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发表于:2008-5-17 9:37:25
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NEC_uPD78F0513试验板的驱动装不了,真实郁闷啊!

前段时间从NEC半导体官方申请了一块NEC_uPD78F0513的试验板78K0/KC2,可是收到板子和光盘后,只能看,接上电脑后,按照上面的驱动装怎么也装不上,真是痛苦啊!希望有解决该问题的兄弟来指导一下啊。

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发表于:2007-10-15 13:40:17
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原理图、印板图设计方法

原理图、印板图设计方法


每次设计一块pcb时都应该按如下的顺序进行,这样可以节省时间,获得最好效果。

1.选择好SCH,PCB等文件的名字(用英文,数字),加上扩展名。

2.原理图
      先设计好删格大小,图纸大小,选择公制,加好库元件。按电路功能模块画好图,元件,和线的画法应让人很容易看清楚原理。尽量均匀,美观,元件里面不要走线,注意不要在管脚中间走线,因为这样是没电器连接关系的。最好不要让两个元件管脚直接相连,画完后可以自动编号(特殊要求例外),然后加上对应标称值,最好把标称值改为红色,粗体,这样可以和标号区分开。最好把标号和标称值放在合适位置,一般左边为标号,右边为标称值,或上面为标号,下面没标称值。过程中习惯性保存!
首先保证原理图是完全正确的,进行ERC检查无错,然后打印核对。其次最好能搞清楚电路原理,对高低压;大小电流;模拟,数字;大小信号;大小功率分块,以便在后面布局时方便。

3.制作PCB元件库
     对于标准库和自己的常用库里面没有的元件封装进行制作,要注意画俯视图,注意尺寸,焊盘大小,位置,号,内孔大小,方向,(印法好量尺寸)。名字用英文,容易看为好,最好有标明对应的尺寸,以便下次用时查找(可以使用名字和对应尺寸对应的表格形式保存)。
对于常用的二极管,三极管应该注意标号的表示方法,最好在自己库里面有常用系列的二极管,三极管封装,如9011-9018,1815,D880等。对发光二极管LED,RAD0.1,RB.1/.2,等常用而标准库没有的元件封装应该都在自己库里面有。应该很熟悉常用元件(电阻,电容,二极管,三极管)的封状形式。

4.生成网络表
    在原理图里面加好封装,保存,ERC检查,生成元件清单检查。生成网络表。

5.建立PCB
    选择好公制,捕获和可见删格大小,按要求设计好外框(向导或自己画),然后放好固定孔的位置,大小(3.0mm的螺丝可以用3.5mm的内孔焊盘,2.5的可以用3的内孔),边缘的先改好焊盘,孔大小,位置固定。

添加好需要用到的库。


6.布局
    调用网络表,调入元件,修改部分焊盘大小,设置好布线规则,可以改变标号的大小,粗细,隐藏标称值。然后先把需要特殊位置的元件放好并琐定。然后根据功能模块布局,(可以用SCH里面选择过度到PCB里面选择的方式),一般不用X,Y进行元件的翻转,而是用空格旋转,或L键,(因为有些元件是不能翻转的,如集成块,继电器等)。对于一个功能模块先放中心元件,或大元件,然后放旁边的小元件,(比如集成块先放,然后放直接和集成块两管脚直接相连的元件,再放和集成块一个管脚相连的元件,而且类似的元件尽量放在一起,比较美观也要考虑后面连线的方便性)。当然一些特殊关系的元件先放,比如一些滤波电容和晶振等需要靠近某些元件的先放好。还有会干扰的元件先整体考虑要离远点。高低压模块要间隔6.4mm以上。要注意留出散热片,接插件,固定架的位置。一些不能布线的地方可以用FILL。还要考虑散热,热敏元件。电阻,二极管的放置方式:分为平放与竖放两种:
(1)平放:当电路元件数量不多,而且电路板尺寸较大的情况拢话闶遣捎闷?
放较好;对于1/4W以下的电阻平放时,两个焊盘间的距离一般取4/10英寸,1/2W的电阻平
放时,两焊盘的间距一般取5/10英寸;二极管平放时,1N400X系列整流管,一般取3/10英
寸;1N540X系列整流管,一般取4~5/10英寸。
(2)竖放:当电路元件数较多,而且电路板尺寸不大的情况下,一般是采用竖放
,竖放时两个焊盘的间距一般取1~2/10英寸。

7.布线:
    先设置好规则里面的内容,VCC,GND 大功率等大电流的线可以设置的宽点(0.5mm-1.5mm),一般1mm可以通过1A的电流。对于大电压的线间距可以设置大点,一般1mm为1000V。设置好了,先布VCC,GND 等一些比较重要的线。注意各个模块的区分。对单面板最好可以加一些条线。加过孔,不一定横平竖直,集成块的焊盘间一般不走线,大电流的宽线可以在solder层画上线,以便后面上锡;走线用45度角

8.手工修改线:
    修改一些线的宽度,转角,补泪地或包焊盘(单面板必须做),铺铜,处理地线。

9.检查
    DRC,EMC 等检查,然后可以打印检查,网络表对比。元件清单检查。

10.加型号(一般在丝网成)。

11.布线与布线注意的问题:

①、电位器的调节一般是顺时针为加大(电压,电流等)
②、高频(>20MHz)一般是多点接地。<10MHz 还是<1MHz单点接地。其间为混合接地。
③、根据需要,不是所有器件都要按标准封装,可以是跨接或立的焊接。
④、在印制板布线时,应先确定元器件在板上的位置,然后布地线,电源线。在安排高速信号线时,最好考虑低速信号线。元气件的位置按电源电压,数字模拟,速度快慢,电流大小等分组。安全的条件下,电源线应尽量靠近地。减小差摸辐射的环面积,也有助于减小电路的交扰。
    当需要在电路板上布置快速,中速,低速逻辑电路时,高速的应放在靠近边缘连接器范围内,而低速逻辑和存储器,应放在远离连接器范围内。这样对共阻抗偶合,辐射和交扰的减小都是有利的。接地最重要的了。
    差不多的时候要有备份一下,或有些步骤容易死机,破坏文件的时候要备份。

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发表于:2007-10-15 13:39:43
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印刷电路板设计原则与注意问题

印刷电路板设计原则与注意问题


  一、印刷电路板图设计的基本原则要求
  1.印刷电路板的设计,从确定板的尺寸大小开始,印刷电路板的尺寸因受机箱外壳大小限制,以能恰好安放入外壳内为宜,其次,应考虑印刷电路板与外接元器件(主要是电位器、插口或另外印刷电路板)的连接方式。印刷电路板与外接元件一般是通过塑料导线或金属隔离线进行连接。但有时也设计成插座形式。即:在设备内安装一个插入式印刷电路板要留出充当插口的接触位置。对于安装在印刷电路板上的较大的元件,要加金属附件固定,以提高耐振、耐冲击性能。
  2.布线图设计的基本方法
  首先需要对所选用元件器及各种插座的规格、尺寸、面积等有完全的了解;对各部件的位置安排作合理的、仔细的考虑,主要是从电磁场兼容性、抗干扰的角度,走线短,交叉少,电源,地的路径及去耦等方面考虑。各部件位置定出后,就是各部件的连线,按照电路图连接有关引脚,完成的方法有多种,印刷线路图的设计有计算机辅助设计与手工设计方法两种。
  最原始的是手工排列布图。这比较费事,往往要反复几次,才能最后完成,这在没有其它绘图设备时也可以,这种手工排列布图方法对刚学习印刷板图设计者来说也是很有帮助的。计算机辅助制图,现在有多种绘图软件,功能各异,但总的说来,绘制、修改较方便,并且可以存盘贮存和打印。

接着,确定印刷电路板所需的尺寸,并按原理图,将各个元器件位置初步确定下来,然后经过不断调整使布局更加合理,印刷电路板中各元件之间的接线安排绞饺缦拢?br>  (1)印刷电路中不允许有交叉电路,对于可能交叉的线条,可以用“钻”、“绕”两种办法解决。即,让某引线从别的电阻、电容、三极管脚下的空隙处“钻”过去,或从可能交叉的某条引线的一端“绕”过去,在特殊情况下如何电路很复杂,为简化设计也允许用导线跨接,解决交叉电路问题。
  (2)电阻、二极管、管状电容器等元件有“立式”,“卧式”两种安装方式。立式指的是元件体垂直于电路板安装、焊接,其优点是节省空间,卧式指的是元件体平行并紧贴于电路板安装,焊接,其优点是元件安装的机械强度较好。这两种不同的安装元件,印刷电路板上的元件孔距是不一样的。
  (3)同一级电路的接地点应尽量靠近,并且本级电路的电源滤波电容也应接在该级接地点上。特别是本级晶体管基极、发射极的接地点不能离得太远,否则因两个接地点间的铜箔太长会引起干扰与自激,采用这样“一点接地法”的电路,工作较稳定,不易自激。
  (4)总地线必须严格按高频-中频-低频一级级地按弱电到强电的顺序排列原则,切不可随便翻来复去乱接,级与级间宁肯可接线长点,也要遵守这一规定。特别是变频头、再生头、调频头的接地线安排要求更为严格,如有不当就会产生自激以致无法工作。调频头等高频电路常采用大面积包围式地线,以保证有良好的屏蔽效果。
  (5)强电流引线(公共地线,功放电源引线等)应尽可能宽些,以降低布线电阻及其电压降,可减小寄生耦合而产生的自激。
  (6)阻抗高的走线尽量短,阻抗低的走线可长一些,因为阻抗高的走线容易发笛和吸收信号,引起电路不稳定。电源线、地线、无反馈元件的基极走线、发射极引线等均属低阻抗走线,射极跟随器的基极走线、收录机两个声道的地线必须分开,各自成一路,一直到功效末端再合起来,如两路地线连来连去,极易产生串音,使分离度下降。

