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答疑方向：驱动电路设计，硬件设计、EMC设计、高速PCB设计、职场规划、项目管理、高速电路设计，，仿真等等
答疑时间：每周二、周四
答疑地点：微信群（如想进答疑群向白老师提问，可添加助教微信进群）
助教微信：elecfans666（备注：进群）
答疑讲师：白纪龙 飞利浦技术专家、上市公司研发经理、资深硬件教育讲师
1、资历深厚：10余年消费类电子，汽车电子以及医疗电子一线项目研发经验 2、热门项目经验：致力于目前热门物联网技术以及人工智能以及IVD领域医疗器械的研究与实践
3、口碑讲师：为多家上市公司与行业高校进行电子行业知识讲座、技术内训
周四晚上8：00的提问与回答
1、请教军工设备的背板设计问题。设备有主控的powerpc计算机模块，高速AD采集模块，微波变频模块，信号源模块等等。背板设计成多少层比较好?困扰我的是需不需要设计好几个地平面，分别对应每个微波模块和计算机模块，每个模块的地线通过连接器连接到相应的地层；还是所有微波模块对应一个地层，计算机这样的数字电路对应一个地层?当然微波模块里面也有FPGA或者cpld之类的控制电路。 (1)这其实也是一个非常典型的问题，背板的设计不管是在
通信还是军工都是司空见惯的套路，之所以大家不熟悉是因为在其他行业很少这么做，当然我们消费类比如说PC.其实也是典型的背板设计
(2)背板设计一般情况下主要考虑两方面:一是热插拔的问题，插拔最大的问题就是非常容易产品静电等方式的浪涌能量，这种时候在接口地方就会产生非常大的di/dt，也就是突然会产生一个非常大的瞬态电流，热插拔的时候如果我们不做任何处理的话，很多器件都会被瞬间损坏，所以解决的关键是正对于这种大电流进行，最基本的想法就是首先我们要检测到这种大电流，一到检测到大电流，我们立马把要插进来的子板的
电源关断等大电流过去再给这个板子供电，所以常的思路都是通过测流电阻监测电流来进行控制，当然这有涉及到了是在高压侧监测还是低压侧监测的问题，这个内容涉及的东西比较多，大家可以关注老白硬件系列课程电感的课程也有这一块详细的讲解，这一块更多的是在通信行业语言重点考虑的
(3)背板设计还需要考虑另外一个方面就是混合信号的问题，这个问题在通信和军工都是重点考量的，在混合信号的时候，首先我们必须要进行多层板设计，然后我们还要地平面分割处理，另外我们还要自己RF--＞高速数字信号--＞中速数字信号--＞低速数字信号--＞模拟信号这样布局.之所以要这样设计最根本的原因是因为其电磁环境几乎是所有行业的产品里面最复杂的，所以这个时候我们一定要根据传输线理论等严格进行设计，不止这样有很多地方我们还需要做各种各样的仿真，比如说eMC,SI,PI,热仿真等等等
2、19年从本科毕业，目前工作在上海一家公司，工作就是周围都是研究生，心里有落差，想去考研。但是需要辞职去考。不知道在硬件的提升关键期去考研会不会以后提升不大呀？老师认为我应不应该去考研呢？
(1)这是一个非常典型的问题，我们可以称之为职业的三年之痒，一般情况下，很多下在刚刚工作2-3年的时候，会对自己的职业规划基本上都会有了一个比较清晰的定位，这个时候一般情况下我们会有以下三个选择:
A跟公司摊牌要求公司给自己升职加薪
B.跳槽
C.考研
(2)我们来简单的分析一下为什么会出现这样的情况呢？针对于A,其首先已经确定了以及未来职业的规划，而且也比较清晰，且确信以及通过这里面的努力已经可以给公司创造更多的价值，但是已经到瓶颈了，也就是公司这个平台自己其实已经没办法再学习到更多的东西了，这个时候有没有留下来的必要，如果公司愿意给我升职加薪，即意味着我可以在自己的横向软性能力方面去锻炼自己，去学习，如果不行，就准备离职去更好的公司，一般A都是这样的情况
(3)至于说B则一是A情况下如果升职加薪无望做了跳槽的选择，还有另外一种情况就是公司不景气，自己看不到未来，或者做的不好，或者做的也还不错但是对这个行业的未来比较担忧
