基础知识
1、e：发射极、b：基极、c：集电极。
2、单片机一般采用5V 或3.3V供电，其I/O口高电平为5V 或3.3V，如今使用3.3V供电的单片机较多，所以其I/O口高电平也只有3.3V。
3、一般输入信号最终会以开关形式输入到单片机中，以工程经验来看，开关输入的控制指令有效状态采用低电平比采用高电平效果要好得多。当按下开关时，发出的指令信号为低电平，而平时不按下开关时，输出到单片机上的电平则为高电平，该方式具有较强的耐噪声能力。
4、在满足功能的前提下，提高单片机输入端可靠性最简单的方案是：在输入端与地之间并联一只电容来吸收干扰脉冲，或串联一只金属薄膜电阻来限制流入端口的峰值电流。
5、单片机输出端口受驱动能力的限制，一般情况下均需专用的接口芯片。其输出虽因控制对象的不同而千差万别，但一般情况下均满足对输出电压、电流、开关频率、波形上升下降速率和隔离抗干扰的要求。
6、输出电路：单片机输出端-功率端的电路实现方法。
7、脉冲变压器是典型的电磁隔离元件，单片机输出的开关信号转换成一种频率很高的载波信号，经脉冲变压器耦合到输出级。
8、钳位二极管(Clamp)：二极管有一个特性：正向导通反向截止，而且反偏电压继续增加会发生雪崩击穿而导通，我们称之为钳位二极管(Clamp)。
9、PN结的击穿分两种，分别是电击穿和热击穿，电击穿指的是雪崩击穿(低浓度)和齐纳击穿(高浓度)，而电击穿主要是载流子碰撞电离产生新的电子-空穴对(electron-hole)，所以是可恢复的。但是热击穿是不可恢复的，因为热量聚集导致硅(Si)被熔融烧毁。
10、ESD通常都是在芯片输入端的Pad旁边，不能在芯片里面，因为放在里面会有延迟。
11、SPICE（Simulation Program with Integrated Circuit Emphasis）是由美国加州大学伯克利分校的电子研究实验室于1975年开发出来的一种功能非常强大的通用模拟电路仿真器。最初主要被用来验证集成电路中的电路设计，以及预测电路的性能。现在SPICE模型已经广泛应用于电子设计中，可对电路进行非线性直流分析、非线性瞬态分析和线性交流分析。被分析的电路中的元件可包括电阻、电容、电感、互感、独立电压源、独立电流源、各种线性受控源、传输线以及有源半导体器件。SPICE内建半导体器件模型，用户只需选定模型级别并给出合适的参数，利用SPICE模型能够精确计算出系统的静态和动态等各种工作特性，所以也可以用来进行系统级的信号完整性分析。
https://zhuanlan.zhihu.com/p/612099662
12、制程是指特定的半导体制造工艺及其设计规则。不同的制程意味着不同的电路特性。通常，制程节点越小意味着晶体管越小、速度越快、能耗表现越好。
13、NMOS通常都能看到比较好的Snap-back特性，但是实际上PMOS很难有snap-back特性，而且PMOS耐ESD的特性普遍比NMOS好，这个道理同HCI效应，主要是因为NMOS击穿时候产生的是电子，迁移率很大，所以Isub很大容易使得Bulk/Source正向导通，但是PMOS就很难。
14、Trigger（触发）电压: Trigger电压是snap-back的第一个拐点(Knee-point)，寄生BJT的击穿电压，而且要介于BVCEO与BVCBO之间。
15、Hold电压：要维持持续 ON，但是又不能进入栅锁 (Latch-up)状态，否则就进入二次击穿(热击穿)而损坏了。
16、光耦优点：体积小、寿命长、无触点、响应速度快、抗干扰能力强、输入和输出之间绝缘、信号单向传输、易和逻辑电路配合。
17、MOS是场效应管，CMOS是互补金属氧化物半导体。
18、常见的驱动电路：三极管驱动、MOS管驱动。
一、三极管和MOS管的区别
驱动区别：
三极管是电流驱动（基极驱动电压一般高于0.3-0.6V左右即可驱动），而MOS管是电压驱动（驱动电压必须高于Ugs最小值，一般为3-5V左右），而达到饱和时的驱动电压需6-10V。
优缺点：较低的电压就可以驱动三极管，而MOS管驱动电压较高，单片机I/O口的电压不足以驱动MOS管（也有一些较小功率的MOS管，最低驱动电压为2.5 V 左右）。