  二、印刷板图设计中应注意下列几点
  1.布线方向:从焊接面看,元件的排列方位尽可能保持与原理图相一致,布线方向最好与电路图走线方向相一致,因生产过程中通常需要在焊接面进行各种参数的检测,故这样做便于生产中的检查,调试及检修(注:指在满足电路性能及整机安装与面板布局要求的前提下)。
  2.各元件排列,分布要合理和均匀,力求整齐,美观,结构严谨的工艺要求。
  3.电阻,二极管的放置方式:分为平放与竖放两种:
  (1)平放:当电路元件数量不多,而且电路板尺寸较大的情况下,一般是采用平放较好;对于1/4W以下的电阻平放时,两个焊盘间的距离一般取4/10英寸,1/2W的电阻平放时,两焊盘的间距一般取5/10英寸;二极管平放时,1N400X系列整流管,一般取3/10英寸;1N540X系列整流管,一般取4~5/10英寸。
  (2)竖放:当电路元件数较多,而且电路板尺寸不大的情况下,一般是采用竖放,竖放时两个焊盘的间距一般取1~2/10英寸。
  4.电位器:IC座的放置原则
  (1)电位器:在稳压器中用来调节输出电压,故设计电位器应满中顺时针调节时输出电压升高,反时针调节器节时输出电压降低;在可调恒流充电器中电位器用来调节充电电流折大小,设计电位器时应满中顺时针调节时,电流增大。电位器安放位轩应当满中整机结构安装及面板布局的要求,因此应尽可能放轩在板的边缘,旋转柄朝外。
  (2)IC座:设计印刷板图时,在使用IC座的场合下,一定要特别注意IC座上定位槽放置的方位是否正确,并注意各个IC脚位是否正确,例如第1脚只能位于IC座的右下角线或者左上角,而且紧靠定位槽(从焊接面看)。
  5.进出接线端布置
  (1)相关联的两引线端不要距离太大,一般为2~3/10英寸左右较合适。
  (2)进出线端尽可能集中在1至2个侧面,不要太过离散。
  6.设计布线图时要注意管脚排列顺序,元件脚间距要合理。
  7.在保证电路性能要求的前提下,设计时应力求走线合理,少用外接跨线,并按一定顺充要求走线,力求直观,便于安装,高度和检修。
  8.设计布线图时走线尽量少拐弯,力求线条简单明了。
  9.布线条宽窄和线条间距要适中,电容器两焊盘间距应尽可能与电容引线脚的间距相符;
  10.设计应按一定顺序方向进行,例如可以由左往右和由上而下的顺序进行

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发表于:2007-10-15 13:38:44
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PCB设计中的过孔问题讨论

PCB设计中的过孔问题讨论


    过孔(via)是多层PCB的重要组成部分之一,钻孔的费用通常占PCB制板费用的30%到40%。简单的说来,PCB上的每一个孔都可以称之为过孔。从作用上看,过孔可以分成两类:一是用作各层间的电气连接;二是用作器件的固定或定位。如果从工艺制程上来说,这些过孔一般又分为三类,即盲孔(blind via)、埋孔(buried via)和通孔(through via)。盲孔位于印刷线路板的顶层和底层表面,具有一定深度,用于表层线路和下面的内层线路的连接,孔的深度通常不超过一定的比率(孔径)。埋孔是指位于印刷线路板内层的连接孔,它不会延伸到线路板的表面。上述两类孔都位于线路板的内层,层压前利用通孔成型工艺完成,在过孔形成过程中可能还会重叠做好几个内层。第三种称为通孔,这种孔穿过整个线路板,可用于实现内部互连或作为元件的安装定位孔。由于通孔在工艺上更易于实现,成本较低,所以绝大部分印刷电路板均使用它,而不用另外两种过孔。以下所说的过孔,没有特殊说明的,均作为通孔考虑。
从设计的角度来看,一个过孔主要由两个部分组成,一是中间的钻孔(drill hole),二是钻孔周围的焊盘区,见下图。这两部分的尺寸大小决定了过孔的大小。很显然,在高速,高密度的PCB设计时,设计者总是希望过孔越小越好,这样板上可以留有更多的布线空间,此外,过孔越小,其自身的寄生电容也越小,更适合用于高速电路。但孔尺寸的减小同时带来了成本的增加,而且过孔的尺寸不可能无限制的减小,它受到钻孔(drill)和电镀(plating)等工艺技术的限制:孔越小,钻孔需花费的时间越长,也越容易偏离中心位置;且当孔的深度超过钻孔直径的6倍时,就无法保证孔壁能均匀镀铜。比如,现在正常的一块6层PCB板的厚度(通孔深度)为50Mil左右,所以PCB厂家能提供的钻孔直径最小只能达到8Mil。

一、过孔的寄生电容
    过孔本身存在着对地的寄生电容,如果已知过孔在铺地层上的隔离孔直径为D2,过孔焊盘的直径为D1,PCB板的厚度为T,板基材介电常数为ε,则过孔的寄生电容大小近似于:
C=1.41εTD1/(D2-D1)
过孔的寄生电容会给电路造成的主要影响是延长了信号的上升时间,降低了电路的速度。举例来说,对于一块厚度为50Mil的PCB板,如果使用内径为10Mil,焊盘直径为20Mil的过孔,焊盘与地铺铜区的距离为32Mil,则我们可以通过上面的公式近似算出过孔的寄生电容大致是:C=1.41x4.4x0.050x0.020/(0.032-0.020)=0.517pF,这部分电容引起的上升时间变化量为:T10-90=2.2C(Z0/2)=2.2x0.517x(55/2)=31.28ps 。从这些数值可以看出,尽管单个过孔的寄生电容引起的上升延变缓的效用不是很明显,但是如果走线中多次使用过孔进行层间的切换,设计者还是要慎重考虑的。


二、过孔的寄生电感
     同样,过孔存在寄生电容的同时也存在着寄生电感,在高速数字电路的设计中,过孔的寄生电感带来的危害往往大于寄生电容的影响。它的寄生串联电感会削弱旁路电容的贡献,减弱整个电源系统的滤波效用。我们可以用下面的公式来简单地计算一个过孔近似的寄生电感:
L=5.08h[ln(4h/d)+1]其中L指过孔的电感,h是过孔的长度,d是中心钻孔的直径。从式中可以看出,过孔的直径对电感的影响较小,而对电感影响最大的是过孔的长度。仍然采用上面的例子,可以计算出过孔的电感为:L=5.08x0.050[ln(4x0.050/0.010)+1]=1.015nH 。如果信号的上升时间是1ns,那么其等效阻抗大小为:XL=πL/T10-90=3.19Ω。这样的阻抗在有高频电流的通过已经不能够被忽略,特别要注意,旁路电容在连接电源层和地层的时候需要通过两个过孔,这样过孔的寄生电感就会成倍增加。

三、高速PCB中的过孔设计
    通过上面对过孔寄生特性的分析,我们可以看到,在高速PCB设计中,看似简单的过
孔往往也会给电路的设计带来很大的负面效应。为了减小过孔的寄生效应带来的不利影响,在设计中可以尽量做到:
1、从成本和信号质量两方面考虑,选择合理尺寸的过孔大小。比如对6-10层的内
存模块PCB设计来说,选用10/20Mil(钻孔/焊盘)的过孔较好,对于一些高密度的小尺寸的板子,也可以尝试使用8/18Mil的过孔。目前技术条件下,很难使用更小尺寸的过孔了。对于电源或地线的过孔则可以考虑使用较大尺寸,以减小阻抗。
2、上面讨论的两个公式可以得出,使用较薄的PCB板有利于减小过孔的两种寄
生参数。
3、PCB板上的信号走线尽量不换层,也就是说尽量不要使用不必要的过孔。
4、电源和地的管脚要就近打过孔,过孔和管脚之间的引线越短越好,因为它们会
导致电感的增加。同时电源和地的引线要尽可能粗,以减少阻抗。
5、在信号换层的过孔附近放置一些接地的过孔,以便为信号提供最近的回路。甚至可以在PCB板上大量放置一些多余的接地过孔。当然,在设计时还需要灵活多变。前面讨论的过孔模型是每层均有焊盘的情况,也有的时候,我们可以将某些层的焊盘减小甚至去掉。特别是在过孔密度非常大的情况下,可能会导致在铺铜层形成一个隔断回路的断槽,解决这样的问题除了移动过孔的位置,我们还可以考虑将过孔在该铺铜层的焊盘尺寸减小。

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发表于:2007-7-28 10:49:52
标签:VDDVCCVSS  

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VCC\VDD\VSS

在电子电路中,常可以看到VCC、VDD和VSS三种不同的符号,它们有什么区别呢?

