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IC 集成電路電子元器件的選型規(guī)律 說到元器件選型，大家頭腦中是不是蹦出一大堆“？？？”如果是，你就out啦！在這個人人都可以成為創(chuàng)客的時代，各種元器件早已進入我們的生活，甚至進入幼兒園了呢！還不懂元器件的小白，Mark下來好好學(xué)習(xí)下面的內(nèi)容！ 元器件選型原則 普遍性原則：所選的元器件要是被廣泛使用驗證過的，盡量少使用冷門、偏門芯片，減少開發(fā)風(fēng)險。 高性價比原則：在功能、性能、使用率都相近的情況下，盡量選擇價格比較好的元器件，降低成本。 采購方便原則：盡量選擇容易買到、供貨周期短的元器件。 持續(xù)發(fā)展原則：盡量選擇在可預(yù)見的時間內(nèi)不會停產(chǎn)的元器件。 可替代原則：盡量選擇pin to pin兼容芯片品牌比較多的元器件。 向上兼容原則：盡量選擇以前老產(chǎn)品用過的元器件。 資源節(jié)約原則：盡量用上元器件的全部功能和管腳。 處理器選型要求 要選好一款處理器，要考慮的因素很多，不單單是純粹的硬件接口，還需要考慮相關(guān)的操作系統(tǒng)、配套的開發(fā)工具、仿真器，以及工程師微處理器的經(jīng)驗和軟件支持情況等。 1、應(yīng)用領(lǐng)域 一個產(chǎn)品的功能、性能一旦定制下來，其所在的應(yīng)用領(lǐng)域也隨之確定。目前，比較常見的應(yīng)用領(lǐng)域分類有航天航空、通信、計算機、工業(yè)控制、醫(yī)療系統(tǒng)、消費電子、汽車電子等。 2、自帶資源 經(jīng)常會看到或聽到這樣的問題：主頻是多少?有無內(nèi)置的以太網(wǎng)MAC?有多少個I／O口?自帶哪些接口?支持在線仿真嗎?是否支持OS，能支持哪些OS?是否有外部存儲接口? 以上都涉及芯片資源的問題，微處理器自帶什么樣的資源是選型的一個重要考慮因素。芯片自帶資源越接近產(chǎn)品的需求，產(chǎn)品開發(fā)相對就越簡單。?? 3、可擴展資源 硬件平臺要支持OS、RAM和ROM，對資源的要求就比較高。 4、功耗 單看“功耗”是一個較為抽象的名詞。低功耗的產(chǎn)品既節(jié)能又節(jié)財，甚至可以減少環(huán)境污染，還能增加可靠性，它有如此多的優(yōu)點，因此低功耗也成了芯片選型時的一個重要指標(biāo)。 5、封裝 常見的微處理器芯片封裝主要有QFP、BGA兩大類型。BGA類型的封裝焊接比較麻煩，一般的小公司都不會焊，但BGA封裝的芯片體積會小很多。如果產(chǎn)品對芯片體積要求不嚴(yán)格，選型時最好選擇QFP封裝。 6、芯片的可延續(xù)性及技術(shù)的可繼承性 目前，產(chǎn)品更新?lián)Q代的速度很快，所以在選型時要考慮芯片的可升級性。如果是同一廠家同一內(nèi)核系列的芯片，其技術(shù)可繼承性就較好。那我們應(yīng)該考慮知名半導(dǎo)體公司，然后查詢其相關(guān)產(chǎn)品，再作出判斷。 7、價格及供貨保證 芯片的價格和供貨也是必須考慮的因素。許多芯片目前處于試用階段，其價格和供貨就會處于不穩(wěn)定狀態(tài)，所以選型時盡量選擇有量產(chǎn)的芯片。 8、仿真器 仿真器是硬件和底層軟件調(diào)試時要用到的工具，開發(fā)初期如果沒有它基本上會寸步難行。選擇配套適合的仿真器，將會給開發(fā)帶來許多便利。 9、OS及開發(fā)工具 作為產(chǎn)品開發(fā)，在選型芯片時必須考慮其對軟件的支持情況，如支持什么樣的OS等。對于已有OS的人們，就要考慮芯片是否支持該OS，也可以反過來說，即這種OS是否支持該芯片。 10、技術(shù)支持 現(xiàn)在的趨勢是買服務(wù)，也就是買技術(shù)支持。一個好的公司的技術(shù)支持能力相對比較有保證，所以選芯片時最好選擇知名的半導(dǎo)體公司。 常用存儲器件選型 SRAM 和 DRAM SRAM速度非常快，是目前讀寫最快的存儲設(shè)備了，但是它也非常昂貴，所以只在要求很苛刻的地方使用，譬如CPU的一級緩沖，二級緩沖。動態(tài)RAM（Dynamic RAM/DRAM）保留數(shù)據(jù)的時間很短，速度也比SRAM慢，不過它還是比任何的ROM都要快，但從價格上來說DRAM相比SRAM要便宜很多，計算機內(nèi)存就是DRAM的。