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IC 集成電路電子元器件的選型規(guī)律 說(shuō)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(gè)人人都可以成為創(chuàng)客的時(shí)代，各種元器件早已進(jìn)入我們的生活，甚至進(jìn)入幼兒園了呢！還不懂元器件的小白，Mark下來(lái)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(yàn)證過(guò)的，盡量少使用冷門、偏門芯片，減少開發(fā)風(fēng)險(xiǎn)。 高性價(jià)比原則：在功能、性能、使用率都相近的情況下，盡量選擇價(jià)格比較好的元器件，降低成本。 采購(gòu)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(shí)間內(nèi)不會(huì)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(guò)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(yàn)和軟件支持情況等。 1、應(yīng)用領(lǐng)域 一個(gè)產(chǎn)品的功能、性能一旦定制下來(lái)，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(jì)算機(jī)、工業(yè)控制、醫(yī)療系統(tǒng)、消費(fèi)電子、汽車電子等。 2、自帶資源 經(jīng)常會(huì)看到或聽到這樣的問(wèn)題：主頻是多少?有無(wú)內(nèi)置的以太網(wǎng)MAC?有多少個(gè)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(chǔ)接口? 以上都涉及芯片資源的問(wèn)題，微處理器自帶什么樣的資源是選型的一個(gè)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(duì)就越簡(jiǎn)單。?? 3、可擴(kuò)展資源 硬件平臺(tái)要支持OS、RAM和ROM，對(duì)資源的要求就比較高。 4、功耗 單看“功耗”是一個(gè)較為抽象的名詞。低功耗的產(chǎn)品既節(jié)能又節(jié)財(cái)，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(diǎn)，因此低功耗也成了芯片選型時(shí)的一個(gè)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(huì)焊，但BGA封裝的芯片體積會(huì)小很多。如果產(chǎn)品對(duì)芯片體積要求不嚴(yán)格，選型時(shí)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(shí)要考慮芯片的可升級(jí)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(jià)格及供貨保證 芯片的價(jià)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(jià)格和供貨就會(huì)處于不穩(wěn)定狀態(tài)，所以選型時(shí)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(shí)要用到的工具，開發(fā)初期如果沒(méi)有它基本上會(huì)寸步難行。選擇配套適合的仿真器，將會(huì)給開發(fā)帶來(lái)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(shí)必須考慮其對(duì)軟件的支持情況，如支持什么樣的OS等。對(duì)于已有OS的人們，就要考慮芯片是否支持該OS，也可以反過(guò)來(lái)說(shuō)，即這種OS是否支持該芯片。 10、技術(shù)支持 現(xiàn)在的趨勢(shì)是買服務(wù)，也就是買技術(shù)支持。一個(gè)好的公司的技術(shù)支持能力相對(duì)比較有保證，所以選芯片時(shí)最好選擇知名的半導(dǎo)體公司。 常用存儲(chǔ)器件選型 SRAM 和 DRAM SRAM速度非常快，是目前讀寫最快的存儲(chǔ)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(jí)緩沖，二級(jí)緩沖。動(dòng)態(tài)RAM（Dynamic RAM/DRAM）保留數(shù)據(jù)的時(shí)間很短，速度也比SRAM慢，不過(guò)它還是比任何的ROM都要快，但從價(jià)格上來(lái)說(shuō)DRAM相比SRAM要便宜很多，計(jì)算機(jī)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(jī)讀取的速度比較快，隨機(jī)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(jìn)行傳輸?shù)?，每次可以傳?-2Bit.如：MMC,SD,MS卡．串行閃存器件體積小，引腳也少，成本相對(duì)也更低廉。 3、不可擦除 Mask Rom Flash的特點(diǎn)是一次性錄入數(shù)據(jù)，具有不可更改性，經(jīng)常運(yùn)用于游戲和需版權(quán)保護(hù)文件等的錄入。其顯著特點(diǎn)是成本低。 EEPROM 存儲(chǔ)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(chǔ)器(如EEPROM和閃存)組合了兩者的特性。 從軟件角度看，獨(dú)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(duì)被擦除單元的字、頁(yè)或扇區(qū)進(jìn)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(diǎn),但由于CPLD和FPGA結(jié)構(gòu)上的差異,具有各自的特點(diǎn): 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(shí)序邏輯。 2、CPLD的連續(xù)式布線結(jié)構(gòu)決定了它的時(shí)序延遲是均勻的和可預(yù)測(cè)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(cè)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(shí)現(xiàn)。 5、CPLD比FPGA使用起來(lái)更方便。 