本帖最后由 bum_ma 于 2025-7-22 18:32 编辑
一．基础元器件
1. 电阻
1）最多功能的0欧姆电阻的妙用
①调试方便或兼容设计
②未确定参数的时候代替用
③PCB布线时跨线用
2)磁珠，电容，电感，0欧电阻的区别：
①磁珠对于频率不确定或无法预知的情况，磁珠不合。
②电容隔直通交，造成浮地。
③电感体积大，杂散参数多，不稳定。
④0欧电阻相当于很窄的电流通路，能够有效地限制环路电流，使噪声得到抑制。电阻在所有频带上都有衰减作用(0欧电阻也有阻抗)，这点比磁珠强。
2. 电容
电容的作用：蓄电，平滑，耦合，去耦
电路中为什么要加电容？为什么要加各种值的电容？以及怎么来布电容？
1) 加电容可以过滤干扰波形
2) 容值不同，过滤的波形频率就不同
3) PCB上的这些电容放哪里？
电源管脚的电容该怎么放置？
1）小电容靠近管脚放置，大电容放置在IC周围，又是经验总结，大家都是这么放的吧？那为什么要这样放置呢？——根据电容去偶半径总结。如果放置的电容超过了去耦半径，那就会失去的真正作用。容值最小的电容，有最高的谐振频率，去耦半径最小，因此放在最靠近芯片的位置。依次，容值大一点的就稍远。另外一个原因是：如果电容离IC电源引脚较远，则布线阻抗将减小电容的效力。
2）陶瓷电容具有很低的ESR和ESL（它们也很便宜），其次是钽电容，提供适中的ESR和ESL，但相对有较高的电容/体积比，因此它们用于更高值的旁路电容。
3）各电容对频率的滤除效果
4.7μF的钽电容，对比较低频率的噪声滤除比较有效；
0.1μF、0603的陶瓷电容，对1-50MHz区域的噪声滤除效果比钽电容有效；
0.001μF、0402的陶瓷电容，对于50MHz以上的高频噪声滤除比较有效；
IC厂商建议每个电源引脚上0.1μF陶瓷电容” - 用于各种模拟和数字IC。
4)电容滤波使用说明
一般的10PF左右的电容用来滤除高频的干扰信号，0.1UF左右的用来滤除低频的纹波干扰，还可以起到稳压的作用。
常使用的小电容为 0.1uF的CBB电容较好(瓷片电容也行)，当频率更高时，还可并联更小的电容，例如几pF，几百pF的。而在数字电路中，一般要给每个芯片的电源引脚上并联一个0.1uF的电容到地（这个电容叫做退耦电容，当然也可以理解为电源滤波电容,越靠近芯片越好），因为在这些地方的信号主要是高频信号，使用较小的电容滤波就可以了。
一般来讲，大电容滤除低频波，小电容滤除高频波。电容值和你要滤除频率的平方成反比。
具体电容的选择可以用公式C=4Pi*Pi /(R * f * f )
3. 电感
1）电感的特性：通直流，阻交流；通低频，隔高频
电感的作用：
①滤波，因为它有通直流隔交流的特性，所以可以在制作的时候设定一定的参数从而达到滤除不想要的电信号。
②震荡电路 一般在射频部分用的多
③抗干扰
④开关电源电路，储能。
2）电感在电路的作用：
①积蓄能量：线圈内流动的电流产生磁场，该磁场再产生电流，通过这种方式，线圈可将电能积蓄为磁能。这是通过线圈的电感性实现的。
②整理信号：除去干扰信号，只让需要的信号通过。根据信号频率大小的不同，线圈发挥的作用也不同。
3）电感积蓄能量的作用，主要在DC-DC电源场合，利用的就是“流经电感的电流无法突变”这个特性
4）从电抗器的角度来说说电感整理信号的作用，如果把电感串联在一个直流电的供电电路中，由于主要成分是直流电，电感对于直流电几乎没有阻碍，直流电可以很方便的通过，但是电源的纹波一类的就无法正常通过，此时电感就能起到电源滤波的作用。
由于电抗器频率越高阻抗越高的特性，还可以很容易的制作成滤波器电路，可以配合电阻组成RL滤波器，也可以配合电容组成LC滤波器。当电感串联在信号回路中，电阻或电容并联在信号回路中，此时就是一个低通滤波器，低频信号容易通过，高频信号不容易通过。当电感并联在信号回路中，电阻或电容串联信号回路中，此时就是一个高通滤波器，高频信号容易通过，低频信号不容易通过。
如果使用LC滤波器，由于LC电路存在一个谐振频率，所以不管高通还是低通滤波器，LC滤波器会让这个谐振频率的信号无阻碍的通过甚至能放大这个信号，设计电路时要尽量避开这个谐振频率点。
4. 晶振
1）属性
①晶振定义与分类；
石英晶振是石英晶体谐振器和石英晶体时钟振荡器的统称，它是一种用于稳定频率和选择频率的电子元件，可分无源晶振和有源晶振两种类型。
A. 无源晶振为Crystal（晶体）
其必须借助外部的有源激励和振荡电路才能起振，振荡频率主要取决于晶体的切割方式，外部振荡电路也部分影响着振荡频率的精度。振荡电路中包含两个Trim电容，由于电容的精度一般比较低，因此即便是完全相同的电路图，振荡频率的频偏也可能存在一定的差别。
B. 有源晶振Oscollator（振荡器）
它是将振荡电路和晶体集成在一个封装内，加电即可输出时钟信号，频率精度较高，价格也略高。
按晶体振荡器的功能和实现技术的不同，可以将晶体振荡器分为温度补偿晶体振荡器(TCXO)、压控晶体振荡器(VCXO)、普通晶体振荡器(SPXO)、恒温晶体振荡器(OCXO)。
晶振选择五要素：输出频率、频率稳定性和温度范围、输出电压和功率、输出波形、封装尺寸和外形；
②单位及误差
PPM是石英晶振的基本单位之一，表示晶振的精度和相对偏差，
PPM代表着百万分之一，它表明晶体的频率可能会偏离标称值多少。晶振频率是以MHZ（10的6次方）和KHZ（10的3次方）为基本单位的，标称频率10MHZ晶振的频率偏差10HZ就刚好是1PPM.
