电容的漂移或滞后小于±0.05%，相对大于±2%的薄膜电容来说是可以忽略不计的。其典型的容量相对使用寿命的变化小于±0.1%。NPO电容器随封装形式不同其电容量和介质损耗随频率变化的特性也不同，大封装尺寸的要比小封装尺寸的频率特性好。下表给出了NPO电容器可选取的容量范围。 封 装 DC=50V DC=100V 0805 0.5---1000pF 0.5---820pF 1206 0.5---1200pF 0.5---1800pF 1210 560---5600pF 560---2700pF 2225 1000pF---0.033μF 1000pF---0.018μF NPO电容器适合用于振荡器、谐振器的槽路电容，以及高频电路中的耦合电容。
        X7R X5R 此类介质材料的电容器为 类电容器 具有较高的介电常数 容量比 类电容器高 具有
较稳定的温度特性 适用于容量范围广 稳定性要求不高的电路中 如隔直 耦合 旁路 鉴频等电路中
       Y5V 此类介质材料的电容器为 类电容器 是所有电容器中介电常数最大的电容器 但其容量稳定性
较差 对温度 电压等条件较敏感 适用于要求大容量 温度变化不大的电路中
       Z5U 此类介质材料的电容器为 类电容器 其温度特性介于 X7R 和Y5V之间 容量稳定性较差 对温
度 电压等条件较敏感 适用于要求大容量 使用温度范围接近于室温的旁路 耦合等 低直流偏压的电
路中
3.特性：
高压:
      1、在输电线路中，利用高压电容器可以组成串补站，提高输电线路的输送能力；
　　2、在大型变电站中，利用高压电容器可以组成SVC，提高电能质量；
　　3、在配电线路末端，利用高压电容器可以提高线路末端的功率因数，保障线路末端的电压质量；
　　4、在变电站的中、低压各段母线，均会装有高压电容器，以补偿负荷消耗的无功，提高母线侧的功率因数；
　　5、在有非线性负荷的负荷终端站，也会装设高压电容器，作为滤波之用。
高频：
高频类 此类介质材料的电容器为 类电容器 包括通用型高频 COG 电容器和温度补偿型高频 HG
LG PH RH SH TH UJ SL 电容器 其中 COG电容器电性能最稳定 几乎不随温度 电压和时间的
变化而变化 适用于低损耗 稳定性要求高的高频电路 如滤波器 谐振器和计时电路中
安规：
可分为X电容和Y电容,用于电容器失效后,不会导致电击,及危害人身安全,安规电容通常只用于抗干扰电路中的滤波作用。
排容：
由若干个电容 排列而成的电容阵列，若干个参数完全相同的电阻，它们的一个引脚都连到一起，作为公共引脚，其余引脚正常引出。
软端：
软导电端子，吸收机械震荡和热伸长。比如电路板弯曲了一点，电容能随着弯曲自己变化，但有极限
4.误差:0.1PF.0.25PF.5%.10%.20%.+80-20%基本为这几个误差
5.电压,常规电压4V.6V3.10V.16V.25V.50V这些是常规电压,还有高压的100V.250V.400V或更高
6.主要规格参数：尺寸、材质、容值、误差、耐压
   以为主电容的一些主要基础内容，就先简单的做个介绍。希望会对大家会有用。不足之处，请多包涵，在此只是起个抛砖引玉的目地。

本帖最后由 圈圈7029 于 2015-1-4 14:43 编辑

  蜂鸣器驱动电路设计及PCB布局，可以扩展一下有源蜂鸣器、无源蜂鸣器等相关应用、价格优势等；
YY-STM32电路板硬件 + 硬件电路设计篇部分分析(蜂鸣器部分)蜂鸣器广泛应用与计算机、打印机、复印机、报警器、电话机、电子玩具、定时器等电子产品发声。蜂鸣器是否带信号源分为有源和无源两种类型。有源蜂鸣器只需要在其供电端加上额定的电压，其内部的振荡器以产生固定频率的信号，驱动蜂鸣器发出声音。无源蜂鸣器需要加上高低不断变化的电信号才可以驱动发出声音。单片机的电流驱动能力有限，最大驱动电流只有25mA(圈圈补充说明：有些单片机的IO驱动能力高的可以达到40mA,最低的有的就1mA附近).而蜂鸣器的驱动电路是30mA。设计电路如下所示。并且三极管工作在开关转态（截止状态与饱和状态的切换及叫开关状态）。
V1 =VCC ，Rb/Rc <β 这里Rc是负载的有效电阻，则晶体管将进入饱和转态。
ib=(V1- Vbe)/Rb     ic =iC(sat) =(vcc - Vce(sat)）/Rc  

