Systèmes embarqués : Règles de conception de circuits et de circuits imprimés
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Description
Introduction au livre
Guide à l'intention des professionnels du développement des systèmes électriques/électroniques
Électrotechnique/électronique, par un ingénieur chevronné
Une feuille de route claire pour le développement des systèmes embarqués !
« La meilleure façon de lire ce livre est de le lire et de le relire comme s'il s'agissait d'un roman, afin d'en comprendre la théorie de base et… »
« Il s'agit de comprendre les relations entre les règles de développement du système. »
Nombreux sont ceux qui apprennent les théories fondamentales des systèmes électroniques, mais qui sont incapables de les appliquer en pratique.
Ce phénomène est dû à un manque de connaissances globales sur la manière dont les théories apprises individuellement sont utilisées dans le développement du système.
Dans cet état, même si la carrière de développeur est longue, les connaissances professionnelles acquises ne sont pas pleinement intégrées et ne constituent pas une compétence propre.
Certains affirment que développer des systèmes électroniques est facile de nos jours car les plateformes ouvertes telles qu'Arduino et Raspberry Pi facilitent grandement la mise en œuvre des fonctions.
Cependant, développer un système qui non seulement implémente des fonctions, mais qui présente également des performances élevées, une grande stabilité et une robustesse au bruit, est loin d'être une tâche facile.
La mise au point d'un système aussi robuste exige beaucoup de théorie et de savoir-faire en matière de développement, fondé sur cette théorie.
C’est pourquoi ce livre récapitule la théorie de base générale et explique comment l’utiliser.
Il aborde également la théorie et les méthodes de création de règles de développement de systèmes.
Nous devons examiner les règles empiriques qui ont déjà été créées sur la base de l'expérience de nombreux ingénieurs et comprendre pourquoi et comment elles ont vu le jour.
Ce n'est qu'alors que vous pourrez modifier et interpréter les règles pour les adapter à votre système et vous les approprier.
Électrotechnique/électronique, par un ingénieur chevronné
Une feuille de route claire pour le développement des systèmes embarqués !
« La meilleure façon de lire ce livre est de le lire et de le relire comme s'il s'agissait d'un roman, afin d'en comprendre la théorie de base et… »
« Il s'agit de comprendre les relations entre les règles de développement du système. »
Nombreux sont ceux qui apprennent les théories fondamentales des systèmes électroniques, mais qui sont incapables de les appliquer en pratique.
Ce phénomène est dû à un manque de connaissances globales sur la manière dont les théories apprises individuellement sont utilisées dans le développement du système.
Dans cet état, même si la carrière de développeur est longue, les connaissances professionnelles acquises ne sont pas pleinement intégrées et ne constituent pas une compétence propre.
Certains affirment que développer des systèmes électroniques est facile de nos jours car les plateformes ouvertes telles qu'Arduino et Raspberry Pi facilitent grandement la mise en œuvre des fonctions.
Cependant, développer un système qui non seulement implémente des fonctions, mais qui présente également des performances élevées, une grande stabilité et une robustesse au bruit, est loin d'être une tâche facile.
La mise au point d'un système aussi robuste exige beaucoup de théorie et de savoir-faire en matière de développement, fondé sur cette théorie.
C’est pourquoi ce livre récapitule la théorie de base générale et explique comment l’utiliser.
Il aborde également la théorie et les méthodes de création de règles de développement de systèmes.
Nous devons examiner les règles empiriques qui ont déjà été créées sur la base de l'expérience de nombreux ingénieurs et comprendre pourquoi et comment elles ont vu le jour.
Ce n'est qu'alors que vous pourrez modifier et interpréter les règles pour les adapter à votre système et vous les approprier.
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Aperçu
indice
JE.
Théorie des systèmes
1.
Principes fondamentaux de l'électricité et de l'électronique
1.1.
Tension et courant
1.2.
Résistance, capacité, inductance
1.3.
Les lois de Kirchhoff
2.
Types de systèmes et de signaux
2.1.
système linéaire
2.2.
Linéarité des caractéristiques électriques
2.3.
Types de signaux
3.
Décomposition en composantes fréquentielles d'un signal
3.1.
domaine temporel et domaine fréquentiel
3.2.
Séries de Fourier
3.3.
