负载电容（IO电容）Cin对信号上升沿的影响 任何芯片IO都有输入电容，通常为2pf左右，加上寄生电容，大约3ps。这个电容相当于负载电容，高速信号在这个电容上建立电压，相当于给电容充电，电容的充电公式是： V0是电容初始电压，Vu充满后的电压值，假设V0=0V。那么上面公式简化为： 当t = RC时，Vt = 0.63Vu； 当t = 2RC时，Vt = 0.86Vu； 当t = 3RC时，Vt = 0.95Vu； 当t = 4RC时，Vt = 0.98Vu； 当t = 5RC时，Vt = 0.99Vu； 我们平时用的时间常数τe指电容两端电压从0V上升到1-1/e=1-37%=63%所需的时间（e=2.71828）； 利用上述公式，计算出上升时间10%~90%所需要的时间是： 如果传输线阻抗50Ω，Cin=3pf，则τ10-90=0.33ns。如果信号的上升时间小于0.33ns，电容的充放电效应将会影响信号的上升时间。如果信号的上升时间大于0.33ns，这个电容将使信号上升时间增加越0.33ns 负载电容对信号上升沿的直接影响就是延长了上升时间，如下图： 线路中途容性负载对信号的影响 测试焊盘，过孔，封装引线或者连接到互连线中途的短桩线，都有寄生电容，相当于容性负载。这些容性负载通常是pf级别。 假设这些容性负载导致阻抗突变为25Ω，这导致信号传输到这里，有负的信号被反射，然后入射信号降低。当信号到达负载端后返回，在这个点，又有负的信号返回到负载端。从波形上看就是信号幅度下降，下冲，振铃，上升时间增加。 下面计算一下线路中途负载电容的阻抗： 假设上升沿是线性的dV/dt=V/Tr； 如果C很小，则Zcap很大，如果远远大于50Ω，那么与传输线的阻抗并联，几乎不影响整个传输线阻抗。如果Zcap的值与传输线相当，它与传输线50Ω并联，形成比50Ω小的阻抗，就会引起信号完整性问题。 经验法则是Zcap>5x50Ω，就不会引起信号完整性问题。带入上述公式： 也即是： 假设上升时间是1nf，则允许的电容量为4pf；如果上升时间是0.25ns，则允许的电容量是1pf。 容性突变对信号上升时间的影响有一个经验公式： 50Ω传输线，对于2pf容性突变，传输信号的10-90%上升时间增加约50x2pf=100ps。50%门限的延迟累加约为0.5x50x2pf=50ps。 50%门限的延迟成为延迟累加，用这个衡量电容突变对延迟的影响比较准确。上面的经验公式比较准确，下面是仿真结果，基本能吻合： 要想降低电容突变对信号上升沿的影响，如果电容降低不了，就只能降低传输线阻抗了。 文章转载来源aircity123： https://blog.csdn.net/AirCity123/article/details/104088815?spm=1001.2014.3001.5501
MOS管通过栅极电压控制漏极电流，利用电压比较器（如LM358）实现动态控制。控制电压与参考电压比较，通过循环控制实现电流动态调整及方向控制，方向由MOS管类型（N或P沟道）决定。 在mos管实际使用的过程中,mos管既可用于放大电流，又可以作为电子开关。 那么mos 管如何控制电流方向的呢？mos 管作为电压控制器件，通过加在输入端栅极的电压来控制输出端漏极的电流，即利用对 G 极施加电压以实现对电流的控制。以利用电压比较器（如 LM358）控制 mos管为例，将一个控制电压（接入比较器同相输入端）和一个参考电压（接入比较器反相输入端）同时送入电压比较器（比较器电源接正 12V 和地），比较器的输出经过 5.1K 电阻上拉后接 G 极。在初始阶段，若控制电压比参考电压高，此时 G 极基本上能加到12V，可使 mos管迅速导通，输出电流。由于刚开始电流很小，所以控制电压比参考电压高很多。而随着电流增大逐步达到某个值时，参考电压会迅速上升，当与控制电压接近并超过时，比较器就输出低电平（接近 0V），使得 mos管截止，电流减小。而后电流减少后，参考电压又下降，管子又导通，电流又增大，如此循环往复，实现对电流的动态控制以及电流方向按照 mos管自身类型（N 沟道或 P 沟道）所规定的从漏极到源极或从源极到漏极的流向控制。
