技术
<p>产生浪涌的原因是多方面的，浪涌是一种上升速度高、持续时间短的尖峰脉冲。电网过压、开关打火、虬源反向、静电、电机/电源噪声等都是产生浪涌的因素。而浪涌保护器为电子设备的电源浪涌防护提供了一种简便、经济、可靠的防护方法。</p>
<p>众所周知，电子产品在使用中经常会遇到意外的电压瞬变和浪涌，从而导致电子产品的损坏，损坏的原因是电子产品中的半导体器件(包括二极管、晶体管、可控硅和集成电路等)被烧毁或击穿。</p>
<p>防电磁干扰主要有三项措施，即屏蔽、滤波和接地。往往单纯采用屏蔽不能提供完整的电磁干扰防护，因为设备或系统上的电缆是最有效的干扰接收与发射天线。许多设备单台做电磁兼容实验时都没有问题，但当两台设备连接起来以后，就不满足电磁兼容的要求了，这就是电缆起了接收和辐射天线的作用。唯一的措施就是加滤波器，切断电磁干扰沿信号线或电源线传播的路径，与屏蔽共同构成完美的电磁干扰防护，无论是抑制干扰源、消除耦合或提高接收电路的抗能力。都可以采 用滤波技术。</p>
<p> 尽管目前半导体集成度越来越高，许多应用也都有随时可用的片上系统，同时许多功能强大且开箱即用的开发板也越来越可轻松获取，但许多使用案例中电子产品的应用仍然需要使用定制PCB。在一次性开发当中，即使一个普通的PCB都能发挥非常重要的作用。PCB是进行设计的物理平台，也是用于原始组件进行电子系统设计的最灵活部件。</p>
<p> 本文将介绍几种PCB设计黄金法则，这些法则自25年前商用PCB设计诞生以来，大多没有任何改变，且广泛适用于各种PCB设计项目，无论是对年轻的电子设计工程师还是更为成熟的电路板制造商，都具有极大的指导性作用。</p>
<p>设计人员往往忽略高容量、多层陶瓷电容(MLCC)随其直流电压变化的特性。所有高介电常数或II类电容(B/X5R R/X7R和F/Y5V特性)都存在这种现象。然而，不同类型的MLCC变化量区别很大。Mark Fortunato曾经写过一篇关于该主题的文章，给出的结论是：您应该核对电容的数据资料，确认电容值随偏压的变化。但如果数据资料中未提供这一信息又该如何呢？您如何确定电容在具体应用条件下变小了多少？</p>
<p><strong>对电容与偏压关系进行特征分析的理论</strong></p>
<p>作为一名PCB设计工程师，具备一些高速方面的知识是非常有必要的，甚至说是必须的。就信号来说，高速信号通常见于各种并行总线与串行总线，只有知道了什么是总线，才能知道它跑多快，才能开始进行布线。</p>
<p><strong>总线</strong></p>
<p>总线是两个或两个以上设备通讯的共享物理通路，是信号线的集合，是多个部件间的公共连线，用于在各个部件间传输信息。接照工作模式不同，总线可以分为两种类型：一种是并行总线，一种是串行总线。</p>
<p><strong>并行总线</strong></p>
<p>在我们的印象中，电阻就是起到阻碍电流的作用的。但是0欧电阻？不能阻挡电流的电阻我们要它干什么用？实际上，0欧电阻并不是一开始就出现的，而且大部分0欧电阻——都是贴片电阻。这是和它的用途息息相关的。</p>
<p>在电路板还大部分采用过孔式双面板设计的时候，并没有多少0欧电阻的发挥空间，在当时如果有公司想要节省一些成本或是其他原因而采用单层电路板，碰到不能布线的地方会使用飞线或过孔线来连接电路被分割开的两个部分。而随着时间推移，大规模工业生产中越来越多的利用到贴片元器件，这也使得生产贴片单面电路板的时候遇到了同样的问题，飞线将很难焊接到贴片的焊盘里，这时候采用0欧电阻可以在较细的线路上“飞跃”过去，减少设计的难度。</p>
<p><em>作者： Digi-Key 工程师 Barley Li</em></p>
<p>电容的规格书中经常包含“纹波电流”规格。这个规格对我们的产品设计有什么影响吗？</p>
<p>纹波电流（I）是流过电容的交流电流。由于电容中存在内阻（ESR），因此纹波电流会产生热量§以影响电容寿命和功能。过多的热量可能会导致超过电容的最大允许核心温度，从而损坏电容。</p>
<p>P = I² x ESR</p>
<p>随着当前电子产品的信号速率不断提高，“高速信号”在 PCB 设计中已经非常常见。因此，不管是PCB设计初学者，还是PCB设计从业者，“高速PCB设计”都是大家必须要掌握的设计技能，这其中包括PCB设计理论及设计规范与规则。</p>
<p><strong>一些高速PCB设计的规则分析</strong></p>
<p><strong>01</strong></p>
<p>PCB布局设计时，应充分遵守沿信号流向直线放臵的设计原则，尽量避免来回环绕。</p>
<p>原因分析：避免信号直接耦合，影响信号质量。</p>
