广告

为什么我们越来越多的使用贴片电阻,而非插装器件?

2020-02-17 阅读:
为什么我们越来越多的使用贴片电阻,而非插装器件?
越来越多电路板的使用贴片元件,新设计的电路板除特殊需求的情况之外,都是优选贴片元器件。贴片元件以其体积小、易于机器焊接、便于维护,随着成本下降,已经成为很多器件选型场景的默认选项。特别是电阻、电容、电感,这些批量使用的元器件,设计时都倾向于优选贴片元件。这是因为以下几种原因。

越来越多电路板的使用贴片元件,新设计的电路板除特殊需求的情况之外,都是优选贴片元器件。贴片元件以其体积小、易于机器焊接、便于维护,随着成本下降,已经成为很多器件选型场景的默认选项。特别是电阻、电容、电感,这些批量使用的元器件,设计时都倾向于优选贴片元件。这是因为以下几种原因。3G6ednc

直插元件相比,贴片元件体积小,重量轻,容易保存和运输。

贴片元件的体积和重量只有传统插装元件的1/10左右,一般采用SMT之后,电子产品体积缩小40%~60%,重量减轻60%~80%。可靠性高、抗振能力强、焊点缺陷率低、高频特性好、减少了电磁和射频干扰、易于实现自动化、提高生产效率、降低成本达30%~50%,节省材料、能源、设备、人力、工时。如通常用的贴片电阻0805封装或者0603封装比我们之前用的直插电阻要小上很多。几十个直插电阻就可以装满一袋,但换成贴片电阻的话足以装好几千个甚至上万个。如果功率能满足的前提下,一般优选表贴器件。3G6ednc

贴片元件比直插元件容易焊接和拆卸。

贴片元件不用过孔,用锡少。直插元件最麻烦的就是拆卸,在两层或更多层的PCB板上拆卸时,哪怕只有两个管脚,将其拆下来也不太容易,而且容易损坏电路板,多管脚的就更不用说了。拆卸贴片元件就容易多了,不只管脚容易拆,而且也不容易损坏电路板。拆卸直插元器件的主要工具是吸锡器,自动的吸锡器价格昂贵,并且不易于保养,很容易损坏,或者气孔堵塞等问题。贴片器件在焊接过程中,是通过机器把元器件放置在PCB焊盘上的,而直插器件一般依赖人工放料。所以大批量生产的时候,贴片器件的生产效率会远远高于直插器件。直插器件往往在焊接之后还需要额外“剪管脚”,当产量非常大的时候,会影响生产效率。3G6ednc

贴片元件比直插元件的高频特性更好。

这是由于贴片元件体积小并且不需要过孔,从而减少了杂散电场和杂散磁场,这在高频模拟电路和高速数字电路中非常重要。如图8.1所示,我们可以看到电阻的寄生参数,主要是并联的杂散电容Cp,和引线导致的寄生电感Lp和并联电容。3G6ednc

3G6ednc

电阻的高频等效模型3G6ednc

如图所示,直插电阻因为管脚是“金属丝”的形式,所以金属丝越长,则寄生的电感越大。直插电阻的管脚长度不可能太短,原因有三:第一、直插电阻体积比较大,引脚的最短也一定大于电阻横截面积的半径大小;第二、直插电阻的管脚需要穿过PCB;第三,一般我们弯折电阻管脚进行安装的时候,需要留一段距离,避免电阻体受力,导致电阻损坏。如图8.3所示,而相比之下,表贴电阻的管脚就非常短,所以表贴电阻的寄生电感也非常小。3G6ednc

3G6ednc

直插电阻管脚实物图3G6ednc

3G6ednc

表贴电阻管脚实物图3G6ednc

理想的电阻的阻抗应该是跟频率无关的,如图所示。3G6ednc

3G6ednc

理想电阻的阻抗曲线图3G6ednc

在具有电阻、电感和电容的电路里,对电路中的电流所起的阻碍作用叫做阻抗。阻抗常用Z表示,是一个复数,实部称为电阻,虚部称为电抗,其中电容在电路中对直流电所起的阻碍作用称为容抗 ,电感在电路中对交流电所起的阻碍作用称为感抗,电容和电感在电路中对交流电引起的阻碍作用总称为电抗。阻抗的单位是欧姆。3G6ednc