这一篇文章源于朋友的询问，问我一个关于431的问题，说这个原理图是传感器厂家给的Demo原理图，询问如下图所示的431输出电压是多少，电路图如下：
一、共模电感的作用、原理 相信对于共模电感很多人都不陌生，但是对它的接法你是否完全理解呢？你的电路上的共模电感是否接对了？首先我们来认识一下共模电感。 共模电感一个以铁氧体为磁芯的共模干扰抑制器件，它是由两个尺寸相同、匝数相同的线圈对称地绕制在同一个铁氧体环形磁芯上，形成一个四端器件，共模电感对交流电流起着阻碍的作用。对于插件电感，我们一般见的比较多的就是UU型和EE型以及环型等。 在交流电频率一定情况下，电感量越大，其对交流电阻碍能力越大，相反电感量小其阻碍能力也小，它在电路当中抑制的是共模信号，共模电感的电感值可以用电桥来测量。 二、共模电感在开关电源的应用 共模电感有时候又叫共模扼流圈，是因为它作用是起到抑制，多应用于开关电源电路中，构成各种滤波器对EMI进行滤波，抑制各种高速信号产生的电磁波向外发射，如下图，电路中有一组并行线路，正常信号通过时候基本不受影响，但是当有共模电流流经时，由于共模电流的同向性，会在线圈内产生同向的磁场而增大线圈的感抗，使线圈表现为高阻抗，产生较强的阻尼效果，这时候共模电流会被衰减，达到抑制干扰的目的。 如下图是开关电源前级部分原理图，其中L1是共模电感，为了抑制共模干扰，我们知道，共模信号是幅度相等且相位相同的信号，它产生的噪声是对地噪声，是两根线分别对地的噪声，理解了共模噪声我们就知道共模电感就知道为什么共模电感会接在交流一侧了。
为什么要使用仿真器 1.1 仿真的概念: ----仿真的概念其实使用非常广，最终的含义就是使用可控的手段来模仿真实的情况。 ----在嵌入式系统的设计中，仿真应用的范围主要集中在对程序的仿真上。例如，在单片机的开发...
01 前言 对电子工程师来说，不理解电感就好比做菜不懂盐巴味精一样，显然理解电感是必备的。 02 电感的特性 先来看这个电路图，闭合开关右侧灯泡最先点亮，然后左侧灯泡相继点亮；断开开关，右侧灯泡立马熄灭，而左侧灯泡继续亮了一会才熄灭。关注公众号硬件笔记本 通过这个现象，可以发现电感有两个作用。关注公众号硬件笔记本 03 为什么电流不能突变？ 先来回忆一下右手定则，即磁感线穿过手掌，大拇指所指方向为导体切割方向或运动方向，四指所指方向为感应电流方向。关注公众号硬件笔记本 现在有两根线圈挨在一起，已知下面线圈的电流方向 磁场由里向外扩散，假定磁场是固定的话，那上面的线圈相对运动的（从上往下），根据右手定则，切割方向是向下的，所以大拇指朝下，那四指所指方向就为电流方向，也就是和下面线圈产生相反的电流。关注公众号硬件笔记本 电流减小的话，相应的磁场也会减小，假定磁场是固定的，那上面的线圈就相对运动（从下往上），根据右手定则，大拇指朝上，四指所指为电流方向，也就是和下面的线圈产生相同的方向了 总结：电流增加会产生相反方向的电流；电流减小会产生相同方向的电流（也就是说当磁场增加的时候，会产生相反的磁场；磁场减小的时候，会产生相同的磁场），这就是所谓的‘增反减同’‘来拒去留’ 也就是1号和2号的电流相反，2号阻碍1号 2号电流和1号3号电流相反，阻碍2号电流 这种现象称为自感。关注公众号硬件笔记本 现在闭合开关，电感产生相反的电流阻碍通过，所以左侧灯泡缓慢点亮（也就是电能转磁能） 断开开关，电感产生相同的电流，短暂给左侧灯泡提供电流，所以具备短暂储能的作用（也就是磁能转电能） 04 为什么会隔交通直？ 因为直流电产生的电流是固定的，相应的磁场也是固定的，那这样就不存在切割磁感线，也就不会产生感应电流，而交流电产生的磁场是周期变化的，存在切割磁感线，会产生感应电流。关注公众号硬件笔记本 PS：直流电只有在通电或断电产生变化磁场 总结 电感电流不能突变是有磁场阻碍；能短暂储能是将产生时的磁能被转为电能。
前两天群里的好大哥给我寄了两个他设计的USB转485/422转换器，制作的初衷也很简单，就是消耗一下他手头的物料，设计的关键就是电子丐帮，面向库存设计，探索低成本！
