内容框架
- 基本定义与分类
- 理论模型
- 常规特性
- 高频特性（EMC、寄生参数）
- 应用关键点
课程目的
- 清晰器件工作机理
- 全面了解器件电气特性
- 深析器件高频特性
- 掌握器件应用的关键点
元器件的选型与产品设计
元器件引起的故障
- 压敏电阻炸坏
- 热机EMI超标
- 批量EMI超标
- 电解电容失效
- 瓷片电容炸裂
- 接插件接触不良
- 高温故障
电源产品
- 保险丝：通常考虑浪涌、最大输出功率来选型。
- 电容：X电容、Y电容、薄膜电容、电解电容
- 电感：共模电感、PFC电感
270W医疗电源
EMC法规
元器件选型及应用
一、导线
- 基本定义与分类
- 理论模型
- 常规特性
- 高频特性
- 应用关键点
分类：
- 普通导线
- 电力线n
- 屏蔽线
- 组合线
理论模型
1）直流伏安特性
2）动态伏安特性
电阻和电容接入的特性
常规特性
高频特性
- 低频段呈现低电阻特性
- 高频段呈现电感特性
- 寄生电感特性
自感、长度、趋肤深度、射频电阻
导线自感L
其中：l为导线长度（cm）；d为导线直径（cm）。
工程应用中AWG与自感的换算
长度与波长
当 $d<\frac{\lambda}{20}$ 导线不会往外辐射电磁波，PCB布线要注意二十分之一波长。
长度与绞线
- 双绞线：右向绞线和左向绞线
- 绞线密度：xx/米，一绞的宽度要小于 $\frac{\lambda}{20}$ ，绞线密度需要和供应商要求。如果绞线密度过高，会破坏绝缘强度。
- 多层绞线：相邻绞线相反
趋肤深度
趋肤深度与频率
射频电阻
根据趋肤深度计算得到射频电阻。
导线——小结
- 导线自感——长度和直径
- 导线长度——$\frac{\lambda}{20}$
- 趋肤深度——频率和电导率
- 射频电阻——导体形状
- 寄生电容
二、PCB
- 基本定义与分类
- 加工工艺
- 布线流程
- 常规特性
- 高频特性
- 应用关键点
印制电路板
印制板英文：Printed Circuit Board
主要功能：支撑和互连。
发展简史
印制电路板概念于1936年由奥地利人Paul Eisler提出，并且首创铜箔腐蚀法工艺；二战中美国利用该工艺技术制造印制板用于军事收音机中，获得成功。
1953年出现了双面板，并采用电镀工艺使两面导线互连。
1960面出现多层板。
1990出现积层多层板。
基材
有机材质：
常用：FR-1、FR-4、CRM-1
强度、防火、软硬不同分类
熔点 $T_g$ （玻璃转化温度）：保持刚性最高温度，在此温度下不能燃烧。
阻燃性
PCB加工工艺
布线流程标准化
常规特性
PCB高频特性
- 过孔
- PCB内传输线
- 隐藏电容
- 3W原则
- 20H原则
- 叠层设计
- 镜像面
- 回路面积
- 接地
- 地弹
过孔
- 寄生电容
- 寄生电感
寄生电容
过孔的寄生电容的充放电会产生电压突降和电压尖峰，从而延长信号的上升时间，降低电路速度。因此，过孔及电容在制造工艺和允许范围内应尽量小，在高频中需要特别重视。
寄生电感
过孔注意点：
- 选择合理的过孔大小
- 薄PCB有利于减小寄生参数
- PCB走线尽量不要换层，即尽量少用不必要的过孔。因为每个过孔都是一个阻抗不连续点。
- 电源和地的引脚就近打过孔。
PCB传输线
- 当电路的频率超过50MHz时，电磁能量沿PCB走线，电缆和同轴电缆等此类线沿传输线传播
- PCB走线传输高频信号与传输直流或低频信号有很大不同，多层PCB中毗邻的互联关系必须以传输线考虑
- 无损传输线等效电路为并联电容和串联电感结构
