本章主要讲解的是电阻、电容、电感的选型。

一、电阻：关键还是限流。

        1、通常在电源滤波时除了LC外，还会串接一个R。目的是为了降低信号的Q值，防止信号失真。常用于失真电源滤波。

        2、选型的电阻的封装太小，电路的电流超过电阻能承受的功率时就会烧坏电阻。

        3、LC滤波是作为低通滤波器对高频滤波，电阻是对全频率进行滤波。导致信号上升的比较缓慢。降低Q值。

        4、①在储能电路中，不宜串接电阻，储能电路的Q值越大，说明损耗越小，滤除噪声的能力越强。        

             ②在电源或者信号回路中，Q值越大，信号就越陡峭。容易失真。串接一个电阻降低Q值，会使电路的波形更稳定。

二、电容：

        1、温度会影响电容的性能。温度太低，即使在能承受的范围内也可能失效。

        2、电容时储能元件。可以根据外部电压的变化进行充电和放电。上电瞬间电压很大，需要大一些的电容进行充电。避免因为瞬态电压过大，损耗后级电路。

        3、（高频）高速电路中，信号不断的在0和1之间切换，器件的电流方向不断的在输出和输入直接切换，会产生大量的噪声。

                此时需要一个旁路电容，在信号线上并联一个电容到地。FFR用的是100pF的三向电容。让噪声通过电容泄放到地。

        4、实现交流耦合：HDMI信号转FPGA的的高速接口信号。HDMI为3.3V。转换为FPGA的接口信号为1.1V。通过电平转换芯片后，中间串接一个0.1uF电容进行隔离。隔离干扰噪声。

5、在LDO电源电路中，选取电容时，要注意LDO本身是否需要外部高ESR进行高频补偿，从而根据电容的ESR选型。

6、（旁路电容）电源滤波给芯片工作时，一般会串接一个电阻。

        在电阻的前端放一个大电容，在电阻后端放一个小一些的电容，

        前端电容是滤除输入进来的电源的干扰，后端电容是滤除芯片的反射干扰。

7、 电容在高频下成容性阻抗，从低频到谐振频率滤波效果越来越强，达到谐振频率时最强。

        大于谐振频率时，呈感性的阻抗特性慢慢减弱。

8、高速电路中，噪声等干扰，往往都是一个频段的，不可能每处都能精准找到。只能尽可能的利用不同的电容组合，构造一个宽频、低阻抗的通频带。

        ①0603的1uF + 0402的0.01uF的组合,可以构成一个更低阻抗、频带更宽的通频带。

        ②当两个0603的1UF一个并联使用时，降低了电路的阻抗，但同频带没有拓展。

        ③0603的1uF和0603的0.1uF时，1uF电容基本不起作用。

9、陶瓷电容：

        体积小、价格低、稳定性好、ESR小，使用与高频滤波，但是容量很小，在电源滤波时必须搭配钽电容或者、铝电容、或者OSCON电容。同时也受温度影响。

PS：尽量选用X7R的陶瓷电容。对应高频滤波一般选用1uF的0402的陶瓷电容比较多。

10、钽电容：

        优点：温度特性好，ESL小，高频滤波性能也好。体积小，节省PCB面积，容值较大。

        缺点：贵

        常用于高性能的CPU等耗能器件滤波。

11、铝电容：只适用于低频滤波，高频不能用。

        优点：容量大、耐压高。

        缺点：温度温度性差、精度差、高频滤波性能差，仅适用于低频滤波。

12、OSCON电容：

        优点：ESR小、温度稳定性比铝电容好、价格比铝电容低、

        缺点：体积大，基本都是插针的。

        多数用于DC/DC滤波。

去耦电容有两个作用：第一，为了保证期间稳定工作而给芯片的电源提供电流补充，因为在高速运行的器件上，会不断的产生快速变化的电荷需求。第二，为高速运行器件产生的高频噪声提供一个到地回路的路径。

PS：退耦电容和旁路电路本质没什么区别，都是为电路的干扰提供一条流回地平面的低阻抗回路。

三、电感：有压降，通直流，阻交流。阻碍电流变化，保持器件工作电流的稳定，滤波。

       1、 LDO电路一般纹波都比较小，不需要进行LC滤波。

        另外如果芯片内部有LDO电路，与外部的PCN三极管就会形成一个LDO电源，完全没有必要进行滤波。

        2、电感会使得电源有压降，大电流的电路如果利用π型滤波，会造成电压衰减。可能会衰减到芯片所需的最小电压以下。

电源模块如果是过孔的，需要大电流的话。光靠单一过孔电流是不够的，

        解决方法：① 采用花焊盘过孔代替普通过孔。增加电源的面积。

                          ② 在过孔附近每层专门铺一个区域作为电源平面

                          ③电源平面的宽度一定要够。

高速电路设计中电感的作用：

        1、通直流，阻交流。

        例如：DC-DCD的MOS管就是通过不断的开关的过程中会产生大量的交流分量，电感可以滤除这么交流分量干扰。

        2、阻碍电流的变化，保持器件工作电流的稳定。

        电感是由外表绝缘的导线以及电磁的线圈绕制而成。当线圈中通了电流，线圈就会产生磁场，电流变化时，线圈就会感应出电动势，从而产生与电路电流相反的方向的感应电流，阻碍电路电流的变化。