硬件工程师的日常：原理图、PCB、焊接、飞线、改板、发货、返还、挨骂、维修、改板、挨骂、改板、改方案，然后循环。能不能改变一下？前两天有企业来找去培训，说让我主要培训如何画原理图、PCB、生成BOM。我告诉他，如果我去培训，一定是培训这个工作以外的内容。我们在华为时，就是花大量的精力在原理图PCB之外，才能把产做好。9个月做个产品，画原理图PCB的时间只有一个月左右。核心技能其实并不是用那套绘图工具。有没有一本书读后，相当于华为工作十年经验？《硬十开发流程篇》点击《阅读原文》
把走在表层的线称为微带线（Microstrip Line），主要是由于其结构特点和信号传播方式具有“微型波导”的性质，这一命名来源于微波工程的理论基础。以下是具体原因： 1. “微带”命名的来源 “微”表示微型、紧凑：微带线的尺寸较小，通常是为了满足微波频段（高频信号）的小尺寸要求，与传统的大型波导（如同轴电缆或矩形波导）相比，它更为紧凑、适合 PCB。 “带”表示其带状的物理形态：微带线是指在 PCB 的表层走线时，信号线以平面带状的形式分布，线宽较窄但足够承载高频信号。 2. 与传统波导的对比 微带线在高频信号中具有类似于波导的功能，它通过基板下方的接地平面和表面的信号线来形成导电路径，限制电磁场的传播。 相比传统波导（如矩形波导或同轴电缆），微带线实现了更低的成本、更简单的制造工艺，同时保留了良好的高频性能。 3. 表层走线的特性 微带线的电磁场分布和设计特点决定了其作为表层传输线的独特优势： 电磁场传播特点： 微带线的电场分布在信号线和接地平面之间，部分在 PCB 的介质中，部分在空气中。 这种场分布使微带线的传播特性兼具空气和介质的影响。 优势： 走线容易，可直接在 PCB 表面加工。 阻抗容易调整，通过改变线宽、基板厚度等参数即可实现特定的阻抗匹配（如 50Ω 或 75Ω）。 4. “微带”与其他传输线的命名对比 相比于其他类型传输线，微带线的命名反映了其显著特征： 带状线（Stripline）：带状线走线埋在 PCB 内部，与微带线不同，电磁场完全限制在介质中。 共面波导（Coplanar Waveguide）：共面波导的信号线和接地线位于同一层，强调了“共面”的几何特性。 槽线（Slotline）：槽线通过接地平面的狭缝传播信号，命名反映了狭缝结构。 微带线（Microstrip Line）：它的信号线在表层，是表面波导的一种简化形式，体现了其“微型带状”特性。 5. 总结 微带线的命名反映了它的主要特点： “微”：表明其相较传统波导的小尺寸和集成度，适合在 PCB 上用于高频信号传输。 “带”：形容其带状的物理结构，信号线以带状形式在表层传播。 因此，表层的信号走线被称为微带线，既简洁又准确地描述了它的几何形状、工作原理和电磁特性。 PCB 走线方式多种多样，主要根据工作频率、阻抗匹配要求、电磁兼容性等因素来选择。以下是主要的 PCB 走线形式及其详细说明： 1. 微带线（Microstrip Line） 结构：导体线在介质（PCB基板）表面，下面是一层连续的接地平面。 特性： 单端传输线，易于制造。 信号主要在导线上方和周围传播，电场分布在空气和介质中。 特性阻抗由线宽 www、基板厚度 hhh、介电常数 ϵr\epsilon_rϵr 决定。 应用： 高频信号传输（如射频电路）。 低制造成本的单层或双层 PCB。 2. 带状线（Stripline） 结构：导体线嵌入在两层接地平面之间，完全被介质包裹。 特性： 电磁场完全限制在介质内部，因此辐射较低，电磁兼容性好。 阻抗更容易控制，但导线长度增加会带来更大的损耗。 对称结构提供了更好的信号完整性。 应用： 多层 PCB，尤其是对信号完整性要求高的高速数字信号传输。 3. 共面波导（Coplanar Waveguide, CPW） 结构：导体线和接地平面位于同一层，导线两侧有接地线，通常还有底部接地层。 特性： 适用于高频信号传输。 电磁场主要集中在导线和接地线之间。 阻抗易于调整，通过改变导线与接地线的间距即可。 分类： 开放式共面波导：无底部接地平面。 带底部接地的共面波导：有底部接地平面，抑制辐射损耗。 