阻抗是元器件或电路对周期的交流信号的总的反作用。AC 交流测试信号 (幅度和频率)。阻抗是一个复数,包括实部和虚部。理想电阻就是阻抗的实部,寄生电感和寄生电容就是阻抗的虚部。3G6ednc

简单的看,我们可以先把寄生的并联电容省略,就是一个理想的电阻串联一个理想的电感。当串联一个寄生电感之后,则相当于阻抗增加了一个虚部。根据我们熟知的电感特性是通直流,阻交流,则相当于高频的阻抗上升。3G6ednc

阻抗在直角坐标系中用Z=R+jX表示。那么在极坐标系中,阻抗可以用幅度和相角表示。直角坐标系中的实部和虚部可以通过数学换算成极坐标系中的幅度和相位。我们通过阻抗公式式,可以知道:3G6ednc

3G6ednc

那么Z求模的结果,就是某个频率点的阻抗的大小。如图8.5所示,我们在复阻抗平面按表示一个阻抗。3G6ednc

3G6ednc

复阻抗平面表示一个阻抗3G6ednc

我们在讨论一些电路的时候,往往需要知道电路在各个频点的阻抗绝对值,例如:高速数字电路的信号完整性分析、滤波器设计等。所以我们一般会绘制一个阻抗和频率的函数曲线,描述阻抗特性。我们选择一个10欧姆电阻、并设置寄生电容为0.2pF、寄生电感为10nH或者20nH的电路,其阻抗特性如图所示。3G6ednc

3G6ednc

实际电阻的阻抗特性曲线3G6ednc

贴片元件提高了电路的稳定性和可靠性

直插器件的抗震能力偏差,在一些高可靠性的场景下,需要对直插器件的管脚点上加固胶,如图所示。3G6ednc

3G6ednc

立式直插电阻点胶加固工艺3G6ednc

3G6ednc

直插电容点胶加固工艺3G6ednc

表贴器件因为体积小、重量轻,相同的参数情况下,震动的能量小,震动带来对引脚的应力也就响应的小。表贴器件的引脚不是直插器件的金属丝形式,而是大面积金属面与PCB焊盘焊接在一起。所以表贴器件的引脚是刚性的,抗震能力更强。3G6ednc

(本文授权自公众号硬件十万个为什么,责编:Demi Xia)3G6ednc

本文为EDN电子技术设计 原创文章,禁止转载。请尊重知识产权,违者本司保留追究责任的权利。
  • 微信扫一扫
    一键转发
  • 最前沿的电子设计资讯
    请关注“电子技术设计微信公众号”
  • 交织型采样ADC的基本原理 在通信基础设施中,存在着一种推动因素,使ADC的采样速率不断提高,以便支持多频段、多载波无线电,除此之外满足DPD(数字预失真)等线性化技术中更宽的带宽要求。
  • 核酸检测需要用到哪些应用器件? PoC分子诊断技术可以帮助医生在患者首次就诊时快速做出诊断和治疗决策,患者无需等待数天才能获知检测结果,从而提高了医疗水平。本文将简要介绍这种检测方法,并详细介绍此类仪器主要模块中的一些实际应用器件。
  • 使用 4215-CVU 电容电压单元进行fF飞法电容测量 本文介绍了怎样使用 4215-CVU 电容电压单元进行飞法电容测量,包括怎样进行正确的连接,怎样在 Clarius 软件中使用正确的测试设置来获得最好的测量结果。
  • 一文读懂RS-485收发器九大难题问题 您是否常常遇到RS-485收发器的相关难题?别担心!本文基于RS-485收发器的常见问题提供了一些见解……
  • 使用带有片上高速网络的FPGA的八大好处 尽管在FPGA中的按位来布线非常灵活,但其缺点是每个段都会给任何给定的信号通路增加延迟。需要在FPGA中进行长距离传输的信号会导致分段之间的连接延迟,从而降低了功能的性能。按位布线的另一个挑战是拥塞,它要求信号路径绕过拥塞,这会导致更多的延迟,并造成性能的进一步降低。
  • RMS所应了解的五件事 本文对下面五个与RMS相关的信息,着重强调了它们的实用价值:RMS是给定信号段的特定属性;滤波与求平均值不是一回事;RMS并非总是与功率有关;在采样系统中,RMS比均值更优;无法通过对连续的RMS结果滤波来提高精度。
广告
热门推荐
广告
广告
EE直播间
在线研讨会
广告
广告
面包芯语
广告
向右滑动:上一篇 向左滑动:下一篇 我知道了