一、解释

 VCC:C=circuit 表示电路的意思, 即接入电路的电压;  VDD:D=device 表示器件的意思, 即器件内部的工作电压;
 VSS:S=series 表示公共连接的意思,通常指电路公共接地端电压。


二、说明

 1、对于数字电路来说,VCC是电路的供电电压,VDD是芯片的工作电压(通常Vcc>Vdd),VSS是接地点。

 2、有些IC既有VDD引脚又有VCC引脚,说明这种器件自身带有电压转换功能。

 3、在场效应管(或COMS器件)中,VDD为漏极,VSS为源极,VDD和VSS指的是元件引脚,而不表示供电电压。 

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发表于:2007-7-18 8:41:43
标签:信号分层  

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PCB分层的地线设计问题探讨

1、双面板地线布局设计原则

数字电路和低频模拟电路接地方法:地线在印制板上以指叉形状货树杈形状连接各个元器件的地线,推荐支线地宽度不小于50mil,母线宽度不小于100mil。

 

2、4层板地线布局设计准则

电压又多种规格时,可在电源层划分或者连线,若采用连线方式需要考虑功率大小,否则连线上地电压降会影响器件正常工作。

地层最好不做划分,重要信号层一定要紧靠地层。

3、6层板地线布局准则

信号与地线、电源线的分布准则

信号层-地层-信号层-电源层-地层-信号层

 

4、8层板地线布局设计准则

信号-地线-信号-地线-电源-信号-地线-信号

 

备注:主电源平面层(功率最大的电源层)最好紧邻接地层且在接地层的下面,确保电源与地层距离最近,有利于电源的解藕,可以提供最大的电容,最小的阻抗。

 

 

 

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发表于:2007-5-23 10:31:45
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电子行业从业人员基础知识

一、电阻

 

 
电阻在电路中用“R”加数字表示,如:R1表示编号为1的电阻。电阻在电路中的主要作用为分流、限流、分压、偏置等。

1、参数识别:电阻的单位为欧姆(Ω),倍率单位有:千欧(KΩ),兆欧(MΩ)等。换算方法是:1兆欧=1000千欧=1000000欧

电阻的参数标注方法有3种,即直标法、色标法和数标法。

a、数标法主要用于贴片等小体积的电路,如:472 表示 47×100Ω(即4.7K); 104则表示100K

b、色环标注法使用最多,现举例如下:

四色环电阻 五色环电阻(精密电阻)

2、电阻的色标位置和倍率关系如下表所示:

颜色 有效数字 倍率 允许偏差(%)

银色 / x0.01 ±10

金色 / x0.1 ±5

黑色 0 +0 /

棕色 1 x10 ±1

红色 2 x100 ±2

橙色 3 x1000 /

黄色 4 x10000 /

绿色 5 x100000 ±0.5

蓝色 6 x1000000 ±0.2

紫色 7 x10000000 ±0.1

灰色 8 x100000000 /

白色 9 x1000000000 /

二、电容

1、电容在电路中一般用“C”加数字表示(如C13表示编号为13的电容)。电容是由两片金属膜紧靠,中间用绝缘材料隔开而组成的元件。电容的特性主要是隔直流通交流。

电容容量的大小就是表示能贮存电能的大小,电容对交流信号的阻碍作用称为容抗,它与交流信号的频率和电容量有关。 容抗XC=1/2πf c (f表示交流信号的频率,C表示电容容量)电话机中常用电容的种类有电解电容、瓷片电容、贴片电容、独石电容、钽电容和涤纶电容等。

2、识别方法:电容的识别方法与电阻的识别方法基本相同,分直标法、色标法和数标法3种。电容的基本单位用法拉(F)表示,其它单位还有:毫法(mF)、微法(uF)、纳法(nF)、皮法(pF)。

其中:1法拉=103毫法=106微法=109纳法=1012皮法

容量大的电容其容量值在电容上直接标明,如10 uF/16V

容量小的电容其容量值在电容上用字母表示或数字表示

字母表示法:1m=1000 uF 1P2=1.2PF 1n=1000PF

数字表示法:一般用三位数字表示容量大小,前两位表示有效数字,第三位数字是倍率。

如:102表示10×102PF=1000PF 224表示22×104PF=0.22 uF

3、电容容量误差表

符 号 F G J K L M

允许误差 ±1% ±2% ±5% ±10% ±15% ±20%

如:一瓷片电容为104J表示容量为0. 1 uF、误差为±5%。

三、晶体二极管

晶体二极管在电路中常用“D”加数字表示,如: D5表示编号为5的二极管。

1、作用:二极管的主要特性是单向导电性,也就是在正向电压的作用下,导通电阻很小;

而在反向电压作用下导通电阻极大或无穷大。正因为二极管具有上述特性,无绳电话机中常把它用在整流、隔离、稳压、极性保护、编码控制、调频调制和静噪等电路中。

电话机里使用的晶体二极管按作用可分为:整流二极管(如1N4004)、隔离二极管(如1N4148)、肖特基二极管(如BAT85)、发光二极管、稳压二极管等。

2、识别方法:二极管的识别很简单,小功率二极管的N极(负极),在二极管外表大多采用一种色圈标出来,有些二极管也用二极管专用符号来表示P极(正极)或N极(负极),也有采用符号标志为“P”、“N”来确定二极管极性的。发光二极管的正负极可从引脚长短来识别,长脚为正,短脚为负。

3、测试注意事项:用数字式万用表去测二极管时,红表笔接二极管的正极,黑表笔接二极管的负极,此时测得的阻值才是二极管的正向导通阻值,这与指针式万用表的表笔接法刚好相反。

4、常用的1N4000系列二极管耐压比较如下:

型号 1N4001 1N4002 1N4003 1N4004 1N4005 1N4006 1N4007

耐压(V) 50 100 200 400 600 800 1000

电流(A) 均为1

四、稳压二极管

稳压二极管在电路中常用“ZD”加数字表示,如:ZD5表示编号为5的稳压管。

1、稳压二极管的稳压原理:稳压二极管的特点就是击穿后,其两端的电压基本保持不变。这样,当把稳压管接入电路以后,若由于电源电压发生波动,或其它原因造成电路中各点电压变动时,负载两端的电压将基本保持不变。

2、故障特点:稳压二极管的故障主要表现在开路、短路和稳压值不稳定。在这3种故障中,前一种故障表现出电源电压升高;后2种故障表现为电源电压变低到零伏或输出不稳定。常用稳压二极管的型号及稳压值如下表:

型 号 1N4728 1N4729 1N4730 1N4732 1N4733 1N4734 1N4735 1N4744 1N4750 1N4751 1N4761

稳压值 3.3V 3.6V 3.9V 4.7V 5.1V 5.6V 6.2V 15V 27V 30V 75V

五、电感

电感在电路中常用“L”加数字表示,如:L6表示编号为6的电感。电感线圈是将绝缘的导线在绝缘的骨架上绕一定的圈数制成。直流可通过线圈,直流电阻就是导线本身的电阻,压降很小;当交流信号通过线圈时,线圈两端将会产生自感电动势,自感电动势的方向与外加电压的方向相反,阻碍交流的通过,所以电感的特性是通直流阻交流,频率越高,线圈阻抗越大。电感在电路中可与电容组成振荡电路。

电感一般有直标法和色标法,色标法与电阻类似。如:棕、黑、金、金表示1uH(误差5%)的电感。

电感的基本单位为:亨(H) 换算单位有:1H=103mH=106uH。

六、变容二极管

变容二极管是根据普通二极管内部 “PN结” 的结电容能随外加反向电压的变化而变化这一原理专门设计出来的一种特殊二极管。变容二极管在无绳电话机中主要用在手机或座机的高频调制电路上,实现低频信号调制到高频信号上,并发射出去。在工作状态,变容二极管调制电压一般加到负极上,使变容二极管的内部结电容容量随调制电压的变化而变化。

变容二极管发生故障,主要表现为漏电或性能变差:

(1)发生漏电现象时,高频调制电路将不工作或调制性能变差。

(2)变容性能变差时,高频调制电路的工作不稳定,使调制后的高频信号发送到对方被对方接收后产生失真。出现上述情况之一时,就应该更换同型号的变容二极管。

七、晶体三极管

晶体三极管在电路中常用“Q”加数字表示,如:Q17表示编号为17的三极管。

1、特点:晶体三极管(简称三极管)是内部含有2个PN结,并且具有放大能力的特殊器件。它分NPN型和PNP型两种类型,这两种类型的三极管从工作特性上可互相弥补,所谓OTL电路中的对管就是由PNP型和NPN型配对使用。电话机中常用的PNP型三极管有:A92、9015等型号;NPN型三极管有:A42、9014、9018、9013、9012等型号。

2、晶体三极管主要用于放大电路中起放大作用,在常见电路中有三种接法。为了便于比较,将晶体管三种接法电路所具有的特点列于下表,供大家参考。 名称 共发射极电路 共集电极电路(射极输出器) 共基极电路

输入阻抗 中(几百欧~几千欧) 大(几十千欧以上) 小(几欧~几十欧)

输出阻抗 中(几千欧~几十千欧) 小(几欧~几十欧) 大(几十千欧~几百千欧)

电压放大倍数 大 小(小于1并接近于1) 大

电流放大倍数 大(几十) 大(几十) 小(小于1并接近于1)

功率放大倍数 大(约30~40分贝) 小(约10分贝) 中(约15~20分贝)

应用

多级放大器中间级,低频放大 输入级、输出级或作阻抗匹配用 高频或宽频带电路及恒流源电路

八、场效应晶体管放大器

1、场效应晶体管具有较高输入阻抗和低噪声等优点,因而也被广泛应用于各种电子设备中。尤其用场效管做整个电子设备的输入级,可以获得一般晶体管很难达到的性能。

2、场效应管分成结型和绝缘栅型两大类,其控制原理都是一样的。如图1-1-1是两种型号的

表示符号:

3、场效应管与晶体管的比较

(1)场效应管是电压控制元件,而晶体管是电流控制元件。在只允许从信号源取较少电流的情况下,应选用场效应管;而在信号电压较低,又允许从信号源取较多电流的条件下,应选用晶体管。

(2)场效应管是利用多数载流子导电,所以称之为单极型器件,而晶体管是即有多数载流子,也利用少数载流子导电。被称之为双极型器件。

(3)有些场效应管的源极和漏极可以互换使用,栅压也可正可负,灵活性比晶体管好。

(4)场效应管能在很小电流和很低电压的条件下工作,而且它的制造工艺可以很方便地把

很多场效应管集成在一块硅片上,因此场效应管在大规模集成电路中得到了广泛的应用。

 

 

 

 

 

8种常用电容器的结构和特点

 

电容器是电子设备中常用的电子元件,下面对几种常用电容器的结构和特点作以简要介绍,以供大家参考。

    1.铝电解电容器:它是由铝圆筒做负极、里面装有液体电解质,插人一片弯曲的铝带做正极制成。还需经直流电压处理,做正极的片上形成一层氧化膜做介质。其特点是容量大、但是漏电大、稳定性差、有正负极性,适于电源滤波或低频电路中,使用时,正、负极不要接反。

 

 
2.钽铌电解电容器:它用金属钽或者铌做正极,用稀硫酸等配液做负极,用钽或铌表面生成的氧化膜做介质制成。其特点是:体积小、容量大、性能稳定、寿命长。绝缘电阻大。温度性能好,用在要求较高的设备中。

    3.陶瓷电容器:用陶瓷做介质。在陶瓷基体两面喷涂银层,然后烧成银质薄膜作极板制成。其特点是:体积小、耐热性好、损耗小、绝缘电阻高,但容量小,适用于高频电路。铁电陶瓷电容容量较大,但损耗和温度系数较大,适用于低频电路。

    4.云母电容器:用金属箔或在云母片上喷涂银层做电极板,极板和云母一层一层叠合后,再压铸在胶木粉或封固在环氧树脂中制成。其特点是:介质损耗小、绝缘电阻大。温度系数小,适用于高频电路。

    5.薄膜电容器:结构相同于纸介电容器,介质是涤纶或聚苯乙烯。涤纶薄膜电容,介质常数较高,体积小、容量大、稳定性较好,适宜做旁路电容。聚苯乙烯薄膜电容器,介质损耗小、绝缘电阻高,但温度系数大,可用于高频电路。

    6.纸介电容器:用两片金属箔做电极,夹在极薄的电容纸中,卷成圆柱形或者扁柱形芯子,然后密封在金属壳或者绝缘材料壳中制成。它的特点是体积较小,容量可以做得较大。但是固有电感和损耗比较大,适用于低频电路。

    7 金属化纸介电容器:结构基本相同于纸介电容器,它是在电容器纸上覆上一层金属膜来代金属箔,体积小、容里较大,一般用于低频电路。

    8 油浸纸介电容器:它是把纸介电容浸在经过特别处理的油里,能增强其耐压。其特点是电容量大、耐压高,但体积较大。此外,在实际应用中,第一要根据不同的用途选择不同类型的电容器;第二要考虑到电容器的标称容量,允许误差、耐压值、漏电电阻等技术参数;第三对于有正、负极性的电解电容器来说,正、负极在焊接时不要接反。

 

 

 

 

 


怎样正确使用MOS 集成电路


  所有 MOS 集成电路 (包括 P 沟道 MOS, N 沟道 MOS, 互补 MOS — CMOS 集成电路) 都有一层绝缘栅,以防止电压击穿。一般器件的绝缘栅氧化层的厚度大约是 25nm 50nm 80nm 三种。在集成电路高阻抗栅前面还有电阻——二极管网络进行保护,虽然如此,器件内的保护网络还不足以免除对器件的静电损害(ESD),实验指出,在高电压放电时器件会失效,器件也可能为多次较低电压放电的累积而失效。 按损伤的严重程度静电损害有多种形式,最严重的也是最容易发生的是输入端或输出端的完全破坏以至于与电源端 VDD GND 短路或开路,器件完全丧失了原有的功能。稍次一等严重的损害是出现断续的失效或者是性能的退化,那就更难察觉。还有一些静电损害会使泄漏电流增加导致器件性能变坏。

  由于不可避免的短时间操作引起的高静电电压放电现像,例如人在打腊地板上走动时会引起高达 4KV - 15KV 的静电高压,此高压与环境湿度和表面的条件有关,因而在使用 CMOS 、NMOS 器件时必须遵守下列预防准则:

 

 
1 不要超过手册上所列出的极限工作条件的限制。

    2 器件上所有空闲的输入端必须接 VDD 或 VSS,并且要接触良好。

    3 所有低阻抗设备(例如脉冲信号发生器等)在接到 CMOS 或 NMOS 集成电路输入端以前必然让器件先接通电源,同样设备与器件断开后器件才能断开电源。

    4 包含有 CMOS 和 NMOS 集成电路的印刷电路板仅仅是一个器件的延伸,同样需要遵守操作准则。从印刷电路板边缘的接插件直接联线到器件也能引起器件损伤,必须避免一般的塑料包装,印刷电路板接插件上的 CMOS 或 NMOS 集成电路的地址输入端或输出端应当串联一个电阻,由于这些串联电阻和输入电容的时间常数增加了延迟时间。这个电阻将会限制由于印刷电路板移动或与易产生静电的材料接触所产生的静电高压损伤。

    5 所有 CMOS 和 NMOS 集成电路的储存和运输过程必须采用抗静电材料做成的容器,而不能按常规将器件插入塑料或放在普通塑料的托盘内,直到准备使用时才能从抗静电材料容器中取出来。

    6 所有 CMOS 和 NMOS 集成电路应当放置在接地良好的工作台上,鉴于工作人员也能对工作台产出静电放电,所以工作人员在操作器件之前自身必须先接地,为此建议工作人员要用牢固的导电带将手腕或肘部与工作台表面连接良好。

    7 尼龙或其它易产生静电的材料不允许与 CMOS 和 NMOS 集成电路接触。

    8 在自动化操作过程中,由于器件的运动,传送带的运动和印刷电路板的运动可能会产生很高的静电压,因此要在车间内使用电离空气鼓风机和增湿机使室内相对湿度在 35% 以上,凡是能和集成电路接触的设备的顶盖、底部、侧面部分均要采用接地的金属或其它导电材料。