应用： 高频电路，如射频和微波通信电路。 4. 平行板波导（Parallel-Plate Waveguide） 结构：两层金属平面之间的信号传输，信号导体与地不直接接触。 特性： 适用于较宽频带的信号。 电磁场在两金属板间传播。 辐射损耗较小，但结构复杂。 应用： 特殊的射频设计。 5. 差分对（Differential Pair） 结构：两条紧密并行的导线，一条传递正信号，另一条传递负信号。 特性： 抗噪能力强，差分信号的噪声可以互相抵消。 对称布线可以减少 EMI（电磁干扰）。 阻抗控制重要，通常为 90Ω 或 100Ω。 应用： 高速数字信号，如 HDMI、USB、LVDS、以太网。 差分对确实可以分为微带线差分对和带状线差分对，主要根据差分对的走线位置（PCB 表层或内层）以及对应的电磁场分布和结构来分类。两者在设计、特性以及应用场景上有所不同，下面将进行详细的对比和说明： 1. 微带线差分对 定义： 微带线差分对是指差分对的两根信号线位于 PCB 的表层，且其参考平面（接地层）位于信号线的下方。 特点： 电磁场分布： 差分对之间的电磁场主要集中在两根差分线之间（差分模式）。 一部分场分布在 PCB 的介质中，另一部分暴露在空气中（因此有部分影响来自空气）。 传输阻抗： 通过线宽（w）、间距（s）、基板厚度（h）等参数设计实现特定的差分阻抗（通常为 100Ω 或 90Ω）。 适用频率： 适合高频或超高频场合，常用于信号速度要求高（如 GHz 级别）的场景。 优势： 易于加工：微带线差分对直接在 PCB 表层加工，制造简单。 便于调试和测试：表层走线可以更容易地接触探针或示波器进行测量。 缺点： 对环境干扰较敏感：由于部分电磁场暴露在空气中，易受到周围环境干扰（如相邻信号线的串扰、外界电磁辐射等）。 辐射略高：信号辐射比埋在内部的带状线差分对稍高。 2. 带状线差分对 定义： 带状线差分对是指差分对的两根信号线位于 PCB 的内层，并夹在两个参考平面（接地层或电源层）之间。 特点： 电磁场分布： 电磁场完全限制在 PCB 的介质中，差分模式的场集中在差分对之间。 周围的接地层（上下接地平面）对信号提供了更好的屏蔽效果。 传输阻抗： 通过差分线的线宽（w）、间距（s）、介质厚度（h 和 b）等参数设计实现特定的差分阻抗。 适用频率： 更适合超高频、高速信号（如 PCIe、SATA 等高速接口），特别是对电磁干扰要求严格的场景。 优势： 抗干扰能力强：由于电磁场限制在介质中，外界的干扰被显著减小。 辐射低：带状线结构的电磁场更加集中，信号辐射低。 缺点： 加工复杂：需要设计成内层走线，制造工艺稍复杂。 不便于调试：内层信号不容易接触到探针或测试设备。 6. 悬空线（Suspended Line） 结构：导体线悬空在空气中，接地面位于导线下方。 特性： 电磁场分布大部分在空气中，损耗小。 制作复杂，不常用于常规 PCB。 应用： 高频/低损耗传输需求。 7. 嵌入式波导（Embedded Waveguide） 结构：信号线嵌入介质中，同时被上下接地平面包围。 特性： 对电磁场的约束更强。 电磁干扰低，适合高密度设计。 应用： 高可靠性和高频应用，如 5G、毫米波通信。 8. 槽线（Slotline） 结构：接地平面上有一条窄缝隙，信号通过缝隙传播。 特性： 信号沿缝隙传输。 通常与共面波导结合使用。 应用： 微波天线和滤波器。 9. 跳线（Wire Bond） 结构：使用导线或焊接跳线来连接两点。 特性： 辐射损耗较高。 用于跨越 PCB 的复杂布线，但不适合高频信号。 应用： 调试或低频电路。 对比总结 类型 电磁干扰 制作难度 阻抗控制 应用场景 微带线 较高 容易 一般 射频/高速数字信号 带状线 低 较难 精确 高速数字信号传输 共面波导 较低 较容易 容易 高频射频信号 差分对 低 较难 精确 高速数字信号 槽线 中 较难 一般 微波天线 平行板波导 低 较复杂 精确 宽频带信号传输 悬空线 最低 难 精确 高频/低损耗场景
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