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电路相关都扔这
一、常用的电路保护器件
电子电路很容易在过压、过流、浪涌等情况发生的时候损坏，随着技术的发展，电子电路的产品日益多样化和复杂化，而电路保护则变得尤为重要。电路保护元件也从简单的玻璃管保险丝，变得种类更多，防护性能更优越。
电路保护的意义是什么？
在各类电子产品中，设置过压保护和过流保护变得越来越重要，那么电路保护的意义到底是什么？
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由于如今电路板的集成度越来越高，板子的价格也跟着水涨船高，因此我们要加强保护。
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半导体器件，IC的工作电压有越来越低的趋势，而电路保护的目的则是降低能耗损失，减少发热现象，延长使用寿命。
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车载设备，由于使用环境的条件比一般电子产品更加恶劣，汽车行驶状况万变，汽车启动时产生很大的瞬间峰值电压等。因此，在为这些电子设备配套产品的电源适配器中，一般要使用过压保护元件。
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通信设备，通信场所对防雷浪涌有一定的要求，在这些设备中使用过压保护、过流保护元件就变得重要起来，它们是保证用户人身安全和通信正常的关键。
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大部分电子产品出现的故障，都是电子设备电路中出现的过压或者电路现象造成的，随着我们对电子设备质量的要求越来越高，电子电路保护也变得更加不容忽视。
那么电路保护如此重要，常用的电路保护元件有哪些？
防雷器件
陶瓷气体放电管
防雷器件中应用最广泛的是陶瓷气体放电管，之所以说陶瓷气体放电管是应用最广泛的防雷器件，是因为无论是直流电源的防雷还是各种信号的防雷，陶瓷气体放电管都能起到很好的防护作用。其最大的特点是通流量大，级间电容小，绝缘电阻高，击穿电压可选范围大。
半导体放电管
半导体放电管是一种过压保护器件，是利用晶闸管原理制成的，依靠PN结的击穿电流触发器件导通放电，可以流过很大的浪涌电流或脉冲电流。相关文章：动画讲解二极管工作原理。其击穿电压的范围，构成了过压保护的范围。固体放电管使用时可直接跨接在被保护电路两端。具有精确导通、快速响应（响应时间ns级）、浪涌吸收能力较强、双向对称、可靠性高等特点。
玻璃放电管
玻璃放电管（强效放电管、防雷管）是20世纪末新推出的防雷器件，它兼有陶瓷气体放电管和半导体过压保护器的优点：绝缘电阻高（≥10^8Ω）、极间电容小（≤0.8pF）、放电电流较大（最大达3kA）、双向对称性、反应速度快（不存在冲击击穿的滞后现象）、性能稳定可靠、导通后电压较低，此外还有直流击穿电压高（最高达5000V）、体积小、寿命长等优点。其缺点是直流击穿电压分散性较大（±20%）。
过压器件
压敏电阻
压敏电阻也是一种用得最多的限压器件。利用压敏电阻的非线性特性，当过电压出现在压敏电阻的两极间，压敏电阻可以将电压钳位到一个相对固定的电压值，从而实现对后级电路的保护。压敏电阻的响应时间为ns级，比空气放电管快，比TVS管稍慢一些，一般情况下用于电子电路的过电压保护其响应速度可以满足要求。压敏电阻的结电容一般在几百到几千pF的数量级范围，很多情况下不宜直接应用在高频信号线路的保护中，应用在交流电路的保护中时，因为其结电容较大会增加漏电流，在设计防护电路时需要充分考虑。压敏电阻的通流容量较大，但比气体放电管小。
贴片压敏电阻的作用
贴片压敏电阻主要用于保护元件和电路，防止在电源供应、控制和信号线产生的ESD。
瞬态抑制二极管
瞬态抑制器TVS二极管广泛应用于半导体及敏感器件的保护，通常用于二级保护。基本都会是用于在陶瓷气体放电管之后的二级保护，也有用户直接将其用于产品的一级保护。其特点为反应速度快（为ps级），体积小，脉冲功率较大，箝位电压低等。其10/1000μs波脉冲功率从400W～30KW，脉冲峰值电流从0.52A～544A；击穿电压有从6.8V～550V的系列值，便于各种不同电压的电路使用。
过流器件
自恢复保险丝
自恢复保险丝PPTC就是一种过流电子保护元件，采用高分子有机聚合物在高压、高温，硫化反应的条件下，搀加导电粒子材料后，经过特殊的工艺加工而成。自恢复保险丝（PPTC：高分子自恢复保险丝）是一种正温度系数聚合物热敏电阻，作过流保护用，可代替电流保险丝。电路正常工作时它的阻值很小（压降很小），当电路出现过流使它温度升高时，阻值急剧增大几个数量级，使电路中的电流减小到安全值以下，从而使后面的电路得到保护，过流消失后自动恢复为低阻值。
