硬件学习笔记

AD9957：

AD9957是一个AD9957将一个高速、直接数字频率合成器(DDS)、一个高性能、高速、 14 位数模转换器(DAC)、时钟乘法器电路、数字滤波器和其它 DSP 功能集成在一个芯片上。

AD9957的主要特点：32bit 相伴累加器；波率真达到2Mb/s 的SPI 接口；内置1024*32位RAM ，可以实现内部调制功能；内核电压1.8V ，超低功耗；内置的低噪声参考时钟倍频器允许用低成本、低频率外部时钟作为系统时钟，同时仍可提供优良的动态性能，支持测试向量和幅度斜坡式控制功能。

AD9957的串行I/0端口寄存器地址从0x00至0x19，共26个寄存器，但其中有6个寄存器未使用，所以只有20个寄存器可用。分别是：0x00—0x04对应控制寄存器，每个是32位；0x0E —0x15对应的是8个profile ，从profile0—profile7，每个是64位； 0x05—0x06为RAM 段寄存器，0x16对应RAM 寄存器；0x09对应幅度比例因子ASF 寄存器；0x0A 对应多芯片同步寄存器；

AD9957有三种基本模式：正交调制模式（QDUC ）（默认），DAC 插值模式和单频调制模式。三种模式的区别是：单音模式下，器件用作正弦发生器，通过DDS 直接驱动DAC 。而DAC 插值模式是旁路DDS ，允许用户以DAC 的采样速率将基带数据发送至器件。速率插值的内部信号链对用户数据进行滤波并向上采样至DAC 采样速率。 QDUC 模式则是采用DDS 和速率插值滤波器，把两个并行速率插值滤波器组支持同相和正交（I/Q ）信号的基带处理，而DDS 则提供要由基带信号进行调制的载波信号。

AD9957 中的所有时序均由内部系统时钟(SYSCLK)信号提供，内部系统时钟由 REF_CLK 引脚上的时钟源产生。关系式是_system ref clk f f =?倍频因子。

MC100LVEP111:

MC100LVEP111是一个1转10路差分驱动器，专注于时钟分布，允许两个时钟源输入多路转换器。

输入是1对差分线，输出10对差分线。如：在4DDS 板子原理图中，把一路输出时钟分成5路同步时钟，4路分别送入4个AD9957,一路送给FPGA 。

MC100LVEP111采用32-LEAD TPFP封装：

MC100LVEP111管脚功能分布图：

L T3083:

电源芯片，是一款3A低压差线性稳压器，可通过并联来增加输出电流或在表面贴装型电路板上散播热量。最小负载电流是1mA，输出电流为3A。宽输入电压范围1.2V至23V。

特别地，当输入电压为5V时，可以很简单地得到1V, 1.2V, 1.5V, 1.8V, 3.3V ,5V.具体配置电阻见下图。

LT3083管脚定义:

当输入管脚为（pre-regulated）提前规定的5V，那么输出电压可以根据以下图来确定配置电阻。

TPS54427:

是一类开关稳压型电源芯片，是一款自适应接通时间D-CAP2TM模式同步降压转换器。工作输入电压介于4.5V-18V之间，可在0.76V-7V之间设定输出电压。

特点：该器件有一个可调软启动时间。预偏置软启动。

封装：TPS54427可采用8引脚DDA封装和10引脚DRC封装.

TPS54427配置电阻的计算方法：

TPS54427电压输出的计算公式：

LM2611:

TI公司生产的LM2611，是一款cuk斩波变换器芯片，它的输入电压范围为2.7V-14V，输出电压范围为-（36-VinMAX），输出-5V时的带载能力为300mA，5pin 的SOT-23封闭，需要的外围器件很简单，

LM2611封装图示：

各个管脚的功能：

典型电路设计应用：5V to -5V

MC100LVEL16/KVL16:

MC100LVEL16是一个差分接收器,在工作电压为3.3V时，MC100LVEL跟EL16芯片功能一样。PECL模式下，工作电压为3.0V-3.8V. 常用电压为3.3V。

KVL16作用，在实验室板子中作用常用作单端转差分芯片。此外还有作用猜测它的作用是起到保护的作用，把差分信号还是作为差分信号输出出去，假如输入进来的信号过于大，直接连接到重要芯片上时，很容易烧掉芯片，但连接这个芯片之后，就会起到保护的作用。

MC100LVEL16封装：

管脚及功能框图：

VBB管脚只在这个芯片里充当产生内部电压。在只有一个输入的情况下，这个没用到的差分输入端口可连接到VBB管脚作为开关的参考电压。

SN65LVDS34D:

差分转单端芯片，把AD9957的同步差分信号变成单端信号通过SMA商品输出去。

MAX3232:

