1、电子元器件常识电子元器件常识模拟IC与数字IC比照处理连续性的光、声音、速度、温度等自然模拟信号的IC被称为模拟IC。模拟IC处理的这些信号都具有连续性，可以转换为正弦波研究。而数字IC处理的是非连续性信号，都是脉冲方波。模拟IC按技术类型来分有只处理模拟信号的线性IC和同时处理模拟与数字信号的混合IC。模拟IC按应用来分可分为标准型模拟IC和特殊应用型模拟IC。标准型模拟IC包括放大器(Amplifier)、电压调节与参考比照(Voltage Regulator/Reference)、信号界面(Interface)、数据转换(Data Conversion)、比拟器(parator)等产品。
2、特殊应用型模拟IC主要应用在4个领域，分别是通信、汽车、电脑周边和消费类电子。模拟IC具有四大特点：a、生命周期可长达10年。数字IC强调的是运算速度与本钱比，数字IC设计的目标是在尽量低的本钱下达到目标运算速度。设计者必须不断采用更高效率的算法来处理数字信号，或者利用新工艺提高集成度降低本钱。因此数字IC的生命周期很短，大约为1年-2年。 模拟IC强调的是高信噪比、低失真、低耗电、高可靠性和稳定性。产品一旦达到设计目标就具备长久的生命力，生命周期长达10年以上的模拟IC产品也不在少数。如音频运算放大器NE5532，自上世纪70年代末推出直到现在还是最常用的音频放大IC之一，几乎50%的多媒体
3、音箱都采用了NE5532，其生命周期超过25年。因为生命周期长，所以模拟IC的价格通常偏低。b、工艺特殊少用CMOS工艺 数字IC多采用CMOS工艺，而模拟IC很少采用CMOS工艺。因为模拟IC通常要输出高电压或者大电流来驱动其他元件，而CMOS工艺的驱动能力很差。此外，模拟IC最关键的是低失真和高信噪比，这两者都是在高电压下比拟容易做到的。而CMOS工艺主要用在5V以下的低电压环境，并且持续朝低电压方向开展。 因此，模拟IC早期使用Bipolar工艺，但是Bipolar工艺功耗大，因此又出现BiCMOS工艺，结合了Bipolar工艺和CMOS工艺两者的优点。另外还有CD工艺，将CMOS工艺和
4、DMOS工艺结合在一起。而BCD工艺那么是结合了Bipolar、CMOS、DMOS三种工艺的优点。在高频领域还有SiGe和GaAS工艺。这些特殊工艺需要晶圆代工厂的配合，同时也需要设计者加以熟悉，而数字IC设计者根本上不用考虑工艺问题。c、与元器件关系严密模拟IC在整个线性工作区内需要具备良好的电流放大特性、小电流特性、频率特性等；在设计中因技术特性的需要，常常需要考虑元器件布局的对称结构和元器件参数的彼此匹配形式；模拟IC还必须具备低噪音和低失真性能。电阻、电容、电感都会产生噪音或失真，设计者必须考虑到这些元器件的影响。对于数字电路来说是没有噪音和失真的，数字电路设计者完全不用考虑这些因素。
5、此外由于工艺技术的限制，模拟电路设计时应尽量少用或不用电阻和电容，特别是高阻值电阻和大容量电容，只有这样才能提高集成度和降低本钱。某些射频IC在电路板的布局也必须考虑在内，而这些是数字IC设计所不用考虑的。因此模拟IC的设计者必须熟悉几乎所有的电子元器件。d、辅助工具少测试周期长 模拟IC设计者既需要全面的知识，也需要长时间经验的积累。模拟IC设计者需要熟悉IC和晶圆制造工艺与流程，需要熟悉大局部元器件的电特性和物理特性。通常很少有设计师熟悉IC和晶圆的制造工艺与流程。而在经验方面，模拟IC设计师需要至少3年-5年的经验，优秀的模拟IC设计师需要10年甚至更长时间的经验。 模拟IC设计的辅助工
