【導讀】越來(lái)越多電路板的使用貼片元件，新設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(zhù)成本下降，已經(jīng)成為很多器件選型場(chǎng)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，設計時(shí)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%?？煽啃愿?、抗振能力強、焊點(diǎn)缺陷率低、高頻特性好、減少了電磁和射頻干擾、易于實(shí)現自動(dòng)化、提高生產(chǎn)效率、降低成本達30%~50%，節省材料、能源、設備、人力、工時(shí)。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(gè)直插電阻就可以裝滿(mǎn)一袋，但換成貼片電阻的話(huà)足以裝好幾千個(gè)甚至上萬(wàn)個(gè)。如果功率能滿(mǎn)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(guò)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(shí)，哪怕只有兩個(gè)管腳，將其拆下來(lái)也不太容易，而且容易損壞電路板，多管腳的就更不用說(shuō)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(dòng)的吸錫器價(jià)格昂貴，并且不易于保養，很容易損壞，或者氣孔堵塞等問(wèn)題。貼片器件在焊接過(guò)程中，是通過(guò)機器把元器件放置在PCB焊盤(pán)上的，而直插器件一般依賴(lài)人工放料。所以大批量生產(chǎn)的時(shí)候，貼片器件的生產(chǎn)效率會(huì )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”，當產(chǎn)量非常大的時(shí)候，會(huì )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(guò)孔，從而減少了雜散電場(chǎng)和雜散磁場(chǎng)，這在高頻模擬電路和高速數字電路中非常重要。如圖8.1所示，我們可以看到電阻的寄生參數，主要是并聯(lián)的雜散電容Cp，和引線(xiàn)導致的寄生電感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(cháng)，則寄生的電感越大。直插電阻的管腳長(cháng)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??；第二、直插電阻的管腳需要穿過(guò)PCB；第三，一般我們彎折電阻管腳進(jìn)行安裝的時(shí)候，需要留一段距離，避免電阻體受力，導致電阻損壞。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(shí)物圖
表貼電阻管腳實(shí)物圖
理想的電阻的阻抗應該是跟頻率無(wú)關(guān)的，如圖所示。
理想電阻的阻抗曲線(xiàn)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(gè)復數，實(shí)部稱(chēng)為電阻，虛部稱(chēng)為電抗，其中電容在電路中對直流電所起的阻礙作用稱(chēng)為容抗 ,電感在電路中對交流電所起的阻礙作用稱(chēng)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(chēng)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(gè)復數，包括實(shí)部和虛部。理想電阻就是阻抗的實(shí)部，寄生電感和寄生電容就是阻抗的虛部。
簡(jiǎn)單的看，我們可以先把寄生的并聯(lián)電容省略，就是一個(gè)理想的電阻串聯(lián)一個(gè)理想的電感。當串聯(lián)一個(gè)寄生電感之后，則相當于阻抗增加了一個(gè)虛部。根據我們熟知的電感特性是通直流，阻交流，則相當于高頻的阻抗上升。
阻抗在直角坐標系中用Z=R+jX表示。那么在極坐標系中，阻抗可以用幅度和相角表示。直角坐標系中的實(shí)部和虛部可以通過(guò)數學(xué)換算成極坐標系中的幅度和相位。我們通過(guò)阻抗公式式，可以知道：
那么Z求模的結果，就是某個(gè)頻率點(diǎn)的阻抗的大小。如圖8.5所示，我們在復阻抗平面按表示一個(gè)阻抗。
復阻抗平面表示一個(gè)阻抗
我們在討論一些電路的時(shí)候，往往需要知道電路在各個(gè)頻點(diǎn)的阻抗絕對值，例如：高速數字電路的信號完整性分析、濾波器設計等。所以我們一般會(huì )繪制一個(gè)阻抗和頻率的函數曲線(xiàn)，描述阻抗特性。我們選擇一個(gè)10歐姆電阻、并設置寄生電容為0.2pF、寄生電感為10nH或者20nH的電路，其阻抗特性如圖所示。
實(shí)際電阻的阻抗特性曲線(xiàn)
● 貼片元件提高了電路的穩定性和可靠性
直插器件的抗震能力偏差，在一些高可靠性的場(chǎng)景下，需要對直插器件的管腳點(diǎn)上加固膠，如圖所示。
立式直插電阻點(diǎn)膠加固工藝
直插電容點(diǎn)膠加固工藝
表貼器件因為體積小、重量輕，相同的參數情況下，震動(dòng)的能量小，震動(dòng)帶來(lái)對引腳的應力也就響應的小。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(pán)焊接在一起。所以表貼器件的引腳是剛性的，抗震能力更強。
本文轉載自硬件十萬(wàn)個(gè)為什么。
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