硬件工程师成长之路（1）——元件基础

系列文章目录

1.元件基础
2.电路设计
3.PCB设计
4.元件焊接
5.板子调试
6.程序设计
7.算法学习
8.编写exe
9.检测标准
10.项目举例
11.职业规划

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前言

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送给大学毕业后找不到奋斗方向的你（每周不定时更新）

中国计算机技术职业资格网
上海市工程系列计算机专业中级专业技术职务任职资格评审

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本系列文章只是你了解嵌入式的引子，它的作用就是引起你的兴趣，扩大自己的认知，如果真的想要深入了解嵌入式的话还是需要钻研书本的。
OK，开始10章的系统学习之路吧！加油！

推荐使用C笔记边学边打笔记

一、认识元件

①、认识元件

本小节目标：看到一个元件可以大概估计他是什么，有什么作用。

开始学习：
硬件工程师成长之路----认识元件

简单测试：一眼扫过去，如果下图元件都认识，那本小节掌握的可以了

②、认识封装

本小节目标：了解知道有这种封装即可。

开始学习：

元器件各类封装（带图）

元器件封装网

简单测试：一眼扫过去，如果下图封装都认识，那本小节掌握的可以了

（偷偷告诉你，就算现在不认识也没事，学到第3章就认识了）

元器件基础知识在大学基本上都教了，所以就不讲了，直接从元器件应用开始。

二、电阻

1.上拉电阻与下拉电阻

①、定义

在电子元器件间中，并不存在上拉电阻和下拉电阻这两种实体的电阻，之所以这样称呼，原因是根据电阻不同使用的场景来定义的，其本质还是电阻。就像去耦电容，耦合电容一样，也是根据其应用场合来取名，其本质还是电容。

上拉电阻的定义（上图R1）：
在某信号线上，通过电阻与一个固定的高电平VCC相接，使其电压在空闲状态保持在VCC电平，此时电阻被称为上拉电阻。

同理，下拉电阻的定义(上图R2)：
将某信号线通过电阻接在固定的低电平GND上，使其空闲状态保持GND电平，此时的电阻被称为下拉电阻。

②、应用

1.钳位（使处于一个稳定的状态）

首先先需要了解的是数字电路有三种状态：高电平、低电平和高阻态，有些场合希望电平在上电初始时为高或低，不要出现高阻态，就会使用上下拉电阻使管脚处于稳定的状态（同时可以限流），当学到系列六，用单片机写软件就会更加了解。

2.拉电流

解决总线的驱动能力不足的问题，加上拉电阻可以增大电流，下拉电阻用来吸收电流。

3.增强抗干扰能力

在CMOS芯片中，为了防止静电对器件造成损坏，不使用的常常不会悬空，接上拉电阻提供泄放电荷的通路。（如TI的SN74HC595的数据手册中所述）

4.阻抗匹配

在长距离传输时，电阻不匹配会引起反射，加上下拉电阻用以阻抗匹配，抑制反射波干扰。（串接电阻也是阻抗匹配的方法）

③、阻值选择

电路设计中，一般阻值大小都是凭借经验选取。上拉电阻阻值有4.7k欧姆,10k欧姆等。

1.上下拉的电阻可以根据电阻阻值的大小，分为强拉和弱拉。拉电阻阻值越小，表示上下拉的能力也就越强，但是相应的功耗也就越大。

2.在高速电路中，过大的上拉电阻可能会导致信号的上升沿边沿不够陡峭，过小的上拉电阻可能会导致信号的低电平值增大（比0V高，若过高会导致低电平值被判为高电平导致数据出错）。

3.对于内部带上下拉的IO口，如果IO口带上拉，低功耗时可以将此引脚设置为高电平输出或者高阻，可以减少一部分的功耗；下拉同理，设置为低电平或者高阻减少功耗。

4.阻值计算（上拉电阻为例）

最大值：为确保高电平时输出有效，上拉电阻要明显小于负载的阻抗。若上拉电阻过大，会导致输出的高电平不足。

最小值：不超过场效应管的额定电流（或三极管的饱和电流）。

算出最大和最小值后，选取中间值就可以了。但是，如果负载电流较大，低电平要求很严格，那么就要选接近最小值的上拉电阻。如果考虑尽可能的低功耗，那么就选用接近最大值的上拉电阻。

④、因上下拉电阻引发的问题

1、RS485因为上下拉电阻通讯不良分析
2、单片机引脚浮空输入注意事项-STM32
3、stm32 串口接收引脚配置为浮空输入问题

⑤、因一颗上拉电阻引发的思考

工程师竟因一颗上拉电阻引发出这样的思考?

2.高精密采样电阻

①、开尔文电阻

在用低阻值电阻来检测一个精密的电压降时，通常要使用四脚开尔文连接的电阻，这种结构的电阻能够消除电阻两端引脚的电压降对检测值带来的影响。在电流检测电路中，接触电阻和引脚的电阻可能比电阻本身的阻值还要大，所以如果使用两脚的电阻将可能导致重大测量误差。

如上图所示，四脚开尔文的连接方式分离了电流检测脚和电压检测脚。这种配置消除了从A点到B点，以及从C点到D点的引脚阻值效应，从根本上消除了引脚阻值对于检测精度的影响。
需要指出的是，四脚电阻和四脚开尔文连接的电阻是不同的，下图为三种不同的引脚结构：

上图为2脚结构的电流检测电阻，一般适用于高阻值的情况，引线和接触电阻的影响是可以忽略不计的。

上图为4脚结构的电阻，电流脚为I1和I2，电压检测脚为S1和S2。电流脚和电压脚在电阻内部的同一区域上，这种结构的好处是在电流脚I1和I2与电压检测脚S1和S2之间的阻值相同。但缺点是在接触点之间的TCR叠加到了电阻上，导致电阻的温度系数变差。

上图才为真正意义上的四脚开尔文连接，电流脚为I1和I2，电压检测脚为S1和S2。I1和S1，以及I2和S2在不同的触点上，所以避免了触点之间TCR的影响。这种结构在电流脚之间测得的阻值和电压脚之间测得的阻值会有差异，但对检测精度没有影响。

下图为普通电阻的开尔文接法

优选的，在电流检测电路上串联匹配电阻，并联去耦电容，手册中都有写哦

如INA226电流检测电路

TMC5160电机驱动芯片的电流检测电路

②、康/锰铜丝电阻

双电阻差分电流采样_小小的采样电阻，还真有点门道！

③、EE、BWL、RX70、RJ711系列电阻

主要用于精密仪器仪表等高尖端产品

3.电平匹配之5V I/O口电平转3.3V

4.为什么会有0欧电阻这种东西？

为什么会有0欧电阻这种东西？

5.电容均压电阻的原理

电容均压电阻的原理

6.阻容降压

阻容降压原理分析及实际用法

7.精密贴片电阻标准阻值表（如01C）

高精密贴片电阻的计算方法、精密贴片电阻标准阻值表

8.信号反射的几个重要体现（过冲、下冲、振铃）及电路设计

信号反射的几个重要体现（过冲、下冲、振铃）及电路设计

9.串口TXRX要不要上拉

# STM32系列-串口-uart-软件引脚内部上拉 或者 外部电阻上拉-原因问题的搜寻

10.关于电阻其他内容

关于电阻其他内容

11.会发光的电位器

即透明轴电位器，轴下面是透明的，用来透PCB板上LED的光。LED焊到PCB板上，电位器焊到LED正上方。

12、滑动变阻器知识

阻值误差行业标准为+/-20%（比如标识为100K的阻值，实物是80k~120k之间都是叫100K）阻值达到1M,误差行业标准为+/-30%。

阻值线性常用的有：直线性变化型[B型]、指数变化型[A型]、对数变化型[C型]。

A 型为指数式, 阻值变化前面一半变化很慢，过了一半变化很快。一般为调音首选。

B型，直线式电位器：根据旋转角度变化均匀

C型为对数式,前面一半变化快，过了一半变化很小。

三、电容

1.电容降压原理

上文阻容降压也讲过了，此处再回顾一下

电容具有“隔直流通交流”的特性，在交流回路中存在着一定的阻抗，称之为容抗。也就是说利用此特性可在交流电中用于降压。但千万要注意必须是无极性电容，有极性的电容只能用于直流回路中。如以下图。

那么我们为什么要用电容来降压，它的好处又是什么呢？先来看一个例子，比如当接入市电220V/50Hz时，负载RL需要一个最大约69mA的电流，如下图，可以在回路上串联一个电阻R1来实现。

R1的阻抗需求如下：

通过以上的运算，可以看到需要串入一个3188Ω/15W的电阻。
再来看看用电容的情况， 假设电容C1的容量为1uF，那么C1的容抗Z计算公式如下。

C1的容抗与串入电阻R1的阻抗值接近，且由于电容不消耗电能，也就不存在功率问题。此电容既达到了限流的作用，又不消耗电能。所以电容降压就这样被用了起来，成本低廉，在早期的小电器中应用广泛，用于提供小电流的电源回路中。
在实际应用中当然也不会这么简单，因为上述只提供交流电压给负载，但负载通常都需要直流，很多人第一印象就是串入二极管，如下图。

以上接法是否能为RL提供直流电压呢？当然不行，因为明显违背了电容的原理，电容在交流情况下才能通过电流，由于二极管D1的单向导电性，使电容没有放电回路，正半波时电容充满电，但负半波时电流无法通过，使电容C1充满电后就达到电量平衡，再无电流流过负载，所以负载RL得不到正常的工作电流，正确的做法应该如下图。

这样就组成了一个半波整流的降压电路。正半波电流流过负载RL，负半波则不经过负载，而将能量直接返回给电网。
再多加2个二极管就可以变成全波整流，让正、负半波都经过负载RL，此时提供的电流将翻倍，如下图。

全波整流时，输出电流计算公式如下：

半波整流时，输出电流计算公式如下：

也就是说半波整流时，最大电流约为31mA，全波整流时，最大电流约为62mA。
典型案例
下面来看一个家用电风扇的典型电源电路，如下图。

实际应用中比理论分析时复杂了许多，以前学校上课学到的东西只是理论。当步入社会真正做设计工程师时才知道，上学时学到的程度是多么的肤浅。不过理论是相通的，只是加入了实际应用时会出现的可靠性因素。比如：
1、 降压电容C1上并联了电阻R1，为什么要在电容上并联电阻呢？这是由于在电风扇插头拔掉后，如果C1上没有并联电阻，电容上的电能释放不掉。当人体触碰到插头两端时，就会触电。
2、降压电容C1串联了电阻R2，这是由于在上电瞬间电容相当于短路，不串联电阻会产生很大的冲击电流。所以根据后面元件能承受最大峰值电流的情况来选择R2的阻值。例如二极管最大能承受瞬间峰值电流是20A，那么R2的阻值就需要大于220V/20A =11Ω，当然还要留些余量。因为市电输入不一定就是220V，有可能会更高，同时元器件也存在一定的差异。
电容降压虽然简单、易用，然而也存在固有的缺陷。那就是频率越高，其容抗越小，若是电网中存在大量谐波成份，电路就非常容易烧坏。

2.电容选型须知

3.钽电容“降额”使用，这是为什么？

DK工程师提议：
当您选择合适的钽电容时，其额定电压和温度是需要考虑的重要因素之一。为了获得最佳性能和长期可靠性，可能考虑"降额"使用，否则电光闪烁，飞花四溅。
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我们以Kemet 的T491系列钽表面贴装电容器 作为一个示例，了解有关降额的相关信息。

上图表显示了电容器施加的额定电压的百分比与温度之间的关系。图中“推荐的最大应用电压 (Recommended Maximum Application Voltage) ”的区域显示了连续工作下所推荐的稳态工作电压，以确保在指定温度下具有最佳可靠性。
如果实际应用温度低于85°C，建议钽电容器仅在额定最大工作电压的50％下运行。因此，如果在85°C（50V x 50％= 25V）下，额定电压50V的电容现在被认为是25V。
由于钽电容器的材料结构不同，它们的降额指标表格有很大不同。

