Пассивный темброблок печатная плата. Пассивный темброблок на печатной плате: как сделать двухполосный темброблок своими руками

Аналогичная версия этой статьи появилась 9 января 2014 года в Electronic Design .

Введение

Иногда лучший способ что-то спрятать — это у всех на виду. Фокусники используют эту технику вместе с некоторым отвлечением внимания, чтобы поразить аудиторию (рис. 1). На самом деле все просто: наш опыт заставляет нас ожидать определенных норм и видеть то, что мы ожидаем. Таким образом, ящики представляют собой квадратные, а не сплющенные параллелограммы; сферы симметричны, а не полушария или с удлиненными частями на спине, где их не видно. В этом же смысле печатные платы (PCB) кажутся простыми. Вы думаете, что можете видеть все, что происходит, но на самом деле вы смотрите только на схемы на внешней поверхности.

Эта статья является частью 3 серии статей о пассивных компонентах интегральных схем. В первой части мы говорили о конденсаторах. Во второй части мы рассмотрели резисторы и объяснили, что они не являются простыми, безопасными пассивными устройствами. Здесь, в части 3, мы собираемся обсудить, как недостатки и ошибки печатных плат, которые обычно скрыты или, по крайней мере, замаскированы, могут внести пассивные ошибки в работу ИС.

Чтобы понять, как печатные платы могут вызывать пассивные ошибки, мы должны сначала изучить состав типичной платы. Четыре примера проблем с печатными платами и усилия по устранению этих скрытых ошибок помогут нам оценить вклад, который хороший надежный поставщик печатных плат вносит в создание успешных продуктов.

Здесь мы признаем, что наши статьи о пассивах вызвали оживленную дискуссию об определении «пассивного». В нашем поиске большего количества знаний и более информированных инженеров мы очень довольны этим. См. нашу боковую панель : определение пассивных элементов для некоторых сводных комментариев по этому обсуждению.

Рисунок 1. Фокусник и его помощник отвлекают внимание, помогая «продать» иллюзии.

Пассивный просмотр — увидеть то, что мы ожидаем

Посмотрим, насколько хорошо, насколько внимательно мы рассмотрели рисунок 1. Вы обратили внимание на сборку печатной платы? Да? Нет? Он находится в тени слева от женщины. Да, мы видим то, что ожидаем увидеть. То же самое верно, когда мы исследуем печатную плату. Когда вы смотрите прямо на типичную плату (рис. 2), что вы видите?

Рис. 2. Сборка печатной платы с различными компонентами.

Если вы похожи на большинство из нас, мы видим разъем Ethernet, еще один разъем RJ-45 с надписью «датчик настроек», «данные ИБП» и «RS-232». Мы видим катушку индуктивности и электролитические конденсаторы для импульсного источника питания, несколько крупных интегральных схем (ИС) и кучу развязывающих конденсаторов. Соберите все это вместе, и это, вероятно, цифровая плата с несколькими вариантами, потому что мы также можем видеть незаполненные компоненты. Верно? Да, но самой голой печатной платы мы толком и не видели, и именно с этого начинается эта история.

Как мы уже говорили в самом начале, с такой сложной вещью, как печатная плата, может произойти множество ошибок. Опыт научил нас, что хороший, надежный поставщик печатных плат сейчас очень важен для нас. Существует множество вариантов материалов, плотности переплетения в FR4, полимера, сквозной конструкции, минимальной структуры следов для данного метода травления, выбора оловянной пластины и паяльной маски. Мы можем указать труднодоступный материал FR4 (обычная стекловолоконная печатная плата), потому что мы предпочитаем его, но отсутствие доступных материалов FR4 может задержать производство и даже удвоить стоимость платы. Наш уважаемый поставщик печатных плат будет знать о ресурсах, доступных методах построения переходных отверстий или о том, какие методы сборки рекомендуются для нашего приложения. В этих отношениях определенно нет ничего пассивного. Когда мы скажем продавцу, что заботимся о качестве платы, он ответит тем же.

Нет волшебной палочки Создание доски

Да, доска — вы начинаете со стекловолокна. Верхний и нижний слои (обычно FR4 промышленного типа) имеют медь на том, что станет внешней стороной печатной платы. Центральный слой выполнен из меди с FR4 с обеих сторон, таким образом, он содержит два внутренних проводящих слоя. Препрег фактически является клеем, скрепляющим стопку; это может быть просто клей или это может быть комбинация стекловолокна FR4 и термоотверждающегося клея. В процессе изготовления пакет на Рисунке 3 будет сжиматься под действием тепла и давления, чтобы соединить слои вместе.

Рис. 3. Типичный четырехслойный стек печатной платы.