谢谢楼主的资料分享

本帖最后由 圈圈7029 于 2015-1-4 15:11 编辑

1、        RC阻容式复位
设计单片机外围电路的时候往往会加上一个简单的复位电路。复位电路跟计算器的清零按钮非常相似，当一个计算完成，或者输入错误，必须用到清零功能，让计算器从新开始工作。复位电路就是当MCU“死机”和“程序跑飞”的时候能够让程序从头开始执行的电路。                             
单片机复位时，VCC电源对电容充电， 电流流过电阻R产生一个电压（即高电平对单片机进行复位）当充电结束后充电电流为0 ，电阻上的电压也变为0，则单片机复位过程结束。一般为保证单片机可靠复位充电时间应大于2个机器周期（即24个晶振的时钟周期）电阻R为充电的限流电阻，当电阻R较小，则充电电流会很大，充电时间短；当电阻较大时，充电电流小，充电时间长一般充电时间为3T=3RC,即：电阻越大，电容越大，充电时间就越长 即复位的时间长。为保证可靠复位，一般电阻R=8.1K、 电容C=10uf
圈圈补充说明: 单片机复位引脚相关的设计1
）直接接上拉电阻或者下拉电阻(需要说明一下有些MCU是高电平复位、有些是低电平复位，这个可以作为一个面试题考考)；
2）利用RC电路的充电时间来延迟MCU开始工作的时间，即RC电路由于电源的到来而逐渐启震，是RESET引脚达到启动电压，从而使MCU开始启动。应用场景：有些系统需要记录每次系统上电、下电的时间，并存储到E2PROM，这个时候就需要存储系统稳定开始工作的时间、并且保证稳定可靠的写入到E2PROM；系统掉电的时候电源端的续流电容设计、复位引脚的掉电时间都需要考虑能稳定的把掉电数据存储到E2PROM，这个在系统设计完成后需要实际测试和验证。（有些面试要求中，会要求应聘者有批量产品设计、生产经验，我觉得应该是对系统稳定性、可靠性设计经验的考量）
D:DocumentsDesktoprc.jpg

本帖最后由 圈圈7029 于 2015-1-4 15:43 编辑

4、电池：
之所以STM32需要电池 因为内部集成了实时时钟芯片，时钟芯片需要实时准确的为整个系统提供实时时钟，当单片机断电时，时钟也必须正常运行。能使时钟在掉电后工作的方案通常有三种：
(1) 使用电池供电；
(2) 使用大电容储存的电荷来对时钟芯片供电；
(3) 使用具有自带电池的时钟模块。
此款单片机本设计采用可充电电池为STM32时钟供电，保证了时钟芯片在断电后还能继续正常工作。具体电路下图所示。
即单片上电的时候 由系统供给BAT电同时给电池充电，当系统断电的时候，电池给BAT供电 此时D3起到反向截止的作用D:DocumentsDesktopdc.jpg

圈圈补充电池方面的设计：
1）一般系统里面会使用纽扣电池或者超级电容，保证系统外部电源断开的时候，系统内部的时钟数据能稳定可靠的运行，在很多时钟的电路中都有应用。一般电池电路的设计需要考虑防止电池反相充电的问题(因为很多设计中用的电池都是不可二次充电的，一旦有电流对电池充电就会有爆炸的可能)、电池电压检测的功能(在电池电压低时提起预警)、电池放电测试电路(方便测试人员或者测试工装对批量产品对电池工作情况进行检测)。给个图给大家参考下

本帖最后由 圈圈7029 于 2015-1-4 16:14 编辑

7、键盘模块能够完成最简单的人机互动。分为独立式按键和矩阵时按键。不管是哪种方式按键作为为一种常开型的开关，按键有两个触点完全处于断开的状态，按下按键导通闭合。如图下图所示为按键模块电路图。研究工作设计的按键电路为单个按键，按键电路直接跟单片机的P1.4口相连，按键没有按下P1.4引脚接收到高电平，当有按键按下时P1.4引脚接收到低电平。

若采用矩阵式按键，要8根I/O线，故采用4×4矩阵式键盘电路，通过检测各个I/O端口的电平，从而得到被按下的按键，如图所示。
圈圈补充：
1）一般的就行列扫描之类了，这个Smart已经说得很Ok了，不再重复；
2）汽车上面对于按键的处理有一种统一的应用，就是采用AD采样的一个端口，利用按键按下导致采样端电压发生变化，这个里面需要识别单个按键、多个按键里面关键的因素就是电阻值的设计。

D:DocumentsDesktopjp1.jpg  D:DocumentsDesktopBPP%5DJXO_@DGDRSN7TBR0Y)6.jpg

接键盘扫面 图片

若不可充电电池 直接加D3 二极管就可以防止 电流反向 ；若果可充电电路图如下

RC阻容式复位 图

11、CAN驱动芯片：PCA82C250和TJA1050

这个里面有保护电路设计的，Smart同学想得太简单了，来个RS485的保护电话大家看看

(先看看，过两天更新这个设计理由)

再看看我们YY-STM32板子上的RS485电路(瞬间感觉做硬件是需要功力的)

谢谢楼主的详细讲解

我们在使用485的时候一般是要加光耦，以防误码，保护电路没加。看到楼主的电路，下次要注意了！

我有点口干了，没人再拿点干货出来了？

谢谢楼主的资料分享

谢谢楼主的资料分享

NTC中的N是Negative    PTC中的P为Positive

学习一下   顺便顶下帖子