6、具少，其可以借助的EDA工具远不如数字IC设计多。由于模拟IC功耗大，牵涉的因素多，而模拟IC又必须保持高度稳定性，因此认证周期长。此外，模拟IC测试周期长且复杂。 某些模拟IC产品需要采用特殊工艺和封装，必须与晶圆厂联合开发工艺，如BCD工艺和30V高压工艺。此外，有些产品需要采用WCPS晶圆级封装，拥有此技术的封装厂目前还不多。新型非接触式电流传感器l 原来状况原来的非接触式电流传感器大致有3种结构模式,如图1所示。在图1中,例1所示为以霍尔元件作为磁场检测元件设置在铁芯的间隙内;例2所示为在铁芯的间隙内设置霍尔元件,而在铁芯上设置反响线圈：例3所示为在铁芯的间隙内设置磁一光效应元件(应用
7、法拉第效应的元件),用作磁场检测元件。上述3种结构模式的缺点如下：例l中元件的温度特性不佳,输出均匀性较差,因而电流检测精度不高。再者,此种传感器极易受漂移的影响稍微受点漂移影响就难以测量含直流成分的电流。例2虽可解决例1中出现的问题,但要精细测量线圈中流过的电流还必须排除外界干扰因索,如果受到感应噪声等因素的影响,也就难以实现精细测量。特别是电流传感器的传感部和控制电流传感器信号的控制部之间的距离长,付出的代价就更高。例3由于其控制部的信号只用光传送,噪声虽低但漂移的影响却不小因而也不能测量含直流成分的电流。 2 技术创新本开发立足于技术创新,着重致力于结构改良其举措是局部铁芯为饱和磁体,并
8、由铁芯形成间隙,铁芯环绕在导体的外周,线圈绕在铁芯上,将磁场检测元件设置在间隙内。由于本开发将磁场检测元件设置在铁芯饱和磁体的间隙内因而在测量导体中所流过的电流时线圈中没有电流。假设用磁场检测元件测量间隙内的磁场根据测得的磁场强度即可知道导体中流过的电流。在此情况下如果磁场检测元件的检测灵敏度始终保持稳定不变,那么要准确测量导体中流过的电流是不成问题的。可是,磁场检测元件的材料、制件、粘接剂等因温度引起的变化以与时效变化、光源变化等因素都会影响磁场检测元件的检测灵敏度使之产生漂移。因此,不能精细测量导体中流过的电流。为此本开发采用绕在铁芯上的线圈,可按需要对磁场检测元件的灵敏度加以校正,使磁场
9、检测元件的灵敏度始终如一,经常保持在稳定不变的状态。校正灵敏度时经由绕在铁芯上的线圈内流过的电流达到一定量值程度时,就会使铁芯的磁体形成饱和状态而与导体中流过的电流无关。间隙内产生一定量的磁通密度,当其达到一定程度时,即使磁场再增强磁通密度也不会再增大。此时。可用磁场检测元件测量间隙内的磁场。此测量值中如果不存在上述漂移因素那么通常即为固定值(基准值)。但假设存在漂移因素,其值就会变化。放大器与磁场检测元件的光检测器连接,对其进展调制,并将磁场检测元件的输出值与基准值相比拟。同时对磁场检测元件的灵敏度进展校正。此校正可在瞬间进展,并且无需切断导体中流动的电流。 3 实例图2所示为本开发提供的非
10、接触式电流传感器的结构。线圈绕在铁芯上,磁场检测元件设置在铁芯的间隙内光检测器测量磁场检测元件的输出,放大器调制磁场检测元件的输出。 局部铁芯必须形成饱和磁体,但并不局限于此,整个铁芯均为饱和磁体也无妨。假设需追求饱和磁体所具有的短暂饱和特性。选用铁紊体或非晶体之类的磁性合金便可奏效。图3所示为非接触式电流传感器的铁芯示例。铁芯的两端部采用高磁导率和高磁通密度的磁体,端头以外局部采用饱和磁体。两端头尖细成锥形,以增大间隙的磁通密度。提高电流传感器的灵敏度。 磁场检测元件可以采用磁一光效应元件和霍尔元件。但是由于前者仅用光的方式就能进展传感部和控制部之间的信号传送,并且不受感应噪声的影响因而相比