二、常见的驱动电路方式
1、NPN三极管/ PNP三极管
优点：单片机I/O口电压足够驱动三极管。
缺点：需要负载：如限流电阻（可提高三极管关断速度）、下拉电阻（防止三极管损坏）、通断速率有限。
2、MOS管电压驱动
问题一（可解决）：MOS管需要的驱动电压较大，而单片机I/O口电压较小，不足以驱动MOS管。
解决方法：存在一种小功率的MOS管，最低驱动电压为2.5 V 左右。
问题二（可解决）：但是此时MOS管处于半导通状态，内阻很大，只够驱动小电流负载。
解决方法：该电路中不涉及负载，所以没有影响。
问题三（可解决）：MOS管达到饱和状态所需 驱动电压一般为6V-10V左右，3.3V的电压不足以直接驱动MOS管使其饱和。
解决方法：在I/O口的输出端用三极管或光耦过渡一下。
原理：
当单片机I/O口为高电平时，NPN 三极管Q5导通，直接将N-MOS管控制极G 极拉低，MOS管截止，负载不工作；当单片机I/O口为低电平时，NPN三极管Q5截止，电阻R12 和R13 将24V电源分压得G极电压为：24V*20K/（10K+20K）=8V，MOS管导通并达到饱和状态，负载工作。
驱动事例：PNP三极管s8550驱动继电器、驱动12V和24V继电器、N沟道MOS管驱动加热片。
https://blog.csdn.net/weixin_50183638/article/details/116587357
综上，在三极管和MOS管中，选择MOS管驱动电路较好，原因1：市面上存在小功率的MOS管，即I/O口驱动问题可以解决；原因2：电路中不涉及负载；原因3：在I/O口的输出端用三极管或光耦过渡一下，则可使其饱和。但是由于传输线路过长，可能存在信号失真的问题。
不使用三极管的原因：虽然单片机I/O口可以直接驱动三极管，但是存在关断速度慢的问题，而且需要加负载电阻。
三、信号失真问题解决方法/电路设计
信号为什么会失真？因为传输距离过长，易受外界干扰。
1、输入电路设计：
方法一：提高开关输入信号，在单片机入口处将高电压信号转换成TTL信号。
方法二：提高输入信号电平。
缺点：电路繁杂。
（1）双向保护电路
①作用/优点：防止外界尖峰干扰和静电影响损坏输入引脚。
②具体做法：在输入端增加防脉冲的二极管。
③原理：二极管D1、D2、D3的正向导通压降UF≈0.7 V，反向击穿电压UBR≈30 V，无论输入端出现何种极性的破坏电压，保护电路都能把该电压的幅度限制在输入端所能承受的范围之内。即：VI～VCC出现正脉冲时，D1正向导通；VI～VCC出现负脉冲时，D2反向击穿；VI与地之间出现正脉冲时，D3反向击穿；VI与地之间出现负脉冲时，D3正向导通，二极管起钳位保护作用。缓冲电阻RS约为1.5～2.5 kΩ，与输入电容C构成积分电路，对外界感应电压延迟一段时间。若干扰电压的存在时间小于τ，则输入端承受的有效电压将远低于其幅度；若时间较长，则D1导通，电流在RS上形成一定的压降，从而减小输入电压值。
（2）光耦隔离电路
原理：R为输入限流电阻，使光耦中的发光二极管电流限制在10～20 mA。输入端靠光信号耦合，在电气上做到了完全隔离。同时，发光二极管的正向阻抗值较低，而外界干扰源的内阻一般较高，根据分压原理，干扰源能馈送到输入端的干扰噪声很小，不会产生地线干扰或其他串扰，增强了电路的抗干扰能力。
优点：抗干扰能力强。
结论：输入电路设计选择双向保护/光耦隔离电路。
2、输出电路设计：
（1）直接耦合
5个电阻2个三级管
由T1和T2组成耦合电路来推动T3。T1导通时，在R3、R4的串联电路中产生电流，在R3上的分压大于T2晶体管的基射结压降，促使T2导通，T2提供了功率管T3的基极电流，使T3变为导通状态。当T1输入为低电平时，T1截止，R3上压降为零，T2截止，最终T3截止。R5的作用在于：一方面作为T2集电极的一个负载，另一方面T2截止时，T3基极所储存的电荷可以通过电阻R3迅速释放，加快T3的截止速度，有利于减小损耗。
缺点：电路繁杂。
（2）TTL/CMOS器件耦合
①直接输出
原理：集电极开路器件通过集电极负载电阻R1接至+15 V电源，提升了驱动电压。