6、CPLD的速度比FPGA快,并且具有較大的時(shí)間可預(yù)測(cè)性。 7、在編程方式上,CPLD主要是基于E2PROM或FLASH存儲(chǔ)器編程,編程次數(shù)可達(dá)1萬(wàn)次,優(yōu)點(diǎn)是系統(tǒng)斷電時(shí)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(gè)定義都可以叫DCDC轉(zhuǎn)換器，包括LDO。但是一般的說(shuō)法是把直流變（到）直流由開關(guān)方式實(shí)現(xiàn)的器件叫DCDC。 LDO是低壓降的意思，這有一段說(shuō)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(diǎn)。 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(jìn)行電路設(shè)計(jì)時(shí)，面對(duì)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(jì)的諸項(xiàng)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(cè)量控制的信號(hào)范圍有關(guān)，但估算時(shí)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(hào)的最高頻率來(lái)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(gè)A/D、D/A模塊，可同時(shí)實(shí)現(xiàn)多路信號(hào)的轉(zhuǎn)換；常見的多路A/D器件只有一個(gè)公共的A/D模塊，由一個(gè)多路轉(zhuǎn)換開關(guān)實(shí)現(xiàn)分時(shí)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(jìn)制，也有BCD（二~十進(jìn)制）、雙極性的補(bǔ)碼、偏移碼等。 模擬信號(hào)類型：通常AD器件的模擬輸入信號(hào)都是電壓信號(hào)，而D/A器件輸出的模擬信號(hào)有電壓和電流兩種。根據(jù)信號(hào)是否過(guò)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(jī)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(duì)于電池供電的手持系統(tǒng)對(duì)功耗要求比較高的場(chǎng)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(lái)越多。 跟蹤/保持（T/H）： 原則上直流和變化非常緩慢的信號(hào)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(jì)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(hào)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(jì)所要達(dá)到的精度。精度是反映轉(zhuǎn)換器的實(shí)際輸出接近理想輸出的精確程度的物理量。在轉(zhuǎn)化過(guò)程中，由于存在量化誤差和系統(tǒng)誤差，精度會(huì)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(chǎng)合，對(duì)轉(zhuǎn)換速率的要求是不同的，在相同的場(chǎng)合，精度要求不同，采樣速率也會(huì)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(hào)量，實(shí)現(xiàn)平頂抽樣。對(duì)于高頻信號(hào)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(hào)，可以不需要采樣保持器。 4．選擇合適的量程 模擬信號(hào)的動(dòng)態(tài)范圍較大，有時(shí)還有可能出現(xiàn)負(fù)電壓。在選擇時(shí)，待測(cè)信號(hào)的動(dòng)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(guò)程中，線形度越高越好。但是線形度越高，器件的價(jià)格也越高，當(dāng)然，也可以通過(guò)軟件補(bǔ)償來(lái)減少非線性的影響。所以在設(shè)計(jì)時(shí)要綜合考慮精度、價(jià)格、軟件實(shí)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(yùn)算放大器選型指南 選擇運(yùn)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(gè)參數(shù)： 1、電源電壓范圍（VCC） 首先，確認(rèn)運(yùn)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(hào)范圍（Vicm） 所有運(yùn)放對(duì)輸入信號(hào)的電壓都有一個(gè)承受范圍。共模輸入信號(hào)范圍指的是輸入運(yùn)放反相輸入端或者同相輸入端信號(hào)的電壓限制，若輸入信號(hào)超過(guò)這個(gè)范圍，運(yùn)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(shí)，輸入到任何一個(gè)輸入端的信號(hào)幅度不能超過(guò)30V-1.5V=28.5V。 3、開環(huán)增益（Aol） ? ?? ? 開環(huán)增益是指運(yùn)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(yùn)放設(shè)計(jì)時(shí)就已經(jīng)確定的，一般都可達(dá) 106（120dB）。在運(yùn)放的技術(shù)手冊(cè)中通常以大信號(hào)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(yùn)放抑制共模信號(hào)的能力。共模抑制比越大說(shuō)明運(yùn)放的質(zhì)量越好。理想的運(yùn)放共模抑制比為無(wú)窮大，共模信號(hào)輸入到反相輸入端或者同相輸入端時(shí)，輸出為 0。但實(shí)際當(dāng)中，共模抑制比不可能無(wú)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(hào)出現(xiàn)一個(gè)跳變時(shí)，運(yùn)放輸出對(duì)這個(gè)跳變的響應(yīng)速度。