10 เคล็ดลับการออกแบบวงจรที่นักออกแบบทุกคนต้องรู้จัก: 12 ขั้นตอน

2024 ผู้เขียน: John Day | [email protected]. แก้ไขล่าสุด: 2024-01-30 13:03

การออกแบบวงจรอาจเป็นเรื่องที่น่ากลัวทีเดียว เนื่องจากสิ่งต่างๆ ในความเป็นจริงจะแตกต่างจากที่เราอ่านในหนังสือมาก เห็นได้ชัดว่าถ้าคุณต้องการที่จะเก่งในการออกแบบวงจร คุณต้องเข้าใจส่วนประกอบแต่ละอย่างและฝึกฝนให้มาก แต่มีเคล็ดลับมากมายที่นักออกแบบต้องรู้เพื่อออกแบบวงจรที่เหมาะสมที่สุดและทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพ

ฉันพยายามอย่างเต็มที่เพื่ออธิบายเคล็ดลับเหล่านี้ในคำแนะนำนี้ แต่สำหรับเคล็ดลับบางประการ คุณอาจต้องการคำอธิบายเพิ่มเติมอีกเล็กน้อยเพื่อให้เข้าใจได้ดีขึ้น เพื่อจุดประสงค์นั้น ฉันได้เพิ่มแหล่งข้อมูลการอ่านเพิ่มเติมในเคล็ดลับเกือบทั้งหมดด้านล่าง ดังนั้น ในกรณีที่คุณต้องการคำอธิบายเพิ่มเติมอีกเล็กน้อย โปรดดูที่ลิงก์หรือโพสต์ไว้ในช่องแสดงความคิดเห็นด้านล่าง ฉันจะอธิบายให้ดีที่สุดเท่าที่จะทำได้

กรุณาตรวจสอบเว็บไซต์ของฉัน www.gadgetronicx.com หากคุณสนใจในวงจรอิเล็กทรอนิกส์ แบบฝึกหัดและโครงการต่างๆ

ขั้นตอนที่ 1: 10 เคล็ดลับในวิดีโอ

ฉันได้ทำวิดีโอความยาว 9 นาทีที่อธิบายเคล็ดลับเหล่านี้ทั้งหมดแล้ว สำหรับใครที่ไม่ค่อยชอบอ่านบทความยาวๆ แนะนำให้ไปแบบด่วนๆ และหวังว่าเพื่อนๆ จะชอบนะครับ:)

ขั้นตอนที่ 2: การใช้ตัวเก็บประจุแบบแยกส่วนและแบบคัปปลิ้ง:

ตัวเก็บประจุเป็นที่รู้จักกันอย่างแพร่หลายในด้านคุณสมบัติของเวลา อย่างไรก็ตาม การกรองเป็นอีกหนึ่งคุณสมบัติที่สำคัญของส่วนประกอบนี้ที่นักออกแบบวงจรใช้ หากคุณไม่คุ้นเคยกับตัวเก็บประจุ ฉันแนะนำให้คุณอ่านคู่มือที่ครอบคลุมเกี่ยวกับตัวเก็บประจุและวิธีใช้งานในวงจร

ตัวเก็บประจุแบบแยกส่วน:

แหล่งจ่ายไฟไม่เสถียรจริงๆ คุณควรจำไว้เสมอ ทุกแหล่งจ่ายไฟเมื่อใช้งานจริงจะไม่เสถียรและบ่อยครั้งที่แรงดันเอาต์พุตที่ได้รับจะผันผวนอย่างน้อยสองสามร้อยมิลลิโวลต์ เรามักไม่อนุญาตให้มีความผันผวนของแรงดันไฟฟ้าในขณะที่จ่ายไฟให้กับวงจรของเรา เนื่องจากความผันผวนของแรงดันไฟฟ้าอาจทำให้วงจรทำงานผิดปกติ และโดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อใช้กับบอร์ดไมโครคอนโทรลเลอร์ มีความเสี่ยงที่ MCU จะข้ามคำสั่งซึ่งอาจส่งผลให้เกิดความเสียหายร้ายแรงได้

เพื่อที่จะเอาชนะนักออกแบบนี้จะเพิ่มตัวเก็บประจุแบบขนานและใกล้กับแหล่งจ่ายไฟในขณะที่ออกแบบวงจร ถ้าคุณรู้ว่าคาปาซิเตอร์ทำงานอย่างไร คุณก็จะรู้ โดยการทำคาปาซิเตอร์นี้จะเริ่มชาร์จจากแหล่งจ่ายไฟจนถึงระดับ VCC เมื่อถึงระดับ Vcc กระแสไฟจะไม่ผ่านฝาครอบอีกต่อไปและหยุดชาร์จ ตัวเก็บประจุจะเก็บประจุนี้ไว้จนกว่าจะมีแรงดันไฟฟ้าตกจากแหล่งจ่ายไฟ เมื่อแรงดันไฟจากแหล่งจ่าย แรงดันตกคร่อมเพลตของตัวเก็บประจุจะไม่เปลี่ยนแปลงในทันที ณ เวลานี้ ตัวเก็บประจุจะชดเชยแรงดันตกคร่อมจากแหล่งจ่ายทันทีโดยจ่ายกระแสจากตัวมันเอง

ในทำนองเดียวกันเมื่อแรงดันไฟฟ้าผันผวนเป็นอย่างอื่นทำให้เกิดแรงดันไฟฟ้าในเอาต์พุต ตัวเก็บประจุจะเริ่มชาร์จตามสไปค์แล้วปล่อยในขณะที่รักษาแรงดันไฟให้คงที่ ดังนั้นสไปค์จะไม่ไปถึงชิปดิจิทัลจึงทำให้มั่นใจได้ถึงการทำงานที่มั่นคง

