電子技術(shù)培訓(xùn)教材：元器件內(nèi)容簡介

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)證過的，盡量少使用冷門、偏門芯片，減少開發(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。

芯片的選型過程是對各個(gè)維度考量的折衷。

二、全流程關(guān)注芯片屬性

1、我們在選型的時(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。

小批量采購的價(jià)格、供貨周期、樣片申請;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)格沒有優(yōu)勢、或者批量大了之后，產(chǎn)能不足。

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

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

同時(shí)由于整個(gè)行業(yè)使用該芯片的場景不是很多，所以導(dǎo)致淘寶價(jià)格非常貴，根本沒法接受。同時(shí)，有做芯片銷售的朋友說是由于無人機(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)貨量在百萬級單板數(shù)量的成熟平臺(tái)。由于切換周期比較長。新產(chǎn)品在完成開發(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，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，因此對芯片的工作溫度通常是寬溫的，這樣就得選擇工業(yè)級的芯片，民用級的就被排除在外。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題：主頻是多少?有無內(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)相對就越簡單。

(3)可擴(kuò)展資源

硬件平臺(tái)要支持OS、RAM和ROM，對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，開發(fā)初期如果沒有它基本上會(huì)寸步難行。選擇配套適合的仿真器，將會(huì)給開發(fā)帶來許多便利。對于已經(jīng)有仿真器的人們，在選型過程中要考慮它是否支持所選的芯片。

(9)OS及開發(fā)工具

作為產(chǎn)品開發(fā)，在選型芯片時(shí)必須考慮其對軟件的支持情況，如支持什么樣的OS等。對于已有OS的人們，在選型過程中要考慮所選的芯片是否支持該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(gè)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(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，給開發(fā)帶來許多便利。

這里再說一點(diǎn)，有些廠家善于做MCU的簡單應(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，X86重點(diǎn)在PC、服務(wù)器市場，MIPS的目標(biāo)市場為網(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)過多家對比分析和競爭評性評估。

來源：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基本特征，僅令訊號通過而未加以更改的電路元件，也稱之為無源器件，常見的被動(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芰浚煌瑫r(shí)只需輸入信號，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)語而言，晶振屬于晶體振蕩器的簡稱，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，晶體屬于無源器件，晶振屬于有源晶振！

圖文區(qū)分無源有源

圖1，愛普生晶振（無源）

圖2，四腳無源貼片晶振

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均為無源晶體，圖3，圖4，圖5為有源晶振，外觀而言，無源晶體往往相對比較輕薄，有源晶振因內(nèi)部有起振芯片，厚度會(huì)相對無源晶體厚一點(diǎn)。在電路中如何區(qū)分無源晶體與有源晶振？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，我們在電路中看看晶振焊盤兩旁是否還有其他元器件的焊盤與之相連，如果沒有則為有源晶振，如果有，則為無源晶體

我們?yōu)槭裁匆獏^(qū)分無源晶體與有源晶振？

首先第一，因?yàn)闊o源晶體與有源晶振的電路連接方式不同，因此，認(rèn)清有源無源還是很有必要。其次，同種晶振封裝可以是無源晶體，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)采購錯(cuò)誤。

無源元器件，是指無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。無源元器件在電路中只需要輸入信號，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，不需要外加電源就能正常工作。

由此可知，有源器件和無源器件對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)過程中必須十分注意。

有源器件VS無源器件之區(qū)分技巧

區(qū)分有源器件和無源器件的關(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)無關(guān)，所以電阻是無源器件。

(2)對于一個(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)無關(guān)的，照理該屬無源器件，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)無法用簡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源器件。

來源：芯聞社

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