設計硬體的供電-電路圖講解-電子技術方案

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功率是指能量消耗的速率或者是做功的速率。這意味着在交流（AC）和直流（DC）電路中，電路闆上每個元件的功率等于通過該元件的電流乘上該元件兩端的電壓（P=VI）。電路闆上所有元件的功率和能量都需要精确計算出來，以決定該電路闆的具體功耗要求。因為每種元件都隻能使用某種特定類型的能量，是以可能需要使用AC-DC轉換器、DC-AC轉換器、直接AC-AC轉換器這些裝置。同時，每個元件工作所需的功率，以及元件所能承受或消耗的功率都有限額，這些計算結果可以決定在電路闆上使用何種類型的電壓源，以及電壓源的強度。

在嵌入式系統中，AC電壓源和DC電壓源都被采用，因為這兩種發電技術有各自的優缺點。AC比較容易大量生成，可以使用渦輪驅動的發電機來産生，渦輪的轉動可以由從風力到水力的任何事物來驅動。從電化學單元（電池）中産生大量約DC是很不實際的。同時，電流通過長傳輸線傳輸時，電線的電阻會導緻大量的能量損失，現在多數的電力公司都以AC電流的方式進行電力傳輸時，這是因為相對于DC而言AC轉換為更高或者更低的電壓要容易得多。使用AC傳輸時，服務提供商使用稱為變壓器（transformer）的裝置來實作長距離低損耗的高效電流傳輸。

變壓器是一種可以将電能從一個電路傳輸到另一個電路的裝置，并且在傳輸的過程中可以改變電壓和電流。服務提供商從發電站中輸送出高電壓低電流的電能，之後使用者端的變壓器将電壓降至所需的值。在不太重要的方面，當電壓非常高時，電線傳輸DC時呈現的電阻要比AC小，是以此時使用DC進行超長距離傳輸的效率要比AC高。 部分嵌入式電路闆內建或者通過插頭接入電源（PowerSupply）。

電源可以是AC或是DC，使用AC電源為隻能使用DC的元件供電時，需要使用AC-DC轉換器将AC轉換為較低的DC電壓，以滿足嵌入式電路闆上各種元件的電壓要求，通常要求是3.3V、5V或12V。 注意：其他類型的轉換器，例如DC-DC轉換器、DC-AC轉換器或者直接AC-AC轉換器，可以用于實觀有其他要求的裝置所需要的電源轉換。 其他的嵌入式電路闆或闆上元件（如将在第5意詳細讨論的非易失性存儲器）使用電池(battery）作為電壓源，電池由于其尺寸較小，是以更适于為嵌入式系統供電。電池供電的嵌入式電路闆所需要的能量不依賴于發電站，不需要插入到電源插座，進而能夠為嵌入式裝置提供更大的便攜性。

同時，因為電池提供DC電流，是以不用将AC轉換為DC提供給需要DC的元件，而依靠電源和電源插座提供AC的嵌入式電路闆則需要将AC轉換為DC。但是電池的壽命有限，需要重新充電或者更換。 模拟與數字信号的快捷注釋 數字系統隻能處理數字資料，其中資料隻能由0和1表示。在大多數嵌入式電路闆上，用兩種電壓分别代表“0”和“1”，因為所有資料都是由1和0的某種組合來表示的。無電壓（0V）稱為地、VSS或者LOW，而3V、5V或12V通常稱為VCC、VDD或者HIGH。系統中的所有信号都是兩種電壓中的一種，或是正在轉換到兩種電壓中的某一種。系統可以定義“0”作為低電壓，“1”作為高電壓，或者0V-1V的範圍作為LOW，4V-5V的範圍作為HIGH。系統也可以基于邊沿（低到高）或（高到低）來定義“0”或“1”。

因為嵌入式電路闆上大多數的主要元件，例如處理器，本質就是處理1和0的數字信号，是以許多的嵌入式硬體本質上是數字的。盡管如此，嵌入式系統依然可以處理模拟信号，模拟信号是連續的，也就是說，不僅僅是1和0，還可以是0-1之間的任何值。顯然，電路闆上需要有某種機制将模拟信号轉換為數字信号。模拟信号可以通過采樣處理而被數字化，得到的數字資料也可以被轉換成反映原始模拟波形的電壓“波”。 實際的建議 不精确的信号：模拟信号和數字信号中的噪聲問題 模拟信号和數字信号中最嚴重的問題之一是噪聲導緻輸入信号發生失真，進而影響（惡化） 資料的精确度。噪聲一般是來自輸入信号源的不期望的信号變化，如除了傳感器外的其他任何信号輸入，或是傳感器本身産生的噪聲。

嗓聲是模拟信号中的常見問題。另一方面，如果提供給嵌入式處理器的數字信号不是本地産生的，那麼受噪聲影響的危險性會更大，是以如果數字信号經過很長的傳輸媒體的傳送，則極其容易受到噪聲問題的影響。 模拟噪聲可以産生自很多種噪聲源－一射頻信号、閃電、輸電線、微處理器、模拟傳感電子裝置本身等。這一點對于數字噪聲也是成立的，數字噪聲可以來自作為計算機輸入的機械接頭、傳輸電源/資料的不潔集電環、輸入信号源的精度/可靠性局限等。

減小模拟或數字噪聲的關鍵手段是： （1）遵從基本的設計指導方針以避免噪聲問題。對于模拟嗓聲而言，這些指導方針包括不要混合模拟地和數字地，保持電路闆上敏感的電子元件遠離切換電流的元件，限制低信号/高阻擾線路的長度。對于數字信号而言，信号走線應當遠離噪聲感應的高電流電纜，屏蔽走線，使用正确的技術傳輸信号等； （2）确定問題的根源，即明确地知道是什麼引起的噪聲。

一旦确定了噪聲的根源，可以使用硬體或軟體進行修正。減小模拟噪聲的技術包括濾除不需要的頻率，均衡輸入信号等，而數字噪聲通常通過傳輸糾錯碼或奇偶校驗位來确定，并且/或者在電路闆上添加額外的硬體用于糾正接收資料中的錯誤。