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电子工程师常犯错误大全,看看你中招了没!

2017-09-06
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电子工程师指从事各类电子设备和信息系统研究、教学、产品设计、科技开发、生产和管理等工作的高级工程技术人才。一般分为硬件工程师和软件工程师。


硬件工程师:主要负责电路分析、设计;并以电脑软件为工具进行PCB设计,待工厂PCB制作完毕并且焊接好电子元件之后进行测试、调试。


软件工程师:主要负责单片机、DSP、ARM、FPGA等嵌入式程序的编写及调试。FPGA程序有时属硬件工程师工作范畴。


是人就会犯错,何况是工程师呢?虽然斗转星移,工程师们却经常犯同样的错误!下面,就请各位对号入座,看看自己有没有中招。


1. 这些拉高/拉低的电阻用多大的阻值关系不大,就选个整数5K吧


点评:市场上不存在5K的阻值,最接近的是 4.99K(精度1%),其次是5.1K(精度5%),其成本分别比精度为20%的4.7K高4倍和2倍。20%精度的电阻阻值只有1、1.5、2.2、 3.3、4.7、6.8几个类别(含10的整数倍);类似地,20%精度的电容也只有以上几种值,如果选了其它的值就必须使用更高的精度,成本就翻了几倍,却不能带来任何好处。


2. 这部分电路只要按照软件设计,就不会有问题


点评:硬件上很多电气特性直接受软件控制,但软件是经常发生意外的,程序跑飞了之后无法预料会有什么操作。设计者应确保不论软件做什么样的操作,硬件都不应在短时间内发生永久性损坏。


这点逻辑用74XX的门电路搭也行,但太土,还是用CPLD吧,显得高档多了。


74XX的门电路只几毛钱,而CPLD至少也得几十块。成本提高了N倍不说,还给生产、文档等工作增添数倍的工作。


3. 这板子的PCB设计要求不高,就用细一点的线,自动布吧


点评:自动布线必然要占用更大的PCB面积,同时产生比手动布线多好多倍的过孔,在批量很大的产品中,PCB厂家降价所考虑的因素除了商务因素外,就是线宽和过孔数量,它们分别影响到PCB的成品率和钻头的消耗数量,节约了供应商的成本,也就给降价找到了理由。


4. 我们这系统是220V供电,就不用在乎功耗问题了


点评:低功耗设计并不仅仅是为了省电,更多的好处在于降低了电源模块及散热系统的成本、由于电流的减小也减少了电磁辐射和热噪声的干扰。随着设备温度的降低,器件寿命则相应延长(半导体器件的工作温度每提高10度,寿命则缩短一半)


5. 这些总线信号都用电阻拉一下,感觉放心些


点评:信号需要上下拉的原因很多,但也不是个个都要拉。上下拉电阻拉一个单纯的输入信号,电流也就几十微安以下,但拉一个被驱动了的信号,其电流将达毫安级,现在的系统常常是地址数据各32位,可能还有244/245隔离后的总线及其它信号,都上拉的话,几瓦的功耗就耗在这些电阻上了(不要用8毛钱一度电 的观念来对待这几瓦的功耗)。


6. CPU和FPGA的这些不用的I/O口怎么处理呢?先让它空着吧,以后再说


点评:不用的I/O口如果悬空的话,受外界的一点点干扰就可能成为反复振荡的输入信号了,而MOS器件的功耗基本取决于门电路的翻转次数。如果把它上拉的话,每个引脚也会有微安级的电流,所以最好的办法是设成输出(当然外面不能接其它有驱动的信号)


7. 这款FPGA还剩这么多门用不完,可尽情发挥吧


点评:FGPA的功耗与被使用的触发器数量及其翻转次数成正比,所以同一型号的FPGA在不同电路不同时刻的功耗可能相差100倍。尽量减少高速翻转的触发器数量是降低FPGA功耗的根本方法。


8. 这些小芯片的功耗都很低,不用考虑


点评:对于内部不太复杂的芯片功耗是很难确定的,它主要由引脚上的电流确定,一个ABT16244,没有负载的话耗电大概不到1毫安,但它的指标是每个脚可 驱动60毫安的负载(如匹配几十欧姆的电阻),即满负荷的功耗最大可达60*16=960mA,当然只是电源电流这么大,热量都落到负载身上了。


9. 存储器有这么多控制信号,我这块板子只需要用OE和WE信号就可以了,片选就接地吧,这样读操作时数据出来得快多了。


点评:大部分存储器的功耗在片选有效时(不论OE和WE如何)将比片选无效时大100倍以上,所以应尽可能使用CS来控制芯片,并且在满足其它要求的情况下尽可能缩短片选脉冲的宽度。


10. 这些信号怎么都有过冲啊?只要匹配得好,就可消除了


点评:除了少数特定信号外(如100BASE-T、CML),都是有过冲的,只要不是很大,并不一定都需要匹配,即使匹配也并非要匹配得最好。象TTL的输 出阻抗不到50欧姆,有的甚至20欧姆,如果也用这么大的匹配电阻的话,那电流就非常大了,功耗是无法接受的,另外信号幅度也将小得不能用,再说一般信号 在输出高电平和输出低电平时的输出阻抗并不相同,也办法做到完全匹配。所以,TTL、LVDS、422等信号的匹配只要做到过冲可以接受即可。


11. 降低功耗都是硬件人员的事,与软件没关系


点 评:硬件只是搭个舞台,唱戏的却是软件,总线上几乎每一个芯片的访问、每一个信号的翻转差不多都由软件控制的,如果软件能减少外存的访问次数(多使用寄存 器变量、多使用内部CACHE等)、及时响应中断(中断往往是低电平有效并带有上拉电阻)及其它争对具体单板的特定措施都将对降低功耗作出很大的献。