Transformée de Fourier
4.
Interprétation des résultats du système
4.1.
Convolution dans le domaine temporel
4.2.
Transformée de Fourier dans l'analyse du domaine fréquentiel
4.3.
Transformée de Laplace
5.
fonction de transfert
5.1.
fonction de transfert de Laplace
5.2.
chef du conseil d'administration
5.3.
Impédance des systèmes électriques/électroniques
6.
Éléments caractéristiques de réponse du système
6.1.
Caractéristiques des éléments de réponse dans le domaine temporel
6.2.
Éléments caractéristiques du domaine fréquentiel
6.3.
La relation entre les domaines temporel et fréquentiel, vue à partir d'une onde carrée
7.
Forme standard de la fonction de transfert de Laplace
7.1.
Système de normes primaires
7.2.
Système de normes secondaires
8.
Stabilité du système
8.1.
évaluation de la stabilité du système
II.
Théorie électrique/électronique de base
1.
Caractéristiques de base des appareils électriques/électroniques
1.1.
Distinction entre composants électriques et électroniques
1.2.
Comprendre les caractéristiques de base des appareils électriques/électroniques
2.
Composants électriques/électroniques de base
2.1.
élément de résistance
2.2.
condensateur
2.3.
Inducteur
2.4.
diode
2.5.
transistor
2.6. MOSFET
2.7. Amplificateur opérationnel
2.8. CMOS et TTL
2.9. Microcontrôleur
III.
Théorie de base du bruit
1.
Types de bruit
1.1.
Types de bruit
1.2. Chemin du courant de bruit vu à travers le filtre RC
2.
Classification par chemin de bruit
2.1.
Bruit de conduction
2.2.
bruit inductif
2.3.
Bruit rayonné (ondes électromagnétiques)
3.
Classification selon la direction du bruit
3.1.
bruit en mode normal
3.2.
bruit de mode commun
4.
Mise à la terre
4.1.
À propos du sol
4.2.
Objectif et types de mise à la terre
4.3.
Distinction méthodologique de la mise à la terre
5.
Interprétation des sons de sonnerie
5.1. Analyse des sonneries à l'aide de la modélisation RLC
5.2.
Analyse des oscillations par la théorie des lignes de transmission
5.3.
Critères d'évaluation des lignes de transport
5.4.
méthode d'adaptation d'impédance
6.
Types de charges et de bruit
6.1.
charge résistive
6.2.
charge inductive
6.3.
charge capacitive
7.
Normes de certification CEM pour les équipements électriques/électroniques
7.1. Signification de la CEM et test de certification
7.2. EMS (Compatibilité électromagnétique)
7.3. EMI (Interférences électromagnétiques)
8.
normes de certification de sécurité électrique
8.1.
Terminologie des critères de jugement standard
8.2.
Distance spatiale et distance de fuite
8.3.
Éléments de test de sécurité électrique
IV.
processus de conception de circuits et de PCB
V.
Règles de conception de circuits
1.
Établir des règles de conception de circuits
1.1.
Fonctionnement et performances du circuit
1.2.
Stabilité du circuit
1.3.
Sécurité des circuits
1.4.
etc.
2.
circuits d'alimentation commerciaux et dispositifs de protection
2.1.
circuit de protection contre les surintensités
2.2.
circuit de protection contre les surtensions
2.3. Conversion de puissance AC-DC
2.4.
dispositifs de protection de circuit
VI. Règles de conception des circuits imprimés
1. Notions de base sur les circuits imprimés
1.1. Structure de base du circuit imprimé
1.2. Processus de fabrication des circuits imprimés
1.3. Séquence de conception du circuit imprimé
2. Règles de décision relatives aux couches du circuit imprimé
2.1. Structure des couches du circuit imprimé
2.2. Règles d'utilisation des couches du circuit imprimé
3.
Règles de mise en page pour les pièces
3.1.
Plan de cloisonnement pour le placement des pièces
3.2.
L'ordre de placement des pièces
3.3.
Considérations relatives au placement des composants
4.
Règles de câblage des fils de signal
4.1.
Séquence de câblage générale
4.2.
Déterminer l'épaisseur et la largeur du motif
4.3.
règles d'espacement des motifs
4.4.
Règles de câblage
4.5.
Règles d'utilisation de Via
4.6.
