关于电路设计的一些基本知识点

本文主要是介绍关于电路设计的一些基本知识点，希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值，需要的开发者们随着小编来一起学习吧！

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知识点多来自B站，唐老师讲电赛，寒武纪魔道电子。

一，BUCK降压电路

1.1 布局与布线

1.1.1 高频电流环路

高频电流环路的面积越小越好。
主要包括“输入电容C1，外接MOS管Q1，反向开关管或二极管Q2”。
注意：电感和输出电容不属于高频电流环路。
元器件布局基本可以分为两种：I型和U型。(可通过Vin和Vout判断)

1. I型布局
   
2. U型布局
   

1.1.2 小信号的地

小信号的地连一起(FB分压电阻,COMP，SS)然后再与PGND单点相连，或者通过过孔连到背面。
电源AGND放正面，其他地就是AGND(背面覆铜,小信号的地)。

1.1.3 其他要注意的地方

1. 与FB相连的两个电阻越靠近FB引脚越好，FB覆盖面积越小越好。走线细而短。
2. 电感两个引脚间距离尽可能大一些，非一体成型电感最好把GND挖空，一挖到底。还要让敏感电路和回路远离电感。特别是Vout到FB的走线，特别要避开电感，二极管，特别是不能和电感平行。

1.2 输入输出电容，电感的选择

1.2.1 电感的选择

对于大多数应用，选择DC电流额定值比其最大负载电流值高出至少25%的电感器。
选择直流电阻小于200mR的电感器以获得最佳效率。
对于大多数设计而言，电感值可以根据以下公式导出：
(detaIL是电感纹波电流，下面红色计算公式，fsw是开关频率)

小知识：可以看出，开关频率越大，电感值越小。
当然，也不能太高，开关损耗也高。
轻载时(负载小于100mA)，使用较大电感值的电感以提高效率。

选择电感纹波电流大约为最大负载电流30%的电感器。最大电感峰值电流为:

1.2.2 输入输出电容的选择

输入电容计算：设输入电压8-30V，输出电流3A，输出电压5V，开关频率180KHz,可得出Cin为52.08uF。
选择100uF的电容或220uF，越大越好。耐压是Vin的1.5倍。
detaVin是输入电压纹波，一般可以取0.2~0.4V。

输出电容公式：
Cout大于等于C4的1.5倍。
detaVout是输出电压纹波。

注意：

1. 输入电容用MLCC电容(陶瓷电容)比较好，ESR比较小，但是虚标非常严重。
2. 相同耐压，相同电容量，施加相同的直流电压，封装越大，衰减越小。
3. 输出电容一般比输入电容还要大。
4. 输出电容不够时，当Io较大时，会有比较严重的压降，电压会上蹿下跳(纹波过大)，会发热，电容和电感会啸叫。
5. 输出电容尽量不要用普通的铝电解电容，输入电容可以用。
6. MLCC电容(陶瓷电容)耐压1.5倍以上就行，聚合物钽电解电容耐压1.5倍以上就行，普通钽电容至少3倍。

三，电源芯片

3.1 LM2596,LM2576

LM2596,LM2576基本是一样的，区别是开关频率不一样(频率越快，电感可以越小)

四，运放电路设计

4.1 运放的供电，去耦和PCB

所有的运放都可以用单电源供电，没有例外。
所有的运放又都可以用双电源供电，没有例外。

4.1.1 供电

有些运放供电电压可能高达+600V。而有些运放的供电电压可能最高只能是±3V。使用运放前一定要仔细阅读该运放的官方datasheet。
双电源供电的运放，正负电源尽量同时加入，否则容易损坏运放。且不要带电接线、拔线或改线等。

单电源供电的两个缺点：
1.输出小信号时误差较大，输出电压越小，误差越大。
2.能处理的频率较低≤100kHz

单电源供电，且输入信号很小时，会导致信号放大不正确，误差极大，微弱信号检测时最好的方法是双电源供电。

4.1.2 去耦

电容：
选择电容，运放处理的信号小于等于10MHz，用100nF。10MHz到几十MHz，用10nF。
100多MHz到几百MHz用1uF，几百MHz到几G用100pF。
宽带宽的放大器，要多个电容并联。

1. 大的去耦电容(库电容)远离芯片。
2. 小的去耦电容(去耦电容或者叫旁路电容)靠近芯片。
3. 让去耦电容器尽量靠近电源引脚。
4. 如果使用了多个去耦电容器，将最小的去耦电容器放在离电源引脚最近的位置。
5. V+和V-间接电容滤波，可减少偶数次高次谐波

注意的地方总结：

1. 缩短反向输入端引脚的连接(走线)。
2. 去耦电容靠近电源引脚。
3. 不要将导孔(即过孔via)置于去耦电容和电源引脚之间。
4. 尽可能扩宽走线路径，不要让走线路径上出现90度的角。
5. 灌流至少一个坚实的接地层(上拉电阻是用来解决总线驱动能力不足时提供电流的，一般说法是拉电流。下拉电阻是用来吸收电流的，也就是灌电流)。

4.1.3 如何给运放提供，比如+5V和-0.3V的电压

在负极引脚接一个肖特基二极管，这个BAS40导通压降0.3V。

4. 5 运放不稳定和自激振荡

自激振荡：输入信号为0时，输出有一定幅值、一定频率的信号，称电路产生了自激振荡。
运放反相输入端与GND之间的寄生电容是运放不稳定和自激振荡的最主要的因素。
运放输出端与GND之间的寄生电容是运放不稳定和自激振荡第二的因素。

1. 反相输入端覆盖面积越小越好，反向输入端与GND覆铜之间的距离稍微大一点，将反向输入端附近的电源层和地层挖空(一挖到底，从顶层挖到底层)形成净空区：禁飞区、禁布线。
2. 将输出端附近的电源层和地层挖空(一挖到底，从顶层挖到底层)或者在输出端接一个电阻，电阻左边有事，右边没关系。
3. 使用输出串联电阻，增加反馈系数β上的零点，减小寄生电容带来的极点的影响。
4. 尽可能使得连线缩短，特别是串联匹配电阻尽量靠近输出端。
5. 增加噪声增益
6. 使用反馈补偿电容
   

附录一：Buck电路布板错误示例(电感焊盘，电容焊盘，回路面积)：

附录二：陶瓷电容不同规格尺寸图

这篇关于关于电路设计的一些基本知识点的文章就介绍到这儿，希望我们推荐的文章对编程师们有所帮助！

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