cathy的博客

为什么要阻抗匹配？

在高速数字电路系统中，电路数据传输线上阻抗如果不匹配会引起数据信号反射，造成过冲、下冲和振铃等信号畸变，当然信号沿传输线传播过程当中，如果传输线上各处具有一致的信号传播速度，并且单位长度上的电容也一样，那么信号在传播过程中总是看到完全一致的瞬间阻抗。由于在整个传输线上阻抗维持恒定不变，我们给出一个特定的名称，来表示特定的传输线的这种特征或者是特性，称之为该传输线的特征阻抗。

特征阻抗是指信号沿传输线传播时，信号感受的瞬间阻抗的值。特征阻抗主要参数与PCB导线所在的板层、PCB所用的材质（介电常数）、走线宽度、导线与平面的距离等因素有关，与走线长度无关。特征阻抗可以使用软件计算。高速PCB布线中，一般把数字信号的走线阻抗设计为50欧姆，这是个大约的数字。一般规定同轴电缆基带50欧姆，频带75欧姆，对绞线（差分）为100欧姆。

而减小反射的方法是根据传输线的特性阻抗在其发送端串联端接使源阻抗与传输线阻抗匹配或者在接收端并联端接使负载阻抗与传输线阻抗匹配，从而使源反射系数或者负载反射系数为零。常用的端接方式为：串联端接、简单的并联端接、戴维宁端接、RC网络端接等。

下面我们将分别对这几种端接方式进行分析

1、串联端接

一、加工层次定义不明确

单面板设计在TOP层，如不加说明正反做，也许制出来板子装上器件而不好焊接。

二、大面积铜箔距外框距离太近

大面积铜箔距外框应至少保证0.2mm以上间距，因在铣外形时如铣到铜箔上容易造成铜箔起翘及由其引起阻焊剂脱落问题。

三、用填充块画焊盘

用填充块画焊盘在设计线路时能够通过DRC检查，但对于加工是不行，因此类焊盘不能直接生成阻焊数据，在上阻焊剂时，该填充块区域将被阻焊剂覆盖，导致器件焊装困难。

四、电地层又是花焊盘又是连线

因为设计成花焊盘方式电源，地层与实际印制板上图像是相反，所有连线都是隔离线，画几组电源或几种地隔离线时应小心，不能留下缺口，使两组电源短路，也不能造成该连接区域封锁。

五、字符乱放

1.设备的接地电阻过高问题

医疗设备的接地电阻过高被列为十大问题之首，这是因为这种故障的发生概率最高，一台设备的电磁发射问题、自兼容问题及抗干扰性问题，其根源都与设备的接地阻抗过高有关，通常这不是指普通的低频接地问题，也不是指接地场所问题，而是由于局部(如电路板或电缆)的接地阻抗过高而引起的。高阻抗的接地路径常常会导致电缆屏蔽失效并产共模电流。

在高频下导线和编织线大都呈现高阻抗性，因此设计人员应当避免应用导线或编织接地。根据经验，每英寸长导线的感抗为20nH。因此在，100MHz时，1英寸导线的感抗可以达到12Ω。所以，在射频情况下，应对任何长度导线的采用持慎重态度，采接地片是一个很好的办法，接地片的长宽比至少要达到5:1。也就是说，对于一个5英寸长的接地片而言，其宽度至少应为1英寸。

2.电缆线的屏蔽不足问题

当设备遇到电磁发射或射频抗干扰问题时，一般都会涉及电缆问题，电缆的接地阻抗在这里起到了很大作用。

单点接地的原则适用于低频，但对射频没有多大效果。比较棘手的事情是:由于电缆不能终止于患者的终端，因此屏蔽就不能两端接地。此外，当设备不能有效接地甚至需要维持绝缘时，采取滤波有时比屏蔽更有效。

