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4.6三极管 a)品牌优选：威世（VISHAY)、安森美（ON)、敦南科技 b)建议新设计尽量采用塑封SMD封装器件 c) 低频小功率三极管一般工作在小信号状态，主要用于各种电子设备的低频放大，输出功率小于1W的功率放大器 d) 高频小功率三极管主要应用于工作频率大于3MHZ、功率小于1W的高频率振荡及放大电路 e) 低频大功率三极管主要用于特征频率Fr在3MHz以下、功率大于1W的低频功率放大电路中，也可用于大电流输出稳压电源中做调整管，有时在低速大功率开关电路中也用到它。 f) 高频大功率三极管主要应用于特征频率Fr大于3MHz、功率小于1W的高频振荡及放大电路 g) 低频大功率三极管主要用于特征频率Fr在3MHz以下、功率大于1W的低频功率放大电路中，也可用于大电流输出稳压电源中做调整管，有时在低速大功率开关电路中也用到它 h) 高频大功率三极管主要应用于特征频率Fr大于3MHz、功率大于1W的电路中，可作功率驱动、放大，也可用于低频功率放大或开关稳压电路 4.7光耦 a)一般性选择原则 i. 优选单路、四路光电耦合器，当需要使用双路的时候，可以将两个单路并排使用。 ii. 申请新器件的时候，普通光电耦合器必须有一到两家替代，高速光电耦合器在满足使用要求的同时，尽可能申请有替代的器件。 iii. 申请新器件和选用光电耦合器的时候，必须选用已通过相应国际标准安规认证的光电耦合器，且替代器件也必须通过相同安规认证。 iv. 选择光电耦合器时应注意发光二极管输入端的正向电流：当提供给发光二极管的输入电流较小时，应选用低输入电流型；当驱动电路提供的电流较大时，应加限流电阻，或选用大输入电流型。为了保证光电耦合器的正常使用寿命，发光二极管的输入电流应保证在典型值周围。 v. 选用大耦合电容的光电耦合器可以抑制输入信号中较大的共模噪声，但大耦合电容的光电耦合器响应速度较慢；也可以选用三极管输出含基极光电耦合器，基极通过一适当的电阻到地来过滤信号噪声，此时不会降低响应速度，但会造成CTR的损失。应用中如果需要较大的输出电流，可以选用达林顿输出型，这类光电耦合器有较高的CTR值，允许很小的输入电流，但普通的达林顿型光电耦合器响应速度较慢，这时可以选用复合光敏二极管/达林顿输出型。 vi. 但光电耦合器应用于数字电路中，输出端直接驱动数字IC芯片，可选用复合逻辑门输出类型，当数据传输率较低时也可采用普通光电耦合器，通过简单电路配合驱动TTL、CMOS、LSTTL等电平电路。 4.8可控硅 a)品牌优选: 捷捷微 b)选型参数: c) IT(RMS)平均电流: 一般是指完全导通条件下的电流值，需要根据手册确认此电流值的测试条件。 d) VDRM/VRRM: 关断状态正向可重复峰值电压/关断状态反向可重复峰值电压。这个参数指的值可以认为是可控硅的正反向耐压（不知道这样解释对不对）,请注意这个值与VDSM/VRSM的差异，后者要比前者高100V左右，但这个电压是绝对不能被逾越的，否者造成不可恢复的损坏。 e)过压、触发和误触发相关参数 i. V/dt：指的是在关断状态下电压的上升斜率，这是防止误触发的一个关键参数！此值超限将可能导致可控硅出现误导通的现象。也许有人会问为什么？由于可控硅的制造工艺决定了A2与G之间会存在寄生电容。我们知道dV/dt的变化在电容的两端会出现等效电流，这个电流就会成为Ig，也就是出现了触发电流。需要注意的是dV/dt导致的结果是误触发，但不会对器件本身造成损伤。 ii. Igt：该参数不是最大允许的触发电流，而是要保证“可靠”触发至少需要提供的电流。Vgt指的是在满足“可靠”触发的电流下，门极的最大电压， iii. dI/dt：过快的dI/dt 会导致G级与电源两端击穿，需要使用合适的RC网络来抑制。 4.9MOSFET a)根据负载或者信号的连接方式选择N沟通还是P沟道 b)选择额定电压和额定电流 i.额定电压选择： 1. 漏极和源级间可能承受的最大电压，即最大VDS 。