11、之下前者较为理想。在测量导体内流过的电流时。饱和磁体随其流过的电流一旦达到饱和程度,即使再增大导体中的电流间隙内的磁场也不会再变化。由于其变化量用磁场检测元件检测不出,因而饱和磁体的饱和程度不能由导体内流过的电流来定。而其饱和点主要取决于饱和磁体的形状和尺寸,特别是间隙的形状和尺寸。 4 效果实验结果说明。新开发的非接触式电流传感器具有如下成效：消除了磁场检测元件的输出漂移,能准确测量含直流成分的电流;无需精细调制线圈中流动的电流就能精细测量电流;采用磁一光效应元件其输入和输出信号为光信号,无感应噪声之忧;改善了温度特性。 导铜线的负载能力的计算估算口诀：二点五下乘以九，往上减一顺号走。三十五
12、乘三点五，双双成组减点五。条件有变加折算，高温九折铜升级。穿管根数二三四，八七六折满载流。说明：(1)本节口诀对各种绝缘线(橡皮和塑料绝缘线)的载流量(安全电流)不是直接指出，而是“截面乘上一定的倍数来表示，通过心算而得。由表5 3可以看出：倍数随截面的增大而减小。“二点五下乘以九，往上减一顺号走说的是25mm与以下的各种截面铝芯绝缘线，其载流量约为截面数的9倍。如25mm导线，载流量为259225(A)。从4mm与以上导线的载流量和截面数的倍数关系是顺着线号往上排，倍数逐次减l，即48、67、106、165、254。“三十五乘三点五，双双成组减点五，说的是35mm的导线载流量为截面数的35倍
13、，即35351225(A)。从50mm与以上的导线，其载流量与截面数之间的倍数关系变为两个两个线号成一组，倍数依次减05。即50、70mm导线的载流量为截面数的3倍；95、120mm导线载流量是其截面积数的25倍，依次类推。“条件有变加折算，高温九折铜升级。上述口诀是铝芯绝缘线、明敷在环境温度25的条件下而定的。假设铝芯绝缘线明敷在环境温度长期高于25的地区，导线载流量可按上述口诀计算方法算出，然后再打九折即可；当使用的不是铝线而是铜芯绝缘线，它的载流量要比同规格铝线略大一些，可按上述口诀方法算出比铝线加大一个线号的载流量。如16mm铜线的载流量，可按25mm2铝线计算。磁性印刷与磁卡的制作磁
14、性印刷是磁性油墨印刷的简称，它以掺入氧化铁等磁性物质作为油墨颜料，并通过一定的印刷方式完成磁性记录体的制作，使印刷品具有所要求的特殊功能。近年来，随着计算机科技与网络技术的开展，磁性印刷品在很多领域得到应用，如银行存折、支票、#、信用卡、卡、车船票与价目表等。 1.根本组成 在磁性印刷中，构成磁性记录体的材料为磁性油墨。 磁性油墨属特种油墨，其根本组成方式与普通印刷油墨相似，即由颜料、连结料、填充料和辅料组成，但磁性油墨所采用的颜料不是色素，而是强磁性材料。所谓强磁性材料是指将其插入磁场中即被磁化，即使去掉磁场也能保存磁性的特殊材料。磁化前油墨本身是没有磁性的，之所以具有磁性，是因为油墨配方中
15、所用的颜料在经过磁场处理后具有保存磁性的能力。当然，影响磁性记录层特性的因素较多，如颜料的磁性、油墨中磁性颜料的含量、磁性膜厚度等，实验说明，枯燥后的磁性膜的厚度以1020m为宜。此外，为了提高磁性膜外表的平滑度和耐磨性，印刷后可用合成树脂进展外表上光。 在磁性油墨中起功能作用的是强磁性颜料，起印刷辅助作用的是与之相适应的油墨连结料，以下将按材料特性进展介绍。 2.磁性颜料 强磁性材料主要有铁Fe、钴Co、镍Ni等磁性元素，Fe-Mo和Fe-W强磁性合金，以与具有Mn-Al和Mn-Bi那样的NiAs型结构的合金等。而作为磁性油墨的颜料大多是铁素体，即一般是用XO-Fe2O3表示的无机化合物，其