12. 这主频100M的CPU只能处理70%,换200M主频的就没事了


点评:系统的处理能力牵涉到多种多样的因素,在通信业务中其瓶颈一般都在存储器上,CPU再快,外部访问快不起来也是徒劳。


13. CPU用大一点的CACHE,就应该快了


点 评:CACHE的增大,并不一定就导致系统性能的提高,在某些情况下关闭CACHE反而比使用CACHE还快。原因是搬到CACHE中的数据必须得到多次 重复使用才会提高系统效率。所以在通信系统中一般只打开指令CACHE,数据CACHE即使打开也只局限在部分存储空间,如堆栈部分。同时也要求程序设计 要兼顾CACHE的容量及块大小,这涉及到关键代码循环体的长度及跳转范围,如果一个循环刚好比CACHE大那么一点点,又在反复循环的话,那就惨了。


14. 一个CPU处理不过来,就用两个分布处理,处理能力可提高一倍


点评:对于搬砖头来说,两个人应该比一个人的效率高一倍;对于作画来说,多一个人只能帮倒忙。使用几个CPU需对业务有较多的了解后才能确定,尽量减少两个CPU间协调的代价,使1+1尽可能接近2,千万别小于1。


15. 这个CPU带有DMA模块,用它来搬数据肯定快


点评:真正的DMA是由硬件抢占总线后同时启动两端设备,在一个周期内这边读,那边些。但很多嵌入CPU内的DMA只是模拟而已,启动每一次DMA之前要做 不少准备工作(设起始地址和长度等),在传输时往往是先读到芯片内暂存,然后再写出去,即搬一次数据需两个时钟周期,比软件来搬要快一些(不需要取指令, 没有循环跳转等额外工作),但如果一次只搬几个字节,还要做一堆准备工作,一般还涉及函数调用,效率并不高。所以这种DMA只对大数据块才适用。


16. 为保证干净的电源,去偶电容是多多益善


点评:总的来说去偶电容越多电源当然会更平稳,但太多了也有不利因素:浪费成本、布线困难、上电冲击电流太大等。去偶电容的设计关键是要选对容量并且放对地方,一般的芯片手册都有争对去偶电容的设计参考,最好按手册去做。


17. 信号匹配真麻烦,如何才能匹配好呢?


点 评:信号产生反射的原因是线路阻抗的不均匀造成的,匹配的目的就是为了 使驱动端、负载端及传输线的阻抗变得接近,但能否匹配得好,与信号线在PCB上的拓扑结构也有很大关系,传输线上的一条分支、一个过孔、一个拐角、一个接 插件、不同位置与地线距离的改变等都将使阻抗产生变化,而且这些因素将使反射波形变得异常复杂,很难匹配,因此高速信号仅使用点到点的方式,尽可能地减少 过孔、拐角等问题。


18. 用户操作错误发生问题就不能怪我了


点评:要求用户严格按手册操作是没错的,但用户是人,就有犯错的时候,不能说碰错一个键就死机,插错一个插头就烧板子。所以对用户可能犯的各种错误必须加以保护。


19. 这板子坏的原因是对端的板子出问题了,也不是我的责任


点评:对于各种对外的硬件接口应有足够的兼容性,不能因为对方信号不正常,你就歇着了。它不正常只应影响到与其有关的那部分功能,而其它功能应能正常工作,不应彻底罢工,甚至永久损坏,而且一旦接口恢复,你也应立即恢复正常。


20. 我们的系统要求这么高,包括MEM、CPU、FPGA等所有的芯片都要选最快的。


点评:在一个高速系统中并不是每一部分都工作在高速状态,而器件速度每提高一个等级,价格差不多要翻倍,另外还给信号完整性问题带来极大的负面影响。


21. 最后讲一下电容小知识,也是工程师容易犯错误的。


为什么两个电容并联:

一是:同种类型的电容并联作用主要是扩容;

二是:不同种类型的电容并联一般是一个感性强、一个感性弱。


小容量电容高频信号易通过,大容量电容低频信号易通过。大电容在低频时能提供好的通路,而在高频时由于其寄生电感的存在阻抗将变大而无法提供滤波通路,所以大电容不能滤高频,而小电容在低频时阻抗太大而无法提供滤波通路,所以不能共同一电容滤高频和低频。


电容并联的好处:在于增大容值,减小容抗。并联数量越多,效果越明显,不过成本就越高。 电解是用来滤低频,陶瓷是用来滤高频的。此外,电解有漏电电流,所以后面在接陶瓷来消除漏电流的。


在开关电源中,两个电容并联的作用为电容大的那个是用来滤波的,小的那个电容是用来消除大的电容在高频时产生的感性特性的!


22. 电容的作用(四类常见)


1、滤波作用:在电源电路中,整流电路将交流变成脉动的直流,而在整流电路之后接入一个较大容量的电解电容,利用其充放电特性,使整流后的脉动直流电压变成相对比较稳定的直流电压。


2、耦合作用:在低频信号的传递与放大过程中,为防止前后两级电路的静态工作点相互影响,常采用电容藕合。为了防止信号中韵低频分量损失过大,一般总采用容量较大的电解电容。


3、退耦电容:并接于放大电路的电源正负极之间,防止由电源内阻形成的正反 馈而引起的寄生振荡。


4、旁路电容:在交直流信号的电路中,将电容并接在电阻两端或由电路的某点跨接到公共电位上,为交流信号或脉冲信号设置一条通路,避免交流信号成分因通过电阻产生压降衰减。


文章来源:嵌入式资讯精选


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