電子技術(shù)培訓(xùn)教材：元器件

一、元器件選型基本原則：

a)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(kāi)發(fā)風(fēng)險(xiǎn)。

b)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。

c)采購(gòu)方便原則：盡量選擇容易買到、供貨周期短的元器件。

d)持續(xù)發(fā)展原則：盡量選擇在可預(yù)見(jiàn)的時(shí)間內(nèi)不會(huì)停產(chǎn)的元器件。

e)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。

f)向上兼容原則：盡量選擇以前老產(chǎn)品用過(guò)的元器件。

g)資源節(jié)約原則：盡量用上元器件的全部功能和管腳。

芯片的選型過(guò)程是對(duì)各個(gè)維度考量的折衷。

二、全流程關(guān)注芯片屬性

1、我們?cè)谶x型的時(shí)候，需要考慮試產(chǎn)的情況、同時(shí)需要考慮批量生產(chǎn)時(shí)的情況。

小批量采購(gòu)的價(jià)格、供貨周期、樣片申請(qǐng);同時(shí)需要關(guān)注，大批量之后的價(jià)格和供貨周期。有可能批量變大之后，供貨的價(jià)格沒(méi)有優(yōu)勢(shì)、或者批量大了之后，產(chǎn)能不足。

另外，根據(jù)自己的實(shí)際采購(gòu)情況，找對(duì)應(yīng)的量級(jí)的供應(yīng)商。例如，原廠往往不直接供貨，需要通過(guò)代理商。有些代理商的供貨量級(jí)都是有要求的。

之前，有一個(gè)選型，選擇了ST的STM32F427IGT6，原廠很給力幫忙申請(qǐng)樣片。但是在采購(gòu)的過(guò)程中碰到的困難，雖然我們希望整盤采購(gòu)，但是由于其代理商出貨量都有一定的要求，導(dǎo)致價(jià)格跟一開(kāi)始通過(guò)原廠了解到的價(jià)格不一致。要高出很多。

同時(shí)由于整個(gè)行業(yè)使用該芯片的場(chǎng)景不是很多，所以導(dǎo)致淘寶價(jià)格非常貴，根本沒(méi)法接受。同時(shí)，有做芯片銷售的朋友說(shuō)是由于無(wú)人機(jī)廠家大量使用，導(dǎo)致有人在炒這顆芯片的價(jià)格，所以導(dǎo)致很難買到。

2、關(guān)注器件本身的生命周期與產(chǎn)品生命周期的匹配

對(duì)于通信設(shè)備一般要求我們選用的器件要有5年以上的生命周期，并且有后續(xù)完整的產(chǎn)品發(fā)展路標(biāo)。

我們的當(dāng)時(shí)的一個(gè)新硬件平臺(tái)，產(chǎn)品規(guī)劃的時(shí)候是用于替代發(fā)貨量在百萬(wàn)級(jí)單板數(shù)量的成熟平臺(tái)。由于切換周期比較長(zhǎng)。新產(chǎn)品在完成開(kāi)發(fā)后1~2年之后，才逐步上量。其中一個(gè)DSP電路板，外設(shè)存儲(chǔ)是SDRAM。正在產(chǎn)品準(zhǔn)備鋪量的時(shí)候，鎂光等幾大 內(nèi)存芯片廠家，宣布停產(chǎn)。導(dǎo)致產(chǎn)品剛上量，就大量囤積庫(kù)存芯片，并且尋找臺(tái)灣的小廠進(jìn)行器件替代。

所以在器件選型的時(shí)候，充分體現(xiàn)了“人無(wú)遠(yuǎn)慮必有近憂”。

3、除了考慮功能和實(shí)驗(yàn)室環(huán)境，還需要考慮整個(gè)生命周期的場(chǎng)景。

三、具體選型，處理器選型

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(kāi)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。

嵌入式微處理器選型的考慮因素

在產(chǎn)品開(kāi)發(fā)中，作為核心芯片的微處理器，其自身的功能、性能、可靠性被寄予厚望，因?yàn)樗馁Y源越豐富、自帶功能越強(qiáng)大，產(chǎn)品開(kāi)發(fā)周期就越短，項(xiàng)目成功率就越高。但是，任何一款微處理器都不可能盡善盡美，滿足每個(gè)用戶的需要，所以這就涉及選型的問(wèn)題。

(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。應(yīng)用領(lǐng)域的確定將縮小選型的范圍，例如：工業(yè)控制領(lǐng)域產(chǎn)品的工作條件通常比較苛刻，因此對(duì)芯片的工作溫度通常是寬溫的，這樣就得選擇工業(yè)級(jí)的芯片，民用級(jí)的就被排除在外。目前，比較常見(jiàn)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(tīng)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(kāi)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。芯片一般都有內(nèi)置RAM和ROM，但其容量一般都很小，內(nèi)置512KB就算很大了，但是運(yùn)行OS一般都是兆級(jí)以上。這就要求芯片可擴(kuò)展存儲(chǔ)器。

