Week06 Feb 28 Electronics Design

components

(链接指向Neil在MIT教的一门课The Physics of Information Technology 信息技术中的物理原理)

• inventory
  需要的材料列表 digikey
  wire
  AWG (American Wire Gauge美国线缆规格)
  AWG current rating 额定电流
  button
  switch
  resistor: I=V/R
  for many reason, 1 is for "Regular current" 整流？限流？
  capacitor: C = Q/V, I = C dV/dt 电容
  （交流电）还可以计时，存电量
  unpolarized
  polarized
  大的有正负极 没有正负极的电容都比较小。
  crystal
  晶振 = 电容+晶体 （计时）
  resonator 共振器 谐振器=晶振+2个电容（更方便但不适合高精度的计时系统）

• 屏幕快照 2018-03-07 下午12.16.02.png

  inductor: V = L dI/dt 电感 通直阻交
  diode: current from anode to cathode 二极管 （单向导通）多用于保护电路 正负极接反的防呆功能
  PN
  Schottky 肖特基 二极管 ？？
  Zener 齐纳二极管？？
  LED 发光二极管 接反了就烧 直接接电池也烧 需要接下拉电阻。
  transistor 晶体管 （不怎么用）
  bipolar: collector, emitter, base current gain
  mosfet: source, drain, gate resistance
  （用这个Mos管 metal-oxide semiconductor field-effect transistor 金属氧化物半导体场效应晶体管）因为很小的体积就可以控制很大的power
  多用于switch power 开关电路（小电流控制大电流）

  battery, regulator
  (电压)调节器 校准器 （用于调整电压 9V input>>> 3.3Voutput 要注意看参数限制）
  输入不要用最大输入电压，因为如果电流过大会发热 power: P = I^2 R = I V

• Regulator电路图

如果是调节电流大小，需要用 DC / DC convertor 直流变流器

op-amp: differential gain, (微分增益) negative feedback (负反馈)

• 负反馈模拟电路
  
  加了负反馈的模拟放大电路，增加了元器件的稳定性。
  Amazing Specification now.
  可以放大电流，电压...现在被集中在了micocomputer.
  参考: 负反馈放大器

  microcontroller: "Embedded programming"
  sensors: "Input devices"
  actuators: "Output devices"

circuits
Kirchoff's laws: sum current at node, voltage around loop = 0
power: P = I^2 R = I V
EDA（电子设计自动化）
hierarchical, parametric drawing
packages, footprints, libraries
schematic entry, component placement, (auto)routing, simulation, fabrication
design rules
routing layers, power planes, ground pours
drawing
drafting tape
Circuits Virtual Breadboard Fritzing
Eagle Fusion 360 fab.lbr因为同是Autodesk公司的产品 Fusion360可以导入用Eagle建的电子模型。
DesignSpark MultiSIM BLUE
gEDA KiCad fab.lib fab.mod fab for KiCad的库。
Altium Circuit Maker PCB
OrCAD Cadence Synopsys Mentor Tanner Magic
SPICE LTspice ngspice gSpiceUI
Spice是一个电路模拟器，可以用软件模拟的方式，查看你设计的电路。
然后路人推荐了一个类似的模拟器网站～用Javascript写的，跑在浏览器上
Falstad/circuit
Falstad Home网站还有其他的模拟器
Gnucap Qucs Oregano Multisim Falstad 这一行介绍的软件都是电路模拟器。
然后举了个例子：说Intel在做芯片的时候，因为生产prototype过于昂贵，会先用模拟器，虚拟一个芯片出来...然后装上Windows系统。以此省去不少费用。
（我觉得我终于知道那些在may-craft 里面造晶体管，和电脑硬件的朋友们都是干什么工作的了...）
Verilog VHDL
·百万级别的晶体管集成电路芯片，不会一点一点用拖拽来画板子，而是用编程的方式画板子。这两个就是画板子用的编程语言

• 奔腾4 Pentium 4.jpg

  kokompe Fab module的前身
  pcb.cad （拖到底 有PCB部分的代码）sample, kokopelli （kokopelli支持用程序来建模，也可以用程序来画电路图）pcb.py sample, mods

test equipment （点击，搜索test equipment，介绍了几款示波器，用来检查你的电路板有没有出错，便宜了不少）
还有Digital Multimeter（数字万用表）
digital voltmeter, oscilloscope, regulated power supply

assignment
group project:
use the test equipment in your lab to observe the operation
of a microcontroller circuit board
individual project:
redraw the echo hello-world board,

• Hello.ftdi.jpg
  
  add (at least) a button and LED (with current-limiting resistor)
  PB2 & PB7是两个可用的引脚，添加一个开关和LED。（记得在Egale里面导入Fab.lib 的库）

• 电路图

  check the design rules, make it, and test it
  extra credit: simulate its operation
  extra credit: render it