蓝桥杯 EDA 组历届国赛真题解析

一、2021年国赛真题

1.1 CN3767 太阳能充电电路

CN3767 是具有太阳能电池最大功率点跟踪功能的 4A，12V 铅酸电池充电管理集成电路。

最大功率点应指的是电池板的输出电压，跟踪电压其做保护。当然 CN3767 也可以直接使用直流充电，具体可以阅读芯片手册。

CN3767 其原理是根据 BAT 引脚检测电池电压；BAT 和 CSP 引脚配合 R26 检测电阻检测充电电流。通过获得当前电池的电压和电流状态给电池充电。

1.2 INA168 高侧测量电流分流监视器

根据欧姆定律 I=V/R，通过在检测电阻 R26 的前后加运算放大器计算电压，从而得知电流。

高侧和低侧详细的原理可以看下面这张图：

1.4 SN65HVD75 485芯片

其中 DE3 脚用于切换 485 方向， RS485_A 和 RS485_B 加装了瞬态电压抑制器用于防止 EMC 损毁。

1.5 PCF8563 时钟芯片

通过 I2C 与主控连接，I2C 需要接入 R10、R9 上拉电阻。

1.6 排插电路

CN2 应该是类似这个的东西

其中 Q1 的 PMOS 应该是为了防电池板反接设置的，F1 是自恢复保险丝，D8 起到防反接作用，但是此图有两处 VBAT 输入，其中一路直接接入VBAT网络，没有任何保护，应该是图画错了。

1.4 IAP15F2K61S2 单片机主控电路

SEG.36 是一个七段数码管，这里没有画全。

D4、D6、D5 BAT54S 起到电压钳位和保护作用，具体原理如下：

BAT54S是用于输出电压钳位，使输出电位A_DIFF1+钳位在在（AGND-0.32V~AVD5+0.32V）之间;

注：BAT54S：正向压降最大为 320mV

当运放输出电压高于AVD5时，BAT54的2，3脚之间的二极导通，将输出电压钳位AVD5+0.32V；

同理，当运放输出电压低于AGND时，1，3脚之间的二极管导通，将输出电压钳位于AGND-0.32V；

当运放输出大于AGND 小于AVD5时， 3，2脚之间截止，1,3脚之间截止，输出电压等于A_DIFF1+

1.7 LM358 运算放大器和 LM393 电压比较器电路搭建

LM358 运算放大器需要起到射随电路作用。我们将 VBAT 分压，以 VBAT 最低电压10.5V 来计算，以下这种分压方式可以将 10.5V 分压成 3.5V。

LM393 电压比较器一侧接入 LM358 输出的电压，一侧使用 TL431 参考电压源。值得注意的是，LM358 的输出 1 脚是开漏输出的，我们需要上拉即可实现这个效果。

1.8 总结

这个板子是一块锂电池充电板，同时通过 485 总线可以实现远程控制或检测功能。是历年题目中较为特殊的一套题。

二、2022 年国赛真题

2.1 SGM6130YPS8G 开关电源电路

LM2576SX 开关电源芯片，其中 FB (Feedback Input) 是反馈引脚。SW (Power Switching Output) 引脚是输出电源。通过不断开关输出和反馈之间调节电压。这在开关电源芯片是最常见的。

BS (Boost Input) 高侧门驱动升压输入。为高侧N通道MOSFET开关提供驱动。由于MOSFET的栅极需要比源极更高的电压才能导通，因此需要一种机制来提供这个额外的电压。这通常通过一个升压电路来实现。

SS (Soft-Start Control Input) 功能：软启动控制输入。用于控制软启动周期。不太懂

COMP (Compensation Node) 功能：补偿节点。用于补偿调节控制环。应该是用于补偿反馈的电路的。

其电路结构和阻容值芯片手册已经给出，照着布局即可。

2.2 TLP521 光耦隔离模块

光耦隔离就是采用光耦合器进行隔离。光耦合器的结构相当于把发光二极管和光敏三极管封装在一起。光耦隔离电路使被隔离的两部分电路之间没有电的直接连接，主要是防止因有电的连接而引起的干扰，特别是低压的控制电路与外部高压电路之间。

其中所有的电阻都应该是限流电阻。

2.3 MC74HC 逻辑锁存器和数码管电路

MC74HC 可以将 P00 和 P07 之间的高低电平锁存，通过 LE 进行进行锁存控制。

在这里将芯片输出通过 MC74HC 锁存，输送到数码中保存值显示。

2.4 VS1838B 红外接收模块

OUT 数据口接一个上拉。

2.4 TB6612 电机驱动电路

TB6612 可以驱动两个电机，在图中，MA_PWM、MB_PWM 是电机 A、B 的 PWM 调速引脚。

MA_IN2 和 MA_IN1 是控制电机正反转和刹车的引脚。

STBY 是使能引脚。

为了提供带载能力，电机正负极均用两个引脚输出，如1、2引脚就是连在一起的

2.5 AT24C02 E2PROM 和 PCF8563T 时钟电路

均使用 I2C 总线连接到主控，其中 R32 和 R33 是上拉电阻。

在这里 PCF8563T 使用 3V3 和 B1 电池均可向 PCF 供电，使用 D2、D3 两个二极管防止倒灌。

2.6 总结

这个板子有电机驱动和红外接收，我们可以推断这是一个小车驱动板，还带有光耦模块可能是驱动有较高电压的外设。这是四套国赛题中最简单的一套了。

三、2023年国赛真题

这是比较大的原理图，前后共三页，我们来慢慢分析：

3.1 供电与 CH340 电路

使用两个 TPYE-C 和一个 DC 端子供电，DC1 就是这个玩意。

所有的 type-C CC1 和 CC2 均接入两颗 5.1K 电阻，其中 type-C2 连接到 CH340 做串口收发。

通过 CH340N 将数据转化为差分信号，后接入 type-c 的 A6、A7、B6 和 B6 差分口。其中最重要的 type-c 的CC1 和 CC2口，这两个数据口决定了插入方向，插入的版本等。

CC1 和 CC2 都接入下拉电阻即可配置 type-c 为 UFP 模式，即为被供电设备，下表中说明了 UFP 几种子模式。图中说的 Ra下拉是 1.2k 下拉电阻。Rd 下拉是 5.1k 下拉电阻。

’

3.2 GD25Q16 flash 电路

来自兆易创新的 16MB flash 芯片，通过 SPI 与主控连接，美滋滋。

3.3 排线驱动接口电路

FPC1 其实这个东西：

以下是FPC1 排线接口定义：

M_SDA 和 M_SCL：M_SDA（主串行数据）	串行通信中的主数据信号线，用于传输数据。
M_SCL（主串行时钟）	串行通信中的时钟信号线，用于同步数据的传输。
C_RST：C_RST（复位）	用于将设备或电路重置到其初始状态或已知状态。
C_VSYNC 和 C_HSYNC：C_VSYNC（垂直同步）	在视频显示中，用于同步帧的开始和结束。
C_HSYNC（水平同步）	在视频显示中，用于同步每一行的开始和结束。
C_PWDN：C_PWDN（电源关闭）	用于将设备或电路置于低功耗模式或完全关闭状态。
D_DATA0 到 D_DATA7	这些是数据信号线，通常用于并行数据传输。在这里，它们可能表示8位并行数据总线，用于传输数据。
C_CLK 和 C_PCLK：C_CLK（时钟）	用于同步数据的时钟信号。
C_PCLK（像素时钟）	在显示应用中，像素时钟通常用于同步像素数据的传输。