MOSFET能承受的最大电压会随温度变化，这是我们工程师在设计时必须考虑到的，必须在整个可能工作温度范围内测试电压变化范围。 2. MOFET在关断瞬间，会承受最大的电压冲击，这个最大电压和具体的负载有直接的关系，如果是阻性负载，那就是VCC端的电压，需要考虑电源本身的质量。如果电源质量不佳，需要在前级进行必要的保护措施；如果负载是感性负载，承受电压会更大，因为电感关断瞬间会感应产生电动势，最大承受电压为VCC和感应电动势之和。如果是变压器负载还需要考虑由于漏感引起的感应电动势（也叫反射电压）。 3.最大电压计算出来必须预留20%—30%的余量，由此确定额定电压VDS。 ii.额定电流选择： 1.额定电压计算出来可以粗略计算电流。 2.电流选择必须考虑工作最高温度下的通流能力满足负载要求。 3.另外需要考虑脉冲电流的大小。 4.综合以上因素确定需要的额定电流。 iii.导通电阻Rds和散热选择 1.根据系统的散热条件估计热阻值。 2.根据系统工作温度估算器件的功耗。 3.根据开关频率和Vgs的大小估算开关损耗，决定散热的处理。 4.10 IGBT a)同MOSFET选型 4.11电源IC a)AC-DC b)品牌优选：国外PI和TI；国内优选OB c)反激电源选型一般性原则： i. 根据应用功率选择MOFET内置或者外置，一般小于15W以下建议使用内置MOS的IC进行设计，15W以上推进使用外置MOS ii.内置MOS需要考虑电压范围，一般内置MOS在750V左右 iii. 根据应用的动态响应要求选择反馈方式，动态响应要求不高的情况下建议选择原边反馈方案，体积小，器件少；动态要求较高的应用建议选择副边反馈方案 iv.对功率因素有较高要求的应用需要增加功率因素矫正电路 v. 如果选用外置MOS方案需要仔细考虑MOSFET的开关驱动和限流电阻的选择。 d)DC-DC i.品牌优选TI、ON、NXP、圣邦微 ii.额定电压: iii.额定电流： iv.封装： e)LDO i.品牌优选：TI、ON、NXP、圣邦微 ii.额定电压： iii.额定电流： iv.封装： 4.12 MCU a)选择原则 i. MCU优选品牌TI MSP430FR、C2000、NXP MKE14x、MKE14F和STM32 G0、F 1. MSP430FR系列成本相对较好，FR可以实现数据随机位置掉电保存，不存在掉电保存对电源的要求。推荐MSP430FR2111（TSSOP16，3.75kb FRAM，1kbRAM）、MSP430FR2433（QFN24，16kb FRAM，4kbRAM）、MSP430FR2155（QFN32,32kb FRAM，4kbRAM） 2.STM32G系列 a)M0+内核建议 STM32G070xxxx b)M4 内核建议 STM32G431xxxx 5.STM32F系列 a)M3+内核建议STM32F1x0xxxx b)M4内核建议 STM32F4xxxx ii. 新设计不建议选用NXP PA08、PA16、MKE0x系列（价格不好、资源较少不能满足智能化发展潜在功能拓展开发）。 iii. 新设计因实际需要增加MCU品牌或新的系列需要经过技术总监审核批准后方可使用。 iv. MCU型号系列的选择必须考虑产品系列化，升级的系列化，禁止同一类产品使用不同品牌或者不同系列的单片机。 v. 新设计成本敏感度较高的产品建议选择STM32G0x0系列，可靠性第一的产品建议选择NXP的KE1x系列 vi. 新设计功耗敏感度较高的产品建议选择STM32L0系列、TI的MSP430FR2xx系列。 vii.新设计MCU具体型号在空间允许的情况下使用已经量产的型号进行 b)使用原则 i. 全新技术平台使用必须根据datasheet确认引脚的功能及定义，没有特殊要求禁止使用烧录IO，复位IO作为产品功能IO，虽然可以使用但是会带来设计和调试的复杂度。 ii. 建议新设计统一调试接口，使用1.27间距2X7，ARM标准调试接口或者DSP标准调试接口；空间紧张可以考虑2X5和2X3两种调试接口，不得自定义调试接口，如有特殊情况需要硬件专家确认批准方可更改。 iii. 调试接口使用串口建议MCU默认内部Bootloader的串口，一般为UART0、UART1或者LPUART0、LPUART1。 