4.为什么在一个大的电容上还并联一个小电容？

因为大电容由于容量大，所以体积一般也比较大，且通bai常使用多层卷绕的方式制作（动手拆过铝电解电容应该会很有体会，没拆过的也可以拿几种不同的电容拆来看看），这就导致了大电容的分布电感比较大（也叫等效串联电感，英文简称ESL）
大家知道，电感对高频信号的阻抗是很大的，所以，大电容的高频性能不好
而一些小容量电容则刚刚相反，由于容量小，因此体积可以做得很小（缩短了引线，就减小了ESL，因为一段导线也可以看成是一个电感的），而且常使用平板电容的结构，这样小容量电容就有很小的ESL，这样它就具有了很好的高频性能，但由于容量小的缘故，对低频信号的阻抗大
所以，如果我们为了让低频、高频信号都可以很好的通过，就采用一个大电容再并上一个小电容的方式
常使用的小电容为0.1uF的瓷片电容，当频率更高时，还可并联更小的电容，例如几pF、几百pF的
而在数字电路中，一般要给每个芯片的电源引脚上并联一个0.1uF的电容到地（这电容叫做去耦电容，当然也可以理解为电源滤波电容
它越靠近芯片的位置越好），因为在这些地方的信号主要是高频信号，使用较小的电容滤波就可以了
电容的串并联容量公式-电容器的串并联分压公式1.串联公式：C=C1*C2/(C1+C2)2.并联公式C=C1+C2+C3补充部分：串联分压比V1=C2/(C1+C2)*V…电容越大分得电压越小，交流直流条件下均如此并联分流比I1=C1/(C1+C2)*I…电容越大通过的电流越大，当然，这是交流条件下一个大的电容上并联一个小电容大电容由于容量大，所以体积一般也比较大，且通常使用多层卷绕的方式制作，这就导致了大电容的分布电感比较大（也叫等效串联电感，英文简称ESL）
电感对高频信号的阻抗是很大的，所以，大电容的高频性能不好
而一些小容量电容则刚刚相反，由于容量小，因此体积可以做得很小（缩短了引线，就减小了ESL，因为一段导线也可以看成是一个电感的），而且常使用平板电容的结构，这样小容量电容就有很小ESL这样它就具有了很好的高频性能，但由于容量小的缘故，对低频信号的阻抗大
所以，如果我们为了让低频、高频信号都可以很好的通过，就采用一个大电容再并上一个小电容的方式
常使用的小电容为0.1uF的CBB电容较好(瓷片电容也行)，当频率更高时，还可并联更小的电容，例如几pF，几百pF的
而在数字电路中，一般要给每个芯片的电源引脚上并联一个0.1uF的电容到地（这个电容叫做退耦电容，当然也可以理解为电源滤波电容,越靠近芯片越好），因为在这些地方的信号主要是高频信号，使用较小的电容滤波就可以了
理想的电容，其阻抗随频率升高而变小（R＝1/jwc）,但理想的电容是不存在的，由于电容引脚的分布电感效应，在高频段电容不再是一个单纯的电容，更应该把它看成一个电容和电感的串联高频等效电路，当频率高于其谐振频率时，阻抗表现出随频率升高而升高的特性，就是电感特性，这时电容就好比一个电感了
相反电感也有同样的特性
大电容并联小电容在电源滤波中非常广泛的用到，根本原因就在于电容的自谐振特性
大小电容搭配可以很好的抑制低频到高频的电源干扰信号，小电容滤高频（自谐振频率高），大电容滤低频（自谐振频率低），两者互为补充。

5.100uF，10uF，100nF，10nF不同的容值，这些参数是如何确定的?

滤波电容在开关电源中起着非常重要的作用，如何正确选择滤波电容，尤其是输出滤波电容的选择则是每个工程技术人员都十分关心的问题。我们在电源滤波电路上可以看到各种各样的电容，100uF，10uF，100nF，10nF不同的容值，那么这些参数是如何确定的?

50Hz 工频电路中使用的普通电解电容器，其脉动电压频率仅为100Hz，充放电时间是毫秒数量级。为获得更小的脉动系数，所需的电容量高达数十万 μF，因此普通低频铝电解电容器的目标是以提高电容量为主，电容器的电容量、损耗角正切值以及漏电流是鉴别其优劣的主要参数。而开关电源中的输出滤波电解 电容器，其锯齿波电压频率高达数十kHz，甚至是数十MHz，这时电容量并不是其主要指标，衡量高频铝电解电容优劣的标准是“阻抗-频率”特性，要求在开 关电源的工作频率内要有较低的等效阻抗，同时对于半导体器件工作时产生的高频尖峰信号具有良好的滤波作用。

普通的低频电解电容器在10kHz左右便开始呈现感性，无法满足开关电源的使用要求。而开关电源专用的高频铝电解电容器有四个端子，正极铝片的两端 分别引出作为电容器的正极，负极铝片的两端也分别引出作为负极。电流从四端电容的一个正端流入，经过电容内部，再从另一个正端流向负载;从负载返回的电流 也从电容的一个负端流入，再从另一个负端流向电源负端。

由于四端电容具有良好的高频特性，为减小电压的脉动分量以及抑制开关尖峰噪声提供了极为有利的手段。高频铝电解电容器还有多芯的形式，即将铝箔分成 较短的若干段，用多引出片并联连接以减小容抗中的阻抗成份。并且采用低电阻率的材料作为引出端子，提高了电容器承受大电流的能力。

数字电路要运行稳定可靠，电源一定要”干净“，并且能量补充一定要及时，也就是滤波去耦一定要好。什么是滤波去耦，简单的说就是在芯片不需要电流的时候存储能量，在你需要电流的时候我又能及时的补充能量。不要跟我说这个职责不是DCDC、LDO的吗，对，在低频的时候它们可以搞定，但高速的数字系统就不一样了。

先来看看电容，电容的作用简单的说就是存储电荷。我们都知道在电源中要加电容滤波，在每个芯片的电源脚放置一个0.1uF的电容去耦。等等，怎么我看到要些板子芯片的电源脚旁边的电容是0.1uF的或者0.01uF的，有什么讲究吗。要搞懂这个道道就要了解电容的实际特性。理想的电容它只是一个电荷的存储器，即C。而实际制造出来的电容却不是那么简单，分析电源完整性的时候我们常用的电容模型如下图所示。

图中ESR是电容的串联等效电阻，ESL是电容的串联等效电感，C才是真正的理想电容。ESR和ESL是由电容的制造工艺和材料决定的，没法消除。那这两个东西对电路有什么影响。ESR影响电源的纹波，ESL影响电容的滤波频率特性。

我们知道电容的容抗Zc=1/ωC，电感的感抗Zl=ωL,( ω=2πf),实际电容的复阻抗为Z=ESR+jωL-1/jωC= ESR+j2πf L-1/j2πf C。可见当频率很低的时候是电容起作用，而频率高到一定的时候电感的作用就不可忽视了，再高的时候电感就起主导作用了。电容就失去滤波的作用了。所以记住，高频的时候电容就不是单纯的电容了。实际电容的滤波曲线如下图所示。

上面说了电容的等效串联电感是电容的制造工艺和材料决定的，实际的贴片陶瓷电容的ESL从零点几nH到几个nH，封装越小ESL就越小。

从上面电容的滤波曲线上我们还看出并不是平坦的，它像一个’V’，也就是说有选频特性，在时候我们希望它是越平越好(前级的板级滤波)，而有时候希望它越越尖越好(滤波或陷波)。影响这个特性的是电容的品质因素Q， Q=1/ωCESR，ESR越大，Q就越小，曲线就越平坦，反之ESR越小，Q就越大，曲线就越尖。通常钽电容和铝电解有比较小的ESL，而ESR大，所以钽电容和铝电解具有很宽的有效频率范围，非常适合前级的板级滤波。也就是在DCDC或者LDO的输入级常常用较大容量的钽电容来滤波。而在靠近芯片的地方放一些10uF和0.1uF的电容来去耦，陶瓷电容有很低的ESR。

说了那么多，那到底我们在靠近芯片的管脚处放置0.1uF还是0.01uF，下面列出来给大家参考。

所以，以后不要见到什么都放0.1uF的电容，有些高速系统中这些0.1uF的电容根本就起不了作用.

6.一文搞懂电容两端电压为啥不能突变？

一文搞懂电容两端电压为啥不能突变？

7、CBB电容的用途

1、cbb电容与瓷片电容
2、整流桥后的CBB电容

四、电感

1、电感与磁珠的联系与区别

1、电感是储能元件，而磁珠是能量转换（消耗）器件；
2、电感多用于电源滤波回路，磁珠多用于信号回路，用于EMC对策；
3、磁珠主要用于抑制电磁辐射干扰，而电感用于这方面则侧重于抑制传导性干扰。两者都可用于处理EMC、EMI问题。EMI的两个途径，即：辐射和传导，不同的途径采用不同的抑制方法。前者用磁珠，后者用电感；
4、磁珠是用来吸收超高频信号，象一些RF电路，PLL，振荡电路，含超高频存储器电路（DDRSDRAM，RAMBUS等）都需要在电源输入部分加磁珠，而电感是一种蓄能元件，用在LC振荡电路，中低频的滤波电路等，其应用频率范围很少超过50MHZ；
5、电感一般用于电路的匹配和信号质量的控制上。一般地的连接和电源的连接。在模拟地和数字地结合的地方用磁珠。对信号线也采用磁珠。
磁珠的大小（确切的说应该是磁珠的特性曲线）取决于需要磁珠吸收的干扰波的频率。磁珠就是阻高频，对直流电阻低，对高频电阻高。比如 1000R@100Mhz就是说对100M频率的信号有1000欧姆的电阻。因为磁珠的单位是按照它在某一频率产生的阻抗来标称的，阻抗的单位也是欧姆。 磁珠的datasheet上一般会附有频率和阻抗的特性曲线图。一般以100MHz为标准，比如2012B601，就是指在100MHz的时候磁珠的 Impedance为600欧姆。

2、电路板为什么会“滋滋”的响

电路板会“滋滋”的响

3、电感的电流为什么不突变

4、全网最全电感知识总结

全网最全电感知识总结

5、深入讲解磁珠的各个参数和应用场合

想要用好磁珠还真不容易：深入讲解磁珠的各个参数和应用场合

6、0欧电阻、电感、磁珠

1、电感：储能与滤波的关键
电感是一种能够存储电能的元件，广泛应用于电源滤波、LC振荡电路以及中低频滤波电路中。其感抗与频率成正比，这意味着在高频下，电感对电流的阻碍作用会增强。
例如，一个10mH的电感在100MHz时的感抗高达6.2MΩ，几乎可以视为开路。
因此，在高频应用中，电感的选择和使用需要特别谨慎，以避免对信号质量造成不良影响。

2、磁珠：高频信号的守护者
磁珠是一种特殊的电子元件，由铁镁或铁镍合金制成，具有高电阻率和磁导率。
在高频下，磁珠的电阻性使其能够衰减高频信号，从而起到保护电路的作用。
磁珠特别适用于RF电路、PLL、振荡电路以及含超高频存储器的电路，如DDR、SDRAM、RAMBUS等。在这些应用中，磁珠能够有效地抑制高频噪声和干扰，提高电路的稳定性和可靠性。

3、0欧姆电阻：多功能的电路“瑞士军刀”
0欧姆电阻虽然在电路中看似没有实际功能，但实际上它具有多种用途。
首先，它可以作为跳线使用，方便在电路板上进行布线。
其次，在电路参数不确定时，0欧姆电阻可以作为临时替代元件，方便后续调试和替换。
此外，0欧姆电阻还可以用于测量电路中的耗电流。在高频信号下，0欧姆电阻还可以充当电感或电容，起到滤波和衰减噪声的作用。
特别是在单点接地应用中，0欧姆电阻能够有效地限制环路电流，抑制噪声干扰。

4、三大元件之间的区别及L选择
电感主要用于储能和滤波，适用于低频应用；
磁珠则专注于高频信号的衰减和保护，特别适用于高频电路；
0欧姆电阻则以其多功能性著称，可以在不同场景下发挥跳线、调试、测量等多种作用。

在选择这些元件时，需要根据具体的电路需求和应用场景进行综合考虑，以确保电路的性能和稳定性。

7、磁珠和磁环

上图为磁环

磁珠，磁环的主要功能是消除存在于传输线中的RF噪声，RF能量是叠加在直流传输电平上的交流正弦波成分，直流成分是有用的信号。

电感和电容相互配合使用也能起到滤波的作用，这种滤波只是为不需要的噪声提供低阻抗的对地泄放通道，使该噪声泄放到地上，并没有真正的将噪声消除。而磁珠的滤波作用可以消除噪声的干扰。磁珠的作用也是滤波，但与电容电感不同的是，磁珠在一定的频带内反射噪声，在一定的频带内还能吸收噪声并转换为热能。