电平转换芯片。可以把信号转换RS-232电平标准的信号。如我们电脑后面的串口标准即为RS232标准，便可以通过RS3232进行转换。

MAX3232采用比较节省空间的TSSOP或SSOPC封装：

典型工作电路：

MAX3232芯片在4DDS板子中的应用：

MAX3490:

MAX3490是电平转换芯片，用于RS-422电平与RS-485.其中每个都是包含一个接收器，一个发送器。而MAX3490传输数据率可以达到10Mbps。

电平转换器，可以把RS-232电平转换为

RS-485电平标准是多用于并行数据传输，因为其是差分形式，抗干抗能力强，可以传更远的距离。

MAX3490的功能使用方法，使用低电压截断模式时，要同时把\RE变高和DE变低。

其中，RO表示，receiver output，当A>B超过200mv，那么RO就会置高；如果A

DI表示，drive input，当DI为低电平时，输出Y为低，而Z为高；当DI为高时，Y为高，Z为低。

A与B，Y与Z，是两对差分信号。

EPCS64:

AS模式配置时所用到的串行配置芯片（serial configuration devices）。跟EPCS64同系列的还有EPCS1,EPCS4,EPCS16.后面跟着的数字代表，1-，4-，16-和64-位寄存器芯片。

EPCS64原理图的

EPCS64各个管脚功能表：

ADT1_1WT：

因为AD9957最终输出是一对差分电流，而AT1_1WT是一个1：1的变压芯片，主要用来实现将内部DAC输出的差分电流转化为单端信号，而且还能实现阻抗匹配，提高AD9957工作的平衡性。

由于AD9957内部DAC模块对已调信号进行采样和数模转化，在输出端会产生镜像频率。所以在发射终端，采用RLC椭圆滤波器来对镜像进行滤除，然后通过天线将变频后的信号发射出来。

数字地和模拟地之间的连接与关系:

所谓数字地一般来说是指数字电路类型集合的公共参考地，而模拟地也是类同之意。在一个复杂的电路系统中，往往会出现很不同类型的电路。通常我们在以电路的工作类型或工作频率将其划分。如数字、模拟之类划分或以速度或频率频段划分等。在数字电路中，电路通常是处于开关状态，而在所有数字芯片接地端汇集在一起。而这个汇集地因电路不停地开，这样在回流地端上也会因而产生一些开关高频噪声。在设计PCB中若然这些电路处理不当的话，例如，将数字系统的地回流走线与模拟电路的地连接在一起。这样很有可能将地噪声信号引入模拟电路中，若果引入的地方是模拟电路是放大部分。那么很可能会将这些噪

声进放大或干扰到模拟电路的正常工作或产生识动作等情况。为了处理好这个可能性的发生，一个复杂的混合信号电路中我们在设计PCB时往往会将其电路类型进分开布局处理。这样有利于减少数字电路对模拟电路的干扰。通常在PCB中会采用一点汇流接地的方式来解决这种问题，如数字电路设计PCB时先采用公共地接点，而模拟同样处理。在最后将数字地与模拟地同样汇接到电源的地端上进行一个电流回路。

另外，在数字电路中，同样要加增对电源的高频退耦处理，如最常用的有在电路供电端增加0.1uf的退耦电容。这个电容通常用两个作用，其一是减少高频信号回路的高频电阻。因为在高速开关中电路处于高速开关状态，电流需要快速流动。然而，由于电源大电解有存在，同样由于大解电容本身结构的原因当高速电流回流时大电解电感效应会对高速电流产生感抗。这样从而增大了高速或高频信号回流的阻抗，这个对于模拟电路来说是很不利的。此时增加了高频特性的退耦电容可以助于减少高频阻抗的产生。其二，在数字电路中，由于电路常处理开关状态。在电源供电端也会因而产生一些高频带噪声，在多数字电路并联中，这些噪声容易影响到其他电路中。那么此时在增加退耦电容就可以有效过滤掉这些高频噪声，让其直接对地回流。