    9 冷冻室要用二氧化碳制冷,并且要放置隔板,而器件必须放在导电材料的容器内。

    10 需要扳直外引线和用手工焊接时,要采用手腕接地的措施,焊料罐也要接地。

    11 波峰焊时要采用下面措施:

  a 、波峰焊机的焊料罐和传送带系统必须接真地。

  b 、工作台采用导电的顶盖遮盖,要接真地。

  c 、工作人员必须按照预防准则执行。

  d 、完成的工件要放到抗静电容器中,优先送到下一道工序去。

    12 清洗印刷电路板要采用下列措施:

  a 、蒸气去油剂和篮筐必须接真地,工作人员同样要接地。

  b 、不准使用刷子和喷雾器清洗印数电路板。

  c 、从清洗篮中拿出来的工件要立即放入蒸汽去油剂中。

  d 、只有在工件接地良好或在工件上采用静电消除器后才允许使用高速空气和溶剂。 13 必须有生产线监督者的允许才能使用静电监测仪。

    14 在通电状态时不准插入或拔出集成电路,绝对应当按下列程序操作:

  a 、插上集成电路或印刷电路板后才通电。

  b 、断电后才能拔出集成电路或印刷电路板。  

    15 告诫使用 MOS 集成电路的人员,决不能让操作人员直接与电气地相连,为了安全的原因,操作人员与地气之间的电阻至少应有 100K。

    16 操作人员使用棉织品手套而不要用尼龙手套或橡胶手套。

    17 在工作区,禁止使用地毯。

    18 除非绝对必要外,都不准工作人员触摸 CMOS 或 NMOS 器件的引线端子。

 

 

 

 

 

 

灯头、灯座的型号命名方法

 

1 范围

    本标准规定了电光源用灯头、灯座的命名方法。

 

 
2 符号系统

    本符号系统的目的之一是应使每一个被指定的符号简短、易读并有助于表明其用途。该符号系统由字母、数字和记号这几个部分组成,每一部分各有自己的含义。对每一特定的灯头和灯座只应该用一个符号来命名,该符号系统不能用于识别灯头灯座所用材料。某一符号系统的各部分应直接连在一起,不得有空隙或其它分隔符号。

    灯头灯座的完整符号采用下述形式。

    灯头符号:(a)(b) (c) - (d) /(e) ×(f)

    灯座符号:(a) (b) (c) - (d)

    注:可以采用缩写的灯头符号,但是这种缩写符号不得引起误解。

    灯头符号中斜线前面的符号表示对带有某一灯头的在响应灯座中的互换性来说十分重要的内容。符号中的该特定部分对于灯头及其所用的灯座来说是一样的。灯头符号中斜线之后的部分(如果存在这部分)表示灯头的某些重要尺寸,但这些尺寸并不是灯在灯座中的互换要求的必须的一部分。然而,这种尺寸对于装在同型号的灯上的不同来源的灯头的共同互换性来说是十分重要的。

    注:IEC的术语与北美术语相反,将无灯头灯的触点部分和固定部分叫做"灯端"。

    3 基本符号

    符号的(a)部分由一个或一个以上的大写字母组成,表示灯头的类型。下述各字母虽然表示灯头,但是,对于灯座,它们也有类似的意义。

    B--卡口灯头;

    BA--卡口灯头,最初用于汽车灯;

    BM--矿灯用卡口灯头;

    E--(爱迪生)螺口灯头;

    F--带一个出触点的灯头;

    字母F后的小写字母表示触点的不同形式,例如 :

    a--表示圆柱形插脚;

    b--表示带凹槽的插脚;

    c--表示特殊形状的插脚;

    G--两个或两个以上的凸出触点,例如插脚或接线柱 ;

    K--带导线连接件的灯头;

    P--预聚焦式灯头;

    R--带凹式触点的灯头;

    S--外壳式灯头--在灯座中不靠凸出部件来固定灯头;

    SV--带锥形末端的外壳式灯头(V形);

    T--电话机用灯头;

    W---表示灯端,灯与灯座的电接触直接通过位于灯端表面的引线来完成,灯端的玻璃部分(或其它绝缘材料部分)对灯在灯座中的安装来说是必不可少的。对于能代替整个灯端并符号同一互换性要求的绝缘材料的单个灯头,也可以用符号表示;

    注:早先的某些符号形状类似于櫀形物,这便导致使用字母符号"W"。

    例如:E27--螺口灯头;

    F a4--带一个圆柱形插脚式触点的灯头。

    X--如果根据上列各项规定,不能用符号表示某灯头,则这类灯头采用大写字母X加一系列数字的方法来表示。

    例如:X511--带两个独立的金属翼片的玻璃灯端。

    修改方法Ⅰ

    如果,某一灯头的附加特性包括在上述大写字母中,并能用附加的大写字母来表示,则在整个字母组合中表示最重要意义的字母应排在受首位。

    例如:PK22s----带导线连接件的预聚焦灯头。

    修改方法Ⅱ

    其特性与本标准各项规定相一致的灯头可采用目前灯头已经使用过的符号。如果这种灯头在电器或机械要求方面是不能(或不完全能)互换的,则将大写字母X,Y,Z或U,或两个以上这种字母的组合加在灯头基本符号之后。

    例如:BY22d--符号特殊要求的B22型灯头。

    GY16--不能与G16型基本灯头互换的G16型灯头。

    修改方法Ⅲ

    在特殊情况下,符号的(a)部分之前可以带有一数字,通常是2。该符号表示整个灯头是一个由2个(或2个以上)单个类似灯头构成的组合灯头。

    例如:2G13--由两个并列排列相互间有一定距离的G13型灯头构成的组合灯头(这种灯头用于U形荧光灯)。

    符号的(b)部分由数字构成,它表示灯头主要尺寸的近似值,单位是mm。该主要与基本符号字母的关系如下所示;

    B,BA,BM,K,S,和SV后面的数字表示外壳的直径;

    E后面的数字指螺纹的牙顶直径;

    F后面的数字指触点的直径或其它类似的尺寸;

    G后面的数字指两插脚的中心之间的距离; -对于两个以上的插脚,则指各插脚中心所在圆周的直径;

    P 后面的数字表示用来将灯横向定位的那个部件的最重要尺寸;

    R 后面的数字表示 对灯头在灯座中的匹配安装来说是必不可少的那种绝缘部件的最大横向尺寸;

    T 后面的数字表示两触片外部之间的宽度;

    W 后面的数字表示灯端上封有引线的玻璃;(或其它绝缘材料)封接部位的总厚度及宽度,二者之间有乘号(×);

    例如:BA15b--表示外壳直径约为15mm的汽车灯用卡口灯头。

    G13--表示两插脚之间的距离约为13mm的双插脚灯头。

    符号的(c)部分由小写字母构成,它表示触点、触片、插脚或挠性连接件的数量。下述字母便是这类用法:

    s--代表1个触点;

    d--代表2个触点;

    t--代表3个触点;

    q--代表4个触点;

    p--代表5个触点。

    灯头的外壳不应视为是触点,这与外壳是否载流部件无关,触点不必全是同一形状。

    例如:E26d--指具有两个底部触点的E26型灯头;

    G10q--指带4个触点插脚的灯头。

    必要时,符号带有(d)部分,它由前面带连字符(-)的数字构成,该部分表示对互换性来说十分重要的附加部件。

    例如:数字3表示带3个销钉的卡口灯头,或表示灯头的主要外形的某一尺寸。

    例如:B22d-3--指带3个定位销钉的B22型灯头。

    PG22-6.35--指聚焦环直径约为避免2mm,两触点相距约6.35mm的预聚焦式灯头。

    符号的(e)部分由前面带有斜线(|)的数字构成,它表示灯头总长度的近似值,单位mm。该长度包括凸出的绝缘材料,但不包括触点或插脚的长度。

    例如:B15/d19--指总长度约为19mm的B15d灯头。

    SV型(装饰灯用)灯头的长度指的是从圆锥形外壳直径3.5mm处至灯头开口端的距离。为避免误解,该长度值标在连字符号之后,斜线之前。

    符号的(f)部分由表示灯头外壳的敞口端或带裙边一端的外径的近似值的数字构成。位于(f)处的数字之前标有乘号(×)。该数字表示裙边不包括喇叭口的外径近似值或开口端的内径,单位是mm。

    例如:B22d/25×26--指总长度约为25mm,裙边外径为26mm的B22灯头。

    4 其他符号及其含义

    EP10/14×11--螺纹牙顶直径为10mm的预聚焦式螺口灯头,其总长度约为14mm,裙边直径约为11mm。

    B22D-3(90·/135·)/25×26--指带有两触片,直径约为22mm的卡口灯头,它还带有三个定位销钉,其径向分布角度分别为90·,135·和135·;总长度约为25mm,裙边直径约26mm。

    BAY15d/19--指带偏置定位销钉,直径约15mm,有两个触片的(汽车用)卡口灯头,其总长度约为19mm。

    K59d/80×63--指带两个挠性连接件的,外壳直径约为59mm的灯头,其外壳总长度约为80mm,裙边直径约为63mm。

    R17d/80×63--指(对灯头在灯座的定位十分必要的)绝缘体的最大横向尺寸约17mm的凹式双触点灯头,外壳高度约为10mm,外壳直径约为35mm。

    SV8.5-8--指外壳为圆椎形,其末端直径约为8.5mm的外壳式灯头,从圆椎体直径3.5mm处至外壳开口末端测得的外壳长度约为8mm。

    T6.8--指两触片的外侧之间的宽度约为6.8mm的电话用灯头。

    EX10/13--指对漏电距离有附加要求的螺口灯头,其牙顶螺纹的直径约为10mm,总长度约为13mm。(

 

