电子系统设计复习资料

1 请列出至少三个电阻器的主要特性参数 标称阻值 允许误差 额定功率 温度系数 噪声等 2 请列出至少三个电容器的用途 隔直流 旁路 去耦 耦合 滤波 调谐 储能等 3 在应用电路中 通常在电磁继电器的线圈端并联一个二极管 该二极管的功能是 保护该线圈 续 流或蓄流也算正确 4 欲对全班 43 个学生以二进制代码编码表示 最少需要二进制码的位数是 6 436426 5 5 在单片机应用系统中 为实现单片机与被控对象的隔离 输出通常使用继电器或者光电隔离器 输入 通常使用光电隔离器 6 6 一个 4 位分辨率的 A D 转换器 参考电压为 1V 则该 A D 转换器所能识别的最小模拟电压值是 单 位 V 1 16 4 2 1V 7 7 某数 模转换器的输入为 8 位二进制数字信号 D7 D0 输出为 0 25 5V 的模拟电压 若数字信号 的最低位是 1 其余各位是 0 则输出的模拟电压为 0 1V 12 5 25 8 V 8 基准源和稳压源的区别是什么 噪声系数 电流输出能力 9 选用继电器的时候 要考虑的参数有哪些 推动能力 驱动电压 10 10 系统有某些数据需要掉电后不丢失 这时需要使用 FLASH 或者 EEPROM 保存 11 11 如要将一个最大幅度为 5 1V 的模拟信号转换为数字信号 要求输入每变化 20mV 输出信号的最低位 LSB 发生变化 应选用 8 位 ADC 8 225520 1 5 mVV 12 一个八位 DAC 的最小电压增量为 0 01V 当输入代码为 00010010 时 输出电压为 0 18 V VV18 001 0 00010010 13 选择电阻器 电容器时需要考虑的主要技术指标各有哪些 电阻器 阻值 功耗 精度 材质 封装等 电容器 容值 耐压 精度 封装等 14 选取 DAC 需要考虑的主要技术指标有哪些 首先应该考虑的是 DAC 的 转换精度 和 转换速度 当然也需要考虑其他要求 如通道数 电源 基准电压 输入缓冲 输出模式 工作控制 温度稳定性 功耗 封装和成本等 15 15 并行接口与串行接口相比 并行接口 的传送速率高 16 16 电子系统设计的方法 电子系统设计的方法 自顶向下自顶向下 自底向上自底向上 自顶向下与自底向上相结合自顶向下与自底向上相结合 17 17 电子系统设计的方法常用自顶向下 顶是系统的电子系统设计的方法常用自顶向下 顶是系统的功能功能 底是 底是最基本的元器件最基本的元器件 甚至是版图 甚至是版图 18 18 电子系统设计自上而下法设计的优点 电子系统设计自上而下法设计的优点 尽量运用概念 抽象 描述 分析设计对象 不过早地考虑具体的电路 元器件和工艺尽量运用概念 抽象 描述 分析设计对象 不过早地考虑具体的电路 元器件和工艺 抓住主要矛盾 不纠缠在具体细节上 控制设计的复杂性抓住主要矛盾 不纠缠在具体细节上 控制设计的复杂性 19 19 电子系统设计自底向上设计的优点 电子系统设计自底向上设计的优点 在系统的组装和调试过程中非常有效在系统的组装和调试过程中非常有效 可利用前人的设计成果 缩短设计周期可利用前人的设计成果 缩短设计周期 20 20 常用温度传感器及其特点 金属热敏电阻 线性好 处理电路简单 热电偶 处理电路复杂但测温常用温度传感器及其特点 金属热敏电阻 线性好 处理电路简单 热电偶 处理电路复杂但测温 范围非常大 半导体热敏电阻 线性较差 但成本极低 半导体集成温度传感器 经过线性化和范围非常大 半导体热敏电阻 线性较差 但成本极低 半导体集成温度传感器 经过线性化和 放大处理 易于使用 但成本高 放大处理 