磁珠是一种阻抗随频率变化的电阻器；
在低频的时候类似电感，阻抗比较低，随着频率的增加，阻抗逐渐变大并逐渐显示出电阻功能；
铁氧体磁珠的工作原理是通过阻抗吸收并发热的形式将不需要频段的能量进行耗散，从而消除噪声。

五、二极管

1.二极管从正向导通到截止有一个反向恢复过程

在上图所示的硅二极管电路中加入一个如下图所示的输入电压。 在 0―t1 时间内， 输入为+VF电压，二极管导通，电路中有电流流通。

设 VD 为二极管正向压降（硅管为 0.7V 左右），当 VF远大于 VD 时， VD 可略去不计，则：

在 t1 时， V1 突然从 +VF 变为 -VR。在理想情况下，二极管将立刻转为截止，电路中应只有很小的反向电流。但实际情况是，二极管并不立刻截止，而是先由正向的 IF 变到一个很大的反向电流：IR=VR／RL，这个电流维持一段时间 tS 后才开始逐渐下降，再经过 tt 后，下降到一个很小的数值 0.1 IR，这时二极管才进人反向截止状态，如下图所示。

通常把二极管从正向导通转为反向截止所经过的转换过程称为反向恢复过程。其中 tS 称为存储时间， tt 称为渡越时间， tre=ts+tt 称为反向恢复时间。由于反向恢复时间的存在，使二极管的开关速度受到限制。

2.产生反向恢复过程的原因——电荷存储效应

产生上述现象的原因是由于二极管外加正向电压 VF时，载流子不断扩散而存储的结果。当外加正向电压时Ｐ区空穴向Ｎ区扩散，Ｎ区电子向Ｐ区扩散，这样，不仅使势垒区（耗尽区）变窄，而且使载流子有相当数量的存储，在Ｐ区内存储了电子， 而在Ｎ区内存储了空穴，它们都是非平衡少数载流于，如下图所示。

空穴由Ｐ区扩散到Ｎ区后，并不是立即与Ｎ区中的电子复合而消失，而是在一定的路程 LP （扩散长度）内，一方面继续扩散，一方面与电子复合消失，这样就会在 LP 范围内存储一定数量的空穴， 并建立起一定空穴浓度分布， 靠近结边缘的浓度最大， 离结越远， 浓度越小 。正向电流越大， 存储的空穴数目越多， 浓度分布的梯度也越大。 电子扩散到Ｐ区的情况也类似，下图为二极管中存储电荷的分布。

我们把正向导通时，非平衡少数载流子积累的现象叫做电荷存储效应。
当输入电压突然由 +VF 变为 -VR 时Ｐ区存储的电子和Ｎ区存储的空穴不会马上消失，但它们将通过下列两个途径逐渐减少：
① 在反向电场作用下，Ｐ区电子被拉回Ｎ区，Ｎ区空穴被拉回Ｐ区，形成反向漂移电流 IR，如下图所示：

②与多数载流子复合。
在这些存储电荷消失之前， ＰＮ结仍处于正向偏置， 即势垒区仍然很窄， ＰＮ结的电阻仍很小，与 RL 相比可以忽略，所以此时反向电流IR=（VR＋VD）/RL。VD 表示ＰＮ结两端的正向压降，一般VR>>VD，即 IR＝VR／ RL。在这段期间， IR 基本上保持不变，主要由 VR 和 RL所决定。经过时间 ts 后Ｐ区和Ｎ区所存储的电荷已显著减小，势垒区逐渐变宽，反向电流 IR 逐渐减小到正常反向饱和电流的数值，经过时间 tt ，二极管转为截止。
由上可知， 二极管在开关转换过程中出现的反向恢复过程， 实质上由于电荷存储效应引起的，反向恢复时间就是存储电荷消失所需要的时间。
二极管和一般开关的不同在于, “开”与“关”由所加电压的极性决定, 而且 “开”态有微小的压降 V f, “关”态有微小的电流 i0。当电压由正向变为反向时, 电流并不立刻成为 (- i0) , 而是在一段时间 t s 内, 反向电流始终很大 , 二极管并不关断。经过ts 后, 反向电流才逐渐变小, 再经过 tf 时间 , 二极管的电流才成为(- i0) , ts 称为储存时间 , tf 称为下降时间。 tr= ts+ tf 称为反向恢复时间 , 以上过程称为反向恢复过程。这实际上是由电荷存储效应引起的, 反向恢复时间就是存储电荷耗尽所需要的时间。该过程使二极管不能在快速连续脉冲下当做开关使用。如果反向脉冲的持续时间比 tr 短, 则二极管在正、反向都可导通, 起不到开关作用。

3.什么是肖特基二极管

肖特基二极管又叫势垒二极管，是由金属和半导体接触形成的二极管，其特点为：
  
反向恢复时间非常短，为ns级别；
  
正向导通压降非常低：为0.3-0.5V左右；
  
漏电流较大、反向击穿电压比较低；
  
通常用在低压开关电源中，以肖特基二极管MBR30100为例，其实物图和结构图如下图所示。
  
该肖特基二极管有三个电极，其中一个公共端是阴极，由两个二极管共阴极构成。

4.肖特基二极管和场效应管有什么区别？

肖特基二极管自从替代传统的普通的二极管后受到了用户的的青睐和喜欢，但是有些时候也会有傻傻分不肖的时候，肖特基二极管和场效应管有什么区别？
  
肖特基二极管是二极管，特点是低功耗、超高速、反向恢复时间极短、正向压降小，适合做整流电路；场效应管是三极管，特点是输入阻抗高、噪声小、功耗低、漏电流小，开关特性好，适合做放大电路或开关电路。
  
二极管与三极管完全是2种类型，不能相比，但同属电子元件类。
  
肖特基二极管和普通二极管或场效应管的外观还是多少有点相似的，用户在使用时会有所困惑也是难免的 

5.肖特基二极管(SBD) 与普通二极管的区别

1.两种二极管都是单向导电，可用于整流场合。区别是普通硅二极管的耐压可以做得较高，但是它的恢复速度低，只能用在低频的整流上，如果是高频的就会因为无法快速恢复而发生反向漏电，导致管子严重发热烧毁;肖特基二极管的耐压能常较低，但是它的恢复速度快，可以用在高频场合，故开关电源采用此种二极管作为整流输出用，尽管如此，开关电源上的整流管温度还是很高的。
  
2.快恢复二极管是指反向恢复时间很短的二极管(5us以下)，工艺上多采用掺金措施，结构上有采用PN结型结构，有的采用改进的PIN结构。其正向压降高于普通二极管(1-2V)，反向耐压多在1200V以下。从性能上可分为快恢复和超快恢复两个等级。前者反向恢复时间为数百纳秒或更长，后者则在100纳秒以下。 肖特基二极管是以金属和半导体接触形成的势垒为基础的二极管，简称肖特基二极管(Schottky Barrier Diode)，具有正向压降低(0.4–0.5V)、反向恢复时间很短(10-40纳秒)，而且反向漏电流较大，耐压低，一般低150V，多用于低电压场合。 这两种管子通常用于开关电源。
  
3.外观区分：
  
除了型号，外形上一般没什么区别，但可以测量正向压降进行区别，直接用数字万用表测(小电流)普通二极管在0.5V以上，肖特基二极管在0.3V以下，大电流时普通二极管在0.8V左右，肖特基二极管在0.5V以下;SR350 就是表示3A50V。另肖特基二极管耐压一般在100V以下，没有150V以上的。

6.STM32 I/O口保护二极管的作用

为便于分析，将原电路图改画如下。分析：

1、实际电路中，上级输入信号源 Vi，是内阻的。通常会有限流电阻元件保护的，如图中Ri。Ri 在理论分析中，为简化分析影响，往往被忽略，不画出的；
2、图中画一脉冲波形输入信号，经过该二极管箝位电路时，正半周波形会被D1导通而箝位，故输出Vo = Vdd；而负半周波形会D2箝位到GND，Vo = Vgnd，即输出波形被削掉。可见这个电路只能输出+5V ~ 0V 电平。

7.IGBT反并联二极管的功能

IGBT反并联二极管的功能

8.二极管伏安特性曲线_二极管的温度特性

二极管伏安特性曲线_二极管的温度特性

9.二极管漏电

（个人观点）
二极管漏电，不会积累，不像电容可以储存电荷。

10.两个二极管串联有什么意义？

两个稳压二极管反向串联的作用：1、经常在功率较大的放大电路，功率管的基极b与发射极e即发射结并联两个反向的二极管，这是通过对发射结输入电流的分流作用而起保护作用；2、两个二极管反向串联后对与之并联的电路可起过压保护作用，当电路过压时，二极管首先击穿短路；

双向过压保护。这种双向tvs,双向过压保护电路一般用于电子电路，与被保护的PN结并联，保护该PN免遭反向过电压的危害；

作用：过压保护，静电保护，电压钳位，阻尼作用。

瞬态电压抑制器（Transient Voltage Suppressor）简称TVS,是一种二极管形式的高效能保护器件。当TVS二极管的两极受到反向瞬态高能量冲击时，它能以10-12秒量级的速度，将其两极间的高阻抗变为低阻抗，吸收高达数千瓦的浪涌功率，使两极间的电压箝位于一个预定值，有效地保护电子线路中的精密元器件，免受各种浪涌脉冲的损坏。

1、将TVS二极管加在信号及电源线上，能防止微处理器或单片机因瞬间的肪冲，如静电放电效应、交流电源之浪涌及开关电源的噪音所导致的失灵。

2、静电放电效应能释放超过10000V、60A以上的脉冲，并能持续10ms;而一般的TTL器件，遇到超过30ms的10V脉冲时，便会导至损坏。利用TVS二极管，可有效吸收会造成器件损坏的脉冲，并能消除由总线之间开关所引起的干扰（Crosstalk）。

3、将TVS二极管放置在信号线及接地间，能避免数据及控制总线受到不必要的噪音影响。开关电源中的开关管一般是mos管，由于mos管的G极对静电或过压非常敏感，所以为了保护它免遭损坏才加双向TVS给与保护，一般三极管开关并不害怕静电，很少有这个保护。

4、如果是两个稳压二极管反向串联，正、反方向电压到达稳压值时，电压被钳位；

5、如果是两个稳压二极管反向串联，正、反方向电压到达稳压值时，电流剧增，电动力增大，起阻尼作用；

11.续流二极管作用及工作原理

续流二极管作用及工作原理

12.二极管1N4148，做温度传感器，是什么原理？

二极管1N4148，做温度传感器，是什么原理？

二极管的PN结具有负温度特性，温度每升高1℃，正向压降就降低3mV左右。如果用5个1N4148二极管串接的话，那么就有15mV/℃的变化。

13、TVS管选型详细流程

TVS管选型详细流程

14、激光二极管的原理和应用

1、激光二极管的原理和应用
2、激光二极管驱动电路图大全（六款激光二极管驱动电路设计原理图详解） - 全文
3、激光二极管驱动芯片

15、激光二极管的结构与使用事项

激光二极管
激光二极管的使用寿命
元器件科普之激光二极管的原理和应用
在LD驱动电路里，设置功率自动控制电路APC是为了调节LD的偏流，使输出光功率稳定。功率自动控制实际是控制LD的偏置电流、输出光功率、激光器背向光平均功率。

16、什么是续流二极管

续流二极管都是并联在线圈的两端，线圈在通过电流时，会在其两端产生感应电动势。当电流消失时，其感应电动势会对电路中的原件产生反向电压。当反向电压高于原件的反向击穿电压时，会把原件如三极管，等造成损坏。续流二极管并联在线 两端，当流过线圈中的电流消失时，线圈产生的感应电动势通过二极管和线圈构成的回路做功而消耗掉。丛而保护了电路中的其它原件的安全。
在电路中反向并联在继电器或电感线圈的两端，当电感线圈断电时其两端的电动势并不是立即消失，此时残余电动势通过一个二极管释放，起这种作用的二极管叫续流二极管。其实还是个二极管只不过它在这起续流作用而以

学习视频

1、关于续流二极管的一些知识

2、二极管硬件工程师必会电路之二极管应用下

17、发光二极管LED压降

1.直插LED压降
红：2.0-2.2V
黄：1.8-2.0V
绿：3.0-3.2V
额定电流约20mA。
2.贴片LED压降
红:1.82-1.88V，电流5-8mA
绿:1.75-1.82V，3-5mA
橙:1.7-1.8V，3-5mA
兰:3.1-3.3V，8-10mA
白:3-3.2V，10-15mA.