0欧电阻作用：

大家不要搞混其0欧电阻的作用，我认为0欧电阻在电路上来说只是一个短路点。而它真正起作用只是方便在PCB设计上的铺铜操作连通“地”集合。

为什么这样说呢，下面我为大家介绍一下为什么在PCB设计上常用到这个0欧电阻。

在一些复杂的数模混合电路中，时常为了减低数字电路与模拟电路之间的影响。往往在PCB设计上铺地处理时做一个地与地区之间起一个连接的作用。就是那么简单！我就打个简单的单电源系列为例，电路中以地作为参考，在这个系统中。所有电流回路都需由正端流向负端(相对此例单电源电路中而言)，所以在不同工作类型的电路中，其电路回路最终电流回流端都是入地的。那么在不同电路中，为了减少互相之间的噪声影响。所以在电路PCB的布局上和铺铜处理方面都需做相应的区分处理(电源供电和布线上也应如此，在此暂不提太多关于PCB 设计上的电性规则问题)。就是为这样的区分铺铜，那么最终都需要汇流到公共地端上。本来如果是采用纯属的同一网络铺铜处理这从PCB软件布线上是没有问题的。但在我们日常实际设计电路图时为了更好的读图及专业表达为由，往往在设计电路图时已将不同的电路类型也已划分好了。同时，也将不同的类型电路的地网络归类并为其命类同的地名。如“PGND GND DGND AGND....”等这些都是用来表达不同的类型电路地端。而这地端在电性上又最终连接在一起的，但是由于PCB设计软件上电路的同一网络端中只允许一个网络名的原因。同时，由于电路地的归类与汇集连结的必要。所以，这时就需要一个跨地之间连接的导线了。这个连接的导线正是解决了多地网络和地集合的作用。或者说，你也可以用一个焊点或跳线来代替0欧电阻。用0欧电阻只是一个方便而已。所以，从电性上说这0欧电阻是多余的。

磁珠：

第二个问题，关于为什么不能用磁珠。这个也是一个电磁问题。

首先，磁珠是一个具有高频特性的器件，而一般常用用法是用于子电源供电与主电源供电之间。由于其本身器件的特性原因--等效为一个低通滤波器。所以其主要作用是起滤波作用，目的也是为了减少来自主电源或其他并联电路所产生的噪声串扰。这就是磁珠大概的用处。

那么为什么区地之间不能使用磁珠呢，从直流静态的角度上看，一般磁珠都有一定的直流电阻值。如果将这个电阻值串联在两个地之间(类型地与电源地)，很显示是破坏了“地”参考点的电位和产生电位差。所以这也是为什么不建议用磁珠来代替导线或0欧电阻的原因了。

关于数字地与模拟地或电源公共地之间连接及层区分的问题。呵呵，这同样是一个PCB设计中的电磁兼容性和性号完整性问题(在设计高速PCB时更能体现出来)。在这里我就不作在PCB设计上的规则了，说来也话长且也不在本贴的主要讨论话题上。

上述也是跟大家草草地讨论关于线路上“地”间常见问题。正如楼上那位网友所说,我上述的只是基于复杂一点的数模混合电路来讨论。若一些网友自行制作一些简单的实验板时则无需区分得如此细分。另外，若真正去细心设计到这样的电路和PCB时这里也是一门学术技巧，也真费心的。以上并没有大多的学术上理论表达，希望新手能明白些。纯属个人主观见解和工作体会，欢迎来微控技术论坛与我们论坛。

旁路电容

这三种叫法的电容，其实都是滤波的，只是应用在不同的电路中，叫法和用法不一样。

滤波电容，这是我们通常用在电源整流以后的电容，它是把整流电路交流整流成脉动直流，通过充放电加以平滑的电容，这种电容一般都是电解电容，而且容量较大，在微法级。

旁路电容，是把输入信号中的高频成份加以滤除，主要是用于滤除高频杂波的，通常用瓷质电容、涤纶电容，容量较小，在皮法级。

去耦电容，是把输出信号的干扰作为滤除对象，去耦电容相当于电池，利用其充放电，使得放大后的信号不会因电流的突变而受干扰。它的容量根据信号的频率、抑制波纹程度而定。

滤波电容用在电源整流电路中，用来滤除交流成分。使输出的直流更平滑。

去耦电容用在放大电路中不需要交流的地方，用来消除自激，使放大器稳定工作。

旁路电容用在有电阻连接时，接在电阻两端使交流信号顺利通过。

去耦电容

旁路电容和去耦电容的区别

去耦：去除在器件切换时从高频器件进入到配电网络中的RF能量。去耦电容还可以为器件供局部化的DC电压源，它在减少跨板浪涌电流方面特别有用。

旁路：从元件或电缆中转移出不想要的共模RF能量。这主要是通过产生AC旁路消除无意的能量进入敏感的部分，另外还可以提供基带滤波功能（带宽受限）。

我们经常可以看到，在电源和地之间连接着去耦电容，它有三个方面的作用：一是作为本集成电路的蓄能电容；二是滤除该器件产生的高频噪声，切断其通过供电回路进行传播的通路；三是防止电源携带的噪声对电路构成干扰。

在电子电路中，去耦电容和旁路电容都是起到抗干扰的作用，电容所处的位置不同，称呼就不一样了。对于同一个电路来说，旁路（bypass）电容是把输入信号中的高频噪声作为滤除对象，把前级携带的高频杂波滤除，而去耦（decoupling）电容也称退耦电容，是把输出信号的干扰作为滤除对象。

高频旁路电容一般比较小，根据谐振频率一般是0.1u，0.01u等，而去耦合电容一般比较大，是10u或者更大，依据电路中分布参数，以及驱动电流的变化大小

来确定。

数字电路中典型的去耦电容值是0.1μF。这个电容的分布电感的典型值是5μH。

0.1μF的去耦电容有5μH的分布电感，它的并行共振频率大约在7MHz左右，也就是说，对于10MHz以下的噪声有较好的去耦效果，对40MHz以上的噪声几乎不起作用。1μF、10μF的电容，并行共振频率在20MHz以上，去除高频噪声的效果要好一些。每10片左右集成电路要加一片充放电电容，或1个蓄能电容，可选10μF左右。最好不用电解电容，电解电容是两层薄膜卷起来的，这种卷起来的结构在高频时表现为电感。要使用钽电容或聚碳酸酯电容。去耦电容的选用并不严格，可按C="1"/F，即10MHz取0.1μF，100MHz取0.01μF。

滤波电容的选择：

经过整流桥以后的是脉动直流，波动范围很大。后面一般用大小两个电容，大电容用来稳定输出（因为电容两端电压不能突变，因此可以使输出平滑），小电容是用来滤除高频干扰的，使输出电容纯净，电容越小，谐振频率越高，可滤除干扰频率越高。

容量选择：

1、大电容，负载越重，吸收电流的能力越强，这个大电容的容量也就要越

大

2、小电容，凭经验，一般104即可。

（1）电容对地滤波，需要一个较小的电容与地并联，对高频信号提供了

一个对地通路。

（2）电源滤波中，电容对地脚需要尽可能地靠近地、

（3）理论上说，电源滤波用电容越大越好，一般大电容滤低频波，小电

容滤高频波。

（4）可靠的做波是将一大一小两个电容并联，一般要求相差两个数量级

以上，以获得更大的滤波频段。

滤波电容的选用原则：

在电源设计中，滤波电容的选取原则是：C>=2.5T/R

其中，C为滤波电容的容值，单位为uF；T为周期，单位为s；R为负载

电阻，单位为欧姆。当然，这只一般的选用原则，在实际的应用中，如

空间和成本允许情况下，都选取C>5T/R.

例子：印制板中有接触器、继电器、按钮等元件时，操作它们时均为产

生较大火花放电，必须采用RC吸收电路来吸收放电电流，一般R取

1~2K欧姆，C取2.2~4.7uF。

由于引线和PCB布线原因，实际上电容是电感和电容的并联电路，（还有电容本身的电阻，有时也不可忽略）这就引入了谐振频率的概

念：ω=1/(LC)1/2

在谐振频率以下电容呈容性，谐振频率以上电容呈感性。

因而一般大电容滤低频波，小电容滤高频波。

这也能解释为什么同样容值的STM封装的电容滤波频率比DIP封装更高。

至于到底用多大的电容，这是一个参考

电容谐振频率

电容值DIP (MHz) STM (MHz)

1.0μF

2.5 5

0.1μF 8 16

0.01μF 25 50

1000pF 80 160

100 pF 250 500

10 pF 800 1.6(GHz)

不过仅仅是参考而已，用老工程师的话说——主要靠经验。

更可靠的做法是将一大一小两个电容并联，一般要求相差两个数量级以上，以获得更大的滤波频段。

一般来讲，大电容滤除低频波，小电容滤除高频波。电容值和你

要滤除频率的平方成反比。具体电容的选择可以用公式C=4Pi*Pi /(R * f * f )

LVDS电平标准相关：

RS-232 & RS-422 & RS-485

RS232采用三线传输，分别是TXD\RXD\GND；-15~-3V表示逻辑1；+3V~+15V表示逻辑0；

注意RS232采用的是负逻辑！！！

RS422采用5线传输，采用差分结构，一对发送，一对接收，外加一个地线。

RS485采用3线传输，采用差分结构，半双工传输，电平特性跟RS422一样。

RS-232被宣言为一种在低速率串行通讯中增加通讯距离的单端标准。

RS-232采取不平衡传输方式，即所谓单端通讯。

232电平或者说串口电平，有的甚至说计算机电平，所有的这些说法，指得都是计算机9针串口（RS232）得电平，采用负逻辑，

－15v ~ －3v 代表1

＋3v ~ ＋15v 代表0

RS485电平和RS422电平由于两者均采用差分传输（平衡传输）的方式，所以他们的电平方式，一般有两个引脚 A,B