(4)至于C一般情况下也是要分两种情况来说，一是觉得公司不景气，或者未来行业不看好等等想要破局，觉得换个比较景气的行业去做，但是已经在这个行业干了几年了，直接换觉得不太靠谱，所以决定考研，这个时候一定要慎重考虑，如果没有家庭负担即没有成家的话可以快刀斩乱麻的做出考研的选择，但是一定要下定决心破釜沉舟才行，我有一个同学他之前做机械行业，觉得人生无望，他在机械方面做的非常好，之前的上海世博会的海宝机器人就是他设计的，但是做了好几年，工资各个方面都不是很如意所以觉得考研，然后破釜沉舟，最后考上了东南大学，专业是AI图像方面，毕业了去了上海，做的还不错，现在每个月也有两万多的收入,这是做到了破局，但是真的很需要毅力和破釜沉舟的勇气，这种情况大家一定要慎重
(5)针对于考研C这种选择还有第二种考量，即在这个行业做的不错，也比较看好这个行业，但是觉得到了瓶颈，这个时候通过考研让自己更上一层楼，
(6)前边说的3中选择到底还怎么考量，从我个人的角度而言，如果说你是在这个行业做的还不错，觉得遇到瓶颈了想要更进一步的突破考研也许是一个选择，但是对于硬件行业而言我个人不推荐考研，做硬件是一个跟共模很产品结合的非常紧密的行业，所以更多的时候是可以通过自学或者通过购买一些目前做的比较成体系且和实战结合的比较紧密的课程去学习，一样可以做突破，而读研更多的是往学术的路线去走了，我们硬件读研一般情况下你还得去读博，你得去深入的了解麦克斯韦方程，你得去深入了解器件模型，等等，但是我们做工程的不需要做如此深入的了解，当然我们老白硬件系列课程里面也会针对一些仿真软件他真个运行过程以及其每个原件在仿真软件内部是如何进行建模也会给大家做详细介绍，但是大家只需要了解到整个过程是如何进行的即可，没必要深入进去
3、雷电流冲击时stm控制芯片死机，用io口做ad采样，测量电容上的雷击电压，电压30伏左右。3.3伏电压很稳定，怎么解决雷击时单片机死机？ (1)首先雷击其实是是一种浪涌能量
(2)浪涌能量的防护是属于EMS设计的范畴
(3)我们在针对浪涌电压的测试也不能直接连接到单片机的AD
(4)EMS防护有我们固有的设计套路
(5)首先我们的EMS防护设计原则是:多级防护逐级递减，由于类似雷击等浪涌能量其能量非常强，我们要层层递减，一步一步地把他泄放到合理的电压值
(6)EMS防护主要是通过相关的防护器件来实现，一般是通过GDT,MOV,TVS即开关型防护器件和钳位型防护器件来实现
4、bms的24V输入滤波电路有什么推荐的，针对浪涌、传导等。希望老师给个常用的推荐电路配置，谢谢
(1)其实对于电源入口或者通讯接口其防护设计都是类似的，其重点永远都是一样的，即EMC辅助电路设计
(2)EMC辅助电路设计和EMC设计都是类似的，即EMI滤波和EMS防护
(3)EMI滤波我们主要考虑差模滤波和共模滤波，其关键是根据具体产品决定几阶滤波，比如说共模滤波，我们可以通过共模电容+共模电感实现二阶共模滤波，其差模也类似，大家可以参考220VAC电源入口的XY电容以及共模电感差模电感其设计
(4)EMS防护，首先其设计规则是多阶防护逐级递减，其一般是通过GDT,TVS,MOS等共同来实现;其实我们的EMS防护主要是针对于surge进行防护，当然造成surge的机制非常多，有静电，有雷击，有电网的电压突然跌落等等等等；而浪涌的表现形式也有两种:共模浪涌能量和差模浪涌能量，所以在EMS防护电路设计里面我们也要把这两块考虑进去，也就是纪要防护共模浪涌能量也要防护差模浪涌能量
(5)其常见的设计套路如下图:
(6)至于说XY电容，共模电感，差模电感，EMC基础，GDT,MOV,TVS其内部结构，工作原理，具体选型，设计等等详细的内容大家可以参考老白硬件系列课程:
5、老师，我手上有个stc51单片机，现在用的延时是软件延时，但实时性不好，弊端已经显露出来的，所以，我现在打算用定时器0进行延时，但是我现在不知道该怎么实现比较好，
我选择的思路是：把定时器配置成1ms，已经配置完成，然后在定义20ms，50ms，100ms，500ms的变量和标志位，打算当变量达到相对应的时间后，对应的标志位置1，
