1. PCB-luokitusjärjestelmä
Luokittelu rakennekerrosten mukaan
| Tyyppi | Ominaisuudet | Sovellusskenaariot |
|---|
| Yksipuolinen levy | Johdotus vain yhdellä puolella, edullinen ja yksinkertainen rakenne. | Peruspiirit, kuten lelut ja yksinkertaiset kodinkoneet |
| Kaksipuolinen Board | Johdotus molemmin puolin, liitetty läpivientien kautta, suurempi johdotustiheys. | Tehomoduulit, teollisuuden ohjauslaitteet |
| Monikerroksinen levy | 4 tai useampia johtavia kerroksia laminoitu, tiheä johdotus, vahva häiriönesto | Monimutkaiset laitteet, kuten matkapuhelimet, tietokoneiden emolevyt |
Luokittelu perusmateriaalin mukaan
| Tyyppi | Ydinmateriaalit | Ominaisuudet ja sovellukset |
|---|
| Jäykkä levy | FR-4 lasikuituinen epoksihartsi | Kiinteät laitteet, kuten televisiot, pöytätietokoneet ja muut laitteet. |
| Joustava levy (FPC) | Polyimidi (PI) | Taivutusta vaativat sovellukset, kuten taittuvat näytöt, kameramoduulit |
| Jäykkä-Flex-levy | Jäykät + joustavat komposiittimateriaalit | Ilmailu- ja avaruusala, lääkinnälliset laitteet, lujuuden ja joustavuuden tasapainottaminen |
| Erikoissubstraattilevyt | Rogersin suurtaajuuslevyt, alumiinisubstraatit, keraamiset substraatit | Korkeataajuuspiirit, suuret lämmöntuottovaatimukset, korkean lämpötilan ympäristöt |
Luokittelu erityisprosessien mukaan
- HDI-piirilevy: Micro-via ja blind/buried via -tekniikka, hieno johdotus, sopii älypuhelimiin, puettaviin laitteisiin.
- Metallinen substraatti: Erinomainen terminen suorituskyky, välttämätön teholaitteille
- Suurtaajuus- ja nopeuslevy: Pieni dielektrisyysvakio (Dk), pieni häviö (Df), soveltuu RF/mikroaaltopiireihin.
2. Elektronisten ydinkomponenttien yksityiskohtainen analyysi
2.1 Pääohjaussiruperhe
Luokituksen ja ominaisuuksien vertailutaulukko
| Sirutyyppi | Keskeiset ominaisuudet | Tyypilliset sovellukset |
|---|
| MCU | Integroitu suoritin, muisti, oheislaitteet, pieni koko, vähän virtaa | Kaukosäätimet, anturit, sulautetut järjestelmät |
| MPU | Tehokas CPU-ydin, vaatii ulkoista muistia | Tietokoneet, palvelimet, älypuhelimet |
| SoC | Erittäin integroitu, käsittelee digitaalisia/analogisia sekasignaaleja. | Tabletit, älykellot, lennokit ja lennokit |
| DSP | Ammattimainen digitaalinen signaalinkäsittelyvalmius | Reaaliaikainen kuvankäsittely, liikkeenohjaus |
| AI-siru | Omistettu tekoälyalgoritmien kiihdytys | Puheentunnistus, kuvantunnistus |
| FPGA | Ohjelmoitava logiikkaporttiryhmä | Joustava logiikkaohjaus, signaalinkäsittely |
Toimintamatriisi
- Järjestelmän valvonta: Koordinoi laitteistoresursseja, toteuttaa yleisen valvonnan
- Tietojen käsittely: Käsittelee anturitietoja, suorittaa valvonta-algoritmeja.
- Viestinnän koordinointi: Varmistaa luotettavan viestinnän järjestelmien välillä
- Turvallisuussuojaus: Ylikuormitussuojaus, oikosulkusuojaus ja hätäsulku.
- Energianhallinta: Optimoi käyttöparametrit, parantaa energiatehokkuutta
2.2 Kuljettajan sirujärjestelmä
Moottorikäyttöön erikoistuminen
- Askelmoottoriohjaus: A4988, DRV8825 (tarkka asennonohjaus).
- DC-moottorikäyttö: L298N, L293D (nopeuden ja suunnan säätö): L298N, L293D (nopeuden ja suunnan säätö)
- Harjaton moottorikäyttö: DRV10983 (korkean hyötysuhteen moottorinohjaus).
