技术
<p><em>作者：陈亮 一博科技高速先生团队队员</em></p>
<p>说起电容，想必大家都不陌生，大到卫星航母，小到智能手环，电路里处处离不开电容，电路中的电容形态各异，发挥的作用也各不相同。最常用的功能可能要数储能，滤波和耦合了。记得最早接触电容还是高中那会，物理老师给我们讲电容和电容器，电容的特性就是隔直通交。当时我和小伙伴那叫一个一脸懵逼，两个极板中间明明是绝缘的真空，电流到底是怎么流过绝缘的真空的？今天我们就来看看电流到底是怎么流过绝缘介质的。</p>
<p>看到这屏幕前的小伙伴想必也懵逼了，难道我点错了，这里不是要讲隔直通交吗？亲，你没有迷路，这里就是隔直通交会场，请稍安勿躁，待我翻开笔记慢慢道来。</p>
<p>电源平面的处理，在PCB设计中占有很重要的地位。在一个完整的设计项目中，通常电源的处理情况能决定此次项目30%-50%的成功率，本次给大家介绍在PCB设计过程中电源平面处理应该考虑的基本要素。</p>
<p>1、做电源处理时，首先应该考虑的是其载流能力，其中包含2个方面。</p>
<p>(a)电源线宽或铜皮的宽度是否足够。要考虑电源线宽，首先要了解电源信号处理所在层的铜厚是多少，常规工艺下PCB外层（TOP/BOTTOM层）铜厚是1OZ（35um），内层铜厚会根据实际情况做到1OZ或者0.5OZ。对于1OZ铜厚，在常规情况下，20mil能承载1A左右电流大小；0.5OZ铜厚，在常规情况下，40mil能承载1A左右电流大小。</p>
<p>电子电路很容易在过压、过流、浪涌等情况发生的时候损坏，随着技术的发展，电子电路的产品日益多样化和复杂化，而电路保护则变得尤为重要。电路保护元件也从简单的玻璃管保险丝，变得种类更多，防护性能更优越。</p>
<p>电路保护的意义是什么？</p>
<p>在各类电子产品中，设置过压保护和过流保护变得越来越重要，那么电路保护的意义到底是什么，今天就来跟大家聊一聊：</p>
<p>(1)由于如今电路板的集成度越来越高，板子的价格也跟着水涨船高，因此我们要加强保护。</p>
<p>(2)半导体器件，IC的工作电压有越来越低的趋势，而电路保护的目的则是降低能耗损失，减少发热现象，延长使用寿命。</p>
<p>在PCB设计的时候，电源与地虽然是最后才布线，但电源与地处理的好坏，是影响系统性能好坏的重要一环。今天上尉Shonway就分享一下这个电源与地如何处理？</p>
<p>对于双面板来说，电源与地都只能布在顶层与底层，跟信号线混在一起，这个没办法了，只能挤了。双面板空间不够布电源，只能画线。画线就要考虑这个线宽了，画多少粗呢，这就是一个学问了。</p>
<p>运算放大器最初诞生时是用来作为各种模拟信号的运算，这个名字后来一直沿用至今，但是现在已经不仅仅是所谓的“运算”了，如今它充当的角色更多的是“信号调理兼放大”。信号放大可以说是对模拟信号最基本的处理了，放大的本质是能量的控制和转换，它在输入信号的作用下，通过放大电路将直流电源的能量转化成负载所获得的能量，使得负载从电源获得的能量大于信号源所提供的能量，这也就说明，负载上总是获得比输入信号大得多的电压或者电流，有时这两种情况都发生。</p>
<p>以下是我们在使用运算放大器时需要注意的几个重要问题，我争取用最简单的原理图以“看图说话”的方式来说清楚我要表达的意思，以免给工程师朋友带来不必要的视觉疲劳。</p>
<p>电路保护器件就是为电路和电子元器件提供防护的被动元件。电路保护主要是保护电子电路中的元器件在受到过压、过流、浪涌、电磁干扰等情况下不受损坏。作为电子工程师必不可少的就是跟电子元器件打交道，其中也少不了为客户提供防护方案设计、整改以及电路保护器件选型建议。但是在为客户提供方案及选型建议前，工程师自己首先要清楚客户的产品需要哪种防护，防护的重点是以过流为主?过压为主还是在防雷限压的基础上要兼顾静电放电?以下是几种常见的电路保护类型及过压过流防护器件选型要点。</p>