六、三极管

1.三极管为什么能放大

三极管知识大全
NPN三极管饱和导通后，改变集电极串联电阻Rc的阻值，流过Rc的电流大小基本不变么？
这本书([晶体管电路设计(上)].铃木雅臣.2004年9月第一版_IMG)真的很牛， 看了以后 基本上 三极管，FET基本上都看懂了。

2.三极管的应用

1、三极管的使用方法，放大，截止，饱和
2、三极管的饱和导通条件

如果模块采用3.3V供电，跟mcu（3.3V电平）直接通信，只需要将模块的TXD加到MCU的RXD，将模块的RXD接到MUC的TXD上即可。当模块电平与MCU电平不匹配时，如MCU是5V电平，中间需要加转换电路如下图

3.半导体知识讲解：IGBT是个啥？

半导体知识讲解：IGBT是个啥？

4.三极管，MOSFET, IGBT的区别

三极管，MOSFET, IGBT的区别？
终于有人把CMOS、SOI和FinFET技术史梳理清楚了

5.MOS管（场效应管）

①、基础知识

记忆技巧：
1.交叉的线最多的是源极；
2.栅极也就是门（gate），既然是门，就具有控制的职能。
3.无论是PMOS管还是NMOS管，二极管的方向正好与输入输出的方向是相反的
4.无论是PMOS管还是NMOS管，栅源极箭头的方向正好与二极管的方向相同
5.无论是PMOS管还是NMOS管，我们只需要比较G极电压与S极电压大小关系就可以判断MOS管能不能导通
6.对于PMOS管来说，电流是从源极（输入端）到漏极（输出端），从上到下，各节点电平应该是依次变小的，因此栅极G的电压必须小于源极电压；换句话说，当UGS<0时，PMOS管才导通。
7.对于NMOS管来说，电流是从漏极（输入端）到源极（输出端），从下到上，各节点电平应该是依次变小的，因此栅极G的电压必须大于源极电压；换句话说，当UGS>0时，NMOS管才导通
8.无论是PMOS管还是NMOS管，它们的实物管脚名称都是完全一样的

1、【转】一文详解MOS管，看完后醍醐灌顶！
2、MOS管如何检测好坏

②、米勒平台

1、让MOS烧的值得 振铃,杂散电感知识讲解
2、MOS发热的主要原因和解决办法
3、一个公式都没有 MOS米勒电容的通俗讲解

③、NMOS、PMOS高侧低侧驱动

1、NMOS、PMOS高侧低侧驱动大全解------------------很重要
2、MOS做电源开关的电路，NMOS、PMOS高侧低侧驱动大全解，电容浮栅自举电路，泄放电阻的作用，MOS选型参数分析

3、STM32驱动直流电机的程序与电路设计（IR2110S自举电路+H桥+高级定时器和死区PWM）

④、用MOS管实现双向电平转换

用MOS管实现双向电平转换

6、CMOS

基于COMS技术，COMS工艺等，CMOS到底是个啥？

7、DMOS

DMOS介绍

8、浮栅三极管-FAMOS、SAMOS、MNOS和FLOTOX

浮栅三极管-FAMOS、SAMOS、MNOS和FLOTOX

9、可控硅/晶闸管

1、晶闸管和可控硅是怎么回事？

郭天祥-晶闸管和可控硅是怎么回事？

2、晶闸管/可控硅典型应用电路

郭天祥-晶闸管/可控硅典型应用电路

3、电路分析

电路实战-双向可控硅调压电路，结合示波器、实物、电路图讲解！

10、三循环流水灯电路

1、三循环流水灯电路的原理
2、老师来分析流水灯电路工作原理【视频】

11、OC门、OD门、开漏、推挽、图腾柱

硬件基础-OC门、OD门、开漏、推挽、图腾柱

12、基础版的音频功放电路

基础版的音频功放电路（A类功放电路、B类功放电路、C类功放电路、D类功放电路、G类功放电路、H类功放电路、K类功放电路、T类功放电路）

七、运放

1、运放输入模型

按照运放模型，比较全面的梳理出运放的基本模型：就是差模信号和共模信号的叠加。

2、虚短概念

理想运放要注意虚断和虚短。运放的同相端输入和反相端输入相等。

理想运放开环增益无穷大，实际略小，大部分在100dB(100000)倍左右，按这个增益，要让输出变化 3V，同相反相输入端只需30uV的压差即可，如果加上纹波、噪声等干扰信号，同相反相端基本上无变化。引入反馈，做闭环，同相反相端的电压差忽略不计。

3、差模输入和共模输入

在应用中，运放可以输入差模信号，也可以输入共模信号，共模信号大部分来自噪声，最核心的愿景是：共模被抵消，差模被放大。

4、输入电压范围(Vin或Vcm)

运算放大器输入范围比较复杂，理论上来讲，同相端和反相端模拟输入在电源的正轨到负轨之间都能满足，运放的上下管大致对称，大部分时间，取运放的共模输入电压Vcm为1/2 Vdd。这样，运放主要工作在线性区。

5、小信号检测方法

运算放大器用来做电流小信号采集时，往往会面临信号该如何采集、是采用高边电流检测还是采用低边电流检测的问题。

6、差分放大器介绍

由于传感器信号主要是通过施加电压差做为输出，信号的差值电压很小，而且会产生布局布线引起的EMI和共模干扰、温度漂移等问题。把运放的同相端和反相端当做车厢，只要传感器信号给定在这中间，相对的干扰就会小很多。传感器的信号存在压差，避免运放异常饱和，引入差分放大器。

基于成本考虑，行业之内，大部分设计还会采用普通运放，基于减法器的模型，搭建一个差动放大器。

差分放大器的原理就像照镜子，物理学上的说法称作镜像，讲究对称和平衡，只有做到两边一模一样，效果才会最佳。为了这个目的，工程师就需要在模拟前端做阻抗匹配。而由于各点参考源不同，阻抗又有误差，完全阻抗匹配往往非常困难。下图是一个经典的差分运放，通过输出静默电压Uoz，用KCL去求解同相输入和反相输入阻抗，结果差异很大。

下面介绍一下确定上图中各电阻的值的方法： 首先，按照镜像原理，偏置电流也按照相同的倍数放大，即可求出4个电阻之间的关系；确定R1则需要查运放的几个限制条件，阻值需满足：大于瞬时输出电压/最大输出电流、小于输入失调电压/输入偏置电流，还要注意热噪声影响等等。

7、三运放仪表放大器

差分放大器能处理大部分模拟前端，但由于系统输入阻抗有限，需要加入复杂的匹配电路。当外围电阻精度和PCB线路阻抗，会产生新的问题。

为了解决差分运放输入阻抗较低等问题，各大厂家做了很多优化，有的就采用如下图的双运放方法来实现仪表放大。

双运放有两个弱点：不支持单位增益、不同频率的共模抑制比较差。于是众多厂商采用三运放方法。不少大厂推出的仪表放大器，也都是基于三运放原理来实现的。

8、间接电流反馈型仪表放大器

间接电流反馈型仪表放大器前级做跨导放大，实现V-I转换，后级做跨阻放大I-V转换。

间接电流反馈型仪表放大器和三运放仪表放大器存在一些差别，主要优势：
在宽Vcm范围内具有高CMRR（轨到轨）
工作区域广（Vin和Vout）
适合低电压应用
无“Hex”图
高阻态Vref输入
更好的增益温度系数匹配

9、同相放大器有平衡电阻吗？

同相放大器有平衡电阻吗？

10、运算放大器知识汇总

运算放大器知识汇总

11、常用运放做跟随器使用总结

常用运放做跟随器使用总结

八、晶振

1.晶振是什么

晶振一般叫做晶体谐振器，是一种机电器件，是用电损耗很小的石英晶体经精密切割磨削并镀上电极焊上引线做成。这种晶体有一个很重要的特性，如果给他通电，他就会产生机械振荡，反之，如果给他机械力，他又会产生电，这种特性叫机电效应。他们有一个很重要的特点，其振荡频率与他们的形状，材料，切割方向等密切相关。由于石英晶体化学性能非常稳定，热膨胀系数非常小，其振荡频率也非常稳定，由于控制几何尺寸可以做到很精密，因此，其谐振频率也很准确。

晶振是石英振荡器的简称，英文名为Crystal，它是时钟电路中最重要的部件，它的作用是向显卡、网卡、主板等配件的各部分提供基准频率，它就像个标尺，工作频率不稳定会造成相关设备工作频率不稳定，自然容易出现问题。由于制造工艺不断提高，现在晶振的频率偏差、温度稳定性、老化率、密封性等重要技术指标都很好，已不容易出现故障，但在选用时仍可留意一下晶振的质量。

2.晶体振荡器功能作用

晶振在应用具体起到的作用，微控制器的时钟源可以分为两类：基于机械谐振器件的时钟源，如晶振、陶瓷谐振槽路；RC（电阻、电容）振荡器。一种是皮尔斯振荡器配置，适用于晶振和陶瓷谐振槽路。另一种为简单的分立RC振荡器。基于晶振与陶瓷谐振槽路的振荡器通常能提供非常高的初始精度和较低的温度系数。RC振荡器能够快速启动，成本也比较低，但通常在整个温度和工作电源电压范围内精度较差，会在标称输出频率的5%至50%范围内变化。但其性能受环境条件和电路元件选择的影响。需认真对待振荡器电路的元件选择和线路板布局。在使用时，陶瓷谐振槽路和相应的负载电容必须根据特定的逻辑系列进行优化。具有高Q值的晶振对放大器的选择并不敏感，但在过驱动时很容易产生频率漂移（甚至可能损坏）。

影响振荡器工作的环境因素有：电磁干扰（EMI）、机械震动与冲击、湿度和温度。这些因素会增大输出频率的变化，增加不稳定性，并且在有些情况下，还会造成振荡器停振。上述大部分问题都可以通过使用振荡器模块避免。这些模块自带振荡器、提供低阻方波输出，并且能够在一定条件下保证运行。最常用的两种类型是晶振模块和集成RC振荡器（硅振荡器）。晶振模块提供与分立晶振相同的精度。硅振荡器的精度要比分立RC振荡器高，多数情况下能够提供与陶瓷谐振槽路相当的精度。

选择振荡器时还需要考虑功耗。分立振荡器的功耗主要由反馈放大器的电源电流以及电路内部的电容值所决定。CMOS放大器功耗与工作频率成正比，可以表示为功率耗散电容值。比如，HC04反相器门电路的功率耗散电容值是90pF。在4MHz、5V电源下工作时，相当于1.8mA的电源电流。再加上20pF的晶振负载电容，整个电源电流为2.2mA。陶瓷谐振槽路一般具有较大的负载电容，相应地也需要更多的电流。相比之下，晶振模块一般需要电源电流为10mA ~60mA。硅振荡器的电源电流取决于其类型与功能，范围可以从低频（固定）器件的几个微安到可编程器件的几个毫安。一种低功率的硅振荡器，如MAX7375，工作在4MHz时只需不到2mA的电流。在特定的应用场合优化时钟源需要综合考虑以下一些因素：精度、成本、功耗以及环境需求。

3.晶体振荡器应用

1、通用晶体振荡器，用于各种电路中，产生振荡频率。

2、时钟脉冲用石英晶体谐振器，与其它元件配合产生标准脉冲信号，广泛用于数字电路中。

3、微处理器用石英晶体谐振器。

4、CTVVTR用石英晶体谐振器。

5、钟表用石英晶体振荡器。

4.晶振为什么要加电容？

1、为了要满足谐振的条件。 具体讲就是：晶体元件的负载电容是指在电路中跨接晶体两端的总的外界有效电容。是指晶振要正常震荡所需要的电容。一般外接电容，是为了使晶振两端的等效电容等于或接近负载电容。不是所有晶体振荡电路都需要匹配电容。是否需要由振荡电路的形式决定，分析时需采用晶体的等效模型。

2、接地：晶体旁边的两个电容接地， 实际上就是电容三点式电路的分压电容， 接地点就是分压点。 以接地点即分压点为参考点， 振荡引脚的输入和输出是反相的， 但从并联谐振回路即石英晶体两端来看， 形成一个正反馈以保证电路持续振荡

当然，你也可以这样理解：

晶振的标称值在测试时有一个“负载电容”的条件，在工作时满足这个条件，振荡频率才与标称值一致，也就是说，只有连接合适的电容才能满足晶振的起振要求，晶振才能正常工作。

5.晶振需要配多大电容？

这要根据晶振的规格和电路中的因素来确定，同是16MHZ的晶体谐振器，其负载电容值有可能不一样，如10PF，20PF负载电容值是在其生产加工过程中确定的，无法进行改变。购买晶振时应该能得到准确的规格书。

晶振在电路中使用时，应满足CL=C+CS.