③市场与因素
影响价格的指标主要是工作温度和温度稳定性。一般温度范围越宽、稳定性要求越小的晶体振荡器价格越高。
2）知识点一：5个要点搞定晶振电路PCB布线
①位置要选对：晶振的放置远离板边，靠近MCU的位置布局。
②两靠近：耦合电容应尽量靠近晶振的电源引脚，位置摆放顺序：按电源流入方向，依容值从大到小依次摆放，容值最小的电容最靠近电源引脚。晶振则要尽量的靠近MCU。
③走线短：在电路系统中，高速时钟信号线优先级最高，一般在布线时，需要优先考虑系统的主时钟信号线。时钟线是敏感信号，频率越高，要求走线尽量的短，线宽大一些，在布线长度和远离发热源上寻找平衡。保证信号的失真度最小。
④高独立：尽可能保证晶振周围的没有其他元件。防止器件之间的互相干扰，影响时钟和其他信号的质量。网传是300mil内不要布线，实际在设计中并没有如此严格。
⑤外壳要接地：晶振的外壳必须要接地，除了防止晶振向外辐射，也可以屏蔽外来的干扰。
⑥ 晶振不要放置在PCB板的边缘，在板卡设计时尤其注意该点。
3）知识点二：查晶振问题不可缺少的三要素
①检查晶振本身
如果晶振损毁，直接更换一个晶振，是查找晶振不起振的问题中最简单的。
②物料参数值错误
比如STM32使用外部晶振32.768Khz晶振，电容的容值建议在5pf-15pf之间，如果我们选择不合适的容值，就会导致晶振不起振。
③PCB布线问题
检查PCB布线是否存在错误
5. 滤波电路
1）滤波电路的分类
如何区分有源和无源滤波电路？
最简单的方法：查看滤波电路里有没有使用到电源。
2）优缺点
①有源滤波器的第一个好处就是其输出阻抗很低，可以利用有源滤波器驱动后面的某一级，第二个好处是在需要增加增益时，可以非常方便。第三个好处是它不使用电感，电感通常是高容差型元件，频率较低的时候，电感的体积会很大。
②无源滤波电路使用场合：第一个例子，如果给电源滤波，肯定不会选择有源滤波器，因为有源元件还需要其他电源供电；如果是开关电源，无源滤波电路可以消除纹波，让电流通过；第二个例子，假设我们要处理高频信号，比如10MHz以上，这个时候用有源滤波器就非常困难，原因是有源滤波器设计所用运算放大器的频率通常需要比设计截止频率高100倍左右，具体数值取决于峰化和其他多种因素。
3）常用的二阶滤波电路
截止频率是指一个系统的输出信号能量开始大幅下降（在带阻滤波器中为大幅上升）的边界频率。
以最常见的RC滤波电路为例：
截止频率计算：Fcl=1/2πRC=1592Hz
6. 二极管
1) 晶体二极管是一个由P型半导体和N型半导体烧结形成的P-N结界面。在其界面的两侧形成空间电荷层，构成自建电场。
2) 二极管重要特性（单向导电性）及多种功能
通过伏安特性曲线，可以看出二极管非常重要的一个特性：单向导电性。
根据这性能，二极管在实际电路应用中就可以扮演很多种功能。
整流：比如上面我们举的二极管常用电路图，一般把这个二极管称为整流二极管，将输入的AC信号，变成了DC信号。
限幅：利用二极管正向压降不变的特性，大多数的二极管都可以做限幅用，可以把信号输出限制在一定范围内；
开关：在正向电压的作用下，电阻很小，处于导通的状态相当于一只接通的开关，在反向电压的作用下，电阻又很大，处于截止的状态就相当于是一只断开的开关；
稳压：利用二极管的反向击穿特性，在电路中二极管两端的电压是维持不变的，起到了稳定电压的作用
LED：也是一种发光二极管，是因为内部是用了磷化镓、磷砷化镓等材料做成的，正向加压之后它会驱动发光；
检波：能把高频中信号中的低频信号给摘出来
保护电路：即瞬变电压抑制二极管，通常我们所说的TVS管，对电路能够进行快速过压的保护。
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