(4)功 耗

單看“功耗”是一個(gè)較為抽象的名詞。低功耗的產(chǎn)品即節(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(jiàn)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。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(sampling)，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(kāi)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(kāi)發(fā)帶來(lái)許多便利。對(duì)于已經(jīng)有仿真器的人們，在選型過(guò)程中要考慮它是否支持所選的芯片。

(9)OS及開(kāi)發(fā)工具

作為產(chǎn)品開(kāi)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，在選型過(guò)程中要考慮所選的芯片是否支持該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。

另外，芯片的成熟度取決于用戶的使用規(guī)模及使用情況。選擇市面上使用較廣的芯片，將會(huì)有比較多的共享資源，給開(kāi)發(fā)帶來(lái)許多便利。

這里再說(shuō)一點(diǎn)，有些廠家善于做MCU的簡(jiǎn)單應(yīng)用，有的廠家善于做工控或者更復(fù)雜的MCU和CPU的應(yīng)用，所以會(huì)各有優(yōu)劣。

CPU按指令集架構(gòu)體系分主流的有PowerPC、X86、MIPS、ARM四種，X86采用CISC指令集，POWERPC、MIPS、ARM采用RISC指令集，RISC的CPU多應(yīng)用于嵌入式。

業(yè)界PowerPC主要用于網(wǎng)絡(luò)通信市場(chǎng)，X86重點(diǎn)在PC、服務(wù)器市場(chǎng)，MIPS的目標(biāo)市場(chǎng)為網(wǎng)絡(luò)、通信等嵌入式應(yīng)用以及數(shù)字消費(fèi)類應(yīng)用，ARM的目標(biāo)市場(chǎng)為便攜及手持計(jì)算設(shè)備、多媒體、數(shù)字消費(fèi)類產(chǎn)品。

高端處理器中x86架構(gòu)雙核處理器和MIPS架構(gòu)多核處理器業(yè)務(wù)定位不一樣，MIPS處理器容易實(shí)現(xiàn)多核和多線程運(yùn)算，在進(jìn)行數(shù)據(jù)平面報(bào)文轉(zhuǎn)發(fā)時(shí)表現(xiàn)出色，但單個(gè)處理器內(nèi)核結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，進(jìn)行復(fù)雜運(yùn)算和報(bào)文深度處理時(shí)明顯不如x86和PowerPC。數(shù)據(jù)處理選用多核MIPS或NP，控制應(yīng)用選用PowerPC或嵌入式x86。

ARM器件的業(yè)界生態(tài)環(huán)境比較好，有多家芯片供應(yīng)商可以提供ARM器件，選型必須經(jīng)過(guò)多家對(duì)比分析和競(jìng)爭(zhēng)評(píng)性評(píng)估。

來(lái)源：網(wǎng)絡(luò)，如侵刪

區(qū)分被動(dòng)元器件與主動(dòng)元器件

所謂的被動(dòng)元器件即是指不影響信號(hào)基本特征，僅令訊號(hào)通過(guò)而未加以更改的電路元件，也稱之為無(wú)源器件，常見(jiàn)的被動(dòng)元器件有電阻、電容、電感、陶振、晶振、變壓器，聲表面濾波器，無(wú)源傳感器等；主動(dòng)元器件指在電路中含有放大控制元（如半導(dǎo)體三極管、MOS管等）的電路器件。常用器件有：CPU、運(yùn)算放大器、存儲(chǔ)器、FPGA、CPLD等。有源元器件是電子線路的核心，一切振蕩、放大、調(diào)制、解調(diào)，以及電流變換都離不開(kāi)有源元器件

被動(dòng)元器件與主動(dòng)元器件在工作中的原理

從工作特點(diǎn)來(lái)看，被動(dòng)元件具備自身不消耗電能，或把電能轉(zhuǎn)變?yōu)椴煌问降钠渌芰?；同時(shí)只需輸入信號(hào)，不需要外加電源就能正常工作等特性；而有源器件需要電源才能顯示其特性的工作特點(diǎn)。

晶振屬于被動(dòng)元器件還是主動(dòng)元器件

從專業(yè)術(shù)語(yǔ)而言，晶振屬于晶體振蕩器的簡(jiǎn)稱，而不是所有晶體與晶振的總稱。晶體振蕩器是一種自身體內(nèi)含有起振芯片，需要外接電源才會(huì)顯示工作特性的有源器件；晶體屬于晶體諧振器的簡(jiǎn)寫，往往需要外部元器件匹配才能起振工作。因此，晶體屬于無(wú)源器件，晶振屬于有源晶振！