静电元件
ESD静电放电二极管
ESD静电放电二极管是一种过压、防静电保护元件，是为高速数据传输应用的I/O端口保护设计的器件。ESD静电二极管是用来避免电子设备中的敏感电路受到ESD（静电放电）的影响。可提供非常低的电容，具有优异的传输线脉冲（TLP）测试，以及IEC6100-4-2测试能力，尤其是在多采样数高达1000之后，进而改善对敏感电子元件的保护。
电感的作用
电磁的关系相信大家都清楚，电感的作用就是在电路刚开始的时候，一切还不稳定的时候，如果电感中有电流通过，就一定会产生一个与电流方向相反的感应电流。依据法拉第电磁感应定律可知，等到电路运行了一段时间后，一切都稳定了，电流没有什么变化了，电磁感应也就不会产生电流，这时候就稳定了，不会出现突发性的变故，从而保证了电路的安全，就像水车，一开始由于阻力转动的比较慢，后来慢慢趋于平和。
磁珠的作用
磁珠有很高的电阻率和磁导率，它等效于电阻和电感串联，但电阻值和电感值都随频率变化。它比普通的电感有更好的高频滤波特性，在高频时呈现阻性，所以能在相当宽的频率范围内保持较高的阻抗，从而提高调频滤波效果，在以太网芯片上用到过。
二、PCB焊接缺陷的原因
电路板孔的可焊性影响焊接质量
电路板孔可焊性不好，将会产生虚焊缺陷，影响电路中元件的参数，导致多层板元器件和内层线导通不稳定，引起整个电路功能失效。
所谓可焊性就是金属表面被熔融焊料润湿的性质，即焊料所在金属表面形成一层相对均匀的连续的光滑的附着薄膜。影响印刷电路板可焊性的因素主要有：
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焊料的成份和被焊料的性质
焊料是焊接化学处理过程中重要的组成部分，它由含有助焊剂的化学材料组成，常用的低熔点共熔金属为Sn-Pb或Sn-Pb-Ag。其中杂质含量要有一定的分比控制，以防杂质产生的氧化物被助焊剂溶解。焊剂的功能是通过传递热量，去除锈蚀来帮助焊料润湿被焊板电路表面。一般采用白松香和异丙醇溶剂。
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焊接温度和金属板表面清洁程度
焊接温度和金属板表面清洁程度也会影响可焊性。温度过高，则焊料扩散速度加快，此时具有很高的活性，会使电路板和焊料溶融表面迅速氧化，产生焊接缺陷，电路板表面受污染也会影响可焊性从而产生缺陷，这些缺陷包括锡珠、锡球、开路、光泽度不好等。
翘曲产生的焊接缺陷
电路板和元器件在焊接过程中产生翘曲，由于应力变形而产生虚焊、短路等缺陷。翘曲往往是由于电路板的上下部分温度不平衡造成的。对大的PCB，由于板自身重量下坠也会产生翘曲。
普通的PBGA器件距离印刷电路板约0.5mm，如果电路板上器件较大，随着线路板降温后恢复正常形状，焊点将长时间处于应力作用之下，如果器件抬高0.1mm就足以导致虚焊开路。
电路板的设计影响焊接质量
在布局上，电路板尺寸过大时，虽然焊接较容易控制，但印刷线条长，阻抗增大，抗噪声能力下降，成本增加。
过小时，则散热下降，焊接不易控制，易出现相邻线条相互干扰，如线路板的电磁干扰等情况。
因此，必须优化PCB板设计：
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缩短高频元件之间的连线、减少EMI干扰。
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重量大的(如超过20g) 元件，应以支架固定，然后焊接。
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发热元件应考虑散热问题，防止元件表面有较大的ΔT产生缺陷与返工，热敏元件应远离发热源。
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元件的排列尽可能平行，这样不但美观而且易焊接，宜进行大批量生产。电路板设计为4∶3的矩形最佳。导线宽度不要突变，以避免布线的不连续性。电路板长时间受热时，铜箔容易发生膨胀和脱落，因此，应避免使用大面积铜箔。
综合上述，为能保证PCB板的整体质量，在制作过程中，要采用优良的焊料、改进PCB板可焊性以及及预防翘曲防止缺陷的产生。
三、常用电路基础公式
1.欧姆定律计算
计算电阻电路中电流、电压、电阻和功率之间的关系。
欧姆定律解释了电压、电流和电阻之间的关系，即通过导体两点间的电流与这两点间的电势差成正比。说明两点间的电压差、流经该两点的电流和该电流路径电阻之间关系的定律。该定律的数学表达式为V= IR，其中V是电压差，I是以安培为单位的电流，R是以欧姆为单位的电阻。若电压已知，则电阻越大，电流越小。
2.计算多个串联或并联连接的电阻的总阻值
3.计算多个串联或并联连接的电容器的总容值
4.电阻分压计算
计算电阻分压器电路的输出电压，以实现既定的阻值和电源电压组合。
什么是分压器?