易于使用 但成本高 21 21 常用的电流测量元件 电流互感器 测量交流 电阻或者康铜丝 测量交直流 常用的电流测量元件 电流互感器 测量交流 电阻或者康铜丝 测量交直流 22 22 常用电压互感器 电磁式电压互感器 精度高 用于中低压 电容式电压互感器 精度低 用于高常用电压互感器 电磁式电压互感器 精度高 用于中低压 电容式电压互感器 精度低 用于高 压 压 23 23 变阻式传感器的经典测量电路 惠斯通电桥恒流源测量方法 变阻式传感器的经典测量电路 惠斯通电桥恒流源测量方法 24 24 目前普通发光管的最大驱动电流目前普通发光管的最大驱动电流 I IF F为为 20mA20mA 正向导通电压 正向导通电压 V VF F为为 1 2V 1 2V 三极管放大倍数取三极管放大倍数取 100 100 abcdefgdp R1 R2 Ib 100 VCC 为使只有一个发光管工作时为使只有一个发光管工作时 也能进行合理限流也能进行合理限流 则则 R1R1 的最大限流值取的最大限流值取 20mA 20mA 故全亮时的驱动电故全亮时的驱动电 流为流为 2 5mA2 5mA 25 25 请绘制出请绘制出 H H 桥实现电机正反转的示意图 桥实现电机正反转的示意图 1 50 3 1 2 0 175 20 CCCEF C VVV RK I 20 0 2 100 C b I ImA 2 50 7 21 5 0 20 CCBE b VV RK I 26 26 步进电机的优缺点 可控性好 但是转速低 起始转矩小 步进电机的优缺点 可控性好 但是转速低 起始转矩小 27 27 有用的系统需要清楚以下有用的系统需要清楚以下 3 3 个问题即个问题即 3W3W WhoWho 为谁设计 用户是谁 为谁设计 用户是谁 WhatWhat 要解决哪些问题 要解决哪些问题 WhyWhy 为什为什 么要解决这些问题么要解决这些问题 28 28 可行性分析的目的 用最小的代价在尽可能短的时间内确定问题是否能够解决 不是解决问题 而是可行性分析的目的 用最小的代价在尽可能短的时间内确定问题是否能够解决 不是解决问题 而是 确定问题是否值得去解决 确定问题是否值得去解决 29 29 可行性研究的任务 法律可行性 技术可行性 经济可行性 操作可行性可行性研究的任务 法律可行性 技术可行性 经济可行性 操作可行性 30 30 假设某软件生命周期为假设某软件生命周期为 5 5 年 现在投资年 现在投资 2020 万元 平均年利率万元 平均年利率 3 3 从第一年起 每年年底收入 从第一年起 每年年底收入 4 24 2 万万 元 问该项目是否值得投资 元 问该项目是否值得投资 到第到第 5 5 年底结算时 年底结算时 投资额投资额 200000200000 1 3 5 1 3 5 231855 231855 元元 收入收入 4200042000 1 3 4 1 3 4 1 3 3 1 3 3 1 3 2 1 3 2 1 3 1 1 3 1 222984 222984 元元 不适合不适合 31 31 需求分析是系统定义时期的最后一个阶段 需要准确回答需求分析是系统定义时期的最后一个阶段 需要准确回答 系统必须做什么 系统必须做什么 的问题 不是的问题 不是 how how 而是 而是 what what 32 32 常用的直流稳压电源有两种 线性直流稳压电源 高压差稳压电源 低压差稳压电源 常用的直流稳压电源有两种 线性直流稳压电源 高压差稳压电源 低压差稳压电源 LDOLDO 非 非 线性直流稳压电源线性直流稳压电源 又称开关电源又称开关电源 DC DCDC DC 开关电源 开关电源 