Règles de câblage d'alimentation et de mise à la terre
4.7.
Renforcement des zones vulnérables telles que la génération de courant élevé/CEM/chaleur
VII.
[Référence] Test de fonctionnement et de fiabilité
Théorie des systèmes
1.
Principes fondamentaux de l'électricité et de l'électronique
1.1.
Tension et courant
1.2.
Résistance, capacité, inductance
1.3.
Les lois de Kirchhoff
2.
Types de systèmes et de signaux
2.1.
système linéaire
2.2.
Linéarité des caractéristiques électriques
2.3.
Types de signaux
3.
Décomposition en composantes fréquentielles d'un signal
3.1.
domaine temporel et domaine fréquentiel
3.2.
Séries de Fourier
3.3.
Transformée de Fourier
4.
Interprétation des résultats du système
4.1.
Convolution dans le domaine temporel
4.2.
Transformée de Fourier dans l'analyse du domaine fréquentiel
4.3.
Transformée de Laplace
5.
fonction de transfert
5.1.
fonction de transfert de Laplace
5.2.
chef du conseil d'administration
5.3.
Impédance des systèmes électriques/électroniques
6.
Éléments caractéristiques de réponse du système
6.1.
Caractéristiques des éléments de réponse dans le domaine temporel
6.2.
Éléments caractéristiques du domaine fréquentiel
6.3.
La relation entre les domaines temporel et fréquentiel, vue à partir d'une onde carrée
7.
Forme standard de la fonction de transfert de Laplace
7.1.
Système de normes primaires
7.2.
Système de normes secondaires
8.
Stabilité du système
8.1.
évaluation de la stabilité du système
II.
Théorie électrique/électronique de base
1.
Caractéristiques de base des appareils électriques/électroniques
1.1.
Distinction entre composants électriques et électroniques
1.2.
Comprendre les caractéristiques de base des appareils électriques/électroniques
2.
Composants électriques/électroniques de base
2.1.
élément de résistance
2.2.
condensateur
2.3.
Inducteur
2.4.
diode
2.5.
transistor
2.6. MOSFET
2.7. Amplificateur opérationnel
2.8. CMOS et TTL
2.9. Microcontrôleur
III.
Théorie de base du bruit
1.
Types de bruit
1.1.
Types de bruit
1.2. Chemin du courant de bruit vu à travers le filtre RC
2.
Classification par chemin de bruit
2.1.
Bruit de conduction
2.2.
bruit inductif
2.3.
Bruit rayonné (ondes électromagnétiques)
3.
Classification selon la direction du bruit
3.1.
bruit en mode normal
3.2.
bruit de mode commun
4.
Mise à la terre
4.1.
À propos du sol
4.2.
Objectif et types de mise à la terre
4.3.
Distinction méthodologique de la mise à la terre
5.
Interprétation des sons de sonnerie
5.1. Analyse des sonneries à l'aide de la modélisation RLC
5.2.
Analyse des oscillations par la théorie des lignes de transmission
5.3.
Critères d'évaluation des lignes de transport
5.4.
méthode d'adaptation d'impédance
6.
Types de charges et de bruit
6.1.
charge résistive
6.2.
charge inductive
6.3.
charge capacitive
7.
Normes de certification CEM pour les équipements électriques/électroniques
7.1. Signification de la CEM et test de certification
7.2. EMS (Compatibilité électromagnétique)
7.3. EMI (Interférences électromagnétiques)
8.
normes de certification de sécurité électrique
8.1.
Terminologie des critères de jugement standard
8.2.
Distance spatiale et distance de fuite
8.3.
Éléments de test de sécurité électrique
IV.
processus de conception de circuits et de PCB
V.
Règles de conception de circuits
1.
Établir des règles de conception de circuits
1.1.
Fonctionnement et performances du circuit
1.2.
Stabilité du circuit
1.3.
Sécurité des circuits
1.4.
etc.
2.
circuits d'alimentation commerciaux et dispositifs de protection
2.1.
circuit de protection contre les surintensités
2.2.
circuit de protection contre les surtensions
2.3. Conversion de puissance AC-DC
2.4.
dispositifs de protection de circuit
VI. Règles de conception des circuits imprimés
1. Notions de base sur les circuits imprimés
1.1. Structure de base du circuit imprimé
1.2. Processus de fabrication des circuits imprimés
1.3. Séquence de conception du circuit imprimé
2. Règles de décision relatives aux couches du circuit imprimé
2.1. Structure des couches du circuit imprimé
2.2. Règles d'utilisation des couches du circuit imprimé
3.