iv. 一般应用ADC外设VFE参考电压建议选择内部参考，精度要求较高的应用可以考虑外部参考，不建议直接将VREF直接接至VDD，VDD的波动直接影响ADC的准确度。 v. 建议新设计所有调试接口增加UART接口，调试阶段，通过printf函数打印运行信息，方便定位bug位置等，提高调试效率，程序开发完成后建议屏蔽调试打印代码（一般的打印使用的阻塞方式，对性能会有一定的影响）。 vi. 禁止超频、超Flash使用（虽然有些品牌系列可以，但是原厂不保证稳定性和可靠性）。 vii.RAM使用不能超过最大RAM的80%。 viii. 没有特殊需要禁止使用动态内存，如必须使用需要严格测试内存泄漏风险。 ix.禁止中断中使用printf之类的C运行标准库函数，测试过程例外。 x.使用原厂库文件开发，禁止在库文件中加入任何应用功能代码。 xi. SPI、IIC等接口建议能够使用硬件外设，提高操作效率，调试初期以及在IO功能存在冲突的情况下可以考虑软件模拟时序。 xii. 有DMA外设的单片机建议ADC使用DMA进行配置，串口发送使用DMA，没有DMA外设的单片机串口发送建议使用中断方式。 xiii.晶振禁止使用手册推荐范围的上限和下限值。 xiv. 禁止采用需要商业授权且公司没有购买的开发环境，免费开发环境ST推荐CubeIDE、CubeMX、CubeProgrammer；NXP推荐MCUXpresso IDE、MCUXpresso Config Tools，商业开发环境推荐MDK（公司已经购买）。 xv. 第三方开源代码如RTOS，文件系统，USB协议栈、GUI等使用必须确认版权和开源协议，开源不等于可以随意商业使用。 xvi.禁止使用破解版开发、调试工具，尊重知识产权。 xvii. 新设计使用STM32不建议使用HAL库进行产品开发，能够使用LL库尽量使用LL库，除非LL库不能满足现有开发需求的情况下可以使用HAL代替（HAL方便的同时掩盖了很多底层调用，出现问题比较难排查）。另外，使用HAL库增加性能没有LL库好而且代码尺寸相对较大，对于平台性芯片后期建议能够通过寄存器实现常用外设的配置，减少对库文件的依赖和工程文件的尺寸。 xviii. 新设计使用NXP KExx系列单片机不建议使用Codewarrior，建议使用MCUXpresso IDE。 xix. 如果使用RTOS建议FreeRTOS和RT-Thread，如果因需要使用别的系统必须经过技术总监审核批准后方可使用。 1.RTOS使用一般原则 a) 有必要才考虑使用RTOS，一般应用不建议使用，增加了开发复杂度，出现问题更加难排查。 b) 跑协议栈之类的应用建议使用RTOS，调度比较方便，使用前需要对RTOS的基本调度进行详细测试，例如队列，信号量，事件等内核组件测试没有问题后再加入应用。 c) 使用RTOS后没有必要不推荐过多使用全局变量，尽量使用系统内核通信机制。 xx. 代码开发完成后需要开启内部看门狗，增加程序运行的可靠性，调试阶段不建议开，开启后不注意会掩盖一些bug，尤其是没有显示之类的程序，比较难感知。 xxi. 新设计建议加强代码安全保护，设置读写保护，代码运行唯一性检查等机制。 4.13 晶振 a)品牌优选：爱普生（Epson）、台湾晶技（TXC） b) 封装：时钟振荡器有多种封装，电气性能规范多种多样。大的方面有贴片式和直插式两种，每种都具有不同的封装尺寸并对应不同的封装代号。贴片晶振由于采用了表面贴装的安装方式，尺寸都做的比较小，例如蓝牙耳机或智能手机中经常用到的是尺寸较小的产品：4025（4.0*2.5mm）、3225（3.2*2.5mm）、2520（2.5*2.0mm）封装等。常规用途的封装尺寸如5035、6035等。较大尺寸的有7050、8045等。从功能和用途方面，它有好几种不同的类型，主要有：电压控制晶体振荡器（VCXO）、恒温箱晶体振荡器（OCXO），以及数字补偿晶体振荡器（DCXO）、温度补偿晶体振荡器（TCXO）。每种类型都有自己的独特性能。 c) 处于成本考虑，没有特别要求建议使用MCU内部晶振，如果对时钟精度和温度稳定性要求较高的应用可以选择外部晶振。 