而DRAM里面是選DDR2還是DDR3 要看具體的要求和處理器的能力了。 FLASH Flash的分類列舉如下，分三類：并行，串行，不可擦除。 1、并行Parallel flash NOR Flash，Intel于1988年發(fā)明，隨機讀取的速度比較快，隨機按字節(jié)寫，每次可以傳輸8Bit。一般適合應(yīng)用于數(shù)據(jù)/程序的存貯應(yīng)用中．NOR還可以片內(nèi)執(zhí)行XIP，寫入和擦除速度很低。 2、串行 Serial Flash 是以字節(jié)進行傳輸?shù)模看慰梢詡鬏?-2Bit.如：MMC,SD,MS卡．串行閃存器件體積小，引腳也少，成本相對也更低廉。 3、不可擦除 Mask Rom Flash的特點是一次性錄入數(shù)據(jù)，具有不可更改性，經(jīng)常運用于游戲和需版權(quán)保護文件等的錄入。其顯著特點是成本低。 EEPROM 存儲器技術(shù)的成熟使得RAM和ROM之間的界限變得很模糊，如今有一些類型的存儲器(如EEPROM和閃存)組合了兩者的特性。 從軟件角度看，獨立的EEPROM和閃存器件是類似的，兩者主要差別是EEPROM器件可以逐字節(jié)地修改，而閃存器件只支持扇區(qū)擦除以及對被擦除單元的字、頁或扇區(qū)進行編程。 可編程器件選型 CPLD與FPGA 盡管FPGA和CPLD都是可編程ASIC器件,有很多共同特點,但由于CPLD和FPGA結(jié)構(gòu)上的差異,具有各自的特點: 1、CPLD更適合完成各種算法和組合邏輯，F(xiàn)PGA更適合于完成時序邏輯。 2、CPLD的連續(xù)式布線結(jié)構(gòu)決定了它的時序延遲是均勻的和可預(yù)測的,而FPGA的分段式布線結(jié)構(gòu)決定了其延遲的不可預(yù)測性。 3、在編程上FPGA比CPLD具有更大的靈活性。 4、FPGA的集成度比CPLD高,具有更復(fù)雜的布線結(jié)構(gòu)和邏輯實現(xiàn)。 5、CPLD比FPGA使用起來更方便。 6、CPLD的速度比FPGA快,并且具有較大的時間可預(yù)測性。 7、在編程方式上,CPLD主要是基于E2PROM或FLASH存儲器編程,編程次數(shù)可達1萬次,優(yōu)點是系統(tǒng)斷電時編程信息也不丟失。 8、CPLD保密性好,FPGA保密性差。 9、一般情況下,CPLD的功耗要比FPGA大,且集成度越高越明顯。 DCDC與LDO DCDC的意思是直流變（到）直流（不同直流電源值的轉(zhuǎn)換），只要符合這個定義都可以叫DCDC轉(zhuǎn)換器，包括LDO。但是一般的說法是把直流變（到）直流由開關(guān)方式實現(xiàn)的器件叫DCDC。 LDO是低壓降的意思，這有一段說明：低壓降（LDO）線性穩(wěn)壓器的成本低，噪音低，靜態(tài)電流小，這些是它的突出優(yōu)點。 A/D轉(zhuǎn)換器選型 AD的選擇，首先看精度和速度，然后看是幾路的，什么輸出的比如SPI或者并行的，差分還是單端輸入的，輸入范圍是多少，這些都是選AD需要考慮的。DA的選擇，主要是精度和輸出，比如是電壓輸出還是電流輸出等等。 在進行電路設(shè)計時，面對種類繁多的A/D、D/A芯片，如何選擇你所需要的器件呢？這要綜合設(shè)計的諸項因素，系統(tǒng)技術(shù)指標(biāo)、成本、功耗、安裝等，最重要的依據(jù)還是速度和精度。 精度：與系統(tǒng)中所測量控制的信號范圍有關(guān)，但估算時要考慮到其他因素，轉(zhuǎn)換器位數(shù)應(yīng)該比總精度要求的最低分辨率高一位。常見的A/D、D/A器件有8位，10位，12位，14位，16位等。 速度：應(yīng)根據(jù)輸入信號的最高頻率來確定，保證轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換速率要高于系統(tǒng)要求的采樣頻率。 通道：有的單芯片內(nèi)部含有多個A/D、D/A模塊，可同時實現(xiàn)多路信號的轉(zhuǎn)換；常見的多路A/D器件只有一個公共的A/D模塊，由一個多路轉(zhuǎn)換開關(guān)實現(xiàn)分時轉(zhuǎn)換。 數(shù)字接口方式：接口有并行/串行之分，串行又有SPI、I2C、SM等多種不同標(biāo)準(zhǔn)。