Règles de mise en page pour les pièces
3.1.
Plan de cloisonnement pour le placement des pièces
3.2.
L'ordre de placement des pièces
3.3.
Considérations relatives au placement des composants
4.
Règles de câblage des fils de signal
4.1.
Séquence de câblage générale
4.2.
Déterminer l'épaisseur et la largeur du motif
4.3.
règles d'espacement des motifs
4.4.
Règles de câblage
4.5.
Règles d'utilisation de Via
4.6.
Règles de câblage d'alimentation et de mise à la terre
4.7.
Renforcement des zones vulnérables telles que la génération de courant élevé/CEM/chaleur
VII.
[Référence] Test de fonctionnement et de fiabilité
Dans le livre
2.3.
Types de signaux
Un signal est un support de transmission qui achemine des informations significatives et utiles de l'émetteur au récepteur.
Tout ce qui peut transmettre des informations, comme les gestes, les sons ou la lumière, peut servir de moyen de communication.
Par exemple, dans les systèmes électriques/électroniques, les supports de transmission comprennent la tension, le courant et les champs électromagnétiques.
2.3.1.
Types de signaux
Le système atteint finalement son objectif en traitant les signaux. Nous allons ici étudier les types et les caractéristiques des signaux représentatifs utilisés pour interpréter les caractéristiques du système.
Ces signaux sont importants car ils nous permettent d'interpréter les caractéristiques du système en les lui fournissant comme signaux d'entrée et en vérifiant la réponse de sortie.
Nous examinerons l'utilisation de chaque signal ultérieurement.
aller.
Signaux périodiques et apériodiques
Les signaux peuvent être divisés en signaux périodiques, dont la forme d'onde se répète à intervalles de temps réguliers, et en signaux apériodiques, qui ne se répètent pas.
L'expression mathématique d'un signal périodique qui a la même valeur à intervalles de temps réguliers, c'est-à-dire à des cycles réguliers, est la suivante.
--- p.42 De 『I』
2.7.4.
Conception de circuit amplificateur non inverseur
Concevons un circuit amplificateur non inverseur avec une amplification de tension de 11 fois utilisant un amplificateur opérationnel pour un signal de 10 kHz.
A. Sélection de l'amplificateur opérationnel
Lors du choix d'un amplificateur opérationnel, la tension de commande est sélectionnée en vérifiant la tension d'entrée du signal et la tension de sortie de l'amplificateur opérationnel afin qu'il puisse fonctionner dans la plage de tension de l'amplificateur opérationnel.
La bande passante de la réponse en fréquence doit être au moins deux fois supérieure à celle du signal, et généralement 5 à 10 fois supérieure, voire plus, est préférable pour tenir compte du déphasage, etc.
Si vous souhaitez une marge de 5x, puisque GBP (Produit Gain Bande Passive) = ACL × Bande passante, vous pouvez sélectionner un OPAMP avec un GPB de 11x Gain en boucle fermée × 10KHz × 5 = 550KHz ou plus.
De plus, les caractéristiques de l'amplificateur opérationnel mentionnées ci-dessus, telles que la tension de décalage d'entrée, le courant de polarisation d'entrée,
Sélectionnez un amplificateur opérationnel approprié en vérifiant la vitesse de balayage, les tensions maximales différentielles et de mode commun, etc.
--- p.307 De 『II』
2.4.
dispositifs de protection de circuit
Nous avons précédemment examiné les méthodes de protection contre les décharges électrostatiques et les surtensions dans les circuits électriques.
Nous allons apprendre ici comment protéger le port numérique CC.
Les bornes de signal ou les bornes d'E/S connectées à l'extérieur du système doivent être protégées contre les surtensions/surintensités, et les méthodes de protection suivantes sont disponibles.
Les méthodes de protection des ports d'E/S comprennent des circuits non isolés qui ne sont pas isolés de l'alimentation du système et qui constituent une contre-mesure contre le bruit en mode normal, et des circuits isolés qui sont complètement isolés de l'alimentation du système et qui peuvent répondre à la fois au mode normal et au mode commun.