ตัวเก็บประจุแบบคัปปลิ้ง:

เหล่านี้เป็นตัวเก็บประจุที่ใช้กันอย่างแพร่หลายในวงจรเครื่องขยายเสียง ต่างจากตัวเก็บประจุแบบแยกส่วนจะขวางทางสัญญาณขาเข้า ในทำนองเดียวกันบทบาทของตัวเก็บประจุเหล่านี้ค่อนข้างตรงกันข้ามกับตัวแยกส่วนในวงจร ตัวเก็บประจุแบบคัปปลิ้งป้องกันสัญญาณรบกวนความถี่ต่ำหรือองค์ประกอบ DC ในสัญญาณ ขึ้นอยู่กับข้อเท็จจริงที่ว่ากระแสไฟตรงไม่สามารถผ่านตัวเก็บประจุได้

ตัวเก็บประจุแบบแยกส่วนถูกใช้อย่างมากในแอมพลิฟายเออร์เนื่องจากจะควบคุมสัญญาณรบกวน DC หรือความถี่ต่ำในสัญญาณและอนุญาตเฉพาะสัญญาณที่ใช้งานได้ความถี่สูงเท่านั้น แม้ว่าช่วงความถี่ของการควบคุมสัญญาณจะขึ้นอยู่กับค่าของตัวเก็บประจุ เนื่องจากค่ารีแอกแตนซ์ของตัวเก็บประจุจะแตกต่างกันไปตามช่วงความถี่ที่ต่างกัน คุณสามารถเลือกคาปาซิเตอร์ที่เหมาะกับความต้องการของคุณได้

ความถี่ที่สูงขึ้นที่คุณต้องอนุญาตผ่านตัวเก็บประจุของคุณจะลดค่าความจุของตัวเก็บประจุของคุณลง ตัวอย่างเช่นเพื่อให้สัญญาณ 100Hz ค่าตัวเก็บประจุของคุณควรอยู่ที่ประมาณ 10uF อย่างไรก็ตามเพื่อให้สัญญาณ 10Khz 10nF ทำงานได้ อีกครั้ง นี่เป็นเพียงค่าประมาณคร่าวๆ ของค่าแคป และคุณต้องคำนวณค่ารีแอกแตนซ์สำหรับสัญญาณความถี่ของคุณโดยใช้สูตร 1 / (2* Pi * f * c) แล้วเลือกตัวเก็บประจุที่ให้ค่ารีแอกแตนซ์กับสัญญาณที่คุณต้องการน้อยที่สุด

อ่านเพิ่มเติมได้ที่:

ขั้นตอนที่ 3: การใช้ตัวต้านทานแบบดึงขึ้นและดึงลง:

“ควรหลีกเลี่ยงสภาวะลอยตัวเสมอ” เรามักได้ยินสิ่งนี้เมื่อออกแบบวงจรดิจิทัล และเป็นกฎทองที่คุณต้องปฏิบัติตามเมื่อออกแบบบางสิ่งที่เกี่ยวข้องกับ IC ดิจิทัลและสวิตช์ IC ดิจิทัลทั้งหมดทำงานในระดับตรรกะที่แน่นอนและมีตระกูลตรรกะมากมาย TTL และ CMOS เหล่านี้เป็นที่รู้จักกันอย่างแพร่หลาย

ระดับลอจิกเหล่านี้กำหนดแรงดันไฟฟ้าขาเข้าใน IC ดิจิทัลเพื่อตีความว่าเป็น 1 หรือ 0 ตัวอย่างเช่น +5V เป็นระดับแรงดันไฟฟ้า Vcc 5 ถึง 2.8v จะถูกตีความว่าเป็นลอจิก 1 และ 0 ถึง 0.8v จะถูกตีความ เป็นลอจิก 0 อะไรก็ตามที่อยู่ในช่วงแรงดันไฟฟ้า 0.9 ถึง 2.7v นี้จะเป็นพื้นที่ที่ไม่แน่นอนและชิปจะตีความว่าเป็น 0 หรือ 1 ที่เราไม่สามารถบอกได้จริงๆ

เพื่อหลีกเลี่ยงสถานการณ์ข้างต้น เราใช้ตัวต้านทานเพื่อแก้ไขแรงดันไฟฟ้าในพินอินพุต ดึงตัวต้านทานขึ้นเพื่อแก้ไขแรงดันไฟฟ้าใกล้กับ Vcc (แรงดันตกเนื่องจากกระแสไฟ) และดึงตัวต้านทานลงเพื่อดึงแรงดันไฟฟ้าใกล้กับพิน GND วิธีนี้ทำให้สามารถหลีกเลี่ยงสถานะลอยตัวในอินพุตได้ จึงหลีกเลี่ยงไม่ให้ IC ดิจิทัลของเราทำงานไม่ถูกต้อง

ดังที่ฉันได้กล่าวไปแล้วว่าตัวต้านทานแบบดึงขึ้นและแบบดึงลงเหล่านี้จะมีประโยชน์สำหรับไมโครคอนโทรลเลอร์และชิปดิจิทัล แต่โปรดทราบว่า MCU ที่ทันสมัยจำนวนมากมีการติดตั้งตัวต้านทานแบบดึงขึ้นและแบบดึงลงภายในซึ่งสามารถเปิดใช้งานได้โดยใช้รหัส ดังนั้นคุณสามารถตรวจสอบแผ่นข้อมูลสำหรับสิ่งนี้และเลือกใช้หรือกำจัดตัวต้านทานแบบดึงขึ้น / ลงตามลำดับ

อ่านเพิ่มเติมได้ที่:

ขั้นตอนที่ 4: ปล่อยเวลาของแบตเตอรี่: