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 10:52:56 阅读:
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。bvrednc

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。bvrednc

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。bvrednc

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。bvrednc

bvrednc

电阻的高频等效模型bvrednc

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。bvrednc

bvrednc

直插电阻管脚实物图bvrednc

bvrednc

表贴电阻管脚实物图bvrednc

理想的电阻的阻抗应该是跟频率无关的,如图所示。bvrednc

bvrednc

理想电阻的阻抗曲线图bvrednc

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。bvrednc

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。bvrednc

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。bvrednc

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:bvrednc

bvrednc

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。bvrednc

bvrednc

复阻抗平面表示一个阻抗bvrednc

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。bvrednc

bvrednc

实际电阻的阻抗特性曲线bvrednc

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。bvrednc

bvrednc

立式直插电阻点胶加固工艺bvrednc

bvrednc

直插电容点胶加固工艺bvrednc

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。bvrednc

(本文授权自公众号硬件十万个为什么,责编:Demi Xia)bvrednc

  • 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”
  • 让智能手表摆脱手机束缚 智能手表迄今为止仍被普遍视为智能手机配件。尽管智能手表时尚酷炫,但是当您必须随身携带手机时,它的存在就会略显多余。而且,并不是任意一款手机都能与智能手表相兼容。
  • IC制造生命周期关键阶段之安全性入门 本文包括两部分,我们主要探讨芯片供应商和OEM之间的相互关系,以及他们为何必须携手合作以完成各个制造阶段的漏洞保护。第一部分指出了IC制造生命周期每个阶段中存在的威胁,并说明了如何解决这些威胁。第二部分着重说明了OEM所特有的安全风险,并指出了最终产品制造商和芯片供应商如何承担各自的责任。
  • 一种简单的PCB加温电路设计 加温电路的主要目的是为了在低温时,电路发挥作用为PCB板进行加热保温使其温度可以保持在器件可运行的最低温度以上,所以并不需要对温度进行精确的控制。因此制定以下方案,使用电阻与NTC温敏电阻进行分压,对一只MOS管或三极管进行控制。当温度低到一定阈值时,电阻与NTC电阻分压升高,打开加温电路,当温度回升后分压下降,降电路关闭。
  • 模拟信号是怎么转换成数字信号的? 带宽有限(band-limited) 采样频率大于2倍信号最高频率后可以无失真的恢复出原始信号。实际中,信号往往是无线带宽的,如何保证带宽有限?所以,我们在模拟信号输入端要加一个低通滤波器,使信号变成带宽有限,再使用2.5~3倍的最高信号频率进行采样。关于此我们下面将模拟数字转换过程将会看到。
  • 如何评估3D音频解决方案 沉浸式3D/空间音频,与XR/360视频相结合,给您带来宛若置身于茂密深林的视听体验——飘落的细枝在脚下嘎吱作响,一头鹿向东原跑去,当您的目光追着一只红衣凤头鸟而远去时,您能听见它扇动翅膀的声音。精准的头部跟踪有助于提供逼真的用户体验(UX),了解评估解决方案的关键因素,可以帮助您在不断发展的行业中找到方向。
  • 金线、银线,不如“无线”?——WiSA无线音频 我们知道,高端无线音频主要是用5GHz,而中低端普遍采用2.4GHz。这方面主要在于频谱的利用和技术原因,2.4G覆盖距离比5G长,但缺点是频宽窄。而WiSA的DS模块却能够做到“2.4GHz 比别人家的5GHz 更好,比自家的5GHz要差”。原因是什么?怎样解决无线音频的痛点?
  • 四个问题帮你确定是否需要采用有源电缆(AEC)解决方案 围绕信道长度、损耗预算和功耗最小化手段等重要问题,每个企业给出的答案都不一样。有如此多的因素推动着最终布线决策,因此在研究你的数据中心选择时,究竟需要了解些什么?
  • 利用IIoT进行智能水资源管理 我们需要有效的水资源管理,通过减少浪费和更有效地回收废水来节约用水。通过防洪减灾来保护脆弱的城市和基础设施也是如此。那么我们可以做些什么来解决这些问题呢?工业物联网(IIoT)可能会提供一些潜在的解决方案。
  • 适合工业应用的鲁棒SPI/I2C通信 状态监控、工厂自动化、楼宇自动化和结构监控等应用要求外设位于远程位置,通常远离控制器。系统设计人员传统上利用中继器或具有更高驱动强度的驱动器来扩展这些接口,其代价是整体成本和功耗增加。
  • 利用LM386音频放大器设计无线电接收器电路 LM386音频放大器IC可用于设计简单的无线电接收器电路,并且这些电路还能提供惊人的高性能。这些电路可用于接收中、短波波段的AM、CW和SSB射频传输,而不需要外部天线。
  • 多分支时钟树中的抖动分析和最小化 时钟信号的抖动是电子电路中时序问题的主要原因,这其中有几个来源。在本文中,我们分析了时钟树中抖动的类型和来源,并讨论了良好的设计实践和认真的组件选择相结合如何有助于减少抖动的影响。
  • 将以太网供电用作室内定位和实时定位系统的骨干网 本文将探讨室内定位和实时定位系统的实现方式,并说明两者之间的区别,还将讨论以太网供电(PoE)如何为这些定位服务和用于实施这些服务的设备提供理想的高速供电骨干网。
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