16、中X为二价金属离子，依据X的种类不同，分别有锰-铁素体、铁-铁素体、铜-铁素体等。将上述强磁性材料置入磁场中，改变磁场强度，测试其所对应的磁化值，即可以得到强磁性材料的H-B曲线。H-B曲线是表示磁性材料特性的重要曲线，其中oa代表饱和磁化值，ob代表剩余磁化值，oc代表磁阻值。 检测常规印刷品质量，往往是以印刷密度值和色相作为评价参数；而对于磁性印刷，那么是以H-B曲线的剩余磁化值和磁阻值作为印刷品质量评价的参数。例如，在计数与计量磁性记录体印刷中，强磁性材料的磁阻值应为2000030000A/m，剩余磁化值为0.080.11T。因此，进展磁性印刷必须了解强磁性材料的根本特性，合理选择强磁性
17、材料，确定磁性油墨配方，这是获得优良磁性印刷品的关键。 常用磁性颜料有氧化铁黑Fe3O4、氧化铁棕-Fe2O3、含钴的-Fe2O3和氧化铬(CrO2)。 3.连结料 连结料是构成油墨流体的重要组分，其主要作用是赋予颜料等固体粉状物以流动性，使之在研磨分散后形成浆状流体，印刷后在承印物外表枯燥固定下来。 油墨的流变性、黏度、干性以与印刷性能等主要取决于连结料。因此，高质量的磁性油墨不光要有好的磁性材料作为颜料，也要采用性能优良的连结料。 磁性油墨常用连结料有植物油亚麻油和合成树脂醇酸树脂。 1.印刷方式 磁性印刷过去通常采用平版、凸版印刷，以与显影磁性潜像三种方式。随着各种磁卡的普与，磁性印刷已
18、开始采用凹印、网印等多种印刷方式。此外，还有特种印刷，如用喷射方式形成磁性图像；非冲击装置高速印刷；磁性胶囊印刷与磁性层转印方式。 2.性能要求 大多数印刷油墨的功能是为了得到平面图文，而磁性印刷那么是利用印刷得到的特殊图文作为检测和记录使用。评价磁性油墨的性能除了以油墨的磁性参数作为重点指标外，还应重视印刷适性和油墨附着性。例如，用于平版印刷的磁性油墨必须解决因磁性材料亲水而造成油墨乳化的问题，因为乳化现象会使油墨附着在空白部位，减弱图文部位的磁性，给下一步的磁性检测与判别带来不良影响。一般来说，磁性颜料相对于其他油墨颜料，具有密度大、含量高的特点，因此，必须确保连结料和颜料的亲和性良好。
19、为了改善磁性油墨的印刷适性和油墨附着性，目前是采用把铁粉与其他永磁性物质和聚酰胺树脂、热塑性环氧树脂、沥青纤维、聚苯乙烯、氧杂茚茚等树脂混合后，在融熔或液体状态下使之悬浮于水性介质中，以得到适用于高速印刷的显影磁性潜像油墨。 由于磁卡采用的磁记录材料的物理、化学性能较稳定，可靠性好；便于长期保存，感化性能好，且可反复使用；消除磁性后可再次录制，经济性好；读写设备简单，可实现小型、轻型化，便于携带和使用；其种类与应用领域正在逐步扩大。 1.磁卡的分类 (1)按用途分类：一般分为磁卡、密码卡、预付现金卡。 (2)按制作与信息读取方式分类：一般分为磁卡、专用磁卡。 2.磁卡片基材料与规格 用于磁卡的
20、片基材料需要满足一些根本要求，从使用条件考虑，应具有相应的物理、化学性能，要求耐久性良好，在使用和长期保存期间，性能不发生较大变化。 1材料类型：常用的磁卡片基材料可分为塑料片基和复合纸片基。塑料片基材料要求力学性能良好，尺寸稳定，外表光洁，但需要进展印前处理；复合纸片基材料印刷适性好，不需要进展印前处理，但其综合指标远不如塑料片基材料。 2塑料片基材料的性能特点：塑料片基按材料组成可分为聚酯涤纶片基、醋酸纤维素与聚氯乙烯片基。几种常用片基材料的性能比照。 3塑料磁卡的尺寸规格：国际标准化机构制定了塑料磁卡的尺寸规格，即ISO规格，规定了标准磁卡尺寸为： 长：85.4785.72mm； 宽：5
21、3.9254.03mm； 厚：0.680.84mm。 塑料磁卡ISO标准尺寸。 另外，各国在满足ISO标准的前提下，根据本国实际情况又制定了相应的国家标准。如日本制定了JISX6301标准，其中分为型和型，型卡的磁条位于塑料磁卡的背面；型卡的磁条位于塑料磁卡的正面。 3.磁卡加工工艺 1生产工艺流程 设计组版、校正制版印刷覆膜贴磁条整平断裁、成型扩大加工磁检查、消磁数据写入最终检查成品 2主要生产过程 磁加工和扩大加工是磁卡印制加工中的重要工序，包括磁加工、热压塑字和着色、签名标条加工等。 磁加工，将6mm左右宽的磁条贴在磁卡的指定区域，经整平、磁检和消磁等工序，最后写入必要的磁信息。 热压塑
22、字和着色，通过热压装置对磁卡外表进展文字凸起加工，形成诸如编号、有效期等文字，也可采用色箔进展着色加工。 签名标条加工，采用丝网印刷或粘贴、热压的方式制作。浅谈接地技术 电子设备可能受到电源传输耦合、传输线干扰、地电流干扰带来的电磁干扰的影响。加接地与电磁屏蔽、加滤波器等方法都可以有效减小干扰。接地阻抗越小，设备之间的电位差越小，干扰对信号的影响也就越小。 比如A、B两个电路直接有信号相连，二者分别接地，相距1m。当又一个上升时间20ms，幅度50mA的脉冲电流流经此地线时，将产生感应电压 其中，地线的电感约为每米0.8uH。 假设存在TTL电路，那么这个感生出的电压就有可能造成电路的误翻转。
23、 信号接地的方式有悬浮接地、单点接地、多点接地。 信号电路与外壳不相连时为悬浮接地，这样可以防止外壳上的干扰信号直接接近信号电路。但一般不采用这种接法，因为很难做到真正的悬浮，且隔离后如果产生了静电荷，还可能会出现放电的现象，反而带来了问题。 单点接地就是信号电路的所有地都结在一起，只通过一个点接至接地系统，仍与外壳相隔离。这种方法不适用于频率较高的通信电子设备，在模拟电路中经常采用。因为各接线之间存在分布电容，在高频时会产生较大的阻抗。 多点接地适用于高频信号，各点就近直接接入接地系统。 可见当一个设备或电路板上同时拥有模拟和数字电路时，对于接地的处理是完全不同的。而如今的电子设备、仪器等普
24、遍为数字和模拟的综合电路。因为数字地主要是如TTL或CMOS、I/O接口芯片等数字电路的地。而模拟地那么是放大器、滤波器等模拟电路的地。数字芯片供电端一般需要加去耦和滤波电容，且尽量靠近电源。在使用A/D和D/A集成芯片时，一般芯片会同时存在模拟地和数字地，两个地要分别接在一起，然后仅在一点处把两个地共起来，即模拟地都接在一起，数字地也都接在一起，然后通过一个点接起来。一半会在两个地之间加上一个0.1u的电容或零欧电阻，滤掉数字电路局部的高频干扰。因为数字信号变化速度快，引起的噪声也就很大，而模拟需要纯净的地，尽量减少噪声对模拟信号的影响。ADC/DAC的分类与指标简介1. AD转换器的分类
25、下面简要介绍常用的几种类型的根本原理与特点：积分型、逐次逼近型、并行比拟型/串并行型、-调制型、电容阵列逐次比拟型与压频变换型。 1积分型如TLC7135 积分型AD工作原理是将输入电压转换成时间(脉冲宽度信号)或频率(脉冲频率)，然后由定时器/计数器获得数字值。其优点是用简单电路就能获得高分辨率，但缺点是由于转换精度依赖于积分时间，因此转换速率极低。初期的单片AD转换器大多采用积分型，现在逐次比拟型已逐步成为主流。 双积分tlc7135芯片资料2逐次比拟型如TLC0831 逐次比拟型AD由一个比拟器和DA转换器通过逐次比拟逻辑构成，从MSB开始，顺序地对每一位将输入电压与内置DA转换器输出进
26、展比拟，经n次比拟而输出数字值。其电路规模属于中等。其优点是速度较高、功耗低，在低分辩率12位时价格很高。 TLC0831芯片资料(#仪器公司TI推出的TLC0831/2是广泛应用的8位A/D转换器。TLC0831是单通道输入；TLC0832是双通道输入，并且可以软件配置成单端或差分输入。串行输出可以方便的和标准的移位存放器与微处理器接口)TLC0831可以外接高精度基准以提高转换精度，TLC0832的基准输入在片内与VCC连接。TLC0831/2的操作非常类似TLC0834/8更多输入通道，为以后升级提供便利。3并行比拟型/串并行比拟型如TLC5510 并行比拟型AD采用多个比拟器，仅作一次