CL为规格书中晶振的负载电容值，C为电路中外接的电容值（一般由两颗电容通过串并联关系得到），CS为电路的分布电容，这和电路的设计，元器件分布等因素有关，值不确定，一般为3到5PF。

所以根据以上公式就可以大概推算出应该使用的电容值，而且这一电容值可以使晶振工作在其标称频率附近。

如：我用的430的单片机，8M晶振，配的是12pF的电容，其实容量的大小没必要多准确，几皮法到十几皮法都可以的。（但是如果注重功耗的话，是不可以这样选的）

估计都差不多，你看看芯片资料上应该有。

6.晶振与整体电路之间的匹配

电路结构bai与无源晶振du不匹配会导致zhi产生频率不够dao稳定、停止起振或振荡不稳定等问题。
解决晶振不起振至少要对以下三个要素：对振荡频率（频率匹配）、振荡裕度（负阻抗）
和激励功率的三项进行评估。
以下为EPSON晶振原厂提供的部分选型资料：
三者这间的关系见下图：

7.为什么在晶振上并电阻？

一般接crystal内部的芯片电路，原理上就是一个非门电路，非门在微观电路上可以看成一个增益个别大的放大器，接一个电阻，你可以看作是反馈电阻，它的作用是让震荡器更加稳定的工作。
这个电阻是为了使本来为逻辑反相器的器件工作在线性区, 以获得增益, 在饱和区是没有增益的, 而没有增益是无法振荡的. 如果用芯片中的反相器来作振荡, 必须外接这个电阻, 对于CMOS而言可以是1M以上, 对于TTL则比较复杂, 视不同类型(S,LS…)而定. 如果是芯片指定的晶振引脚, 如在某些微处理器中, 常常可以不加, 因为芯片内部已经制作了, 要仔细阅读DATA SHEET的有关说明。

晶振旁的电阻（并联与串联）

一个晶振电路在其输出端串接了一个22K的电阻，在其输出端和输入端之间接了一个10M的电阻，这是由于连接晶振的芯片端内部是一个线性运算放大器，将输入进行反向180度输出，晶振处的负载电容电阻组成的网络提供另外180度的相移，整个环路的相移360度，满足振荡的相位条件，同时还要求闭环增益大于等于1，晶体才正常工作。

晶振输入输出并上电阻作用是产生负反馈，保证放大器工作在高增益的线性区，一般在M欧级，输出端的电阻与负载电容组成网络，提供180度相移，同时起到限流的作用，防止反向器输出对晶振过驱动，损坏晶振。
和晶振串联的电阻常用来预防晶振被过分驱动。晶振过分驱动的后果是将逐渐损耗减少晶振的接触电镀，这将引起频率的上升，并导致晶振的早期失效，又可以讲drive level调整用。用来调整drive level和发振余裕度。

Xin和Xout的内部一般是一个施密特反相器,反相器是不能驱动晶体震荡的.因此,在反相器的两端并联一个电阻,由电阻完成将输出的信号反向 180度反馈到输入端形成负反馈,构成负反馈放大电路.。

并联M级电阻作用：

1.配合IC内部电路组成负反馈，移相，使放大器工作在线性区。

2.降低谐振阻抗，使谐振器易启动。

3.电阻取值从100k-20M都可以正常起振，但会影响脉宽比。

串联K级电阻作用：

1.和晶振串联的电阻常用来预防晶振过驱，限制振荡幅度。

并联在晶振上的两颗电容一般取值为20-30pf左右，主要用于微调频率和波形，并影响幅度。

8.晶振为什么不能放置在PCB边缘？

现象描述：

某塑料外壳产品，带一根Ｉ/Ｏ 电缆，在进行 EMC 标准规定的辐射发射测试时发现辐射超标，具体频点是 160 MHz。需要分析其辐射超标的原因，并给出相应对策。

原因分析：

该产品只有一块 PCB，其上有一个频率为 16MHz 的晶振。由此可见，160MHz 的辐射应该与该晶振有关（注意：并不是说辐射超标是晶振直接辐射造成的，可能是倍频产生的）。

思考与启示

（１） 高 dU/dt 的印制线或器件与参考接地板之间的容性耦合，会产生 EMI 问题，敏感印制线或器件布置在 PCB 边缘会产生抗扰度问题；
（２） 杜绝高 dU/dt的印制线或器件放置在PCB 的边缘，如果设计中由于其他原因一定要布置在 PCB 边缘，那么可以在晶振印制线边上再布一根工作地（GND）线，并注意一定要在包地线上间隔一段距离就打过孔，把晶振部分围起来，如下图示意

其理论依据同法拉第电笼：由于金属的静电等势性，可以有效屏蔽外电场的电磁干扰。法拉第屏罩无论被加上多高的电压内部也不存在电场。而且由于金属的导电性，即使笼子通过很大的电流，内部的物体通过的电流也微乎其微。在面对电磁波时，可以有效的阻止电磁波的进入。 由于法拉第屏罩的静电屏蔽原理，在汽车、飞机等交通工具中的人是不会被雷击的。同样，也是因为法拉第屏罩的原理，有金属外皮的同轴电缆也可以不受干扰地传播讯号。如果电梯内没有中继器的话，那么当电梯关上的时候，里面任何电子讯号也收不到。为防止干扰，一些精密仪器需放在笼内才可进行运作或量测。或者也可以再开一个洞，例如金属机身构造的的智能手机。
（３） 消除一种误解：不要认为辐射是由晶振直接造成的，事实上晶振个体较小，它直接影响的是近场辐射（表现为晶振与其他导体（如参考接地板）之间形成的寄生电容），造成远场辐射的直接因素是电缆或产品中最大尺寸与辐射频率波长可以比拟的导体；
（4）此外，将晶振外壳接地可以在一定程度上减少这种干扰叠加到系统上。

9、有助于提高晶振工作稳定性的建议：

1、晶振到MCU的引脚下方铺地，不走任何线路；
2、MCU下方双面铺地，不走任何线路，且铺地上按你线路上最高频率的1/4波长以下的间距过孔；
3、电源和地引线离开引脚后立刻加退藕电容；
4、一般的电路都是在一个反相放大器（注意是放大器不是反相器）的两端接入晶振，再有两个电容分别接到晶振的两端，每个电容的另一端再接到地，这两个电容串联的容量值就应该等于负载电容，请注意一般IC的引脚都有等效输入电容，这个不能忽略。一般的晶振的负载电容为15p、20pf或12.5p ，如果再考虑元件引脚的等效输入电容，则两个22p的电容构成晶振的振荡电路就是比较好的选择。

10、32.768KHZ的晶振有什么用

九、蜂鸣器

1.如何区分有源蜂鸣器和无源蜂鸣器?

1.从外观上看，如将两种蜂鸣器的引脚都朝上放置时，可以看出绿色电路板的一种是源蜂鸣器，没有电路板而用黑胶密封的一种是有源蜂鸣器。
2.有源蜂鸣器直接接上额定电源就可以连续发声，而无源蜂鸣器则和电磁扬声器一样，需要接在音频输出电路上才能发声。

2、三极管与蜂鸣器

三极管与蜂鸣器

十、屏幕

1、触摸屏的特征

1.透明，直接影响到触摸屏的视觉效果。从这一点看红外线技术触摸屏和表面声波触摸屏由于只隔了一层纯玻璃，视觉效果突出。而很多触摸屏是很多层的复合薄膜，仅用透明一点来概括它的视觉效果是不够的，还可以包括色彩失真度，反光性，清晰度。色彩失真度也就是图中的最大色彩失真度，自然是越小越好。反光性主要是指由于镜面反射造成图像上重叠后产生的光影，如人影。大多数存在反光性的触摸屏提供另外一种型号，磨砂面触摸屏，也叫防眩型。
2.触摸屏是据对坐标系统，也就是不管在什么情况下，同一点的输出数据时稳定的，如果不稳定，就会定位不准，也就是触摸屏最怕的问题：漂移。技术原理上凡是不能保证同一点触摸每一次采样数据相同的触摸屏都免不了漂移问题，目前有漂移现象的只有电容触摸屏。

2、屏幕选型设计重要参数

1、分辨率，如800*600
2、色彩深度
①、清晰度

色彩深度计算机图形学领域表示在位图或者视频帧缓冲区中储存1像素的颜色所用的位数，它也称为位/像素（bpp）。色彩深度越高，可用的颜色就越多。16bpp和32bpp相比，32bpp更加清晰。

②、色彩深度

8bpp、 16bpp、24bpp和32bpp，一般来讲色彩深度越大，所能表现的色彩越丰富，而 24bpp就被称为真彩色，能真实的表现图像的色彩。

一个像素所能表达的不同颜色数取决于比特每像素(BPP)。这个最大数可以通过取二的色彩深度次幂来得到。例如，常见的取值有 ： 8 bpp [2^8=256；(256色)]； 16 bpp [2^16=65536； (65,536色，称为高彩色)]；24 bpp [2^24=16777216；(16,777,216色，称为真彩色)]；

3、液晶屏接口区别（总结）

1、液晶屏MIPI接口与LVDS接口区别（总结）

2、LCD屏：RGB接口与MCU接口区别

3、微控制器的FSMC到底是咋回事

5、屏幕其他知识

1、屏幕成像为什么要分逐行与隔行扫描？
（现在基本没这种说法了，以前CRT时代有这种说法，LCD的话基本都是逐行）
顾名思义，逐行扫描和隔行扫描的最大区别，在于逐行扫描是每一行都扫描，而隔行扫描，看名字也能够理解，并不是每一行都扫描，而是一行扫描，第二行不扫描，第三行再扫描，第四行又不扫描，以此类推。
因此，隔行扫描对显示器的成像技术的性能要求，比逐行扫描要低，不过出来的图像效果的清晰度，也要打个折扣了。
明白了这一点，也就能够明白为什么要花逐行扫描和隔行扫描了。以前显示器的成像技术和性能肯定没有现在的好，也没有现在的高，因此以前除了少数高端显示器以外，大多数的显示器都是无法做到逐行扫描这个功能的（或者说达不到逐行扫描的最低标准），只能是采用隔行扫描。但现在不一样了，现在技术进步了，显示器的性能更好了，可以做到逐行扫描了。因此现在的显示器，绝大多数都是逐行扫描的，隔行扫描的显示器不是没有，但已经很少见到了。
最后说一点，逐行扫描和隔行扫描，和显示器本身的性能有关，和显示的性能，几乎没有关系。

2、组装屏和原装屏有什么区别？

3、分辨率与行场同步信号的关系 场消隐

4、屏幕尺寸在线计算器

6、串口屏--------操作简单易上手

1、什么是串口屏?串口屏组成及串口屏方案

7、为什么单片机不能直接连屏幕

第一是内存消耗
以最为常见的QVGA（320x240）@16bpp、单图层的显示规格来说，为了驱动，需要320x240x16/8 = 150KB的内存来作为framebuffer。而绝大多数的单片机都没有这么大的RAM，为了能满足RAM需求，要么就得加外部SDRAM，要么就得升级成更高端的单片机（比如STM32H750)，这样会极大的增加成本。而通过TFT屏幕控制IC来驱动，单片机只需要维护一个很小的fb甚至不需要fb都可以驱动高分辨率的屏幕。只需要在合适的时机更新需要重新绘制的区域即可（局部刷新）

第二是功耗增加
通过屏幕控制IC控制显示，单片机可以在闲时进入省电模式而不会丢失画面。而直驱的情况下，单片机为了维持显示内容，是不能进入省电状态的。这对于某些移动设备而言，是很关键的考虑因素。

第三就是性能影响
直驱的情况下，单片机为了满足屏幕的显示时序，需要不停的刷新屏幕，而刷新屏幕是需要访问单片机内部RAM的，如果这时候有其他的RAM访问需求，两者就需要进行总线仲裁。这会在一定程度上影响单片机其他的处理需求。所以这也是为啥我们基本没有见过低端型号的单片机带有TFT控制器的原因，因为性能跟不上啊…

8、mipi LCD 的CLK时钟频率与显示分辨率及帧率的关系

我们先来看一个公式：Mipiclock = [ (width+hsync+hfp+hbp) x (height+vsync+vfp+vbp) ] x(bus_width) x fps/ (lane_num)/2

即mipi 屏的传输时钟频率（CLKN,CLKP）等于(屏幕分辨率宽width+hsync+hfp+hbp)x ( 屏幕分辨率高height+vsync+vfp+vbp) x(RGB显示数据宽度) x 帧率/ (lane_num)/2

