【導(dǎo)讀】越來越多電路板的使用貼片元件，新設(shè)計的電路板除特殊需求的情況之外，都是優(yōu)選貼片元器件。貼片元件以其體積小、易于機器焊接、便于維護，隨著成本下降，已經(jīng)成為很多器件選型場景的默認選項。特別是電阻、電容、電感，這些批量使用的元器件，設(shè)計時都傾向于優(yōu)選貼片元件。這是因為以下幾種原因。
● 直插元件相比，貼片元件體積小，重量輕，容易保存和運輸。
貼片元件的體積和重量只有傳統(tǒng)插裝元件的1/10左右，一般采用SMT之后，電子產(chǎn)品體積縮小40%~60%，重量減輕60%~80%。可靠性高、抗振能力強、焊點缺陷率低、高頻特性好、減少了電磁和射頻干擾、易于實現(xiàn)自動化、提高生產(chǎn)效率、降低成本達30%~50%，節(jié)省材料、能源、設(shè)備、人力、工時。如通常用的貼片電阻0805封裝或者0603封裝比我們之前用的直插電阻要小上很多。幾十個直插電阻就可以裝滿一袋，但換成貼片電阻的話足以裝好幾千個甚至上萬個。如果功率能滿足的前提下，一般優(yōu)選表貼器件。
● 貼片元件比直插元件容易焊接和拆卸。
貼片元件不用過孔，用錫少。直插元件最麻煩的就是拆卸，在兩層或更多層的PCB板上拆卸時，哪怕只有兩個管腳，將其拆下來也不太容易，而且容易損壞電路板，多管腳的就更不用說了。拆卸貼片元件就容易多了，不只管腳容易拆，而且也不容易損壞電路板。拆卸直插元器件的主要工具是吸錫器，自動的吸錫器價格昂貴，并且不易于保養(yǎng)，很容易損壞，或者氣孔堵塞等問題。貼片器件在焊接過程中，是通過機器把元器件放置在PCB焊盤上的，而直插器件一般依賴人工放料。所以大批量生產(chǎn)的時候，貼片器件的生產(chǎn)效率會遠遠高于直插器件。直插器件往往在焊接之后還需要額外“剪管腳”，當(dāng)產(chǎn)量非常大的時候，會影響生產(chǎn)效率。
● 貼片元件比直插元件的高頻特性更好。
這是由于貼片元件體積小并且不需要過孔，從而減少了雜散電場和雜散磁場，這在高頻模擬電路和高速數(shù)字電路中非常重要。如圖8.1所示，我們可以看到電阻的寄生參數(shù)，主要是并聯(lián)的雜散電容Cp，和引線導(dǎo)致的寄生電感Lp和并聯(lián)電容。
電阻的高頻等效模型
如圖所示，直插電阻因為管腳是“金屬絲”的形式，所以金屬絲越長，則寄生的電感越大。直插電阻的管腳長度不可能太短，原因有三：第一、直插電阻體積比較大，引腳的最短也一定大于電阻橫截面積的半徑大小；第二、直插電阻的管腳需要穿過PCB；第三，一般我們彎折電阻管腳進行安裝的時候，需要留一段距離，避免電阻體受力，導(dǎo)致電阻損壞。如圖8.3所示，而相比之下，表貼電阻的管腳就非常短，所以表貼電阻的寄生電感也非常小。
直插電阻管腳實物圖
表貼電阻管腳實物圖
理想的電阻的阻抗應(yīng)該是跟頻率無關(guān)的，如圖所示。
理想電阻的阻抗曲線圖
在具有電阻、電感和電容的電路里，對電路中的電流所起的阻礙作用叫做阻抗。阻抗常用Z表示，是一個復(fù)數(shù)，實部稱為電阻，虛部稱為電抗，其中電容在電路中對直流電所起的阻礙作用稱為容抗 ,電感在電路中對交流電所起的阻礙作用稱為感抗，電容和電感在電路中對交流電引起的阻礙作用總稱為電抗。阻抗的單位是歐姆。
阻抗是元器件或電路對周期的交流信號的總的反作用。AC 交流測試信號 （幅度和頻率）。阻抗是一個復(fù)數(shù)，包括實部和虛部。理想電阻就是阻抗的實部，寄生電感和寄生電容就是阻抗的虛部。
簡單的看，我們可以先把寄生的并聯(lián)電容省略，就是一個理想的電阻串聯(lián)一個理想的電感。當(dāng)串聯(lián)一個寄生電感之后，則相當(dāng)于阻抗增加了一個虛部。根據(jù)我們熟知的電感特性是通直流，阻交流，則相當(dāng)于高頻的阻抗上升。
阻抗在直角坐標(biāo)系中用Z=R+jX表示。那么在極坐標(biāo)系中，阻抗可以用幅度和相角表示。直角坐標(biāo)系中的實部和虛部可以通過數(shù)學(xué)換算成極坐標(biāo)系中的幅度和相位。我們通過阻抗公式式，可以知道：
那么Z求模的結(jié)果，就是某個頻率點的阻抗的大小。如圖8.5所示，我們在復(fù)阻抗平面按表示一個阻抗。
復(fù)阻抗平面表示一個阻抗
我們在討論一些電路的時候，往往需要知道電路在各個頻點的阻抗絕對值，例如：高速數(shù)字電路的信號完整性分析、濾波器設(shè)計等。所以我們一般會繪制一個阻抗和頻率的函數(shù)曲線，描述阻抗特性。我們選擇一個10歐姆電阻、并設(shè)置寄生電容為0.2pF、寄生電感為10nH或者20nH的電路，其阻抗特性如圖所示。
實際電阻的阻抗特性曲線
● 貼片元件提高了電路的穩(wěn)定性和可靠性
直插器件的抗震能力偏差，在一些高可靠性的場景下，需要對直插器件的管腳點上加固膠，如圖所示。
立式直插電阻點膠加固工藝
直插電容點膠加固工藝
表貼器件因為體積小、重量輕，相同的參數(shù)情況下，震動的能量小，震動帶來對引腳的應(yīng)力也就響應(yīng)的小。表貼器件的引腳不是直插器件的金屬絲形式，而是大面積金屬面與PCB焊盤焊接在一起。所以表貼器件的引腳是剛性的，抗震能力更強。
本文轉(zhuǎn)載自硬件十萬個為什么。
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