 

 


电解电容的检测方法

 

一 万用表电阻挡的正确选择

    因为电解电容的容量较一般固定电容大得多,所以,应针对不同容量选用合适的量程。根据经验,一般情况下,1~47UF间的电容,可用R*1K挡测量,大于47UF的电容可以用R*100挡测量。

 

 
二 测量漏电阻

    将万用表红表笔接负极,黑表笔接正极。要刚接触的瞬间,万用表指针即向右偏转较大幅度(对于同一电阻挡,容量越大,摆幅越大),接着逐渐向左回转,直到停在某一位置。然后,将红黑表笔对调,万用表指针将重复上述摆动现象。但此时所测阻值为电解电容的反向漏电阻,此值略小于正向漏电阻。即反向漏电流比正向漏电流要大。实际使用经验表明,电解电容的漏电阻一般应在几百K欧姆以上,否则,将不能正常工作。在测试中,若正向反向均无充电现象,即指针不动,则说明容量消失或内部短路,如果所测阻值很小或为零,说明电容漏电大或已击穿损坏,不能再使用。

    三 极性判别

    对于正负极标志不明的电解电容器,可利用上述测量漏电阻的方法加以判别。即先任意测一下漏电阻,记住其大小,然后交换表笔再测出一个阻值。两次测量中阻值朋的那一次便是正向接法,即,黑表笔接的是正极,红表笔接的是负极。

 

 

 

 

 

 

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发表于:2007-5-23 10:30:15
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PCB布线的地线干扰与抑制

 

1.地线的定义
什么是地线?大家在教科书上学的地线定义是:地线是作为电路电位基准点的等电位体。这个定义是不符合实际情况的。实际地线上的电位并不是恒定的。如果用仪表测量一下地线上各点之间的电位,会发现地线上各点的电位可能相差很大。正是这些电位差才造成了电路工作的异常。电路是一个等电位体的定义仅是人们对地线电位的期望。HENRY 给地线了一个更加符合实际的定义,他将地线定义为:信号流回源的低阻抗路径。这个定义中突出了地线中电流的流动。按照这个定义,很容易理解地线中电位差的产生原因。因为地线的阻抗总不会是零,当一个电流通过有限阻抗时,就会产生电压降。因此,我们应该将地线上的电位想象成象大海中的波浪一样,此起彼伏。

2.地线的阻抗

谈到地线的阻抗引起的地线上各点之间的电位差能够造成电路的误动作,许多人觉得不可思议:我们用欧姆表测量地线的电阻时,地线的电阻往往在毫欧姆级,电流流过这么小的电阻时怎么会产生这么大的电压降,导致电路工作的异常。要搞清这个问题,首先要区分开导线的电阻与阻抗两个不同的概念。电阻指的是在直流状态下导线对电流呈现的阻抗,而阻抗指的是交流状态下导线对电流的阻抗,这个阻抗主要是由导线的电感引起的。任何导线都有电感,当频率较高时,导线的阻抗远大于直流电阻,表1 给出的数据说明了这个问题。在实际电路中,造成电磁干扰的信号往往是脉冲信号,脉冲信号包含丰富的高频成分,因此会在地线上产生较大的电压。对于数字电路而言,电路的工作频率是很高的,因此地线阻抗对数字电路的影响是十分可观的。
表1 导线的阻抗(Ω):
频率
Hz D = 0.65
10cm 1m D = 0.27
10cm 1m D = 0.065
10cm 1m D = 0.04
10cm 1m 10 51.4m 517m 327m 3.28m 5.29m 52.9m 13.3m 133m 1k 429m 7.14m 632m 8.91m 5.34m 53.9m 14m 144m 100k 42.6m 712m 54m 828m 71.6m 1.0 90.3m 1.07 1M 426m 7.12 540m 8.28 714m 10 783m 10.6 5M 2.13 35.5 2.7 41.3 3.57 50 3.86 53 10M 4.26 71.2 5.4 82.8 7.14 100 7.7 106 50M 21.3 356 27 414 35.7 500 38.5 530 100M 42.6 54 71.4 77 150M 63.9 81 107 115
如果将10Hz时的阻抗近似认为是直流电阻,可以看出当频率达到10MHz 时,对于1米长导线,它的阻抗是直流电阻的1000 倍至10万倍。因此对于射频电流,当电流流过地线时,电压降是很大的。从表上还可以看出,增加导线的直径对于减小直流电阻是十分有效的,但对于减小交流阻抗的作用很有限。但在电磁兼容中,人们最关心的交流阻抗。为了减小交流阻抗,一个有效的办法是多根导线并联。当两根导线并联时,其总电感L为:
L = ( L1 + M ) / 2
式中,L1 是单根导线的电感,M是两根导线之间的互感。从式中可以看出,当两根导线相距较远时,它们之间的互感很小,总电感相当于单根导线电感的一半。因此我们可以通过多条接地线来减小接地阻抗。但要注意的是,多根导线之间的距离不能过近。


3.地线干扰机理

3.1地环路干扰

图1是两个接地的电路。由于地线阻抗的存在,当电流流过地线时,就会在地线上产生电压。当电流较大时,这个电压可以很大。例如附近有大功率用电器启动时,会在地线在中流过很强的电流。这个电流会在两个设备的连接电缆上产生电流。由于电路的不平衡性,每根导线上的电流不同,因此会产生差模电压,对电路造成影响。由于这种干扰是由电缆与地线构成的环路电流产生的,因此成为地环路干扰。地环路中的电流还可以由外界电磁场感应出来。

3.2公共阻抗干扰

当两个电路共用一段地线时,由于地线的阻抗,一个电路的地电位会受另一个电路工作电流的调制。这样一个电路中的信号会耦合进另一个电路,这种耦合称为公共阻抗耦合。
在数字电路中,由于信号的频率较高,地线往往呈现较大的阻抗。这时,如果存在不同的电路共用一段地线,就可能出现公共阻抗耦合的问题。图3 的例子说明了一种干扰现象。图3 是一个有四个门电路组成的简单电路。假设门1的输出电平由高变为低,这时电路中的寄生电容(有时门2 的输入端有滤波电容)会通过门1向地线放电,由于地线的阻抗,放电电流会在地线上产生尖峰电压,如果这时门3 的输出是低电平,则这个尖峰电压就会传到门3的输出端,门4的输入端,如果这个尖峰电压的幅度超过门4 的噪声门限,就会造成门4的误动作。

4.地线干扰对策

4.1地环路对策从地环路干扰的机理可知,只要减小地环路中的电流就能减小地环路干扰。如果能彻底消除地环路中的电流,则可以彻底解决地环路干扰的问题。因此我们提出以下几种解决地环路干扰的方案。
A. 将一端的设备浮地如果将一端电路浮地,就切断了地环路,因此可以消除地环路电流。但有两个问题需要注意,一个是出于安全的考虑,往往不允许电路浮地。这时可以考虑将设备通过一个电感接地。这样对于50Hz的交流电流设备接地阻抗很小,而对于频率较高的干扰信号,设备接地阻抗较大,减小了地环路电流。但这样做只能减小高频干扰的地环路干扰。另一个问题是,尽管设备浮地,但设备与地之间还是有寄生电容,这个电容在频率较高时会提供较低的阻抗,因此并不能有效地减小高频地环路电流。
B. 使用变压器实现设备之间的连接利用磁路将两个设备连接起来,可以切断地环路电流。但要注意,变压器初次级之间的寄生电容仍然能够为频率较高的地环路电流提供通路,因此变压器隔离的方法对高频地环路电流的抑制效果较差。提高变压器高频隔离效果的一个办法是在变压器的初次级之间设置屏蔽层。但一定要注意隔离变压器屏蔽层的接地端必须在接受电路一端。否则,不仅不能改善高频隔离效果,还可能使高频耦合更加严重。因此,变压器要安装在信号接收设备的一侧。经过良好屏蔽的变压器可以在1MHz以下的频率提供有效的隔离。
C. 使用光隔离器另一个切断地环路的方法是用光实现信号的传输。这可以说是解决地环路干扰问题的最理想方法。用光连接有两种方法,一种是光耦器件,另一种是用光纤连接。光耦的寄生电容一般为2pf,能够在很高的频率提供良好的隔离。光纤几乎没有寄生电容,但安装、维护、成本等方面都不如光耦器件。
D. 使用共模扼流圈在连接电缆上使用共模扼流圈相当于增加了地环路的阻抗,这样在一定的地线电压作用下,地环路电流会减小。但要注意控制共模扼流圈的寄生电容,否则对高频干扰的隔离效果很差。共模扼流圈的匝数越多,则寄生电容越大,高频隔离的效果越差。