我现在疑惑不知道怎么办的是：我在主函数中，不知道该如何去实现这些延时
我原来的代码如下，我想修改成用定时器来延时，但我不知道该怎么实现，实时性比较差的代码如下：
Y07=1;
delay_ms(20);
Y01=0:
if (x01==0)
{
Y02=0;
delay_ms(500);
if (x05 == 0)
{
Y04=0;
delay_ms(100);
Y06=1;
}
}
A.一般解决思路有两种:一是改变定时器中断初始化的值，而是利用全局变量，而定时器初始化的值不变的这种方式；但是改变初始化的值会牵扯进来很多东西，而且如果你的单片机运行的任务比较多的时候，你还想要通过定时器来实现时间片轮的控制的话，就会变得非常复杂，所以一般情况下我们如果要实现精确延时的话，我们都会采取全局变量+定时固定的方式来实现，换一种思路就是你可以把延时也看做是MCU运行的所有任务的其中一个任务这就要求大家对时间片轮方式去控制不同任务，最简单的方式其实是用一个全局变量的数组，数组中的每个元素代表了一个任务，然后每个任务的时间片轮是多少可以通过这个数组来调整
B.我们还是回归到我们精确延时的问题上来，我们使用全局变量的方式来实现，其思路如下:
(1)我们需要两个全局变量:一个全局变量用来实现你要多长时间的延时，另外一个全局变量用来实现你的延时是否已经结束
(2)具体配合定时器的中断函数如何实现呢？我们可以这样考量，比如说我们要实现ms级的延时我们怎么做呢
a.首先我们做好延时的初始化，由于我们要做ms级延时，所以我们最好是以1ms做初始化
b.然后我们每次用延时函数的时候，我们改变的是全局变量:
u16 global_delay; //.全局变量
……；
delay_ms(285)；
/ *
那么当我们在延时函数中输入285的时候，我们延时函数内部要做的事情第一步就是首先给全局变量赋值；
然后紧接着中断函数中的这个值就会重新赋值，然后每次进入中断函数以后就会对改变量减一；
当该全局变量减为0的时候，就让标志位置一
*/
void delay_ms(u16 ms)
{
global_delay=ms;
while(!DELAY_FLAG);
DELAY_FLAG=0;
}
{
global_delay--;
if(0==global_delay)
DELAY_FLAG=1；
}
周二晚上8：00的提问与回答
1、在耐压测试的时候，输入对pe电压1000V漏电流很大，分析是绝缘电阻过小导致，
理解压敏电阻等防护器件在要过相应的标准测试时应该怎样留裕量？
(1)首先我们经常说的L-PE 1000V,N-PE 1000V指的是浪涌测试
(2)浪涌测试属于EMS部分，大家都知道我们EMS是EMC的一个大的分支
(3)EMC=EMI+EMS
(4)浪涌测试一般分为两大类:电源端测试和信号端测试
(5)电源端测试主要分为两大类:差模干扰和共模干扰，所谓的差模干扰一般指的是L-N之间施加浪涌信号，而共模干扰则是我们经常说的L-PE,N-PE 之间等
(6)信号端测试也是类似，有差模浪涌干扰也有共模浪涌干扰
(7)不管是信号端还是电源端我们设计的套路规则是一样的，都是属于EMS.防护的设计
(8)首先我们的EMS防护其原则是多级防护逐级递减，其元器件一般都是GDT,TVS,MOV等共同来实现
(9)至于问题压敏电阻如何留余量这就涉及到了压敏电阻的工作原理具体参数等等，一般都是通流量和钳位电压等参数综合考量
(10)至于上述具体的内容大家可以参考老白硬件系列P4二极管的部分，有非常详细的讲解，大概有15个小时左右
2、白老师你好！我上学时候没有认真上学，没有考上高中，但对电子技术比较感兴趣，现在主要工作是烙铁焊接，常见的芯片和阻容，都能焊接，自学了单片机，c语言，并且还学了基于ad软件的六层板的pcb设计，正在学基于阿里狗的仿真，还计划购买原理图这块的设计，想换个工作，但没有项目经验，想找单片机编程的工作，老师有啥建议吗?