- Servomoottorikäyttö: Teollisuusluokan tarkkuus suljetun silmukan ohjaus
Näyttö ja tehoasema
- LCD/OLED-asema: ILI9341, SSD1306 (näytön ohjaus): ILI9341, SSD1306 (näytön ohjaus)
- LED-asema: Himmennystekniikka: Vakiovirta/PWM-himmennystekniikka
- Virranhallinta: DC-DC-muunnos, lineaarinen säätö
2.3 Virranhallintasirut
Luokitteluarkkitehtuuri
Virranhallintasirut
├── AC/DC-muunnossirut (AC-DC)
├── DC/DC-muunnossirut (DC/DC)
│ ├── Boost-muunnin
│ ├── Buck-muunnin
│ └── Buck-Boost-muunnin
├── Lineaariset säätimet (LDO)
├── Akunhallintasirut
├── Suojapiirit (OVP/OCP/OTP)
├── Pikalatausprotokollan piirit
└── PFC-tehokertoimen korjaussirut (PFC)
Tärkeimmät tekniset parametrit
- Muuntotehokkuus: (korkean hyötysuhteen suunnittelu): > 90%
- Aaltoilumelu: <(tarkkuussovellukset)
- Kuormituksen säätö: ±1% (vakaa lähtö)
- Lämpötila-alue: -40 ℃ ~ 125 ℃ (teollisuusluokka)
2.4 Passiivisten komponenttien tekniset tiedot
Vastuksen tekniset indikaattorit
- Pakkauksen tekniset tiedot: 0201, 0402, 0603, 0805 (SMD-vastukset)
- Tarkkuusluokat: ±1%, ±5%, ±10%
- Erityistyypit: Termistorit (NTC/PTC), varistorit, fotoresistorit.
Kondensaattoriteknologiajärjestelmä
Luokittelu Sovellustaulukko
| Kondensaattori Tyyppi | Ominaisuudet | Sovellusskenaariot |
|---|
| Elektrolyyttikondensaattori | Suuri kapasiteetti, polarisoitu | Tehonsuodatus, energian varastointi |
| Keraaminen kondensaattori (MLCC) | Polarisoimaton, hyvät korkeataajuusominaisuudet. | Kytkennän purkaminen, korkeataajuussuodatus |
| Kalvokondensaattori | Korkea vakaus, pieni hävikki | Tarkka ajoitus, äänipiirit |
Kapasiteetin muuntamisjärjestelmä
1F = 10³mF = 10⁶μF = 10⁹nF = 10¹²pF
Induktorit ja kristallioskillaattorit
- Induktorin toiminnot: Energian varastointi, suodatus, impedanssin sovittaminen.
- Kristallioskillaattorin toiminnot: Kellosignaalin tuottaminen, ajoituksen ohjaus, referenssi
- Keskeiset parametrit: Induktanssin arvo (H), laatukerroin Q, itseresonanssitaajuus.
2.5 Erilliset puolijohdelaitteet
Diodin tekniset ominaisuudet
- Tasasuuntaajadiodit: AC-DC-muunnos
- Zener-diodit: Käänteisen läpilyöntijännitteen säätö
- Schottky-diodit: Pieni jännitehäviö eteenpäin, nopea kytkentä
- LEDit: Näkyvä/IR-valon säteily
Transistoriteknologian matriisi
BJT-toimintatilat
- Rajoitettu alue: Ib=0, täysin pois päältä
- Aktiivinen alue: lineaarinen vahvistus: Ic=β×Ib, lineaarinen vahvistus
- Kylläisyysalue: Kytkentätoiminto: Täysin päällä, kytkentätoiminto
MOSFET edut
- Jänniteohjattu laite, yksinkertainen käyttö
- Nopea kytkentänopeus, korkea hyötysuhde
- Alhainen kytkentävastus, pieni tehohäviö
3. Liittimen liitäntätekniikka
Rakenteellinen luokitusjärjestelmä
Pyöreät liittimet
- Ominaisuudet: Erinomainen tiivistys, tärinänkestävyys
- Sovellukset: vaativat teollisuusympäristöt
Suorakulmaiset liittimet
- Ominaisuudet: Suuri tiheys, monen signaalin siirto
- Sovellukset: Kuluttajaelektroniikka, viestintälaitteet
Board-to-Board-liittimet
- FPC-liittimet: Joustavat piiriliitännät
- Hallitukselta toiselle: Tiheät piirilevyjen väliset liitännät
Ammattikäyttöön tarkoitetut sovellusliittimet
Suurnopeusliittimet
- Impedanssin sovitus: 50Ω/75Ω standardit
- Crosstalk Control: 10GHz:ssä: <-40dB@10GHz
- Insertion Loss -indeksi: <0.5dB/tuuma
RF-liittimet
- SMA/BNC-liitännät: RF-signaalin siirto
- Ominaisimpedanssi: Vakio: 50Ω
- Taajuusalue: DC~18GHz
Kuituoptiset liittimet
- LC/SC/ST Liitännät: Optinen signaalinsiirto
- Insertion Loss: <0.3dB
- Paluuhäviö: >50dB
4. Teollisuuden ammattitermit
PCB-valmistuksen terminologia
- HDI: Suuren tiheyden yhteydet
- Impedanssin säätö: ±10% toleranssi
- ENIG/HASL: Pintakäsittelyprosessit
- Sokeat/hautautuneet viat: Erikoiset läpivientirakenteet monikerroslevyissä
Komponenttipakkausten terminologia
- SMD: Pinta-asennuslaite
- DIP: Dual In-line paketti
- QFP/BGA: Suuritiheyksiset pakkausmuodot
Mittayksikköjärjestelmä
- Vastus: Ω, kΩ, MΩ
- Kapasitanssi: pF, nF, μF, F
- Induktanssi: nH, μH, mH, H