缺点：开关速度低，若用其直接驱动功率管，则当后续电路具有电感性负载时，由于功率管的相位关系，会影响波形上升时间，造成功率管动态损耗增大。
②快速开通输出
改进点：只提高开关速度。
原理：当TTL输出高电平时，输出点通过晶体管T1获得电压和电流，充电能力提高，从而加快开通速度，同时也降低了集电极开路TTL器件上的功耗。
③推免式电路
1个电阻2个三级管
改进点：提高开通和关断时的速度。
原理：输出晶体管T1是作为射极跟随器工作的，不会出现饱和，因而不影响输出开关频率。
综上，如果输出电路设计选择TTL/CMOS器件耦合方式，那么选择推免式电路。
（3）脉冲变压器耦合
优点：
①变压器可以直接与功率管等强电元件耦合；
②相对灵活，因为变压器可通过调整电感量、原副边匝数等来适应不同推动功率的要求；
③变压器副线圈输出信号可以跟随功率元件的电压而浮动，不受其电源大小的影响。
原理：这种电路必须有一个脉冲源，脉冲源的频率是载波频率，应至少比单片机输出频率高10倍以上。脉冲源的输出脉冲送入控制门G，单片机输出信号由另一端输入G门。当单片机输出高电平时，G门打开，输出脉冲进入变压器，变压器的副线圈输出与原边相同频率的脉冲，通过二极管D1、D2检波后经滤波还原成开关信号，送入功率管。当单片机输出低电平时，G门关闭，脉冲源不能通过G门进入变压器，变压器无输出。当单片机输出较高频率的脉冲信号时，可以不采用脉冲源和G门，对变压器原副边电路作适当调整即可。
（4）光电耦合
优点：可以传输线性信号，也可以传输开关信号。
缺点：响应速度慢使开关延迟时间加长。
原理：单片机输出控制信号经缓冲器7407放大后送入光耦。R2为光耦输出晶体管的负载电阻，它的选取应保证：①在光耦导通时，其输出晶体管可靠饱和；②在光耦截止时，T1可靠饱和。
综上，输出电路设计选择推免式TTL/CMOS器件耦合方式电路。
以上内容来源：
四、ESD（Elctrostatic Discharge）静电放电保护电路
1、静电危害
通常瞬间电压非常高(大于几千伏)，所以这种损伤是毁灭性和永久性的，会造成电路的直接烧毁。
2、静电保护原理
利用钳位二极管反向截止特性让旁路在正常工作时处于断开状态，当外界有静电时，旁路二极管发生雪崩击穿，从而形成旁路通路保护了内部电路或者栅极。
3、静电保护具体做法
需要在导通的瞬间控制电流，一般为保护二极管会再串联一个高电阻。
4、ESD的标准
根据静电的产生方式以及对电路的损伤模式不同通常分为四种测试方式：人体放电模式(HBM:
Human-Body Model)、机器放电模式(Machine Model)、元件充电模式(CDM: Charge-Device Model)、电场感应模式(FIM:
Field-Induced Model)，但是业界通常使用前两种模式来测试(HBM, MM)。
（1）人体放电模式(HBM)：人体摩擦产生了电荷突然碰到芯片释放的电荷导致芯片烧毁击穿。业界对HBM的ESD标准也有迹可循(MIL-STD-883C
method 3015.7，等效人体电容为100pF，等效人体电阻为1.5Kohm)，或者国际电子工业标准(EIA/JESD22-A114-A)也有规定。如果是MIL-STD-883C method 3015.7，它规定小于<2kV的则为Class-1，在2kV~4kV的为class-2，4kV~16kV的为class-3。
（2）机器放电模式(MM)：机器(如robot)移动产生的静电触碰芯片时由pin脚释放，次标准为EIAJ-IC-121 method 20(或者标准EIA/JESD22-A115-A)，等效机器电阻为0 (因为金属)，电容依旧为100pF。由于机器是金属且电阻为0，所以放电时间很短，几乎是ms或者us之间。但是更重要的问题是，由于等效电阻为0，所以电流很大，所以即使是200V的MM放电也比2kV的HBM放电的危害大。而且机器本身由于有很多导线互相会产生耦合作用，所以电流会随时间变化而干扰变化。
5、ESD测试方法