简单解释下：

  一帧画面需要的数据量为(单位bit)：FRAME_BIT = (屏幕有效显示宽度+hsync+hfp+hbp) x ( 屏幕有效显示高度+vsync+vfp+vbp) x(RGB显示数据宽度24)



 一秒钟内需要传输的数据量为(单位bps)：FRAME_BIT  x  fps（帧率）。


 那为何要除以lane_num----因为mipi通讯协议中，一个CLOCK几个lane是可以同时传输数据的。



 为何又要除以2----因为根据mipi通讯协议，CLK_N、CLK_P这两根时钟线的上升沿/下降沿可以获取到数据。
1
2
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7
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12

例如：LCD的分辨率为600 x 1024，帧率为57 HZ（一秒57张图）。

一帧图像的数据量为：FRAME_BIT=(600+24+100+60) x (1024+2+22+10) x(24)=19907328 bit

一秒钟的数据量为：19907328 x 57 = 1134.717696 Mbps

如果用IIC或SPI根本没这么大的频率。

所需的mipi时钟频率为：1134717696/2(lane)/2= 283.679424 Mhz

一组lane的传输速度是：283.679424 x 2= 576.358848 Mbps

9、LCD——与LCD有关的基础知识

LCD——与LCD有关的基础知识

十一、PTC/NTC热敏电阻、保险丝

1、POSISTOR 的基本特性

POSISTOR 的基本特性

2、PTC自恢复保险丝的重要指标：最大工作电压

PTC自恢复保险丝的重要指标：最大工作电压

3、自恢复保险丝工作原理

自恢复保险丝工作原理

4、都是热敏电阻，PTC和NTC的区别你真的知道吗？

都是热敏电阻，PTC和NTC的区别你真的知道吗？

5、什么是NTC

什么是NTC

6、防浪涌功率型NTC的选型原则

功率型热敏电阻（NTC）选型
防浪涌功率型NTC的选型原则

7、选择电流保险丝要了解哪些参数

1、选择电流保险丝要了解哪些参数

2、自恢复保险丝（PPTC）主要参数详解

8、电源模块保险丝选择慢断还是快断？

电源模块保险丝选择慢断还是快断？

9、保险丝选型基础

保险丝选型基础
自恢复保险丝主要参数包括：最大电压、最大电流、保持电流、跳闸电流、消耗功率、初始态阻值（最小值）、跳断后阻值（最大值）、最大动作时间。

（1）最大电压（Vmax）：指PTC聚合物自恢复保险丝能承受的最大电压。电压超过此值，保险丝内部的热敏电阻有可能被击穿，击穿后保险丝将丧失自恢复功能。

（2）最大电流（Imax）：指PTC聚合物自恢复保险丝能承受的最大电流。电流超过此值，保险丝内部的热敏电阻有可能被击穿，击穿后保险丝将丧失自恢复功能。

（3）保持电流（IH）：指在25℃环境温度下的最大工作电流。电流小于此值，理想条件下PTC可保持无限长时间正常运作，此时PTC内部不会从低阻状态转变至高阻状态。

（4）跳闸电流（IT）：指在25℃环境温度下自恢复保险丝启动保护的最小电流。电流超过此值，PTC从低阻转变为高阻状态（当大电流通过，元件产生大量的热量无法散发出去，导致内部温度上升，使得高分子材料膨胀，阻断导电通路，电阻值迅速上升，限制大电流通过，起到保护作用）。注意：当电流处在保持电流和跳闸电流中间，自恢复保险丝处于一种不稳定状态，PTC热敏电阻可能起作用也可能不起作用，至少其保护动作时间会更长。

（5）消耗功率（Pd）：指在25℃环境温度下PTC聚合物自恢复保险丝动作状态下的消耗功率。通过计算流过PTC的泄露电流和跨过热敏电阻的电压乘积。

（6）初始态阻值（Rmin）：指在25℃环境温度下，被焊接到电路之前，PTC动作之前的最小电阻值。

（7）跳断后阻值（Rmax）：指在25℃环境温度下，被焊接到电路之后，PTC动作之前的最大电阻值。

（8）最大动作时间（Ttrip）：过电流发生开始至热敏电阻PTC动作完成所需的最大时间。

10、保险丝的选型及设计实例分析

保险丝的选型及设计实例分析

十二、电机

1、电机发展史

电机发展史

不看后悔！最全的电机分类，看这一篇就够了！

常见电机的分类

2、电机入门

①、书籍

电机控制入门学习

②、视频

电机精华版教程

③、开发文档

开发文档

④、博客

1、电机总结
2、电机原理及参数详解

3、直流电机的原理及驱动

①、启动电流

选择直流电机驱动芯片时，芯片的驱动电流要大于电机的堵转电流；

如上表所示，该电机具有1.25A 的标称额定连续电流，其对应于允许的最大连续扭矩负载。看到这个值，人们可能会认为，电机驱动只需要支持 1.25A 的最大电流即可。但是，堵转电流（电机停止时，额定电压下的电机电流）为 3.3A。 这意味着电机驱动必须能够驱动堵转电流以使电机旋转，或者必须提供电流限制以软启动电机。否则，电机驱动可能会激活过流保护 (OCP) 功能。而如果没有过流保护功能，设备将可能被损坏。此外，启动电机需要大电流，也需要能够支持这种大电流的电源。在电池供电系统中，尽管大电流脉冲持续的时间有限，电池仍会因为吸收这些脉冲而缩短寿命，因此在电机启动时，限流是有益的。

1、直流电机直接启动最初启动电流很大，为什么？
2、如何减小直流电机启动瞬间的高电流

②、原理及驱动

1、直流电机的原理及驱动
2、直流电机驱动芯片

4、步进电机原理及驱动

1、步进电机原理及驱动
2、图文介绍步进电机的满步、半步、微步驱动（细分）原理
3、拓展模块使用教程和心得(6)：步进电机及其驱动与算法

①、为什么步进电机走一步是1.8度

1、步进电机是如何转起来的？原理真奇妙，我这个小白也看懂了
2、图文讲解步进电机的类型结构与原理，非专业人士也能看懂
3、混合式步进电机

按照上述三个文章阅读顺序，就弄明白为什么步进电机走一步是1.8度了，如果不懂，请在阅读一遍。

因为步进电机的定子与转子上都有好多小齿，这些小齿绿色与红色分别为磁铁的N与S，且交错排列。所以定子磁场旋转90度时，转子只旋转1.8度就稳定了。假如没有这些小齿的话，转子就是一个棒状的磁铁，一头是N，另一头是S，就会像你说的那样，90度才稳定。好些原理解释的文章都是直接把转子当做一根棒状的磁铁，就容易让人疑惑这点。如果一个步进电机的最小步进角是1.8度的话，想进一步提高分辨率，就得在驱动器上做文章，也就是平时所说的细分的概念，就是改变定子线圈的电流的大小，进而改变定子产生磁场的强弱。

步进电机转子和定子上分布很多小齿的，以50齿为例，
四拍运行时步距角为θ=360度/（50 * 4）=1.8度（俗称整步），
八拍运行时步距角为θ=360度/（50 * 8）=0.9度（俗称半步）。

②、28BYJ-48和42步进电机

什么是步进电机，步进电机的巧妙原理

5、PWM与步进电机

什么是步进电机？
步进电机是将电脉冲信号，转变为角位移或线位移的开环控制电机，又称为脉冲电机。在非超载的情况下，电机的转速、停止的位置只取决于脉冲信号的频率和脉冲数，而不受负载变化的影响。当步进驱动器接收到一个脉冲信号时，它就可以驱动步进电机按设定的方向转动一个固定的角度，称为“步距角”。
非超载情况下
PWM频率对应步进电机转速；
PWM占空比对应步进电机扭矩；
PWM频率不能在刚上电的时候就很大，频率要一点点加上来；
（步进电机直接给很高的频率，电机容易堵转，这是因为高频率下启动，磁力的变化非常快，步进电机是靠磁力的步进移动，从而带动转子的角位移，但是转子有一定惯性，因此，步进电机转子在磁力的作用下还未移动，就被下一个反方向的磁力扯回来了，这就发生了堵转。）

6、电机温升

当电机处于热量平衡装态，温度不再升高时，电机的温度与环境温度之差称之为电机温升。既：温升＝电机温度－环境温度; 用K为单位。
电机温升是怎么测试？

7、直流电机的3种启动方式

直流电动机如何启动，直流电机的启动方式

8、微型直流电机转速控制的3种方式

微型直流电机转速控制的3种方式

9、直流有刷电机串电阻并电容并二极管

串电阻（启动时有用）： 在直流电机的任意一根线上串一个电阻；
电机在不转动时候相当于短路，电源接通瞬间会产生很大的电流，电源电网会受到很大的冲击，造成供电不稳，所以要穿来一个启动电阻，用来限制最大电流。

并电容（运转时有用）： 消除直流电机电刷产生的火花高频干扰用的。
小功率直流电机上并电容的作用

并二级管（停止换向时有用）：——★1、电机马达属于电感性元件，当马达的电流断开的瞬间，会产生非常大的反电势。设计这个二极管就是为反电势提供通路的，否则，反电势会击穿集成芯片。
——★2、这个二极管是为反电势提供通路的，也叫做续流二极管。

10、一个电机能在不同国家使用吗？

能否使用要看电机的设计。
现在有宽频电压（110-250v）和50/60hz自适应的电机，这样的就能绝大部分国家使用了。
如果是普通电机，即使通过调压设备调压达到电压一致，但电压频率不同的话，电机看似能工作，但工作状态不正常，不是功率不足，温升快，就是相当于超频使用，会缩短寿命甚至造成风险，不推荐这样使用。

11、步进电机磁编码器

1、AS5600步进电机编码器12bit（原理图+pcb+stm32控制代码）
2、MT6701磁编码器使用指南，14Bit单圈绝对值，I2C stm32 HAL库读角度，兼容AS5600
3、各厂商磁编码器对比，AS5047、AS5048、AS5600、TLE5120、MA730

12、如何消除步进电机的噪音和振动?

如何消除步进电机的噪音和振动?

13、步进电机与伺服电机的区别

1.控制精度

步进电机的精度由步距角决定，两相步距角为1.8度，三相步距角为1.2度，五相步距角为0.72度。

伺服电机的精度由编码器决定，精度可以非常高。

2.低频特性

步进电机低速运行时会出现低频震动的现象。

伺服电机运转平稳不会出现这种现象。

3.矩频特性

步进电机的力矩随着频率（速度）的升高而变小，会出现高速丢步的现象。

伺服电机可以实现恒转矩运行。

4.过载能力

步进电机没有过载能力。

伺服电机可以承受三倍于额定力矩的过载。

5.控制方式

步进电机是开环控制。

伺服电机是闭环控制。

6.速度响应

步进电机的速度响应时间大概是200~400ms。

伺服电机的速度响应时间大概是几毫秒。用于快速启动的场合。

7.效率

步进电机效率较低，约为60%以下，会导致温升很高。

伺服电机效率较高，约在80%以上。

8.价格

伺服电机很贵。

14、在汽车中实施控制的芯片举例

15、伺服电机交流好还是直流好

伺服电机交流好还是直流好

16、伺服电机磁编码器

MBS磁编码器

17、位置控制方案对比

18、步进电机的选型

现在制造工业技术的发展，到处都离不开步进电机，步机电机的选型是一项非常繁琐的事情，要求选型人员不仅了解机械知识，还涉及到许多电子与计算机方面的知识。要是片面的从驱动电流来考虑如何选步进电机，那肯定是不合适的，所以如何选择步进电机，必须了解一些基本参数的含义，例如静力矩，驱动方式，驱动电压，驱动电流等

静力矩
  步进电机的静力矩是指两相线圈通额定电流且电机不转时，电机转子的保持转矩，一定程度上也反映了电机的能力，近似于传统电机所称的“功率”。
  
驱动方式
  步进电机性能除了电机本体外，还会根据驱动方式不同而受到很大影响。选择步进电机与驱动器时，也要着重考虑驱动方式。常规驱动方式可分为恒电压与恒流驱动，单极性与双极性驱动。
  恒定电压驱动，即便使用的驱动电压为12V或24V，电机的电阻值一定要匹配，通常电阻值为几十欧，要不然电流会太大，可能烧掉你的驱动芯片，除非你选的芯片额定电流足够大。恒定电流驱动，通常是针对一些电阻较小的电机，这样电机的电流值会稍大一些，常用的有1-3A。电流再大的话，你就需要选一些更贵的驱动芯片。
  对比单极性与双极性的驱动电路，单极性驱动电路功率管用4个，线圈电流在线圈内单一方向流动。而双极性驱动电路功率管的个数为单极性的2倍，需要8个，正向与反向的电流在线圈内正反向交替流过，交替导通，短时同时导通会造成电源短路，产生强大的电流，因此有必要附加防止短路电路，双极性驱动电路比单极性的情况要复杂。一般低速大转矩的负载使用双极性驱动，而高速驱动应用以单极性驱动较合适。
  