无论是早期的收音机、电视机到计算机、移动通讯终端，还是目前的移动智能终端的4G/5G技术研究、人工智能、云计算、AR/VR等技术，这些技术发展无疑都对MCU、基带、FPGA等组成的这些高速电路的计算量要求越来越大，也越来越快。这些都推动着高速电路的蓬勃发展。随着电路数据速度的暴增，高速电路的学习、应用、研究也越来越难，门槛也越来越高。作为高速电路应用设计发展的工程师们必然要学习很多，同样也会遇到不少问题。

正如很多硬件工程师在看高速电路时，都会经常看到串一些小电阻，如22欧姆，但是也不是一定串。同样场合有的串，有的不串。这是为什么呢？

这个电阻有两个作用

第一是阻抗匹配。因为信号源的阻抗很低，跟信号线之间阻抗不匹配，串上一个电阻后，可改善匹配情况，以减少反射，避免振荡等。

从大学时代第一次接触FPGA至今已有10多年的时间，至今记得当初第一次在EDA实验平台上完成数字秒表、抢答器、密码锁等实验时那个兴奋劲。当时由于没有接触到HDL硬件描述语言，设计都是在MAX+plus II原理图环境下用74系列逻辑器件搭建起来的。

后来读研究生，工作陆陆续续也用过Quartus II、FoundaTIon、ISE、Libero，并且学习了verilogHDL语言，学习的过程中也慢慢体会到verilog的妙用，原来一小段语言就能完成复杂的原理图设计，而且语言的移植性可操作性比原理图设计强很多。

在学习一门技术之前我们往往从它的编程语言入手，比如学习单片机时，我们往往从汇编或者C语言入门。所以不少开始接触FPGA的开发人员，往往是从VHDL或者Verilog开始入手学习的。但我个人认为，若能先结合《数字电路基础》系统学习各种74系列逻辑电路，深刻理解逻辑功能，对于学习HDL语言大有裨益，往往会起到事半功倍的效果。

当然，任何编程语言的学习都不是一朝一夕的事，经验技巧的积累都是在点滴中完成，FPGA设计也无例外。下面就以我的切身体会，谈谈FPGA设计的经验技巧。

我们先谈一下FPGA基本知识：

1.硬件设计基本原则

随着工艺进步，同样封装的电容耐压和容值越来越大，陶瓷电容的使用范围越来越广。但是，你如果把陶瓷电容当做一个理想电容符号来使用的时候，可能会有意想不到的问题。

下面我们进入陶瓷电容的容值变化的世界。

一、电压值变大了，电容值变小（耐压范围以内）

在给出的多种电容类型中，最常用的是X5R、X7R。所有的型号在环境条件变化时都会出现电容值变化。尤其Y5V在整个环境条件区间内，会表现出极大的电容量变化。

当电容公司开发产品时，他们会通过选择材料的特性，使电容能够在规定的温度区间（第一个和第二个字母），工作在确定的变化范围内（第三个字母）。我正在使用的是X7R电容，它在-55°C到+125°C之间的变化不超过±15%。