类似FAB里面的GOI测试类似，指定pin之后先给他一个ESD电压，持续一段时间后，然后再回来测试电性看看是否损坏，没问题再去加一个step的ESD电压再持续一段时间，再测电性，如此反复直至击穿，此时的击穿电压为ESD击穿的临界电压(ESD failure threshold Voltage)。通常给电路打三次电压(3 zaps)，为了降低测试周期，通常起始电压用标准电压的70% ESD
threshold，每个step可以根据需要自己调整50V或者100V。
另外，因为每个chip的pin脚很多，所以需要分为几种组合：I/O-pin测试(Input and Output pins)、pin-to-pin测试、Vdd-Vss测试(输入端到输出端)、Analog-pin。
（1）I/O pins：就是分别对input-pin和output-pin做ESD测试，而且电荷有正负之分，所以有四种组合：input+正电荷、input+负电荷、output+正电荷、output+负电荷。测试input时候，则output和其他pin全部浮接(floating)，反之亦然。
（2）pin-to-pin测试:静电放电发生在pin-to-pin之间形成回路，但是如果要每每两个脚测试，组合太多，因为任何的I/O给电压之后如果要对整个电路产生影响一定是先经过VDD/Vss才能对整个电路供电，所以改良版则用某一I/O-pin加正或负的ESD电压，其他所有I/O一起接地，但是输入和输出同时浮接(Floating)。
（3）Vdd-Vss之间静电放电：只需要把Vdd和Vss接起来，所有的I/O全部浮接(floating)，这样给静电让他穿过Vdd与Vss之间。
（4）Analog-pin放电测试：因为模拟电路很多差分比对(Differential Pair)或者运算放大器(OP AMP)都是有两个输入端的，防止一个损坏导致差分比对或运算失效，所以需要单独做ESD测试，当然就是只针对这两个pin，其他pin全部浮接(floating)。
6、制程上的ESD——测试部分
静电放电保护可以从FAB端的Process解决，也可以从IC设计端的Layout来设计。
制程上的ESD：要么改变PN结，要么改变PN结的负载电阻，而改变PN结只能靠ESD_IMP了，而改变与PN结的负载电阻，就是用non-silicide或者串联电阻的方法。
（1）Source/Drain的ESD implant：因为LDD结构在gate poly两边很容易形成两个浅结，而这个浅结的尖角电场比较集中，而且因为是浅结，所以它与Gate比较近，所以受Gate的末端电场影响比较大，所以这样的LDD尖角在耐ESD放电的能力是比较差的(<1kV)，所以如果这样的Device用在I/O端口，很容造成ESD损伤。
根据这个理论，所以需要一个单独没有LDD的器件，但是需要另外一道ESD implant，打一个比较深的N+_S/D，这样就可以让那个尖角变圆而且离表面很远。优点：明显提高ESD击穿能力(>4kV)。
缺点：额外的MOS的Gate就必须很长，因为要防止穿通(punchthrough)，而且因为器件发生变化，所以需要单独提取器件的SPICE Model。
（2）接触孔(contact)的ESD implant
在LDD器件的N+漏极的孔下面打一个P+的硼，而且深度要超过N+漏极(drain)的深度，这样就可以让原来Drain的击穿电压降低(8V-->6V)，所以可以在LDD尖角发生击穿之前先从Drain击穿导走从而保护Drain和Gate的击穿。
优点：器件尺寸保持不变，且MOS结构没有改变，故不需要重新提取SPICE model。缺点：只适用于non-silicide制程。
（3）SAB (SAlicide Block)
一般为了降低MOS的互连电容，会使用silicide/SAlicide制程，但是器件如果工作在输出端，器件的负载电阻会变低，外界ESD电压将会全部加载在LDD和Gate结构之间很容易击穿损伤，所以在输出级的MOS的Silicide/Salicide通常会用SAB(SAlicide Block)光罩挡住RPO，不要形成silicide，增加一个photo layer。
优点：ESD电压可以从1kV提高到4kV。