4.2消除公共阻抗耦合

消除公共阻抗耦合的途径有两个,一个是减小公共地线部分的阻抗,这样公共地线上的电压也随之减小,从而控制公共阻抗耦合。另一个方法是通过适当的接地方式避免容易相互干扰的电路共用地线,一般要避免强电电路和弱电电路共用地线,数字电路和模拟电路共用地线。如前所述,减小地线阻抗的核心问题是减小地线的电感。这包括使用扁平导体做地线,用多条相距较远的并联导体作接地线。对于印刷线路板,在双层板上布地线网格能够有效地减小地线阻抗,在多层板中专门用一层做地线虽然具有很小的阻抗,但这会增加线路板的成本。通过适当接地方式避免公共阻抗的接地方法是并联单点接地,如图4 所示。并联接地的缺点是接地的导线过多。因此在实际中,没有必要所有电路都并联单点接地,对于相互干扰较少的电路,可以采用串联单点接地。例如,可以将电路按照强信号,弱信号,模拟信号,数字信号等分类,然后在同类电路内部用串联单点接地,不同类型的电路采用并联单点接地。

5.小结

地线造成电磁干扰的主要原因是地线存在阻抗,当电流流过地线时,会在地线上产生电压,这就是地线噪声。在这个电压的驱动下,会产生地线环路电流,形成地环路干扰。当两个电路共用一段地线时,会形成公共阻抗耦合。解决地环路干扰的方法有切断地环路,增加地环路的阻抗,使用平衡电路等。解决公共阻抗耦合的方法是减小公共地线部分的阻抗,或采用并联单点接地,彻底消除公共阻抗.

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发表于:2007-5-23 10:29:20
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关于电源用滤波电容

 

容器(capacitor)在音响组件中被广泛运用,滤波、反交连、高频补偿、直流回授…随处可见。但若依功能及制造材料、制造方法细分,那可不是一朝一夕能说得明白。所以缩小范围,本文只谈电解电容,而且只谈电源平滑滤波用的铝质电解电容。

  每台音响机器都要吃电源─除了被动式前级,既然需要供电,那就少不了「滤波」这个动作。不要和我争,采用电池供电当然无必要电源平滑滤波。但电池充电电路也有整流及滤波,故滤波电容器还是会存在。

  我们现在习用的滤波电容,正式的名称应是:铝箔乾式电解电容器。就我的观察,除加拿大Sonic Frontiers真空管前级,曾在高压稳压线路中选用PP塑料电容做滤波外,其它机种一概都是采用铝箔乾式电解电容;因此网友有必要对它多做了解。

  面对电源稳压线路中担任电源平滑滤波的电容器,你首先想到的会是什麽?─容量?耐压?电容器的封装外皮上一定有容量标示,那是指静电容量;也一定有耐压标示,那是指工作电压或额定电压。

  工作电压(working voltage)简称WV,为绝对安全值;若是surge voltage(简称SV或Vs),就是涌浪电压或崩溃电压;,超过这个电压值就保证此电容会被浪淹死─小心电容会爆!根据国际IEC 384-4规定,低於315V时,Vs=1.15×Vr,高於315V时,Vs=1.1×Vr。Vs是涌浪电压,Vr是额定电压(rated voltage)。

  电容器的电荷能量是以Q=CV来表示,Q是库伦,C是静电容量,V是电压;故当电压值不变时,加大静电容量就能增高电荷能量。请注意,电容器的容量单位应是F(farad),可是因计量太高造成数值偏低,故多改用μF,1F=一百万μF。国外也有用mF表示μF,其实mF不十分贴切,但机械式打字机上没有μ键,故用m代表micro。

  有了静电容量及工作耐压两个参数,若你正在选购电容,接下来你会考虑什麽?直觉上是价钱。嗯,这个参数很重要,而且数值愈低愈佳。也有人先想到品牌,并坚持日本货打死不用─还存著八年抗战情结?美国货也仅能排第二,瑞典或德国制造的才能排第一。嗯,这个参数也很重要。但既然谈到品牌,那就不能忽略系列型号;因为一个制造厂会生产许多不同系列的产品,系列不同,品质及价格就会不同。OK,我们先整理一下,有关电源平滑滤波电容器的参数已知有:静电容量、额定工作电压、涌浪崩溃电压、价格、品牌、型号系列。

  不应该只有小猫两三只,外型尺寸也应该很重要,因为与它相关的有重量及接脚型态,snap-in是插焊PC板式,screw是锁螺丝式。至於重量,同容量同耐压,但品牌不同的两个电容做比较,重量一定不同;而外型尺寸更与机箱规划有关。有些电容不是全圆型,有点像是多角型,Philips、BHC都有这种看起来似乎很高级的系列。现在我们再整理一下,加上重量、外型尺寸、接脚型态─已有九个参数。

  外皮颜色?这是谁提出来的?很妙。因白色、黑色、蓝色塑胶封装都有厂商在用,它有时也具有某些意义,例如日规黑底金字常代表高级for audio音响级电容。仅凭外观还能想到哪些?制造日期,9627就是1996年第27周出厂;近年来日制电容似乎逐渐有意省略制造日期的标示。但外皮颜色及文字印刷不直接与品质有关,故仅加上制造日期参数。还有,别忘了适用工作温度,因为 105度C比85度C更适用於真空管机。若机器要摆在南极,最好选耐负55度C的品种。

  容量误差也别遗漏,当采多颗并联,为求得单只特性均匀,误差当然是愈低愈佳。现在再加上工作温度及容量误差,咱们手上已有12个参数,对电容器应有三成以上了解。

  请别会错意,电容的工作温度不是指环境或表面温度─不管几度,封装塑胶外皮都是一样,它是指铝箔工作温度,所以装管机选用85度C品种也绝对OK,只要将电容器远离管仔就一定安全。

  可是真正有关电容器品质的几个重要参数,却都只存在原厂规格书中,完全不会显露在成品封装外皮上,而这些重要参数才是本文谈论的重点。

散逸因数─损失角

  散逸因数dissipation factor(DF)存在於所有电容器中,有时DF值会以损失角tanδ表示。想想,损失角,既有损失,当然愈低愈好。塑料电容的损失角很低,但铝电解电容就相当高。DF值是高还是低,就同一品牌、同一系列的电容器来说,与温度、容量、电压、频率……都有关系;当容量相同时,耐压愈高的DF值就愈低。举实例做说明,同厂牌同系列的10000μF电容,耐压80V的DF值一定比耐压63V的低。所本刊选用滤波电容常会找较高耐压者,不是没有道理。此外温度愈高DF值愈高,频率愈高DF值也会愈高。

  但许多电容器制造厂,在规格书上常不注明散逸因数DF值,因为数值甚高很难看。以瑞典RIFA为例,其蓝色PHE-420系列是MKP塑料电容,它的DF值最低是0.00005/最高是0.0008。但白色顶级PEH169系列铝质电解电容,就未标示损失角规格。若真注明DF值,可能会是1.0000,小数点是在1的後面。

漏…漏电流

哇!漏电!最好没有。可是没办法,铝电解电容在工作时一定会产生漏电流。

  漏电流(leakage current)当然要低,它的计算公式大致是:I=K×CV。漏电流I的单位是μA,K是常数,例如是0.01或0.03,每家制造厂会选择不同的常数。但不论如何,电容器容量愈高,漏电流就愈大。如果你有容量愈大平滑效果愈好的想法,这个「漏电流」也请考虑在内。从计算式可得知额定电压愈高,漏电流也愈大,因此降低工作电压亦可降低漏电流。

  但降低电容器的漏电流并不容易,低漏电流low leakage current-LL系列价格高昂,我曾向国内厂商订制一批低漏电流LL系列电容,价格比许多进口电容还贵。漏电流规格,铝电解电容就比钽电解电容差许多,钽质电容也有乾式及湿式两种,不过它的容量及耐压都较低。

  除特别定制外,面对一般品,想要降低它的漏电流可设法提高Vs对Vr的比值。Vs是涌浪电压,其值当然比Vr额定电压高,但施加电压(真正的工作电压)还应该比Vr低,例如取Vr的90%;找高耐压品种可说是完全正确。

等效串联电阻ESR

  一只电容器会因其构造而产生各种阻抗、感抗,比较重要的就是ESR等效串联电阻及ESL等效串联电感─这就是容抗的基础。电容器提供电容量,要电阻干嘛?故ESR及ESL也要求低…低;但low ESR/low ESL通常都是高级系列。

  ESR的高低,与电容器的容量、电压、频率及温度…都有关,当额定电压固定时,容量愈大 ESR愈低。有人习用将多颗小电容并接成一颗大电容以降低阻抗,其理论是电阻并联阻值降低。但若考虑电容接脚焊点的阻抗,以小并大,不见得一定会有收获。

  反过来说,当容量固定时,选用高WV额定电压的品种也能降低 ESR;故耐压高确实好处多多。频率的影响:低频时ESR高,高频时ESR低;当然,高温也会造成ESR的提升。

  串联等效电阻ESR的单位是mΩ,高级系列电容常是low ESR及low ESL。若比较低内阻及低漏电流两种特性,则低内阻容易达成,故标示low ESR的电容倒很常见。ESR与损失角有关联,ESR=tanδ/(ω×Cs),Cs是电容量。

  有时电容器规格上会有Z,它与ESR的意义不同,但Z的计算示与ESR有关,同时也考虑到容抗及感抗,是真正的内阻。刚才提到电容的ESR单位是mΩ,那是指大电容,若是220μF小容量电容,其ESR单位就不是mΩ而是Ω。何种电容器的ESR最低?答案只有一个:Sanyo的OS有机半导体电容!