數(shù)值編碼通常是二進制，也有BCD（二~十進制）、雙極性的補碼、偏移碼等。 模擬信號類型：通常AD器件的模擬輸入信號都是電壓信號，而D/A器件輸出的模擬信號有電壓和電流兩種。根據(jù)信號是否過零，還分成單極性（Unipolar）和雙極性（Bipolar）。 電源電壓：有單電源，雙電源和不同電壓范圍之分，早期的A/D、D/A器件要有+15V/-15V，如果選用單+5V電源的芯片則可以使用單片機系統(tǒng)電源。 基準(zhǔn)電壓：有內(nèi)、外基準(zhǔn)和單、雙基準(zhǔn)之分。 功耗 ：一般CMOS工藝的芯片功耗較低，對于電池供電的手持系統(tǒng)對功耗要求比較高的場合一定要注意功耗指標(biāo)。 封裝：常見的封裝是DIP，現(xiàn)在表面安裝工藝的發(fā)展使得表貼型封裝的應(yīng)用越來越多。 跟蹤/保持（T/H）： 原則上直流和變化非常緩慢的信號可不用采樣保持，其他情況都應(yīng)加采樣保持。 A/D轉(zhuǎn)換器件選型指南 A/D轉(zhuǎn)換器的品種繁多，性能各異，A/D轉(zhuǎn)換器的選擇直接影響系統(tǒng)的性能。在確定設(shè)計方案后，首先需要明確A/D轉(zhuǎn)換的需要的指標(biāo)要求，包括數(shù)據(jù)精度、采樣速率、信號范圍等等。 1、確定A/D轉(zhuǎn)換器的位數(shù) 在選擇A/D器件之前，需要明確設(shè)計所要達到的精度。精度是反映轉(zhuǎn)換器的實際輸出接近理想輸出的精確程度的物理量。在轉(zhuǎn)化過程中，由于存在量化誤差和系統(tǒng)誤差，精度會有所損失。 2．選擇A/D轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換速率 在不同的應(yīng)用場合，對轉(zhuǎn)換速率的要求是不同的，在相同的場合，精度要求不同，采樣速率也會不同。 3．判斷是否需要采樣/保持器 采樣/保持器主要用于穩(wěn)定信號量，實現(xiàn)平頂抽樣。對于高頻信號的采集，采樣/保持器是非常必要的。如果采集直流或者低頻信號，可以不需要采樣保持器。 4．選擇合適的量程 模擬信號的動態(tài)范圍較大，有時還有可能出現(xiàn)負(fù)電壓。在選擇時，待測信號的動態(tài)范圍最好在A/D器件的量程范圍內(nèi)，以減少額外的硬件付出。 5．選擇合適的線形度 在A/D采集過程中，線形度越高越好。但是線形度越高，器件的價格也越高，當(dāng)然，也可以通過軟件補償來減少非線性的影響。所以在設(shè)計時要綜合考慮精度、價格、軟件實現(xiàn)難度等因素。 6．選擇A/D器件的輸出接口 A/D器件接口的種類很多，有并行總線接口的，有SPI、I2C、1-Wire等串行總線接口的。 運算放大器選型指南 選擇運放，在選擇便宜又方便買到的基礎(chǔ)上，還需要具體需要關(guān)注以下幾個參數(shù)： 1、電源電壓范圍（VCC） 首先，確認(rèn)運放的電源電壓范圍，以及是單電源供電，還是雙電源供電。比如，LM358 既可以雙電源供電，也支持單電源供電。 2、共模輸入信號范圍（Vicm） 所有運放對輸入信號的電壓都有一個承受范圍。共模輸入信號范圍指的是輸入運放反相輸入端或者同相輸入端信號的電壓限制，若輸入信號超過這個范圍，運放的輸出將產(chǎn)生截止或者其他失真。比如，當(dāng) LM358供電+V=30V時，輸入到任何一個輸入端的信號幅度不能超過30V-1.5V=28.5V。 3、開環(huán)增益（Aol） ? ?? ? 開環(huán)增益是指運放的內(nèi)部電壓增益，等于輸出電壓與輸入電壓的比值。開環(huán)增益在運放設(shè)計時就已經(jīng)確定的，一般都可達 106（120dB）。在運放的技術(shù)手冊中通常以大信號電壓增益（ Avd ），比如 LM324的Avd=100V/mv=105（倍）=100dB。 4、共模抑制比（CMRR） 共模抑制比描述運放抑制共模信號的能力。共模抑制比越大說明運放的質(zhì)量越好。理想的運放共模抑制比為無窮大，共模信號輸入到反相輸入端或者同相輸入端時，輸出為 0。但實際當(dāng)中，共模抑制比不可能無窮大，如 LM324的CMRR=80dB，LM358的CMRR=85dB等。 5、轉(zhuǎn)換速率（SR） 轉(zhuǎn)換速率指當(dāng)輸入信號出現(xiàn)一個跳變時，運放輸出對這個跳變的響應(yīng)速度。