Si un port devant être connecté à un système externe doit être protégé par un circuit non isolé tout en répondant au bruit de mode commun, un circuit avec un condensateur connecté à la masse, tel qu'une bobine de mode commun et un condensateur Y, peut être utilisé.
Types de signaux
Un signal est un support de transmission qui achemine des informations significatives et utiles de l'émetteur au récepteur.
Tout ce qui peut transmettre des informations, comme les gestes, les sons ou la lumière, peut servir de moyen de communication.
Par exemple, dans les systèmes électriques/électroniques, les supports de transmission comprennent la tension, le courant et les champs électromagnétiques.
2.3.1.
Types de signaux
Le système atteint finalement son objectif en traitant les signaux. Nous allons ici étudier les types et les caractéristiques des signaux représentatifs utilisés pour interpréter les caractéristiques du système.
Ces signaux sont importants car ils nous permettent d'interpréter les caractéristiques du système en les lui fournissant comme signaux d'entrée et en vérifiant la réponse de sortie.
Nous examinerons l'utilisation de chaque signal ultérieurement.
aller.
Signaux périodiques et apériodiques
Les signaux peuvent être divisés en signaux périodiques, dont la forme d'onde se répète à intervalles de temps réguliers, et en signaux apériodiques, qui ne se répètent pas.
L'expression mathématique d'un signal périodique qui a la même valeur à intervalles de temps réguliers, c'est-à-dire à des cycles réguliers, est la suivante.
--- p.42 De 『I』
2.7.4.
Conception de circuit amplificateur non inverseur
Concevons un circuit amplificateur non inverseur avec une amplification de tension de 11 fois utilisant un amplificateur opérationnel pour un signal de 10 kHz.
A. Sélection de l'amplificateur opérationnel
Lors du choix d'un amplificateur opérationnel, la tension de commande est sélectionnée en vérifiant la tension d'entrée du signal et la tension de sortie de l'amplificateur opérationnel afin qu'il puisse fonctionner dans la plage de tension de l'amplificateur opérationnel.
La bande passante de la réponse en fréquence doit être au moins deux fois supérieure à celle du signal, et généralement 5 à 10 fois supérieure, voire plus, est préférable pour tenir compte du déphasage, etc.
Si vous souhaitez une marge de 5x, puisque GBP (Produit Gain Bande Passive) = ACL × Bande passante, vous pouvez sélectionner un OPAMP avec un GPB de 11x Gain en boucle fermée × 10KHz × 5 = 550KHz ou plus.
De plus, les caractéristiques de l'amplificateur opérationnel mentionnées ci-dessus, telles que la tension de décalage d'entrée, le courant de polarisation d'entrée,
Sélectionnez un amplificateur opérationnel approprié en vérifiant la vitesse de balayage, les tensions maximales différentielles et de mode commun, etc.
--- p.307 De 『II』
2.4.
dispositifs de protection de circuit
Nous avons précédemment examiné les méthodes de protection contre les décharges électrostatiques et les surtensions dans les circuits électriques.
Nous allons apprendre ici comment protéger le port numérique CC.
Les bornes de signal ou les bornes d'E/S connectées à l'extérieur du système doivent être protégées contre les surtensions/surintensités, et les méthodes de protection suivantes sont disponibles.
Les méthodes de protection des ports d'E/S comprennent des circuits non isolés qui ne sont pas isolés de l'alimentation du système et qui constituent une contre-mesure contre le bruit en mode normal, et des circuits isolés qui sont complètement isolés de l'alimentation du système et qui peuvent répondre à la fois au mode normal et au mode commun.
Si un port devant être connecté à un système externe doit être protégé par un circuit non isolé tout en répondant au bruit de mode commun, un circuit avec un condensateur connecté à la masse, tel qu'une bobine de mode commun et un condensateur Y, peut être utilisé.
--- p.543 De 『V』
SPÉCIFICATIONS DES PRODUITS
- Date d'émission : 23 octobre 2024
Nombre de pages, poids, dimensions : 642 pages | 1 200 g | 182 × 257 × 31 mm
- ISBN13 : 9791172243555
- ISBN10 : 1172243557
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