AC DCAC DC 开关电源开关电源 33 33 线性电源的优缺点 线性电源的优缺点 1 1 主要优点 主要优点 输出纹波电压小 输出纹波电压小 电路结构简单 成本低 电路结构简单 成本低 工作可靠性较高 工作可靠性较高 无高频开关噪声 无高频开关噪声 电源稳定度较高 电源稳定度较高 瞬态响应速度较快瞬态响应速度较快 2 2 主要缺点 主要缺点 转换效率低 一般只有转换效率低 一般只有 40 50 40 50 左右 左右 体积大 重量重 不便于微型化 体积大 重量重 不便于微型化 输入电压动态范围小 线性调整率低 输入电压动态范围小 线性调整率低 电容滤波效率低 必须具有较大的输入和输出滤波电容 电容滤波效率低 必须具有较大的输入和输出滤波电容 输出电压不能高于输入电压 输出电压不能高于输入电压 34 34 开关电源的特点可归纳为 开关电源的特点可归纳为 1 1 主要优点 主要优点 内部功率损耗小 转换效率高 内部功率损耗小 转换效率高 体积小 重量轻 便于使产品微型化 体积小 重量轻 便于使产品微型化 输入电压范围宽 线性调整率高 输入电压范围宽 线性调整率高 开关频率高 滤波电容的容量和体积大大减小 开关频率高 滤波电容的容量和体积大大减小 电源形式灵活多样 选择余地大 如既可降压 也可升压或极性反转 电源形式灵活多样 选择余地大 如既可降压 也可升压或极性反转 2 2 主要缺点 主要缺点 输出电压纹波大 输出电压纹波大 电路结构相对复杂 抗输入端浪涌电压的能力相对较差 电路结构相对复杂 抗输入端浪涌电压的能力相对较差 存在较严重的开关噪声和存在较严重的开关噪声和 EMIEMI 干扰 对电网的电磁污染大 干扰 对电网的电磁污染大 电路元件多 相比线性电源成本要高一些电路元件多 相比线性电源成本要高一些 35 35 输入电压输入电压 12V12V 输出电压 输出电压 5V5V 电流 电流 50mA50mA 使用线性稳压电源 请计算电源的效率是多少 电源芯片 使用线性稳压电源 请计算电源的效率是多少 电源芯片 消耗的功耗是多少 消耗的功耗是多少 7 41 10012 5 VVmWmAVV35050 512 36 36 在什么场合只能使用在什么场合只能使用 DC DCDC DC 开关电源 开关电源 1 1 升压升压 2 2 反向反向 3 3 输入输出压差大且系统电流比较大输入输出压差大且系统电流比较大 37 37 与与 RS232RS232 相比相比 RS485RS485 为什么通信速率和通信距离能够有很大的提高 为什么通信速率和通信距离能够有很大的提高 收发器采用平衡发送和差分接收 即在发送端 驱动器将收发器采用平衡发送和差分接收 即在发送端 驱动器将 TTLTTL 电平信号转换成差分信号输出 在接电平信号转换成差分信号输出 在接 收端 接收器将差分信号变成收端 接收器将差分信号变成 TTLTTL 电平 因此具有抑制共模干扰的能力 加上接收器具有高的灵敏电平 因此具有抑制共模干扰的能力 加上接收器具有高的灵敏 度 能检测低达度 能检测低达 200mV200mV 的电压 故数据传输可达千米以外 的电压 故数据传输可达千米以外 38 38 现场总线的特点及优点现场总线的特点及优点 1 1 全数字化通信全数字化通信 2 2 开放型的互联网络开放型的互联网络 3 3 互可操作性与互用性互可操作性与互用性 4 4 现场设备的智能化现场设备的智能化 5 5 系统结构的高度分散性系统结构的高度分散性 6 6 对现场环境的适应性对现场环境的适应性 39 39 常用的常用的 TCP IPTCP IP 协议栈有哪些 协议栈有哪些 1 1 