硬件-初级-项目一教材

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1、硬件设计与开发 初 级 主讲：张飞 15000724445 QQ:279666392 地点：上海 姓名： 张飞 出生年月：1981年12月 家乡： 江苏扬州市 邮箱：songshanguiren1314 电话：15000724445 2005年毕业于江南大学，刚毕业的时候和大 部分同学一样，怀着梦想和充满了激情，总希望 能找到一份薪水很不错的技术研发工作，但是用 人单位的要求是能够独立设计、有项目开发经验 等等这样的条件，是自己十分欠缺的，那时我感 觉很迷茫，大学学了四年，什么也不会做，学校 学的知识跟企业要求有些脱节，我想这也是大多 数 讲课之前，我想先介绍下自己 大学毕业生跟我遇到同样的困

2、惑。 我进入了第一家外资企业，准备从最底层慢慢 做起。一次偶然的机会，公司把我送到某研究所 深造，经历了近一年的学习时间，我才开始感觉 自己有一点用了。回到公司后，凭借自己的努力 和辛勤劳动以及日夜加班，我被公司提拔为开发 部经理，带领团队负责整个公司的部分项目开发 工作。三年后，我又跳到了一家日本独资企业担 任开发部课长，带领团队负责公司的电子产品开 发工作。 目前我正在一家外资跨国集团公司担任高级工 程师，负责欧美市场的产品设计与研发工作。 八年多来一直在一线从事研发工作，开发出的 大大小小项目有很多，让我积累了比较丰富的经 验，在此过程中也培养出了不少电子工程师。 我是怎么才开始有了做培

3、训的想法？ 某一次和同事聊天，同事告诉我说，要是他毕业 出来就认识我，就跟着我学多好，也许就不用多 走好几年的弯路，不用从最底层慢慢往上爬，也 许几年前就可以达到现在的技术水平，就可以拿 到可观的收入了。就因同事这几句话让我恍然明 白，像同事这样毕业后走弯路，花几年时间从底 层干起默默往上爬的人还有很多，想进研发部而 苦于没有研发经验的在职人群也有很多，想转行 想学技术，但不知道怎么开始的人也有很多，所 以为了帮助这一部分人，才决定创业，以实际做 项目的培训方式让他们快速成长。 全新的培训方式： 通过做一个个实际的项目，让大家明白怎 么去接一个从来没有做过的项目，怎么去分 析开展一个项目，怎么

4、去用目前掌握的知识 去解决研发过程当中存在的技术难题，怎么 去做批量生产的 产品，怎么去降低产品成 本等等。 我们的终旨： 通过做一个个实际的项目，让大家快速成 长为一名有经验的能够独立做项目的电子研 发工程师或高级工程师！ 讲解步骤：（单个项目的开发步骤） 一、项目背景介绍 二、项目资源评估 三、如何设计原理图（含元器件原理分析） 四、元器件选型 五、电路功能的验证（焊接及如何熟练使用电烙 铁，波形测试及如何使用示波器） 六、PCB绘制及发到厂家加工（PROTEL 99软件使 用和Altium Designer 6软件使用） 七、PCBA制作（焊接） 八、PCBA调试（波形验证测试） 九、P

5、CBA的定型（优化电路设计） 十、BOM表的制作（元器件的型号，厂家，价格， 工作温度的选择） 十一、结案及移交客户 项目一：门控开关的设计 一、项目背景介绍 （口述） 二、项目资源评估 （口述） 三、如何设计原理图 原理图现场设计现场绘制 如何使用PROTEL 99设计原理图及绘制原理图库 元件 如何使用Altium Designer 6.9设计原理图及绘制原 理图库元件 元器件原理分析 元件器件的介绍 电阻器的含义:在电路中对电流有阻碍作用并且 造成能量消耗的部分叫电阻。 电阻的作用：分流、限流、分压、偏置、滤 波（与电容器组合使用）和阻抗匹配等。 电阻器：国家标准规定了电阻的阻值按其精度