一．概述

多层印制板为了有更好的电磁兼容性设计。使得印制板在正常工作时能满足电磁兼容和敏感度标准。正确的堆叠有助于屏蔽和抑制EMI。

二．多层印制板设计基础

多层印制板的电磁兼容分析可以基于克希霍夫定律和法拉第电磁感应定律。

根据以上两个定律，我们得出在多层印制板分层及堆叠中应遵徇以下基本原则：

① 电源平面应尽量靠近接地平面，并应在接地平面之下。

② 布线层应安排与映象平面层相邻。

③ 电源与地层阻抗最低。其中电源阻抗Z0= 其中D为电源平面同地平面之间的间距。W为平面之间的面积。

④ 在中间层形成带状线，表面形成微带线。两者特性不同。

⑤ 重要信号线应紧临地层。

三． PCB板的堆叠与分层

① 二层板，此板仅能用于低速设计。EMC比较差。

② 四层板。由以下几种叠层顺序。下面分别把各种不同的叠层优劣作说明。

基本拓扑电路上一般没有吸收缓冲电路，实际电路上一般有吸收缓冲电路，吸收与缓冲是工程需要，不是拓扑需要。

吸收与缓冲的功效：

● 防止器件损坏，吸收防止电压击穿，缓冲防止电流击穿

● 使功率器件远离危险工作区，从而提高可靠性

● 降低（开关）器件损耗，或者实现某种程度的关软开

● 降低di/dt和dv/dt，降低振铃，改善EMI品质

● 提高效率（提高效率是可能的，但弄不好也可能降低效率）

也就是说，防止器件损坏只是吸收与缓冲的功效之一，其他功效也是很有价值的。

吸收

吸收是对电压尖峰而言。

电压尖峰的成因：

● 电压尖峰是电感续流引起的。

● 引起电压尖峰的电感可能是：变压器漏感、线路分布电感、器件等效模型中的感性成分等。

● 引起电压尖峰的电流可能是：拓扑电流、二极管反向恢复电流、不恰当的谐振电流等。

减少电压尖峰的主要措施是：

● 减少可能引起电压尖峰的电感，比如漏感、布线电感等

合格的电镀工必须具备的条件，即操作方式、工艺管理、工艺规范要求，同时要能正确的对待工艺操作的规范化与产品质量密切关系，严格的说：没有严格规范操作就不可能镀出合格的电镀产品!

因此要使自己能胜任电镀工这个岗位，就必须懂一点电镀的基本常识，通过理论上的培训，实践操作合格，这样才能真正的做合格的电镀工。以下是电镀基础知识汇总的的70个问答（下篇），希望能帮到身边的电镀师傅们。

36.硼酸在镀镍溶液中有什么作用，如果硼酸不足，将会出现什么情况?

答:硼酸是镀镍溶液的缓冲剂，起缓冲镀液pH 值的作用。当浓度达到31克/升以上时，才有显著的作用，但不能过高，因为硼酸在常温下的溶解度约40克/升左右。由于硼酸的缓冲作用，使阴极区溶液的pH值不致产生急剧的变化，因而能允许使用较高的阴极电流密度而不致在阴极上析出氢氧化物。它还具有提高阴极极化和改善镀层性质的作用。但是它的含量过多会降低阴极电流效率。低于20克/升时缓冲作用很弱，而使镀液的pH值变化加剧，影响电镀层的质量，甚至使电镀过程无法进行。

37.镀镍时，阳极附近电解液的pH值与阴极附近电解液的pH值那一个高，为什么?

今天我们来和大家分享关于电镀师傅在日常加工生产中的一些基础知识问答，合格的电镀工必须具备的条件，即操作方式、工艺管理、工艺规范要求，同时要能正确的对待工艺操作的规范化与产品质量密切关系，严格的说：没有严格规范操作就不可能镀出合格的电镀产品!

因此要使自己能胜任电镀工这个岗位，就必须懂一点电镀的基本常识，通过理论上的培训，实践操作合格，这样才能真正的做合格的电镀工。以下是电镀基础知识汇总的的70个问答（上篇），希望能帮到身边的电镀师傅们。

1.电解液为什么能够导电?

答:电解液导电与金属导体的导电方式是不一样的。在金属导体中，电流是靠自由电子的运动输送的，在电解液中则是由带电的离子来输送电流。在电解液中由于正负离子的电荷相等，所以不显电性，我们叫做电中性。当我们对电解液施加电压时，由于强大的电场的吸引力，离子分别跑向与自己极性相反的电极。阳离子跑向阴极，阴离子跑向阳极。它们的运动使电流得以通过，这就是电解液导电的道理。

2.在电镀过程中，挂具发热烫手，是由于镀液温度太高造成的吗?

答:挂具的发热虽然与溶液的温度有关系，但主要的原因是:

　　(1)通过挂具的电流太大。