- 有损传输线等效电路为串联电阻和电感，和并联电容结构
PCB传输线的天线效应
隐藏电容
多层板必须要考虑的参数，用好隐藏电容可以大幅度减小PCB板辐射。
- 电源层和接地层邻近安装，相当于一个大的退耦电容。而且该寄生电容具有非常小的等效引线电感，没有等效串联电阻ESR
- 电容的容量与板芯的厚度、填充介质和叠层中的位置和大小有关
【Tip】当电源层和接地层之间的自谐振频率与安装在PCB板上的集中退耦电容的自谐振频率相同或接近时，将会产生尖锐的共振，不会用宽的退耦频段分布，影响退耦效果。此时可以用不同自谐振频率的退耦电容，避免发生与PCB板电源层和接地层的共振。
3W原则——70%
三倍宽度原则：
时钟线附近往往会有别的临近的导线，如何保证互相之间不干扰呢？
答：时钟产生的场强（磁场、电场）衰减需要达到70%，一般间隔要大于两倍的宽度。
20H原则
二十倍厚度原则
Mr.W.Michael.King 提出所有具有一定电压的PCB板都会向空间辐射能量，为了能减少辐射效应，PCB板的物理尺寸应小于靠近的接地板的物理尺寸20H，使得辐射强度下降70%，其中H为两层印制板之间的距离。
- 电源层与底层的距离包括芯层距离、填充介质及PCB制造中的绝缘隔离距离
- 如果两层间距离为0.006in，20H则为0.12in
镜像面
- 高速器件（快速边沿速率）为实现最佳性能，必须提供低阻抗（低电感）的RF返回线路，实现闭环网络。
- 很多设计中经常只考虑信号电流的流经路线，忽略电流的回流路线，而电流的回流到地的路径和方式正好是混合信号电路设计的关键。
- 由低阻抗（低电感）的RF返回线路所形成的闭环网络在时域和频域上的要求
- RF电流必须返回它的源以形成闭环电路，因此任何可能的路径都有机会被使用。
- 如果没有提供合适的传导路径，自由空间就成为返回路径，从而产生电磁干扰。
- 控制芯片的旁路电容（0.1uF），就是给60～100MHz频率的噪声提供了低阻抗的回路。如果没有这个环路电容，这个频段的噪声就会散发到自由空间中去。如果有这个电容可以对这个频段达到一个90%（抑制20dB）的衰减。
- 单面板无RF返回路径，如果增加一个接地层，即使用双层板、四层板甚至更多层的PCB板，均会提高PCB板的信号完整性以及电磁兼容性能。
- 如果在双层板增加2个或多个电源层和接地层，同城可以获得10-20dB的辐射性能改进。
- 为避免PCB成本的增加，多通过金属保护层或金属化的塑壳保护层来提高电磁兼容能力。
- 镜像面可以提供最有RF返回路径，减少串扰和电磁干扰。
- 通常镜像层可以是电源层、接地层、铜箔板和隔离层4种。镜像面已成为PCB设计中的标准技术。
- 由于镜像面的紧密耦合，RF电流不需要通过其它回路回到源处，因而镜像面技术不仅能降低地噪声，还能防止产生接地环路耦合干扰。
- 要减小通过导体的电压降，必须提高两个并联导体之间的互感
- 增加互感的方法就是使RF回路与信号线尽量靠近，使他们之间的距离达到可能的最小值。
- 互感存在于两条并行的导线之间
- 为了得到最佳互感，两条导线必须大小相等、方向相反。这是镜像面起作用的关键点
- 两条并行导线之间距离越小、长度越长，互感越大。
- 多层PCB中的电源层或接地层可以作为邻近电路或信号层的镜像面，可以提供啊电路板电磁兼容性
- 多层板带来成本的增加，可以考虑使用网络接地系统。
镜像面理论基础
信号V1和V2通过导线到另一端，每一根导线都有一个自感，两个靠近会产生互感。
- 提高增加并联导体的互感，以减小导体上电压降。
- 互感与导体的距离和长度直接相关。
网络接地层结构
波长 $\frac{\lambda}{20}$