d)外部晶振的选型一般性原则 i. 频率稳定性：设计工程师要慎密决定对特定应用的实际需要，然后规定振荡器的稳定度。指标过高意味着花钱愈多。 ii. 对于频率稳定度要求20ppm 或以上的应用，可使用普通无补偿的晶体振荡器。对于成于1 至20ppm 的稳定度，应该考虑TCXO 。对于低于1ppm 的稳定度，应该考虑OCXO 或DCXO 。 iii. 输出：对于频率稳定度要求20ppm 或以上的应用，可使用普通无补偿的晶体振荡器。对于成于1 至20ppm 的稳定度，应该考虑TCXO 。对于低于1ppm 的稳定度，应该考虑OCXO 或DCXO 。 iv. 必需考虑的其它参数是输出类型、相位噪声、抖动、电压稳定度、负载稳定性、功耗、封装形式、冲击和振动、以及电磁干扰（EMI）。晶振器可HCMOS/TTL 兼容、ACMOS 兼容、PECL 和正弦波输出。每种输出类型都有它的独特波形特性和用途。应该关注三态或互补输出的要求。对称性、上升和下降时间以及逻辑电平对某些应用来说也要作出规定。许多DSP和通信芯片组往往需要严格的对称性（45% 至55%）和快速的上升和下降时间（小于5ns ） v. 相位噪声和抖动：在频域测量获得的相位噪声是短期稳定度的真实量度。它可测量到中央频率的1Hz 之内和通常测量到1MHz 。振荡器的相位噪声在远离中心频率的频率下有所改善。 TCXO 和OCXO 振荡器以及其它利用基波或谐波方式的晶体振荡器具有最好的相位噪声性能。采用锁相环合成器产生输出频率的振荡器比采用非锁相环技术的振荡器一般呈现较差的相位噪声性能。 vi. 抖动与相位噪声相关，但是它在时域下测量。以微秒表示的抖动可用有效值或峰值测出。许多应用，例如通信网络、无线数据传输、ATM 和SONET 要求必需满足严格的拌动指标。需要密切注意在这些系统中应用的振荡器的抖动和相位噪声特性。 vii. 电源和负载的影响：振荡器的频率稳定性亦受到振荡器电源电压变动以及振荡器负载变动的影响。正确选择振荡器可将这些影响减到最少。设计者应在建议的电源电压容差和负载下检验振荡器的性能。不能期望只能额定驱动15pF 的振荡器在驱动50pF 时会有好的表现。在超过建议的电源电压下工作的振荡器亦会呈现坏的波形和稳定性。 viii. 对于需要电池供电的器件，一定要考虑功耗。引入3.3V 的产品必然要开发在3.3V 下工作的振荡器。----较低的电压允许产品在低功率下运行。现今大部分市售的表面贴装振荡器在3.3V 下工作。许多采用传统5V 器件的穿孔式振荡器正在重新设计，以便在3.3V 下工作。 ix. 工作环境：振荡器实际应用的环境需要慎重考虑。例如，高的振动或冲击水平会给振荡器带来问题。 x. 除了可能产生物理损坏，振动或冲击可在某些频率下引起错误的动作。这些外部感应的扰动会产生频率跳动、增加噪声份量以及间歇性振荡器失效。----对于要求特殊EMI 兼容的应用，EMI 是另一个要优先考虑的问题。除了采用合适的P C 母板布局技术，重要的是选择可提供辐射量最小的时钟振荡器。一般来说，具有较慢上升/下降时间的振荡器呈现较好的EMI 特性 xi. 对于70MHz 以下的频率，建议使用HCMOS 型的振荡器。对于更高的频率，可采用ECL型的振荡器。ECL 型振荡器通常具有最好的总噪声抑制，甚至在10 至100MHz 的较低频率下，PECL 型也比其它型的振荡器略胜一筹。 4.14MCU外围IC a)ADC i.没有特殊需求使用MCU内部ADC进行处理 ii.使用外部ADC成本较高，体积较大 b)EEPROM i. 需要频繁擦写、记录的应用场合，例如仪表类产品禁止使用MCU内部Flash模拟EEPROM，推荐使用真EEPROM或者FRAM，推荐FM25CL64 ii. 不需要频繁擦写只是参数的掉电保存和设置参数的记忆，建议使用MCU内部Flash模拟EEPROM，节约成本，减少PCBA面积。 c)FLASH i.一般不建议使用外部FLASH芯片 ii.如果必须使用需要考虑接口和数据读写速度，建议SPI接口 iii.需要根据实际应用确认FLASH的读写次数是否满足 d)看门狗 i. 