驱动电压
  驱动电压是指驱动器的输入电压，这个与机器的使用环境等相关，可以选直流12V，24V，48V等，也可选交流24V，36V，50V，60V，110V，220V等等。电压的选择对电机的性能影响是：电压越高，步进电机的性能越好，特别是电机的高速性能越好。
  
驱动电流
  驱动电流是指步进电机单相绕组两端的电流，也叫相电流。驱动电流并不表示电机只能够在这个电流下工作，可以大于驱动电流，也可以小于驱动电流工作，换句话说驱动电流的规格值是一个参照值，通常是根据大部分使用工况下电机可以承受的温升设定的。

距频特性
  电机在某种测试条件下测得运行中输出力矩与频率关系的曲线称为运行矩频特性，这是电机诸多动态曲线中最重要的。电机一旦选定，电机的静力矩确定，而动态力矩却不然，电机的动态力矩取决于电机运行时的平均电流（而非静态电流），平均电流越大，电机输出力矩越大，即电机的频率特性越硬。电机的输出转矩，与转速成反比。就是说，步进电机在低速(每分钟几百转或更低转速)时输出转矩较大，在高速时的转矩(1000转/分以上)就很小了。当然，有些工况环境需要高速电机，就要对步进电动机的驱动电压，线圈电阻、电感等指标进行衡量。调高驱动器输入电压，采用小电感大电流的电机，能够在高速获得较大输出转矩。
  

相数
  所谓“相数”，就是电机的线圈组数。二、三、四、五相步进电机分别对应有2、3、4、5组线圈。很多客户采购电机时几乎没有什么重视相数，大多是随便购买。其实，不同相数的电机，工作效果是不同的。2相电机能提供0.9°与1.8°的步进角，3相电机能提供1.2°步进角。步进角越小，电机运转比较平滑。大多数场合，使用两相电机比较多。在高速大力矩的工作环境，选择三相步进电机是比较实用的。
  
空载起动频率
  步进电机空载起动频率，通常称为“空起频率”。这是选购电机比较重要的一项指标。如果要求在瞬间频繁启动、停止，并且，转速在1000转/分钟左右(或更高)，通常需要“加速启动”。如果需要直接启动达到高速运转，最好选择反应式或永磁电机。这些电机的“空起频率”都比较高。混合式步进电机一般空载起动频率较低，没有提供这个参数。
  
定制服务
例如，输出轴的直径，长度和方向等。

19、步进电机功率计算

●步进电动机功率计算：
功率 [W] ＝0.1047×T×N
0.1047： 常数
T [N・m]： 转矩
N [r/min]： 转速

代入不同的“转速”，算出的功率(W)也会有所不同。以步进电动机AZM66为例，
当转速为500r/min时，转矩为1.25N・ｍ。

将转速500r/min、转矩1.25N・ｍ代入公式：
0.1047×1.25×500＝65.4W
（注：未加入安全值计算）

20、如何评价和描述一个伺服电机驱动器的性能

如何评价和描述一个伺服电机驱动器的性能
国标从转速调整率、位置跟踪误差、转矩波动、转速波动、转速变化时间响应、频带宽度(带宽)、惯量适用范围、静态刚度这几个纬度对伺服系统的性能进行了定量描述。

十三、存储

1、闪存的一些基本概念及其技术融合趋势（一）

闪存的一些基本概念及其技术融合趋势（一）

2、一篇写的相当不错的nandflash芯片编程介绍

一篇写的相当不错的nandflash芯片编程介绍

3、ROM, RAM, FLASH, SSD, DDR3/4， eMMC, UFS, SD卡, TF卡

1、基础——ROM, RAM, FLASH, SSD, DDR3/4， eMMC, UFS, SD卡, TF卡,相互关系
2、IC设计-存储器分类汇总（区别RAM、ROM、SRAM、 DDR、EEPROM、FLASH）

十四、通讯接口

1、串口、COM、UART、TTL、USB、RS-232、RS-485、I2C、SPI、CAN、1-WIRE

串口、COM、UART、TTL、USB、RS-232、RS-485、I2C、SPI、CAN、1-WIRE

2、MIPI CSI-2/DSI接口、FPD-Link III 接口、LVDS等接口对比

MIPI CSI-2/DSI接口、FPD-Link III 接口、LVDS等接口对比

3、总线收发器的作用

1.
当负载不具有非选通输出为高阻特性时,将起到隔离作用。
2.
当总线的驱动能力不够驱动负载时,将起到驱动作用。
3.
起到缓冲器作用。
4.
电平转换作用。

4、USB

1、硬件设计:接口–USB2.0电路设计
2、USB基础知识

3、整理、总结USB协议相关内容

十五、仪器仪表

1、示波器怎样测220V?可以直接测零火线吗?

示波器测量220市电，可真恐怖啊
示波器怎样测220V?可以直接测零火线吗?

2、万用表上的虚线表示什么意思?

图片中V上面的虚线表示该电表的这个挡可以测量直流脉冲电流，直线是直流电，波浪线是交流电。

电压大小和方向不随时间改变就叫直流电；
方向不变、大小随时间作周期性变化的电压，称为脉动电压；
电压的大小和方向都随时间改变的电叫交流电。

3、模拟示波器和数字示波器有啥区别？

模拟示波器和数字示波器主要有以下几种差别：
①工作方式不一样：模拟示波器的工作方式是立即精确测量数据信号工作电压，而且根据从左往右越过数字示波器显示屏的离子束在竖直方位勾勒工作电压；数字示波器的工作方式是根据仿真模拟转化器（ADC）把被测工作电压变换为电子信息，捕捉的是波型的一系列样值，并对样值开展储存，储存程度是分辨总计的样值是不是能勾画出波型才行，接着，数字示波器重新构建波型。
②基本原理不一样：模拟示波器选用的是模拟电路，射线管向显示屏发送电子器件,发送的电子器件经聚焦点产生离子束,并打进显示屏上，显示屏的内表层涂有莹光化学物质,那样离子束击中的点便会传出光来；而数字示波器一般适用多级别莱单，能出示给客户多种多样挑选，多种多样剖析作用，也有一些数字示波器能够出示储存，保持对波型的储存和处
③容积和净重的不一样：模拟示波器的容积都比数字示波器大，看起来沉重一点，带上不方便，而数字示波器重量较轻，带上十分便捷。

④显示信息的不一样：模拟示波器显示信息的波型是持续的，是数据信号真正的波型，并且反应时间直快；数字示波器显示信息的波型是历经数字电路取样获得的点构成的，是个不持续的波型，采样率越高的数字示波器，越与真正波型贴近，但显示信息速率沒有仿真机快。

⑤反应时间的不一样：它是模拟示波器较大的优势之一，是数字示波器没办法替代的，例如，在检测某一数据信号时，模拟示波器能在一瞬间显示信息波型，基本上沒有廷时，而数字示波器还必须将检测的数据信号进过数字电路解决后，再显示信息出仿真模拟的波型，在显示时间上落伍模拟示波器。

4、测100Mhz的信号要选多少M带宽的示波器呢？

一般来说选择示波器时，要选择被测信号最高频率3~5倍带宽的示波器。
因此当你要测100MHz的信号时，应该选择最高频率100Mhz 3_{5倍带宽的示波器，也就是带宽为300}500Mhz的示波器。
你知道什么是示波器带宽吗？示波器带宽详解
比如下图，想测量一个20MHz的信号，当示波器选择的带宽过小，就会出现信号失真；

十六、连接线

1、杜邦线

2、FPC软排线

3、端子连接线

例如：

十七、专业名词

1、功率因数

功率因数

就如LDO压差越大，功率因数越低，输入12V1A,输出3V2A，中间的能量就做无功功率了。

2、额定功率和实际功率

纯电阻电路

非纯电阻电路

3、PAC&APC

4、导热系数与热导率

其实热导率也称为“导热系数”。是物质导热能力的量度。符号为λ或K。其定义为：在物体内部垂直于导热方向取两个相距1米，面积为1平方米的平行平面，若两个平面的温度相差1K，则在1秒内从一个平面传导至另一个平面的热量就规定为该物质的热导率，。我们举个例子比如说：铜的导热系数400W/mK左右，水的导热系数0.6W/mK左右。

热导率即导热系数主要是针对不同物质本身的热传导能力的体现描述。相同物质的导热系数与其的结构、密度、湿度、温度、压力等因素有关。同一物质的含水率低、温度较低时，导热系数较小。一般来说，固体的热导率比液体的大，而液体的又要比气体的大。这种差异很大程度上是由于这两种状态分子间距不同所导致的。现在工程计算上用的系数值都是由专门试验测定出来的。

5、四分之一波长

这个四分之一波长还在学习中，运用它不仅能阻抗匹配，做天线，搞光学还能消音，很玄乎，后面慢慢学。。。。。

1、阻抗匹配

2、消音

3、做天线

4、法拉第笼频闭信号

由此可见，万能的法拉第笼也有不起作用的时候

十八、传感器

1、磁场传感器

霍尔元件灵敏度KH一般在0.1~0.5mV/(mA.G)。

霍尔元件的灵敏度与霍尔系数成正比，而与霍尔元件的厚度δ成反比，即KH=RH/δ，单位为mV/(mA.G)，它通常可以表征霍尔常数。另外，如果是指大学物理里的霍尔实验那个灵敏度值，具体还得看实验用具。

实际的霍尔元件，通常分为开关型或线性型两种，开关型一般不标称灵敏度，而线性型通常电流I由内部电路决定。因此，灵敏度的定义发生了变化。

线性型霍尔元件中，从原理上看，由VH=KHIB变为VH=KHB，单位变为mV/G，此时灵敏度一般在1~5mV/G 左右。


1、霍尔传感器原理、典型应用及与Arduino的接口
2、传感器技术—霍尔传感器（学习笔记九）

2、光电传感器

3、光纤传感器

4、激光传感器

5、颜色传感器

6、接近传感器

7、编码器

选择合适的编码器需要注意什么：

1. 分辨率：根据所需的测速精度要求选择合适分辨率的编码器。较高分辨率能提供更精细的速度测量。

2. 测量范围：确保编码器能够覆盖预期的速度范围，包括最低和最高速度。

3. 工作环境：考虑工作温度、湿度、灰尘、振动等环境因素，选择能适应相应环境的编码器。

4. 输出信号类型：常见的有脉冲信号（如正交脉冲）等，要与后续的信号处理设备兼容。

5. 机械接口：匹配安装部位的机械尺寸和连接方式。

6. 精度和重复性：需要满足测速的准确性和一致性要求。

7. 耐用性：选择质量可靠、寿命较长的编码器，以适应长期使用。

8. 成本：结合预算，在满足性能要求的前提下选择性价比高的产品。

9. 响应速度：保证能及时准确地响应速度变化。

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①、光学编码器

多年来，光学编码器一直都是运动控制应用市场的热门选择。它由LED光源（通常是红外光源）和光电探测器组成，二者分别位于编码器码盘两侧。码盘由塑料或玻璃制成，上面间隔排列着一系列透光和不透光的线或槽。码盘旋转时，LED光路被码盘上间隔排列的线或槽阻断，从而产生两路典型的方波A和B正交脉冲，可用于确定轴的旋转和速度。

尽管光学编码器应用广泛，但仍有几点缺陷。在工业应用等多尘且肮脏的环境中，污染物会堆积在码盘上，从而阻碍LED光透射到光学传感器。由于受污染的码盘可能会导致方波不连续或完全丢失，因而极大地影响了光学编码器的可靠性和精度。LED的使用寿命有限，最终总会烧坏，从而导致编码器故障。此外，玻璃或塑料码盘容易因振动或极端温度而损坏，因而限制了光学编码器在恶劣环境应用中的适用范围；将其组装到电机上不仅耗时，而且受污染的风险更大。最后，如果光学编码器的分辨率较高，则会消耗100mA以上的电流，进一步影响了它应用于移动设备或电池供电设备。