27、比拟而实行转换，又称FLash(快速)型。由于转换速率极高，n位的转换需要2n-1个比拟器，因此电路规模也极大，价格也高，只适用于视频AD转换器等速度特别高的领域。 串并行比拟型AD结构上介于并行型和逐次比拟型之间，最典型的是由2个n/2位的并行型AD转换器配合DA转换器组成，用两次比拟实行转换，所以称为 Half flash(半快速)型。还有分成三步或多步实现AD转换的叫做分级Multistep/Subrangling型AD，而从转换时序角度又可称为流水线Pipelined型AD，现代的分级型AD中还参加了对屡次转换结果作数字运算而修正特性等功能。这类AD速度比逐次比拟型高，电路规模比并行型
28、小。 tLC5510芯片资料 (TLC5510是CMOS、8位、20MSPS模拟量转数字量的转换器ADC，它采用半闪速结构semi-flash architecture。单5V工作电源且功耗只有100mW典型值的功率。内含采样和保持电路，具有高阻抗方式的并行接口和内部基准电阻。 与闪速转换器flash converters相比，半闪速结构减少了功率损耗和晶片尺寸。通过在2步过程2step process中实现转换，可以极大地减少比拟器的数目。转换数据的等待时间为2.5个时钟。 内部基准电阻使用VDDA可产生标准的2V满度转换X围。为了实现此选项仅需外部跳线器，这样减小了对外部基准或电阻的需求。
29、差分线性度在25 温度下为0.5LSB，在整个工作温度X围内的最大值是0.75LSB。用差分增益1和差分相位为0.7%可以规定动态特性X围。 4-(Delta-Sigma)调制型如AD7705 -型AD由积分器、比拟器、1位DA转换器和数字滤波器等组成。原理上近似于积分型，将输入电压转换成时间(脉冲宽度)信号，用数字滤波器处理后得到数字值。电路的数字局部根本上容易单片化，因此容易做到高分辨率。主要用于音频和测量。 5电容阵列逐次比拟型 电容阵列逐次比拟型AD在内置DA转换器中采用电容矩阵方式，也可称为电荷再分配型。一般的电阻阵列DA转换器中多数电阻的值必须一致，在单芯片上生成高精度的电阻并不容
30、易。如果用电容阵列取代电阻阵列，可以用低廉本钱制成高精度单片AD转换器。最近的逐次比拟型AD转换器大多为电容阵列式的。 6压频变换型如AD650 压频变换型Voltage-Frequency Converter是通过间接转换方式实现模数转换的。其原理是首先将输入的模拟信号转换成频率，然后用计数器将频率转换成数字量。从理论上讲这种AD的分辨率几乎可以无限增加，只要采样的时间能够满足输出频率分辨率要求的累积脉冲个数的宽度。其优点是分辩率高、功耗低、价格低，但是需要外部计数电路共同完成AD转换。 2. AD转换器的主要技术指标 1分辩率(Resolution) 指数字量变化一个最小量时模拟信号的变化量，定义为满刻度与2n的比值。分辩率又称精度，通常以数字信号的位数来表示。 2转换速率(Conversion Rate)是指完成一次从模拟转换到数字的AD转换所需的时间的倒数。积分型AD的转换时间是毫秒级属低速AD，逐次比拟型AD是微秒级属中速AD，全并行/串并行型AD可达到纳秒级。采样时间那么是另外一个概念，是指两次转换的间隔。为了保证转换的正确完成，采样速率 (Sample Rate)必须小于或等于转换速率。因此有人习惯上将转换速率在数值上等同于采样