一般性应用不建议使用外部看门狗，考虑使用MCU内部看门狗代替，降低成品和减小PCBA面积 ii.高可靠性应用建议使用外部看门狗。 e)RTC i. 处于成本考虑，一般应用建议使用MCU内部RTC，但是需要考虑MCU本身的运行功耗。 ii.有一定要求的可以考虑外部RTC，通用性较好 f)DAC i.一般应用考虑使用内部DAC ii.需要记忆的应用如MCR电路需要使用待EEPROM的外部DAC g)RS485、CAN收发器 i.根据实际应用通信速率选择合适档位的器件 ii.根据系统供电电压选择合适电压的器件 4.15 接插件 a)一般性选择原则 i. 降额使用：降额使用是提高连接器工作可靠性和寿命的重要手段。降额使用的参数主要包括额定工作电流、额定工作电压和工作环境温度。 ii. 镀层种类和镀层厚度：连接器接触部位的镀层一般为金镀层和银镀层，1A以下的电流一般要选用金镀层， 5A以上的电流一般要选用银镀层。同一型号的插头与插座其接触部位的镀层应一致。镀层厚度直接影响连接器的寿命，其关系见下表。 iii. 额定工作温度：各种连接器都有规定的工作环境温度范围，在实际使用中不应超过规定的环境工作温度。 iv. 带电插拔：不建议带电插拔连接器。连接器的带电插拔会大大缩短其使用寿命。其实，所谓的带电插拔连接器，它保护的是机器或制成板。 v. 焊接温度：连接器与PCB 板或导线进行焊接时，均不允许超过其要求的焊接温度（一般要求要低于260°C）和焊接时间（一般要求要低于10秒）。特别是用电烙铁进行焊接时，更应注意，第一次未焊好，必须等其冷却后再进行第二次焊接。 vi. 连接器引脚长度：普通的穿孔型连接器(引脚从PCB的安装面穿过PCB焊孔后，在PCB的焊接面进行焊接)易出现引脚长度与PCB板厚度不匹配的问题。太短了,易发生虚焊；太长了，易发生引脚之间连锡短路。因此，连接器的引脚应露出PCB 的焊接面0.5mm—1.5mm。 vii. 连接器的安装: 固定端连接器需要固定在面板或PCB板上，应参照供应商的安装数据留出合理的安装空间，安装孔的尺寸也应符合连接器的要求。在PCB的连接器丝印四周5mm的范围内不能布其它元器件，特别是其它元器件的上表面接近或高于连接器的上表面时更要注意。 4.16 二次电源模块 a) 概述：二次电源模块的基本功能是将一种形式的直流电压转换成另外一种形式的直流电压，在通信系统中应用的二次电源模块的输入电压主要有48V、24V、5V、3.3V，输出电压主要有15V、12V、5V、3.3V、2.5V、1.8V、1.5V、±15V、±12V、±5V。特殊的，我们将把直流电压转换为75VAC、85VAC、95VAC等铃流信号的电源模块也称为二次电源模块。 b)选型的一般性原则 i.高可靠性、高性价比，两者综合考虑 ii. 模块的功率的选择：模块的功率按10W、20W或25W、30W、50W、100W、150W、300W分类选择，特殊功率选择需经过严格审批。 iii. 强调非单一供应商选型：目前，二次电源模块的替代往往受制于模块的TRIM端应用设计，因此在选型设计时，一定要考虑备选模块方案设计，以降低风险。 iv. 带有使能端（即ENABLE、ON/OFF、CNT或REM〕的模块，选用低电平有效使能控制的模块。 v. 最小负载问题：一般的二次电源模块都存在10%的最小负载的限制，因此，选型时要确保二次电源模块所带的负载大于最小负载。如果二次电源模块所带的负载小于最小负载，则需要加一个假负载。另外，对于双路输出的二次电源模块，选型时要避免两路负载严重不平衡，因为负载不平衡会导致输出精度下降和效率降低。 vi. 二次电源的实际功率往往与厂家标称功率不符，选型时务必了解清楚所选模块的最大输出电流。 vii. 重要的单板务必考虑电源热备份，避免少量的模块失效造成重大事故。同时，对于单板备份，电源模块没有备份的，需要注意用户可能从成本的角度考虑只选一块单板，这样同样会造成重大事故。 viii.模块的输入输出端必须加上滤波电容。 |
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