硬件工程師只要會照著芯片規(guī)格書畫外圍電路就夠了嗎？高級硬件工程師多了這項技能

Part 01

前言

現(xiàn)在集成芯片功能越來越多，硬件工程師在搭建一些模塊單元電路時，不再像以前那樣整一堆阻容，二三極管自己去搭建各種復雜的電路，集成芯片尺寸小，成本有時候也更優(yōu)，對硬件工程師而言這是個好事，但換個角度來講也是個壞事，因為我們當我們過于依賴集成芯片的時候，往往只關注它的功能，越來越少的關注集成芯片的內(nèi)在。這很容易讓我們從真正意義上的硬件工程師變成應用工程師，含金量的降低就意味著這個職位容易被取代。 當然我說的關注集成芯片的內(nèi)在不是讓你去探究芯片內(nèi)部各個模塊單元每個靜態(tài)工作點，不是要達到芯片設計工程師那個水平，我們要關注的是芯片內(nèi)部的電路拓撲，要想達到高級硬件工程師也必須能看懂芯片內(nèi)部的電路拓撲，在規(guī)格書中也叫做BLOCK DIAGRAM。 今天就介紹兩種穩(wěn)壓IC的內(nèi)部電路拓撲。

Part 02

穩(wěn)壓IC的基本框架結(jié)構(gòu)

穩(wěn)壓IC一般由以下幾部分構(gòu)成，參考電壓和誤差檢測單元，放大器單元，控制單元，電源調(diào)節(jié)單元。核心的思想就是負反饋，調(diào)節(jié)過程如下：

1.參考電壓和誤差檢測單元：檢測輸出電壓分壓后的電壓和參考電壓的壓差。

2.放大器單元：檢測到的壓差一般比較小，所以需要通過放大器單元將此壓差放大。

3.控制單元：放大后的壓差通過控制單元調(diào)節(jié)電源調(diào)節(jié)單元。

4.電源調(diào)節(jié)單元：負責調(diào)節(jié)輸入電壓和輸出電壓之間的壓差，進而實現(xiàn)目標輸出電壓。

Part 03

穩(wěn)壓IC內(nèi)部拓撲電路-01

1.在該電路中，齊納二極管為Q4和Q5組成的差分放大器，差分放大器對R8、R9和R10分壓網(wǎng)絡的輸出進行采樣。將此電壓與齊納二極管Z1提供的參考電壓進行比較。 2.Q1和Q2一起組成了電源調(diào)節(jié)單元，Q1和Q2通過串聯(lián)提高輸出電壓的增益控制。這樣差分放大器輸出信號會被放大并反饋到控制元件Q3，通過控制晶體管Q3基極來控制Q1和Q2組成的電源調(diào)節(jié)單元的輸出壓降。 3.通過調(diào)節(jié)電阻R9的阻值，可以將輸出電平設置為所需要的輸出電壓值。輸出電壓：VO=VZ*(RX+RY)/RX。

Part 04

穩(wěn)壓IC內(nèi)部拓撲電路-02

1.Q1和Q2一起組成了電源調(diào)節(jié)單元，Q1和Q2通過串聯(lián)形成的達林頓管具有高輸出電壓增益。 2.三極管起到了放大器的作用，輸出分壓接到了三極管基極，齊納二極管接到了三極管射極，放大后的信號輸入到Q3的基極用于控制電源調(diào)節(jié)單元。

電路中的二極管一般是用作溫度補償，降低偏置電流或者參考電壓隨溫度變化的影響。