(1)首先针对于大家最近共同的问题给大家分享下，然后可以作为你的问题的其中一个参考，很多人目前或者换工作或者刚刚拿到offer，而且有两份以上的offer但是不知道具体该如何抉择，其实从我的角度而言，不想当将军的士兵不是好士兵，我们在接受offer的时候，大家一定要看其长远，要为我们未来的职业规划做考量
(2)所谓的长远考量指的是我们选择的工作最好是能够让我们看到全局的，即是能够参与到整个产品的生命周期过程中，即从市场--＞研发
--＞生产--＞销售--＞维护等等过程，然后基于这样一个前提再去纵向发展自己的个人能力，其实我们前边说的全局其实是一个有更多机会且更快算短时间发展自己的横向能力
(3)然后基于你的情况从:其实你目前对于研发这一个大的过程中(从预研-＞OTS-＞EB1-＞EB2-＞EBX--＞PP)所设计的技术你大部分都走了一遍，所以这是你的优势，当然从产品角度而言，你可能还比较欠缺的是产品的可靠性，EMC，成本，结构，工艺等等方面的考量，你可以在换工作之前在这一块关注一下
(4)所以基于你的情况以及基于你自己的兴趣爱好我推荐你选择
电子工程师作为换工作的首选，因为一般电子工程师要求你既有硬件能力，也有软件能力，以及自己调试自己板子的能力，焊接等，所以比较适合你，而且电子工程师未来发展的方向也可以让你进行多元化的选择
(5)后边你就既可以选择硬件工程师作为以及未来的职业规划，也可以选择嵌入式软件工程师，也可以有技术管理的路线等等
3、在低噪声弱信号的精密放大电路中，我们常常关注的是信号电压的幅值和噪声的相对大小，而不是其功率大小。但是信噪比和噪声系数的定义都是以功率相比较的，我觉得信噪比直接用信号电压的幅值和噪声的幅值相比能更好的反应电路的品质，也更形象易于理解，为什么要用功率来表述呢？请白老师谈谈看法，非常感谢。在电路系统中，除了音响之外，哪些场景需关注功率放大？从提取微弱信号的角度考虑，功率放大相比较电压放大而言，个人觉得意义不大。感谢白老师指点。
(1)首先这是一个非常典型的问题，很多人其实很容易把小信号放大和功率放大混为一谈
(2)小信号放大我们一般都是电压的放大，我们不做功率的放大，而功率的放大之前我们都会有电压放大
(3)我们以音频放大电路为例给大家说明:
A.首先大家看这个图，我们的音频信号其实其首先是个小信号，所以我们需要做的第一步就是对小信号进行放大。一般都是电压的放大，电压的放大我们可以通过晶体管也可以通过运放。主要是运放来实现
B.但是存在一个问题，即使我们用多级放大假如说通过运放进行了放大，则其最终放大的也只是电压信号但是并没有放大电流，这个时候怎么办呢，大家也知道喇叭对电流的需求也挺大的一般都是A级。比如说2A
C.假如说我们前边通过运放讲小信号的音频信号放大到15V然后我们直接链接喇叭，大家也知道喇叭的电阻非常小，比如说8Ω，这个时候我们运放需要输出的电流=15/8＞2A,大家觉得可能吗？显然不可能，因为我们运放输出的电流一般也都是在几十mA这样
D.所以这个时候我们就需要功率放大器出场了，我们功率放大器不知可以放大电压也可以实现电流方法，最终就可以驱动我们的喇叭发出声音
(4)针对于噪声我们为什么要功率的方式的表达，这其实涉及到了一个很重要的概念SNR,所谓的SNR.指的是signal noise ratio即所谓的信噪比
信噪比的定义如图所示，可以是功率比也可以是电压比，但是如果是电压比的话是rms值即均方根值，为什么呢？而且功率比也是平均值为什么呢？其实最主要的原因是我们的噪声一般都是全频率范围分布，所以要想表征噪声的信息，我们也必须找到全频率范围的参数，所以平均功率或者均方根值电压他其实都是一种全频率单位的参数，也带代表了其关键信息
4、(1)电阻R1,R2的选择，这边两端的电压范围是多少（也就是A和B分别对地电压是多 少）？流过的电流范围是？
(2)电阻R5,R4的选择，这边看到好多的电阻值，不知道选型的原理？