6、 分为两大系列，分别为E-24系列和E-96系列，E- 24系列精度为5%，E-96系列为1%， 5和1精度电阻的标称值，供大家设计时参考 ： 精度为5的碳膜电阻，以欧姆为单位的标称值： 1-22M， 精度为1的金属膜电阻，以欧姆为单位的标称值 ： 10-348K， 其中设计中常用的阻值为：10、100、330、 1K、2K、3K、5.1K、10K、15K、20K、47K、51K 、100K、120K、200K 设计中常用贴片电阻和电容的封装及对应的功率 1210-1/2W 1206-1/4W 0805-1/8W 0603-1/10W 0402-1/16W 电容器的含义:衡量导体储存电荷能力的

7、物理量 。 主要参数有标称容量（简称容量）、允许偏差、 额定电压、漏电流、绝缘电阻、损耗因数、温度 系数、频率特性等。 电容器常见的单位: 微法（uF）、纳法（nF） 、皮法（pF） 电容器的单位换算: 1法拉=1e6微法=1e9纳法=1e 12皮法; 电容的作用:隔直流通交流,旁路,耦合,滤波,补偿, 充放电,储能等 二极管：二极管又称晶体二极管,简称二极管 (diode)，它是一种具有单向传导电流的电子器件 。一般来讲，晶体二极管是一个由p型半导体和n 型半导体烧结形成的p-n结界面。在其界面的两侧 形成空间电荷层，构成自建电场。按照外加电压 的方向，具备单向电流的转导性。 硅二极管（不发

8、光类型）正向管压降0.7V， 锗管正向管压降为0.3V 硅二极管典型伏安特性曲线（图）。在二极 管加有正向电压，当电压值较小时，电流极小； 当电压超过0.6V时，电流开始按指数规律增大， 通常称此为二极管的开启电压；当电压达到约 0.7V时，二极管处于完全导通状态，通常称此电 压为二极管的导通电压 。 应用： 1.整流 整流二极管主要用于整流电路，即把交流电变换成 脉动的直流电。整流二极管都是面结型，因此结 电容较大，使其工作频率较低，一般为3kHZ以下 。 2.开关 二极管在正向电压作用下电阻很小，处于导通状态 ，相当于一只接通的开关；在反向电压作用下， 电阻很大，处于截止状态，如同一只断开

9、的开关 。利用二极管的开关特性，可以组成各种逻辑电 路。 3.限幅 二极管正向导通后，它的正向压降基本保持不变（ 硅管为0.7V，锗管为0.3V）。利用这一特性，在 电路中作为限幅元件，可以把信号幅度限制在一 定范围 内。 4.续流 在开关电源的电感中和继电器等感性负载中起续流 作用。 5.检波 检波二极管的主要作用是把高频信号中的低频信号 检出。它们的结构为点接触型。其结电容较小， 工作频率较高，一般都采用锗材料制成。 6.阻尼 阻尼二极管多用在高频电压电路中，能承受较高的 反向击穿电压和较大的峰值电流，一般用在电视 机电路中，常用的阻尼二极管有2CN1、2CN2、 BSBS44等。 7.显

10、示 用于VCD、DVD、计算器等显示器上。 8.稳压 这种管子是利用二极管的反向击穿特性制成的，在 电路中其两端的电压保持基本不变，起到稳定电 压的作用。常用的稳压管有2CW55、2CW56等。 9.触发 触发二极管又称双向触发二极管（DIAC）属三层结 构 ，具有对称性的二端半导体器件。常用来触发双向 可控硅 ；在电路中作过压保护等用途。 稳压管： 稳压二极管（又叫齐纳二极管）是一种硅材料 制成的面接触型晶体二极管，简称稳压管。此二 极管是一种直到临界反向击穿电压前都具有很高 电阻的半导体器件。稳压管在反向击穿时，在一 定的电流范围内（或者说在一定功率损耗范围内 ），端电压几乎不变，表现出稳

11、压特性，因而广 泛应用于稳压电源与限幅电路之中。稳压二极管 是根据击穿电压来分档的，因为这种特性，稳压 管主要被作为稳压器或电压基准元件使用。稳压 二极管可以串联起来以便在较高的电压上使用， 通过串联就可获得更多的稳定电压。 电路符 ： 稳压二极管的选用： 稳压二极管一般用在稳压电源中作为基准电压源或 用在过电压保护电路中作为保护二极管。 使用时必须串联限流电阻。 LED：LED英文单词的缩写，主要含义：LED = Light Emitting Diode，发光二极管，是一种能够 将电能转化为可见光的固态的半导体器件，它可 以直接把电转化为光 三极管(BJT)：半导体三极管又称“晶体三极管”