圖文區(qū)分無(wú)源有源

圖1，愛(ài)普生晶振（無(wú)源）

圖2，四腳無(wú)源貼片晶振

圖3，32.768K有源晶振

圖4，5032有源晶振

圖5，京瓷有源晶振

以上圖1，圖2均為無(wú)源晶體，圖3，圖4，圖5為有源晶振，外觀而言，無(wú)源晶體往往相對(duì)比較輕薄，有源晶振因內(nèi)部有起振芯片，厚度會(huì)相對(duì)無(wú)源晶體厚一點(diǎn)。在電路中如何區(qū)分無(wú)源晶體與有源晶振？既然有源晶振自身可以起振，只需要外接電源，那么結(jié)合此工作原理，我們?cè)陔娐分锌纯淳д窈副P兩旁是否還有其他元器件的焊盤與之相連，如果沒(méi)有則為有源晶振，如果有，則為無(wú)源晶體

我們?yōu)槭裁匆獏^(qū)分無(wú)源晶體與有源晶振？

首先第一，因?yàn)闊o(wú)源晶體與有源晶振的電路連接方式不同，因此，認(rèn)清有源無(wú)源還是很有必要。其次，同種晶振封裝可以是無(wú)源晶體，也有可能是有源晶振。比如2520晶振，3225晶振，5032晶振，5070晶振，幾種常用的晶振封裝尺寸中，他們既可以是做無(wú)源晶體也可以做有源晶振，然而在外觀上我們一定要認(rèn)真觀察，這樣才不會(huì)采購(gòu)錯(cuò)誤。

無(wú)源元器件，是指無(wú)需工作電源即可正常工作的一類元器件，例如電阻器、電容器、電感器、變壓器、揚(yáng)聲器等。無(wú)源元器件在電路中只需要輸入信號(hào)，不需要外加電源就能正常工作。

有源元器件，是指必須接有工作電源才能正常工作的一類元器件，例如三極管、電子管、集成電路、顯像管等。有源元器件在電路中除了輸入信號(hào)外，還必須要有外加工作電源才能夠正常工作。

有源器件VS無(wú)源器件之主要特點(diǎn)

一、從電路性質(zhì)上看，有源器件有兩個(gè)主要特點(diǎn)：

(1)自身也消耗電能。

(2)除了輸入信號(hào)外，還必須要有外加電源才可以正常工作。

二、從電路性質(zhì)上看，無(wú)源器件有兩個(gè)主要特點(diǎn)：

(1)自身或消耗電能，或把電能轉(zhuǎn)變?yōu)椴煌问降钠渌芰俊?/p>

(2)只需輸入信號(hào)，不需要外加電源就能正常工作。

由此可知，有源器件和無(wú)源器件對(duì)電路的工作條件要求、工作方式完全不同，這在電子技術(shù)的學(xué)習(xí)過(guò)程中必須十分注意。

有源器件VS無(wú)源器件之區(qū)分技巧

區(qū)分有源器件和無(wú)源器件的關(guān)鍵在于該元件的端口特性是否依賴于外部策動(dòng)源，是則為有源器件，非則為無(wú)源器件，考量的基礎(chǔ)采用理想元件以避免工藝因素的干擾。對(duì)于不可分割的組合元件，如果構(gòu)成中存在有源器件，則整體認(rèn)定為“有源”。

(1)對(duì)于一個(gè)理想電阻或電阻網(wǎng)絡(luò)而言，其VA特性不隨外部策動(dòng)的改變而改變，甚至不需要外部策動(dòng)其特性依然成立，故與外部策動(dòng)無(wú)關(guān)，所以電阻是無(wú)源器件。

(2)對(duì)于一個(gè)理想晶體三極管而言，其特性Ic=BIb要成立必須給出特定的策動(dòng)，否則就不能成立(比如反偏CE結(jié)電壓)，故其特性受制于外部策動(dòng)，所以晶體三極管是有源器件。

(3)對(duì)于一個(gè)理想晶體二極管而言，單考量其端口特性，顯然也是與外部策動(dòng)無(wú)關(guān)的，照理該屬無(wú)源器件，但是，二極管的種類很多，比如LED的電光學(xué)特性、光敏二極管的反向?qū)逝c入射光強(qiáng)的關(guān)系特性等等，考量這些特性時(shí)無(wú)法用簡(jiǎn)單的理想二極管模型替代，外部策動(dòng)源在這就是必要條件了(注意，這時(shí)的策動(dòng)源就不僅僅是電源了)，再加上二極管應(yīng)用的復(fù)雜性，一般將二極管歸入有源器件，但理想二極管仍然是無(wú)源器件。

來(lái)源：芯聞社

賽思庫(kù)，

高端、高可靠元器件第一搜索引擎！

www.cissdata.com