<img alt="MLCC温度特性由EIA规格与JIS规格等制定" data-align="center" data-entity-type="file" data-entity-uuid="0e536683-bcbe-4721-8e80-d04b68411ac3" height="271" src="/sites/default/files/inline-images/01_34.png" width="650" />
<p>随着人们对电子设备的需求趋于平缓，在笔记本电脑、手机、数码相机 (DSC) 等各种应用设备的电源电路方面，以前未引起重视的由电容器振动所产生的“啸叫”问题已成为设计方面的课题。</p>
<p>电源电路是一个电子产品的重要组成部分，电源电路设计的好坏，将直接影响产品性能的好坏。接下来，就和大家分享一些工程师关于电源PCB设计的经验总结，希望对大家有所帮助。</p>
<p><strong>电源PCB布局布线的基本原则</strong></p>
<p>1）选择正确的板层数量和铜厚。</p>
<p>2）在系统设计布局规划上，电源电路应该尽可能靠近负载电路。尤其核心处理器的电源应该尽可能的靠近，如果离的远，瞬态响应和线路阻抗都可能出现问题。</p>
<p>3）散热回路应该尽可能靠近电源电路以减少热阻。</p>
<p>将电容器焊接在电路板上之后的工序中，在操作过程中如果电路板发生弯曲，则会导致电容器断裂。为避免这种情况发生，将电容器安装在电路板弯曲部位的反方向上，会有比较好的效果。</p>
<p>这里，就不易对电路板翘曲或弯曲施加压力的零件安装方法做如下介绍。</p>
<p><strong>1）电路板施压方向与零件安装方向</strong></p>
<p>电阻并联电路是最基本的并联电路，所有负责的电路都可以转化成电阻串联电路和电阻并联电路来进行工作原理的理解。并联电路和串联电路特性完全不一样，是完全不同的电路，它们之间不能相互等效（电阻并联电路图）。</p>
<img alt="电阻并联电路图" data-align="center" data-entity-type="file" data-entity-uuid="21dcb3b9-176d-47d0-9d43-516cc4999aec" src="/sites/default/files/inline-images/1_97.png" />
<p>电容器有着各式各样的种类。如图1所示，电容器以生产材料可划分为陶瓷电容器、钽电解电容器、铝电解电容器等。特别是多层陶瓷电容器，体积虽小但容量大，经常被用于去藕、电源电压的平滑化、滤波等各种电路中。已成了提升手机、电视机性能所不可缺少的元件。</p>
<p>在PCB设计的过程中，有些工程师为了节省时间不想进行表底层整板铺铜。这样做到底对不对呢？表底层铺铜对PCB来说是否有必要？</p>
<p>首先，我们需要明确：表底层铺铜到底对PCB来说是有好处和有必要的，但是整板铺铜需遵守一些条件。</p>
<p><strong>表底层整板铺铜的好处</strong></p>
<p>1、从EMC角度上看，表底层整板铺地铜，对内层信号对内层信号提供额外的屏蔽防护及噪声抑制，同时对表底层器件和信号也有一定的屏蔽防护。</p>
<p>PCB新手在刚开始总会踩各种各样的“坑”，比如常见的间距问题：导线之间的间距、焊盘与焊盘之间的间距等。本文就来和大家聊聊PCB设计中的安全间距问题。</p>
<p><strong>电气安全间距</strong></p>
<p>1、导线之间间距</p>
<p>这个间距需要考虑PCB生产厂家的生产能力，建议走线与走线之间的间距不低于4mil。最小线距，也是线到线，线到焊盘的间距。那么，从我们的生产角度出发的话，当然是在有条件的情况下越大越好了。一般常规的10mil比较常见了。</p>
<p>2、焊盘孔径与焊盘宽度</p>
<section>电磁干扰的三要素是干扰源、干扰传输途径、干扰接收器。EMC就围绕这些问题进行研究。最基本的干扰抑制技术是屏蔽、滤波、接地。它们主要用来切断干扰的传输途径。广义的电磁兼容控制技术包括抑制干扰源的发射和提高干扰接收器的敏感度，但已延伸到其他学科领域。</section>
<p>电容种类繁杂，但无论再怎么分类，其基本原理都是利用电容对交变信号呈低阻状态。交变电流的频率f越高，电容的阻抗就越低。旁路电容起的主要作用是给交流信号提供低阻抗的通路;去耦电容的主要功能是提供一个局部的直流电源给有源器件，以减少开关噪声在板上的传播和将噪声引导到地，加入去耦电容后电压的纹波干扰会明显减小;滤波电容常用于滤波电路中。</p>
<p>对于理想的电容器来说，不考虑寄生电感和电阻的影响，那么在电容设计上就没有任何顾虑，电容的值越大越好。但实际情况却相差很远，并不是电容越大对高速电路越有利，反而小电容才能被应用于高频。</p>
