[分享] 好书共读——《硬件设计指南:从器件认知到手机基带设计》_第二、三部分

chrisrh   2024-8-31 11:47 楼主

第二部分主要讲解电路中的电源

2.1、BUCK降压电源

电感值的选取:根据输出电流I、电流纹波系数a()可以按30%来约束、BUCK的开关频率来进行计算,并留有20~30%的余量,然后选取比较接近的电感。

电感的饱和电流:比流过电感的峰值电流(=输出电流+电流峰峰值/2)高20~30%

 

2.2、线性电源LDO

LDO一定是工作在饱和区(只有极少数情况会在可变电阻区,此时调节能力会大大降低)

用TINA仿了一下NMOS的LDO和PMOS的LDO

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2.3、BUCK开关节点下冲负压原因

体二极管产生的负电压,特点是幅值低,没有上冲;如果BUCK走线和布局不好,会增加环路电感,这样就会在SW处产生振铃,引起EMI;

所以电源设计的时候可以多参考一下官方的布局建议

 

2.4、LDO输出为什么并联电阻

LDO为了进一步降低功耗,当检测到电流低于一定阈值后,自身也会进入低功耗模式,如果突然从低功耗模式切换到普通模式,响应跟不上就容易发生异常。缓解方法就是在LDO输出端对地并联一个大电阻,这个电阻一直消耗电流,消耗的电流值刚好比LDO功耗低、比普通模式的阈值电流高一点,那么LDO就会在普通模式而不进入低功耗模式,以此来规避问题。

 

2.5、开关电源的PWM和PFM

PWM:脉冲宽度调制:开关的频率固定或者开关周期固定,而非占空比变化。连续开关

PFM:脉冲频率调制:开关频率是变化的,或开关周期时变化的。间歇性开关,非连续工作模式。

 

PFM适用:负载在不同工作状态下有不同的电流消耗,而且差异很大,从毫安微安到安,而开关电源由于固定频率在低负载电流时效率很低,所以此时使用PFM模式合适

PFM纹波大于PWM模式

 

第三部分讲的是:模拟信号处理

3.1、ADC

ADC位数影响的是分辨率而不是精度

最低有效位LSB:ADC位数越高,能分辨的电压信号越小:LSB=FS/(2^n-1),FS满量程输入电压

 

3.2、信号分析基础

信噪比SNR是信号与噪声的功率比(有效值比),是衡量系统性能的重要指标之一。

FFT点数不一样,FFT波形的底噪也会不一样,因为FFT具有处理增益,这就是采样点数对FFT的影响,做FFT分析时,最好保持采样点数量不变,再进行对比分析。

 

3.3、调制与解调

调制分为幅度调制(AM)和频率调制(FM):频谱搬移

 

3.4、为什么系统带宽定义为-3dB

3dB是一倍的关系,所以-3dB点就是半功率点,G=-3dB时,功率放大倍数Ap刚好等于0.5,从功率角度,以50%作为分水岭区分通带和阻带,来定义系统带宽。

 

3.5、先滤波还是先放大?

先放大在滤波:信号叠加噪声后,信噪比降低,再处理时就很难分辨波形。

 

对于微弱信号处理时,可以选择先滤波,再放大,以保障后续电路的需求,可满足大部分应用。或者第一级放大器放大倍数特别小,主要作用是以很高的输入阻抗采集到带噪信号,然后通过信号处理,再多级放大、滤波至ADC,将模拟信号转换成数字信号,实现高精度采集。

 

分析问题的第一步永远都是复现现象~

透过现象看本质~

 

 

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