        3、滤波：

        电平状态高速变换的信号，往往产生大量的高频谐波，需要进行LC滤波。

电感选型：

        1、电感值；

        2、直流电阻：  电感值越大，直流电阻越大。

        3、自谐振频率：电感值越大，自谐振频率越小。

        4、额定电流：电感值越大，额定电流越小。

电感主要分为三种类型：

1、高频信号使用的电感：值很小，0.6~3.9nH.额定电流最大几百mA，谐振频率1G以上

2、一般信号用的电感：0.01~1000uH直流电阻很大。额定电流最大几十mA。谐振频率几十M到几百M。

3、电源滤波用的电感：电阻几mΩ到几Ω，1-470uF。最大可以有几A电流。 谐振频率几十M，是高速电路电源滤波最常用的电感。

        （1）电感在到达谐振频率前，电感的感值非常稳定。
        （2）电感超过谐振频率后，先是增大。随着频率越来越高，又急速变小。

PS：低于谐振频率时，电感呈感性，阻抗越来越大，到达谐振频率时最大，超过谐振频率，电感呈容性，阻抗随着频率增大而减小
    在实际应用中：我们选择电感时。谐振频率一定要比工作频率大。

注意事项：

        ①电感一定要在谐振频率以下工作。

        ②电感在电源滤波时，需要考虑直流电阻带来的压降。 

        ③工作电流小于额定电流，超过额定电流不一定会坏，但是感值一定会改变。影响性能。

总结：

           1、高速信号用电感的选型，应该重点关注的是Q频率特性曲线，为电源滤波的电感，应重点考察其直流电阻和额定电流等参数。

           2、LC滤波时，需要注意防止噪声频率点重合，以免共振。

电感是通低频，电容通高频，

因为频率越来越高，电感的磁通量就越小，信号就更难通过。

电感通低频阻高频，通直流阻交流；电容通高频阻低阻，通交流隔直流。

四、磁珠：

    

1、电容：因为电容通高频阻低频，在高频时，想当于构建一条低阻抗通道到地面。（需要电源完整性测试才能确定电容的值）

2、电感+电容：组成LC滤波，想当与是低通滤波器。低于多少HZ的频率无损耗通过，滤除高于频率f的信号。

3、磁珠：在高频时，吸收电压和信号的噪声等干扰， 把电能（干扰噪声）转换为热能。

磁珠选型：

        ①Z是由R和X组成，低频时，X起主导作用。高频时R起主导作用。X是反射噪声，R是吸收噪声。

        ②应该选择R与X的交叉点，频率低的磁珠。因为这样磁珠呈电阻性的频带就越宽，对低频噪声的吸收能力越强，反之电感性越强，吸收噪声的能力就越弱。

        ③磁珠选型时应该选择 R与X交叉点的频率 小于 工作频率。工作频率  小于 谐振频率。

        ④ 磁珠选型应该考虑： 额定电流，直流电阻、谐振频率。

注意：

        ① 磁珠的转换点频率越低，就是R与X交叉点。线路震荡和波形失真越小，反之则越大。

        ②磁珠的工作电流不能大于额定电流，需要考虑磁珠本身的直流阻抗会给电流带来压降。

        ③工作频率比谐振频率还高时，磁珠呈容性。

        ④磁珠的转换点频率和谐振频率，在意义上有所不同。

磁珠与电感的总结：

       1) 电：电能转换为磁能，然后通过两个方式干扰电路：①电能，表现为噪声。②是向外部辐射，表现为EMI干扰。

        2）电感在50MHZ一下的滤波特性比较好。磁珠在高频时利用电能转换为热能，充分吸收高频噪声。并且还抗辐射。常用于接口电路的滤波和单板上的电源滤波。

        3）电感和电容都是储能器件，配合起来可能产生自激，磁珠是耗能器件。不会和电容引起自激。

        4）电感能承受的电流比较大，用于DCDC。磁珠相对比较小。用于芯片级的电源滤波。

        5）电感的DCR比较大，磁珠的直流电阻比较小。

共同点：

        额定电流：电感超过额定电感值会减小，但是不一定会损坏，磁珠超过了一定会损坏。

        直流电阻：电感和磁珠本身有DCR，会使电路产生一定的压降。

        频率特性曲线：datasheet中都有图。需仔细参考这个曲线。