涟波电流Irac

  前面谈到的散逸因数DF-损失角tanδ、漏电流、ESR-串联等效电阻…等,其值都是愈低愈好,但现在要提的涟波电流ripple current却是愈高愈好。特别是现在都特别讲究後级扩大机要有大电流输出,电源平滑滤波电容器的涟波电流Irac(或Iac)就显得格外突出。

  涟波电流Irac的标示至少应有低频及高频工作时两种规格数字,低频大约是以120Hz做标准,高频大概是以 10KHz做标准,但不同制造厂商可能会有略微的差别。

  涟波电流与频率刚好成正比,因此低频时涟波电流也比较低。可是对我们音响迷来说,低频段的Irac值才是重要。所以在采购电容器时,涟波电流数字高低是极为重要的依据。在一般状况下,同品牌时,锁螺丝式电容的涟波电流通常比snap-in插PC板式来得高。

  曾经有一种说法:RIFA的10000μF相当於其它厂牌15000μF,因为大部份日制电容的涟波电流都不高,而RIFA又特别高,故好像可以一个当两个用。德国Siemens、英国BHC电容,在Irac这项特性上也常优於日制品。就笔者所知,Irac最大的电容,是Siemens SIKOREL系列电容为最高,6800μF/63V就高达20A!若是小容量电容,Irac最大的是Sanyo OS电容。

  就後级扩大机的动作来说,很多人会认定低频时吃电流。有个方法可以试:以电表直流电压-DCV最低档量任一只射极电阻压降,最好是指针电表,播放唱片,将前级音量转大,注意电表指针的摆动,你就会发现低频固然会吃电流,四把吉它连弹也会猛吃电流!什麽音乐最适合run-in後级扩大机?Holst的《行星组曲》第一曲MARS。

  现在你应该已经明了六成以上,或许你想问:有没有体型不大,漏电低、ESR低、tanδ低、误差低、价格低,但涟波电流高、适用温度范围高的铝电解电容?嗯…,没有!

  关於容量误差,近年来铝质电解电容颇有进步,以往是-20%~+40%,现在大多是+/-20%。但其容量常偏+而不是偏-,故10000μF测量起来有可能会接近12000μF。

  精确量取大容量电容器的静电容量,是我多年来一直想做的事。不要怀疑,这种测试仪器很难买到,美国曾制造过,可量至99999μF,并能同时显示DF值及 ESR值;而且电容量是100Hz、1KHz、10KHz三段(不是两段)频率测试的平均值。这种仪器国内市场曾出现过,小卖新台币十万元─只差漏电流的测试。

  额定工作电压的安全度,在我的标准是:至少理让15%。例如某电容的额定电压是50V,虽然涌浪电压可能高至63V,但我最高只会施加 42V电压。让电容器的额定电压具有较多的余裕,能降低内阻、降低漏电流、降低损失角、增加寿命,一举数得何乐不为?以前曾看过日制扩大机,±48V工作电压配上10000μF/50V滤波电容;短时间内当然不会烧坏,但时日长久,寿命有可能降低,那就得更换新品或另购新机。所以日制品常有「时间到了,该走了」的宿命,你也不能指责它是偷工减料,毕竟做生意总要图利,若一辈子只能卖你一次,如何赚钱?

容量愈高哼声愈低?

  自己装,最讨厌的就是哼声除不掉。有人将滤波电容加大,哼声就没了。我是不十分相信,因扩大机的哼声常是因地回路不当引起,来自电容器微乎其微。但是理论上,容量愈高,电源平滑效果也就愈佳,所以大容量的做法,是许多设计者及DIY迷亦深信不疑。

  因此不少後级扩大机,特别是美国产品Krell、Mark Levinson,最爱采用大水塘─大电容;丹麦的Dynaudio,连前级扩大机都用到十数万μF之容量。至於AC & DC交直流,也比较倾向於「大容量」派,但尚适可而止。

  可是也有不少名厂走低容量路子,例如美国Amcron有台 250W×2专业後级扩大机,两声道合计500W,只用了2只8200μF小滤波电容器(好像是小了点)。瑞士Goldmund算是Hi-End品牌,产品送到各杂志社试听,没有一个评论员胆敢说它坏,它的大後级就是采用小电容。瑞士FM Acoustics更是贵到毙,一台立体声後级後级可换一部Benz车。它的220W×2专业後级,号称数十A电流输出,本人亲眼得见,全机只使用2只10000μF/100V滤波电容。

  大容量滤波与低容量滤波两种理论基本上是对立的,但却同时存在於音响圈。以低容量论点设计扩大机,也可以完全没有哼声,而且低频表现也不比「大水塘」机差。重点是什麽?Irac涟波电流。如果你如今还是满脑子的大容量,那你还不了解电解电容!

  给大家一个建议:组装後级若采用低容量滤波电容时,千万要配用高功率电源变压器。也就是「瘦了电容器、肥了变压器」,这可能就是扩大机好声的秘绝。以这几年详细之观察,後级扩大机若要好声,采用大功率电源变压器比采用大容量滤波电容有效多了。

一颗大的?多颗小的?

  OK,有人放心不下,滤波电容坚持要大μF─那是找一个大的,还是用十来个小的并接?又有人说用小颗并,不但内阻可以降低,反应速度也会也快,透明度及解析度都比较好。

  Mark Levinson及Krell的後级不是以小并大,但有谁认为它反应速度慢、不透明有雾?面对此问题,我自己都长期陷入迷阵中。就机箱规划来说,用多颗小电容并联似乎比较理想,而且进货量大价格也便宜,甚至前级、後级、综合机,都可采用同一种电容。

  进口机与国产机的命运有些不同,当消费者面对数十万元进口机采用多颗小电容时,他会自我解释:这个很有道理;但面对国产品时,他可能会有另一套恶毒的说法:偷工减料!

  就音质表现,大水塘or小水塘、一颗大的or多颗小的,应该没有绝对关系。邓小平说得好:管它黑猫、白猫,会捉老鼠的就是好猫。

  制造厂牌也关乎品质特性,前述有人终其一生不用日制品。美国原本有两大电容器品牌Mallory及Sprague,现在 Sprague已成绝响,因为它被日本Nippon Chemi-con收购,且公司名称注册United Chemi-Con/简称UCC。但只要是仍在美国制造,外皮印有made in USA,商标更改与制造品质应无关联。

  不过外界已有耳语:UCC比Sprague差,可能性如何?日本商社一旦接手,行销政策自然会大幅改变,为了提高出货量必得降低售价;但假格下滑也会导致品质下滑。询问本地代理商瑞普公司,UCC电容销售量比Sprague低,显示国内厂商有排斥UCC的反映。若比较UCC及Sprague的规格特性,果然是一付Japanese样─体型大为缩水,原本40mm×80mm的改成40mm×50mm,价格可能较低廉,但ESR增加、Irac减小─怎不令人掷笔三叹?

  你对日制品有疑虑?没办法,非但美国如此,德国也需要日本资金进入来个德日合作,Siemens就和松下Matsusita共同生产S+M电容器。这是未来趋势,几乎不可避免。RIFA也早就被EVOX吃下,EVOX是大集团,到处设厂,本刊SigEnd单端前级有用到1μF电容,就是EVOX品牌,虽然自美国进口,但一付台制品模样。

储存及工作寿命

  比起电阻、IC、电晶体、塑料电容这些半永久性元件,铝电解电容的寿命就值得重视。一是储存年限,自然与寿命有关,10~20年应无问题。存放过久的电容不宜立刻使用,利用power supply先将它aging(活化);夹上端子,缓慢调整power supply电压,由低至高,最高可调至此电容的额定电压。

  工作寿命就很难说得明白,所谓长寿命LL-long life电容,通常是表示涟波电流Irac稳定。前面曾谈到电容的Irac与工作温度及频率都有关,例如同是10KHz,40度C时是15A,85度C时是9A;15A/9A=1.67。此数字就是电容的寿命因数(本人临时想出来的),数字愈高寿命愈低,数字愈接近1寿命愈长。

  如果没记错,1.93表示10万小时,1.85表示20万小时,故1.67至少50万小时!但电容器的主要功用是充、放电特性,因此不宜经常快速充、放电。有两个方法可有效延长电容器寿命:一是减少开机、关机次数,二是设法降低开机时的瞬间充电电流─你听懂了吗?本刊也注意到此问题,故多年来都是这样做。

  即令是如此,若问:到底是哪一种电