12、或“晶体管”。是能起放大、振荡或开关等作用的 半导体电子器件。 半导体三极管特点：半导体三极管（简称晶体 管）是内部含有2个PN结，并且具有放大能力的特 殊器件。它分NPN型和PNP型两种类型，这两种类 型的三极管从工作特性上可互相弥补，所谓OTL电 路中的对管就是由PNP型和NPN型配对使用。 半导体三极管放大的条件:要实现放大作用，必 须给三极管加合适的电压，即管子发射结必须具 备正向偏压，而集电极必须反向偏压,这也是三极 管的放大必须具备的外部条件。 半导体三极管的电流放大系数：对于三极管的 电流分配规律Ie=Ib+Ic,由于基极电流Ib的变化， 使集电极电流Ic发生更大的变化，即基极电

13、流Ib的 微小变化控制了集电极电流较大，这就是三极管 的电流放大原理。 即交流电流放大系数=Ic/IB 直流电流放大系数=IC/IB 三极管的基本结构是两个反向连结的PN结面， 如图1所示，可有PNP和NPN两种组合。三个接出 来的端点依序称为发射极（emitter,E）、基极（ base,B）和集电极（collector,C）， 三极管各区的工作条件： 放大区：发射结正偏，集电结反偏： 饱和区：发射结正偏，集电结正偏； 截止区：发射结反偏，集电结反偏。 注：三极管属于电流控制型元件 整流桥堆 : 全桥是由4只整流二极管按桥式全波整流电路的形式连 接并封装为一体构成的， 全桥的正向电流有0.5

14、A、1A、1.5A、2A、2.5A、3A、 5A、10A、20A、35A、50A等多种规格，耐压值（最高反 向电压）有25V、50V、100V、200V、300V、400V、 500V、600V、800V、1000V等多种规格 一般整流桥命名中有3个数字,第一个数字代表额定电流 ,A;后两个数字代表额电压(数字*100),V 如:KBL407即4A，700V KBPC5010即50A,1000V（1234567，005、01、02、04、06 、08、10分别代表电压档的50V，100V，200V，400V， 600V，800V，1000V）。 整流桥封装通常采用：BR3、BR8、DB-1、G

15、BP、KBP、 WOM等封装形式 变压器：变压器（Transformer）是利用电磁感 应的原理来改变交流电压的装置，主要构件是初 级线圈、次级线圈和铁芯（磁芯）。主要功能有 ：电压变换、电流变换、阻抗变换、隔离、稳压 （磁饱和变压器）等 变压器是变换交流电压、交变电流和阻抗的器 件 ，当初级线圈中通有交流电流时，铁芯（或磁 芯）中便产生交流磁通，使次级线圈中感应出电 压（或电流）。 变压器由铁芯（或磁芯）和线圈组成，线圈有 两个或两个以上的绕组，其中接电源的绕组叫初 级线圈，其余的绕组叫次级线圈。 对不同类型的变压器都有相应的技术要求，可用相 应的技术参数表示。如电源变压器的主要技术参 数有

16、：额定功率、额定电压和电压比、额定频率 、工作温度等级、温升、电压调整率、绝缘性能 和防潮性能，对于一般低频变压器的主要技述参 数是： 变压比、频率特性、非线性失真变压比、频率特 性 、非线性失真、磁屏蔽、静电屏蔽、效率等。 变压器两组线圈圈数分别为N1和N2，N1为初级， N2为次级 。在初级线圈上加一交流电压，在次级 线圈两端就会产生感应电动势.当N2N1时，其感 应电动势要比初级所加的电压还要高，这种变压 器称为升压变压器：当N2U2，该变压器为降压变压器。反之则为升 压变压器.另有 电流之比I1/I2=N2/N1 电功率P1=P2 注意：上面的式子，只在理想变压器只有一个副线 圈时成立。当有两个副线圈时， P1=P2+P3，U1/N1=U2/N2=U3/N3， 电流则须利用电功率的关系式去求，有多个时，依 此类推。 效率： 在额定功率时，变压器的输出功率和输入功率的比 值，叫做变压器的效率，即： =(P2P1)x10