<p><strong>电路保护的几种常见类型</strong></p>
<p>1、过流保护(over current)</p>
<h3>1、传导干扰的两种形式</h3>
<p>在电子镇流器的传导干扰方式可分为两类，即共模干扰与差模干扰。差模干扰是指在相线L与中线N之间存在相位相反的干扰信号；共模干扰是指在相线L与地GND之间以及中线N与地之间存在的相位相同、幅度也基本相等的干扰信号。后一类来自电磁空间辐射、分布电容的寄生耦合，漏磁感应，即同一个干扰源通过寄生参数耦合到相线和中线上，它对电源线的每一根的作用基本上是相同的，因而所产生的干扰电压是共模的。</p>
<p>一般这两种干扰是同时存在的，由于线路的阻抗不平衡，两种干扰在传输过程中还会相互转化，情况十分复杂。这也是人们对消除电子镇流器的传导干扰所以感到棘手的一个原因。</p>
<p>磁珠的功能主要是消除存在于传输线结构(电路)中的 磁珠 的电路元件符号RF噪声，RF能量是叠加在直流传输电平上的交流正弦波成分，直流成分是需要的有用信号。要消除这些不需要的信号能量，使用片式磁珠扮演高频电阻的角色(衰减器)。</p>
<p>磁珠有很高的电阻率和磁导率，它等效于电阻和电感串联，但电阻值和电感值都随频率变化。 它比普通的电感有更好的高频滤波特性，在高频时呈现阻性，所以能在相当宽的频率范围内保持较高的阻抗，从而提高调频滤波效果。</p>
<p>作为电源滤波，可以使用电感。磁珠的电路符号就是电感但是型号上可以看出使用的是磁珠。在电路功能上，磁珠和电感是原理相同的，只是频率特性不同罢了。</p>
<p><strong>PCB布局规则</strong></p>
<p>1、在通常情况下，所有的元件均应布置在电路板的同一面上，只有顶层元件过密时，才能将一些高度有限并且发热量小的器件，如贴片电阻、贴片电容、贴片IC等放在底层。</p>
<p>2、在保证电气性能的前提下，元件应放置在栅格上且相互平行或垂直排列，以求整齐、美观，在一般情况下不允许元件重叠；元件排列要紧凑，元件在整个版面上应分布均匀、疏密一致。</p>
<p>3、电路板上不同组件相临焊盘图形之间的最小间距应在1MM以上。</p>
<h2><strong>钽电容简介</strong></h2>
<p>钽电容全称是钽电解电容（也有人叫钽质电容器），属于电解电容的一种，使用金属钽做介质，不像普通电解电容那样使用电解液，因此适合在高温下工作，是电容器中体积小而又能达到较大电容量的产品，在电源滤波、交流旁路等用途上少有竞争对手。</p>
<p><strong>优点：</strong></p>
<p>钽电容本身几乎没有电感，但这也限制了它的容量。此外，由于钽电容内部没有电解液，很适合在高温下工作。</p>
<p><strong>一、原理图常见错误</strong></p>
<p>(1)ERC报告管脚没有接入信号：</p>
<p>1. 创建封装时给管脚定义了I/O属性;</p>
<p>2. 创建元件或放置元件时修改了不一致的grid属性，管脚与线没有连上;</p>
<p>3. 创建元件时pin方向反向，必须非pin name端连线。</p>
<p>4. 而最常见的原因，是没有建立工程文件，这是初学者最容易犯的错误。</p>
<p>(2)元件跑到图纸界外：没有在元件库图表纸中心创建元件。</p>
<p><em>作者：陈亮</em></p>