uIPuIP 专门为专门为 8 8 位和位和 1616 位控制器设计的一个非常小的位控制器设计的一个非常小的 TCP IPTCP IP 栈 可以在几栈 可以在几 KBROMKBROM 或几百字节或几百字节 RAMRAM 中运行 中运行 2 2 LwIPLwIP 可以移植到操作系统上 也可以在无操作系统的情况下独立运行 可以移植到操作系统上 也可以在无操作系统的情况下独立运行 LwIPLwIP TCP IPTCP IP 实现的重点实现的重点 是在保持是在保持 TCPTCP 协议主要功能的基础上减少对协议主要功能的基础上减少对 RAMRAM 的占用 一般它只需要几十的占用 一般它只需要几十 K K 的的 RAMRAM 和和 40K40K 左右左右 的的 ROMROM 就可以运行 这使就可以运行 这使 LwIPLwIP 协议栈适合在低端嵌入式系统中使用 协议栈适合在低端嵌入式系统中使用 3 3 BSDBSD 栈历史上是其他商业栈的起点 大多数专业栈历史上是其他商业栈的起点 大多数专业 TCP IPTCP IP 栈 栈 VxWorksVxWorks 内嵌的内嵌的 TCP IPTCP IP 栈 是栈 是 BSDBSD 栈派生的 栈派生的 4 4 UNIXUNIX LinuxLinux 的协议栈 功能强大 性能稳定 几乎所有大型的服务器都运行于的协议栈 功能强大 性能稳定 几乎所有大型的服务器都运行于 UNIXUNIX 或者或者 LinuxLinux 5 5 WindowsWindows 的协议栈 应用非常广泛 很多小型服务器的选择 的协议栈 应用非常广泛 很多小型服务器的选择 40 40 常用无线通信的开放信道有哪些 常用无线通信的开放信道有哪些 315M315M 433M433M 868M868M 915M915M 2 4G2 4G 5 8G5 8G 等 等 41 41 根据滤波器的选频作用 滤波器可分为 低通 滤波器 高通 滤波器 带通 滤波器 带阻 滤 波器等四种 42 42 EMCEMC 是指在同一电磁环境下 设备能够不因为其他设备的干扰影响正常工作 同时也不对其他设备产是指在同一电磁环境下 设备能够不因为其他设备的干扰影响正常工作 同时也不对其他设备产 生影响工作的干扰 生影响工作的干扰 43 43 传导干扰是指通过电介质把一个电网络上的信号耦合 干扰 到另一个电网络 传导干扰是指通过电介质把一个电网络上的信号耦合 干扰 到另一个电网络 44 44 辐射干扰是指通过空间把一个电网络上的信号耦合 干扰 到另一个电网络 辐射干扰是指通过空间把一个电网络上的信号耦合 干扰 到另一个电网络 45 45 在电路板上所有相互绝缘的导线或支路都存在寄生电容 放大器输入引线和输出引线 外界电力线等在电路板上所有相互绝缘的导线或支路都存在寄生电容 放大器输入引线和输出引线 外界电力线等 电器设备之间也存在着寄生电容 寄生电容可以导致电场耦合 电器设备之间也存在着寄生电容 寄生电容可以导致电场耦合 46 46 互感性耦合的实质是磁场耦合 因为互感的存在 会在被干扰电路产生干扰电压 形成干扰 互感性耦合的实质是磁场耦合 因为互感的存在 会在被干扰电路产生干扰电压 形成干扰 47 47 共阻抗是指两个 或两个以上 电路所共有阻抗 共阻抗耦合是指当一个电路中的电流流过公共阻抗共阻抗是指两个 或两个以上 电路所共有阻抗 共阻抗耦合是指当一个电路中的电流流过公共阻抗 时 在公共阻抗上产生一定的压降 此时 共阻抗上的电压就是其他电路的干扰电压 解决办法是合时 在公共阻抗上产生一定的压降 此时 共阻抗上的电压就是其他电路的干扰电压 解决办法是合 理的接地 理的接地 4