(1)485经常和Modbus绑定到一起，其目的是什么呢？Modbus从本质上来说其首先是一个软件协议，然后我们也经常说modubus网络，modbus网络类似我们经常说OSI7层网络，所以modbus网络我们可以从OSI网络架构去类比
（2）其实我们任何通讯方式，我们都可以从这个角度理解，也就是说任何方式的通讯我们需要了解清楚两个方面:一是硬件层面的逻辑电平的0和1其在物理世界其电压范围如何表示；二是软件层面，即这些0和1方面如何组织起来，比如说我们UART通许，其有起始位，数据位，校验位，停止位等等构成完整的数据帧；所以大家可以回想我们常见的通讯方式如UART,232,485,CAN,SPI,IIC等等等等
（3）EIA-485逻辑电平电压范围:
如上图所示，在驱动侧:逻辑电平1的电压范围为:-6V~-2V;逻辑电平0的电压范围在:2V~6V
在接收侧:逻辑电平1的电压范围为:-6V~-200mV;逻辑电平0的电压范围在:200mV~6V
可见在驱动侧和接受侧其灵敏度是不一样的
（4）端接的问题:想必很多人应该学习过计算机网络，大家也知道网络信号在传输的时候首先会广播，广播的过程他会将信号一路传递下去一直传递到终端，当终端不做任何处理的时候，这个时候就出现了阻抗不匹配的问题，阻抗不匹配就必然会产生信号的反射，信号反射，整个信号传递链路就会受干扰，所以我们必须解决这个问题，如何解决呢？首先这个问题之所以出现，是因为传输线的阻抗和结点的阻抗不相等，所以出现了信号反射，所以想办法让其匹配即可，匹配之后信号在传递到终端的时候其信号就会被终端匹配电阻完全吸收而不产生反射，而我们在485网络中在A-B想添加的120Ω的电阻就是基于此目的
(5)偏置的问题:所谓的偏置其解决的主要问题是当总线空闲时，如果不偏置(其实就是通过接上下拉电阻让总线在空闲的时候有个固定的电压值)的话，其在空闲的时候就会成高阻态，所谓的高阻态就是不确定态，也就是它在某些情况下成高电平，某些情况下成低电平，所以这个时候就会出现误动作，为了解决这个问题我们需要加偏置电阻，使得其在空闲状态下应该成逻辑电平1状态，485是差分逻辑，所以我们需要在A相接上拉电阻，B相接下拉电阻，以此在空闲状态下VA-VB=逻辑电平1的电压范围，但是R上拉和R下拉到底该怎么选值呢？其实主要是确保我们在A-B之间的电位差仍然能够明确的表达出逻辑电平1和逻辑电平0即可，此时我们需要注意R1上拉电阻，R2下拉电阻以及R3终端陪陪电阻其三者构成了一个直流回路，R2和R1的值的选取就要确保这3者构成的回路仍然能确保逻辑电平1和逻辑电平0的传递，此时我们可以假设VABmin=200mV=R3*Vcc/(R1+R2+R3)==>R2和R1的最大值就可以求出来，然后基于此去选取即可
（6）LPF的设计:在接收端由于长距离的传输是的data line上面存在噪声，所以这个时候我们在接收端我们需要设计一个低通滤波器，让有用信号通过，高频噪声滤除，所以R和C的选取主要是根据截止频率来进行
(7)485作为通讯接口电路，前边我们在老白硬件系列课程里面详细的给大家做过分析，任何其通讯接口其从产品可靠性角度而言一定要做好EMC的辅助电路设计，即EMI滤波和EMS防护；对于EMI滤波主要有共模滤波也有差模滤波，可以通过共模电容差模电容，共模电感，差模电感等来实现EMI滤波；然后再通过GDT,MOV,TVS等实现EMS防护，具体设计可以参考老白硬件设计系列P4-二极管课程：
http://url.elecfans.com/u/49a67d5223白纪龙老师课程专场
1、《大功率驱动电路设计与应用的深度解析》首发众筹新课上线
2、《 实战多通道高速精密测温仪的全系列设计教程》
3、《老白夜话:电子世界的1001夜_P1_day1~day100》
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