分压器是一个无源线性电路，能产生一个是其输入电压(V1)一部分的输出电压(Vout)。分压器用于调整信号电平，实现有源器件和放大器偏置，以及用于测量电压。欧姆定律解释了电压、电流和电阻之间的关系，即通过两点间导体的电流与这两点间的电势差成正比。
这是一个说明两点间的电压差、流经该两点的电流和该电流路径电阻之间关系的定律。该定律的数学表达式为V= IR，其中V是电压差，I是以安培为单位的电流，R是以欧姆为单位的电阻。若电压已知，则电阻越大，电流越小。
5.电流分流器，电阻计算
计算连接到电流源的多至10个并联电阻上流过的电流：
6.电抗计算
计算指定频率下电感器或电容器的电抗或导纳大小。
感抗/导纳：
容抗/导纳：
7.RC 时间常数计算器
计算电阻与电容的积，亦称RC时间常数。该数值在描述电容通过电阻器进行充电或放电的方程式中出现，表示在改变施加到电路的电压后，电容器两端的电压达到其最终值约63%所需的时间。同时该计算器也会计算电容器充电到指定电压所存储的总能量。
如何计算时间常数：时间常数(T)可由电容(C)和负载电阻(R)的值确定。电容器(E)中存储的能量(E)由两个输入确定，即由电压(V)和电容决定。
8.LED串联电阻器计算器
计算在指定电流水平下通过电压源驱动一个或多个串联LED所需的电阻。注意：当为此目的选择电阻器时，为避免电阻器温度过高，请选择额定功率是下方计算出的功率值的2至10倍之间的电阻器。
9.dBm转W换算
10.电感换算
11.电容器换算表
换算包括pF、nF、μF、F在内的不同量级电容单位之间的电容测量值。
12.电池续航时间
电池续航时间计算公式：电池续航时间=电池容量(mAh)/ 负载电流(mA)
根据电池的标称容量和负载所消耗的平均电流来估算电池续航时间。电池容量通常以安培小时(Ah)或毫安小时(mAh)为计量单位，尽管偶尔会使用瓦特小时(Wh)。
将瓦特小时除以电池的标称电压(V)，就可以转换为安培小时，公式如下：Ah= Wh /V安培小时(亦称安时)，是一种电荷度量单位，等于一段时间内的电流。一安时等于一个小时的一安培连接电流。毫安小时或毫安时是一千分之一安培小时，因此1000mAh 电池等于1Ah电池。上述结果只是估算值，实际结果会受电池状态、使用年限、温度、放电速度和其它因素的影响而发生变化。如果所用电池是全新的高质量电池，在室温下工作且工作时间在1小时到1年之间，则这种预估结果最贴近实际结果。
13.PCB 印制线宽度计算
使用IPC-2221标准提供的公式计算铜印刷电路板导体或承载给定电流所需“印制线”的宽度，同时保持印制线的温升低于规定的极限值。此外，如果印制线长度已知，还会计算总电阻、电压降和印制线电阻引起的功率损耗。由此求得的结果是估算值，实际结果会随应用条件而发生变化。我们还应注意，与电路板外表面上的印制线相比，电路板内层上的印制线所需的宽度要大得多，请使用适合您情况的结果。
如何计算印制线宽度：首先，计算面积：面积[mils^2]= (电流[Amps]/(k*(温升[℃])^b))^(1/c)
然后，计算宽度：宽度[mils]= 面积[mils^2]/(厚度[oz]*1.378[mils/oz])用于IPC-2221内层时：k= 0.024、b= 0.44、c= 0.725用于IPC-2221外层时：k= 0.048、b= 0.44、c= 0.725其中k、b和c是由对IPC-2221曲线进行曲线拟合得出的常数。
公值：厚度：1oz 环境温度：25C 温升：10C