缺点：成本高。
（4）串联电阻法：原理类似第三种(SAB)增加电阻法，串联一个电阻(比如Rs_NW，或者HiR，等)，这样也达到了SAB的方法。
优点：成本低。
7、设计上的ESD——实操部分
（1）原理：以NMOS为例，原理都是Gate关闭状态，Source/Bulk的PN结本来是短接0偏，当I/O端有大电压时，则Drain/Bulk PN结雪崩击穿，瞬间bulk有大电流与衬底电阻形成压差导致Bulk/Source的PN正偏，所以这个MOS的寄生横向NPN管进入放大区(发射结正偏,集电结反偏)，所以呈现Snap-Back特性，起到保护作用。PMOS同理推导。
（2）具体做法：一般都是把Gate/Source/Bulk短接在一起，把Drain结在I/O端承受ESD的浪涌(surge)电压，NMOS称之为GGNMOS (Gate-Grounded NMOS)，PMOS称之为GDPMOS (Gate-to-Drain PMOS)。
（3）问题一：怎么触发BJT？
必须有足够大的衬底电流，现在普遍采用的多指交叉并联结构(multi-finger)。
缺点：基区宽度增加，放大系数减小，Snap-back不容易开启。而且随着finger数量增多，会导致每个finger之间的均匀开启变得很困难。
解决方法：
①利用SAB(SAlicide-Block)在I/O的Drain上形成一个高阻的non-Silicide区域，使得漏极方块电阻增大，而使得ESD电流分布更均匀，从而提高泄放能力。
②增加一道P-ESD (Inner-Pickup imp，类似上面的接触孔P+ ESD imp)，在N+Drain下面打一个P+，降低Drain的雪崩击穿电压。
8、常见是ESD设计方法
（1）电阻分压
（2）二极管
（3）MOS管
（4）寄生BJT
（5）SCR(PNPN structure)
以上内容来源：
https://m.sohu.com/a/125038455_468626/?pvid=000115_3w_a
综上，该驱动电路选择MOS管驱动，在I/O口的输出端用三极管/光耦过渡一下。输入电路设计选择：双向保护电路。输出电路设计选择：推免式TTL/CMOS器件耦合方式电路。无需要加静电保护电路。
REALSENSE产品
多摄像头配置- D400系列立体摄像头
1、介绍
多深度传感器实时捕捉。首先，将深度传感器向内配置，允许同时捕获物体的正面和背面，从而可以实时捕获物体的整个表面体积；然后将深度传感器向外配置，创建一个具有更宽视场(FOV)的深度传感器系统，可用于捕获向前和向后的深度。
特点：当深度传感器在视场重叠时，它们不会受到任何显著的干扰，并且它们都可以在相同的时间和帧速率下进行硬件同步捕获。
所以，这种复合FOV配置适用于自主机器人、无人机和车辆，以及需要持续分析广泛周围区域的安全系统。
2、相机连接
多个摄像头可以连接到一台PC上，并将能够传输独立的数据。然而，如果需要硬件同步它们，以便它们以完全相同的时间和速率捕获，则需要通过同步电缆连接摄像机，并且需要在软件中配置具有单个主(或外部生成的同步信号)和多个从。连接器端口可以在摄像机上找到，并且需要组装电缆。在最简单的设计中，基本上只有两条电缆需要从主设备连接到从设备。
适用范围：相机之间的距离相对较小，约小于3米，推荐使用屏蔽双绞线进行无源互连。
注：电阻器和电容器必须靠近连接器
对于更长的连接，有源电路可以保证信号的完整性和ESD保护。其中一个例子是使用RS-485/RS-422收发器，如下所示。
该电路采用RJ-45以太网跳线传输两个模块之间的同步信号。J3跳线，使一个相机是主(发射器)另一个从(接收器)。与被动解决方案类似，多个从机可以在多点或星型配置中连接到一个主机。插拔线段可以使用RJ-45模块化分配器连接。
值得注意的是，如果不采取适当的措施，观察到ESD/EMI事件(例如:静电)可能导致帧计数器复位，即使流将继续。对于深度同步，这个计数器复位可以忽略不计。然而，在某些情况下，第三个彩色成像仪(RGB相机)被观察到在这些ESD事件中冻结。在相同的条件下，D435被观察到对这个问题比D415更健壮。