<p>相信大家已经看过了我的上篇谜一样的电容之隔直通交的处女作，弹指一挥间，一周就过去了，小陈又和大家见面了（说到小陈，大家不要误会，实在是前高速先生小陈名气太大，大家叫我小小陈也可以）。作为新人，初来乍到，在此算是正式和大家打个招呼，以后还请大家多多关照。今天我们来了解一番电容中绝缘介质的相对介电常数，可能有的小伙伴就要问了：“电容器生产出来之后，介质都固定了，我们了解电容介质的介电常数的影响又有什么作用呢？”请大家稍安勿躁，且听我慢慢道来。作为攻城狮不仅仅需要关注实际电容器，更需要关注信号传输路径中的电容。例如信号线对地平面构成的电容大小会直接影响传输线阻抗、信号线对周围信号线的电容大小会直接影响串扰等。</p>
<p>在电子设计中，最常碰到的技术就是电路板的接地，从最常见的单模拟电路回路接地、单纯的数字电路回路接地到模拟数字电路的混合接地，从这些接地的方式中无不显示着电子设计的发展。如果你设计的产品还有其他的要求，例如经过EMC的检测，电路板的信号频率比较高(信号的上升时间为10ns甚至更低的数量级)，那么，需要考虑的接地技术又要符合此时的因素。那么，今天就来分析说明下在这些因素的接地技术。</p>
<p>在分析电路板的接地技术之前，首先要明白一个原因，接地技术是为了提高电路稳定的因素之一。在电路设计中，通过各种接地技术来减小环路，就是这种方法之一。现在简单说下减少地环路影响采取的技术。</p>
<p><strong>1、运放输出端加一小电阻的作用?</strong></p>
<p>答：运放输出短路的保护方法很简单，只要用一个小电阻R串接于运放的输出端，如图所示，就能防止输出短路失效。如果这个电阻接到反馈环路内，如图中虚线所示，除输出电压明显下降外(负载为2kΩ时，图中数值情况下，Vo可下降10%)，对电路的其它性能无任何影响。</p>
<p>在开关电源布线中，基本原则是：根据实际应用，先分清楚地线的种类，然后选择不同的接地方式；不论何种接地方式，都须遵守“低阻抗，低噪声”的原则。以下将介绍开关电源实际布线过程中要考虑各种“地”的特点及接地方式。</p>
<p>如图是电容耦合电路的几种同功能电路，它们都是电容耦合电路，但是各有不同，或是耦合电容的容量不同，或是电路形式不同。通过对同功能电路的分析可以扩展知识面，提高分析电路的能力。</p>
<img alt="电容耦合" data-align="center" data-entity-type="file" data-entity-uuid="f9228774-53f7-4204-86f6-88febff37377" src="/sites/default/files/inline-images/%E7%94%B5%E5%AE%B9%E8%80%A6%E5%90%88.jpg" />
<p>差分传输是一种信号传输的技术，区别于传统的一根信号线一根地线的做法，差分传输在这两根线上都传输信号，这两个信号的振幅相同，相位相反。在这两根线上的传输的信号就是差分信号。信号接收端比较这两个电压的差值来判断发送端发送的逻辑状态。在电路板上，差分走线必须是等长、等宽、紧密靠近、且在同一层面的两根线。</p>
<p>随着电子产品集成度、处理器速度、开关速率和接口速率的不断提升，电子产品ESD/EMI/EMC问题日益突出，尤其是当手持电子设备向轻薄小巧方向发展而且产品功能不断增加时，它们的输入/输出端口也随之增多，导致静电放电进入系统并干扰或损坏集成电路，电路保护是最容易出现问题的部分，也是容易被忽略的问题。</p>
<p>在通信、消费、军工、航空航天等领域，ESD往往是引起电路失效的罪魁祸首，而过流过压保护器件选择、传导辐射电磁干扰消除、EMC测试环境等问题成为工程师在设计时的难点，这些问题该怎么解决呢？</p>
<p><strong>一、电路保护从元器件选型开始</strong></p>