②、霍尔编码器

霍尔编码器是一种利用霍尔效应原理来检测磁场变化从而实现位置、速度或方向检测的装置。它是一种非接触式的传感器，通过检测通过霍尔元件附近的磁场强度变化来生成电信号。霍尔编码器常用于各种电机控制、位置检测和速度测量应用中。

霍尔编码器由磁环（也就是图左上方的小圆环构成，里面是由多个磁铁构成）和两个霍尔器件构成（如左下图所示）。

当磁盘在转动时，通过不断的交换磁铁的N极和S极与霍尔传感器进行信号交换（霍尔传感器可以通过磁铁的N极、S极产生高低电平信号）。

③、磁性编码器

磁性编码器的结构与光学编码器类似，但它利用的是磁场，而非光束。磁性编码器使用磁性码盘替代带槽光电码盘，磁性码盘上带有间隔排列的磁极，并在一列霍尔效应传感器或磁阻传感器上旋转。码盘的任何转动都会使这些传感器产生响应，而产生的信号将传输至信号调理前端电路以确定轴的位置。相较于光学编码器，磁性编码器的优势在于更耐用、抗震和抗冲击。而且，在遇到灰尘、污垢和油渍等污染物的情况下，光学编码器的性能会大打折扣，磁性编码器却不受影响，因此非常适合恶劣环境应用。

不过，电机（尤其是步进电机）产生的电磁干扰会对磁性编码器造成极大的影响，并且温度变化也会使其产生位置漂移。

④、电容式编码器

电容式编码器主要由三部分组成：转子、固定发射器和固定接收器。

电容感应使用条状或线状纹路，一极位于固定元件上，另一极位于活动元件上，以构成可变电容器，并配置成一对接收器/发射器。转子上蚀刻了正弦波纹路，随着电机轴的转动，这种纹路可产生特殊但可预测的信号。随后，该信号经由编码器的板载 ASIC 转换，以计算轴的位置和旋转方向。

电容式编码器的工作原理与数字游标卡尺相同，因此它所提供的解决方案克服了光学和磁性编码器的许多缺点。事实证明，这种基于电容的技术具有高可靠性、高精度的特性。由于无需LED或视距，即使遇到会对光学编码器产生不利影响的环境污染物（如灰尘、污垢和油渍），电容式编码器也能达到预期的效果。此外，相比光学编码器使用的玻璃码盘，它更不容易受到振动和极高/极低温度的影响。如前所述，因为电容式编码器不存在LED烧坏的情况，所以使用寿命往往比光学编码器长。因此，电容式编码器的封装尺寸更小，在整个分辨率范围内电流消耗更小，只有6至18mA，这就使它更适合电池供电应用。鉴于电容式技术的稳健性、精度和分辨率均比磁性编码器高，因而后者所面临的电磁干扰和电气噪声对它的影响并不大。

⑤、单圈编码器

单圈绝对值编码器适用于需要在单个圈数范围内表示位置信息的场景。它们通常具有较低的地址位数量，提供高精度的位置分辨率，并适用于对精确定位要求较低的应用。例如，工业机械设备的定位控制和普通位置测量。

⑥、多圈编码器

多圈绝对值编码器适用于需要在多个圈数范围内表示位置信息的场景。它们通常具有更多的地址位数量，用于区分不同圈数之间的位置，并可提供较高的位置分辨率。多圈绝对值编码器常用于对精确定位要求更高的应用，如航空航天的导航系统、磁盘驱动器和机床加工等。

⑦、增量式编码器

工作原理：增量式编码器是直接利用光电转换原理输出三组方波脉冲A、B和Z相；A、B两组*增量式码盘图脉冲相位差90，从而可方便的判断出旋转方向，而Z相为每转一个脉冲，用于基准点定位。

特点：优点是原理构造简单，机械平均寿命可在几万小时以上，抗干扰能力强，可靠性高，适合于长距离传输。缺点是一旦切断电源，会导致位置信息丢失。而且再次接通电源，需执行原点返回才能够重新开始运行。

比如，打印机扫描仪的定位就是用的增量式编码器原理，每次开机，我们都能听到噼哩啪啦的一阵响，它在找参考零点，然后才工作。

适合工况：适用于数控机床及机械附件、机器人、自动装配机、自动生产线、纺织机械、包装机械(定长)、印刷机械(同步)、木工机械、塑料机等场景。可以说精度、稳定性都不错，价格又适宜，所以应用很广。

⑧、绝对值式编码器

工作原理：绝对值编码器是直接输出数字的传感器，在它的圆形码盘上沿径向有若干同心码盘，每条道上有透光和不透光的扇形区相间组成，相邻码道的扇区数目是双倍关系，码盘上的码道数是它的二进制数码的位数，在码盘的一侧是光源，另一侧对应每一码道有一光敏元件，当码盘处于不同位置时，各光敏元件根据受光照与否转换出相应的电平信号，形成从2的零次方到2的n-1次方且唯一的2进制编码。码道数越多精度越大，目前国内已有17位、23位绝对值编码器。

特点：优点是不要计数器，在转轴的任意位置都可读出与位置相对应且唯一的数字码，不受停电、干扰的影响。也就是说，哪怕停电了，绝对值编码器只要上电就能知道自己现在所处的位置。缺点是结构、电路比较复杂，技术要求高。

适合工况：适用于特殊机床、纺织机械、灌溉机械、造纸印刷、水利闸门、机器人及机械手臂、精密测量设备、电梯等精密设备。绝对值编码器抗干扰特性、数据的可靠性更强一些，但价格也更加昂贵。

格雷码编码器在抗干扰能力方面具有显著优势。格雷码，作为一种无权码，其编码特点在于任意两相邻代码间仅有一位数码不同，这一特性在编码器的应用中起到了至关重要的作用。

格雷码：又叫循环二进制码或反射二进制码。格雷码是我们在旋转编码器中常会遇到的一种编码方式。
首先，格雷码的这一特性大大减少了由一个状态到下一个状态时电路中的模糊状态。在编码器工作时，由于信号传输和环境因素的影响，可能会出现噪声和干扰，导致信号质量下降。然而，格雷码的这种设计特点使得即使受到干扰，编码器的输出也只会发生微小的变化，而不是出现大的跳跃或错误。

格雷码的特点：

任意两个相邻的代码只有一位二进制数不同；
循环码，0和最大数(2^n-1)之间只有一位不同；
镜像对称，0-(2的(n-1)次方)和(2的(n-1)次方)-(2^n-1))之间镜像对称。
应用：引用格雷码之后，相邻数值只有1位进行翻转，1位翻转引起亚稳态的概率远远小于几位同时翻转所引起的概率。

格雷码属于可靠性编码，是一种错误最小化的编码方式。因为，虽然自然二进制码可以直接由数/模转换器转换成模拟信号，但在某些情况，例如从十进制的3转换为4时二进制码的每一位都要变，能使数字电路产生很大的尖峰电流脉冲。而格雷码则没有这一缺点，它在相邻位间转换时，只有一位产生变化。它大大地减少了由一个状态到下一个状态时逻辑的混淆。由于这种编码相邻的两个码组之间只有一位不同，因而在用于方向的转角位移量－数字量的转换中，当方向的转角位移量发生微小变化（而可能引起数字量发生变化时，格雷码仅改变一位，这样与其它编码同时改变两位或多位的情况相比更为可靠，即可减少出错的可能性。

综上所述，格雷码编码器在抗干扰能力方面具有独特的优势，能够确保在复杂的工作环境中稳定、准确地传输数据。同时，通过结合其他技术手段，可以进一步提高编码器的抗干扰性能，为工业控制、机器人、自动化设备等领域提供更为可靠和高效的解决方案。

十九、机器视觉

1、主控处理

1、STM32F4图像识别

2、OV系列

1、基于STM32F407的摄像头（不带FIFO的OV7670）图像采集及LCD显示实验-笔记整理
2、OV7725摄像头之OV7725芯片

3、STM32F4_OV2640&DCMI 摄像头模块

二十、无线通信

1、物联网通信方案

1、6种无线通信技术对比（WiFi，Zigbee，蓝牙，Lora，NB-lot，4G）

2、LoRa

3、LoRaMESH

二十一、其他

1、过零双向可控硅输出光耦

①、MOC3041自带的过零点检测电路是什么意思?

MOC3041自带的过零点检测电路是什么意思?

②、MOC3041内部工作原理及实际应用实例图

MOC3041内部工作原理及实际应用实例图

2、CPU、MCU和MPU，CACHE和MMU

基础——MCU和MPU，CACHE和MMU

3、钨丝灯（纯电阻元件）

白炽灯为什么是纯电阻元件
钨丝灯的电阻变化有什么规律

4、矩阵键盘

一文带你详解矩阵键盘工作原理

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后记

1.一些免费申请样品的公司

免费申请样片公司及流程：

1. AD公司:主页为：http://www.analog.com;在该公司申请样片之前，首先得拥有自己的帐户，帐户的注册用邮箱，邮箱可以是任意一个自己的邮箱，在公司的主页中注册自己的帐户，注册完毕后，进入自己的邮箱激活自己的帐户，设置自己的相关信息，然后就可以开始申请自己需要的样片，样片的选择可以进入产品目录中查找。AD公司允许同一种芯片一次申请最多两片。具体流程如下：进入帐户-----点击页面下方create new order-----输入自己需要的芯片型号-----点击add-----add to cart-----修改数量为2-----点击update-----continue-----回答十个问题-----continue----将下方方框选中，点击确定即可。

2. TI公司：主页为http://www.ti.com ;先选择简体中文界面，方便观看；点击主页下的“样片”（位于主页中部），便会有关于申请样片的说明，按照该说明进行样片的申请即可，TI公司不是随时都可以提供样片的申请，但是如果可以提供，则在数量上和种类上都是比较多的，其流程和在AD公司申请差不多。

3. MAXIM公司：主页为http://www.maxim-ic.com.cn；进入该公司中文主页界面，在“设计”栏下有“申请样片”选项，点击即可进入申请界面，在该公司申请样片不需要注册自己的帐户，只是需要将自己需要的型号及封装填入，再将自己的地址等信息写好即可；该公司一次只可以申请三种样片，每一种两片，速度一般为15天。

4. ATMEL公司：主页为www.atmel.com;进入公司中文界面，选择“支持及常见问题解答 ”进入产品目录界面，然后选择你需要的产品，点击后可以看到“免费样片”字样，点击后在页面填入相关资料即可，该公司也不是随时都可以提供样片。

5. 沁恒公司：主页为http://www.winchiphead.com；该公司为公产电子器件公司，为于南京，主要提供USB，数码管等驱动芯片，进入公司主页后，点击“技术支持”后进入页面，选择“样品申请”即可。

6. LINEAR公司：主页为http://www.linear.com; 每次最多可申请三不同型号，且每种型号最多四片；进入中文主页界面后，电击“免费样片”即可，然后阅读申请样片说明书，其中很详细的用中文介绍了如何在该公司申请免费样片。

7. 飞思卡尔公司：主页为http://www.freescale.com.cn; 在主页点击“免费申请样片”进入页面，该公司申请样片也需要注册自己的帐户，用邮箱注册完自己的帐户后在选择申请样片，点击“login”可以进入注册帐户页面；注册完后，就可以选择需要的芯片放入自己的购物车，然后在提交即可。

8. MICROCHIP公司：主页为http://microchip.com；在该页面点击注册按钮就可以开始注册，注册完毕后需要在自己的邮箱激活自己的帐户，然后可以开始样片的申请，在使用是注意阅读公司相关的说明。邮箱必须选择学校的邮箱或公司的邮箱，其他的邮箱不受理。

9. FAIRCHILD公司：主页为http://www.fairchildsemi.com；在该公司申请也需要先注册，然后激活等待它的验证，然后才可以申请芯片。&tn=02049043_8_pg&ch=9

2.在线设计工具与仿真

PSpice® for TI 是一种设计和仿真环境，有助于为您的设计快速选择合适的器件。借助此工具，您可以利用成熟的 Cadence® PSpice 技术分析更多元件。利用内置的各种 TI 模型和 PSpice 模拟行为模型，PSpice for TI 可简化系统级电路仿真。使用 OrCAD Capture 软件创建，让您安心访问原理图环境以及仿真功能。基于坚实的基础构建，让您无缝访问整个 TI 模型库以及数据表和模型详细信息等资源。免费提供，让您轻松对设计进行评估、验证和调试。PSpice for TI 是一款功能强大的仿真和设计工具，可帮助您缩短开发时间并加快产品上市时间。