Порядок построения может отличаться в зависимости от многих вещей. Наш любимый справочный ресурс, руководство, которое большинство инженеров называют «Библией ПК», принадлежит Кумбсу. ¹ Он подробно описывает процессы изготовления печатных плат, перечисляя буквально сотни вариантов и возможностей. Просто когда вы основательно запуганы, вы попадаете в Приложение. Знания в Приложении огромны, это список отраслевых стандартов, относящихся ко всем печатным платам. Он проведет вас от компонентов, включая поверхностный монтаж, общие и пассивные элементы, до печатных плат, материалов, проектных работ, затем до монтажа компонентов и пайки, а также через оценку качества, методы испытаний и ремонт. В этот момент мы начинаем ценить и понимать, почему нам нужен наш лучший поставщик плат, чтобы направлять и консультировать нас.

Тем не менее, с досками случаются ошибки, и кажется, что они всегда случаются непосредственно перед установленным сроком. Четыре примера печатных плат, приведенные ниже, были выполнены либо до того, как стало доступно тестирование голой платы без гвоздей, либо после того, как этот тест был исключен для экономии времени — всегда плохая практика, которая накажет нас. Можете ли вы угадать ошибки, которые мы нашли в каждом примере?

Пример 1: Протравливание

Мы получили печатные платы и собрали шесть плат. Как ни странно, у всех плат были разные проблемы. Обычно, когда вы исправляете одну доску, это же исправление применяется ко всем доскам. Но не в этот раз, что было ключом к пониманию проблемы.

Мы обнаружили, что некоторые из ошибок были крошечными осколками меди, которые закорачивали случайные элементы. В то же время мы наблюдали большую «пассивную» проблему (по крайней мере, мы обычно думаем, что печатная плата пассивна) в производительности схемы. Ни одна цепь не может работать с десятками случайных коротких замыканий. Поскольку эти шорты были случайными и разными на каждой доске, это был кошмар для устранения неполадок. Мы разрезали печатную плату и посмотрели под микроскопом. Плата была протравлена, как показано на рис. 4.

Рис. 4. Участок печатной платы с перетравленными тонкими медными краями, которые отламываются в виде длинных тонких осколков и замыкаются на соседние дорожки.

Рисунок 4А имеет плоские стороны под фоторезистом. Если химический состав и температура неверны или плата находится в растворе для травления слишком долго, возникает эффект травления «за углом», который подрезает медь (рис. 4B). Длинные тонкие осколки могут оторваться от верхнего края, остаться соединенными на одном конце и замкнуться на соседние дорожки.

Присмотревшись к нашей доске, мы увидели две абразивные царапины на 9углы 0 градусов. Продавец использовал полимерный шлифовальный круг со встроенным абразивом. Они попытались соскоблить осколки, шлифуя доску в два прохода с каждой стороны. Они удалили большую часть осколков, но затем покрыли плату припоем, в результате чего оставшиеся осколки превратились в сплошные случайные короткие замыкания. Добавление паяльной маски скрыло шортики и большинство следов заточки.

Пример 2: Ориентация

Мы получили двухстороннюю плату с паяльной маской и верхней шелкографией и вручную собрали плату со сквозными деталями. Ничего не сработало. У нас была серьезная проблема с так называемой пассивной платой: все три блока питания были закорочены в нескольких местах. Ничто не имело никакого смысла; ни один схемный блок из десятков не функционировал вообще. Техник попытался, но в конце концов вызвал инженера за помощью.

Техник каким-то странным образом ухитрился вставить детали. Например, три вывода транзистора, которые обычно образуют треугольник на трафаретной схеме, были искажены и скручены. Внимательно присмотревшись под паяльной маской, мы поняли, что трафаретная печать и нижняя сторона платы были правильно ориентированы, но медная сторона верхней части платы была зеркальным отражением. Пленка, использованная для создания верхнего изображения, была перевернута, когда обнажился припой.

Пример 3: Найдите свой путь

Мы получили четырехслойную плату, как в примере 2 выше, с аналогичными проблемами. Снова многие следы были подключены к неправильным вещам, источники питания были закорочены в нескольких местах, и ничего (ни блок цепи) не работало. Обычно, когда есть ошибка платы, по крайней мере некоторые из цепей функционируют. Мы внедрили полный тест на ложе гвоздей и были сбиты с толку, когда он не выявил проблемы. Затем мы узнали, что отдел закупок пропустил тест на гвозди, чтобы ускорить доставку платы. Этот тест сэкономил бы нам дни усилий. Потерянное время было дорогостоящей ошибкой.

Мы обнаружили, что слои платы были собраны в неправильном порядке. Многие глухие переходные отверстия были прикреплены к неправильным слоям. В результате мы добавили код ребра (рис. 5), чтобы можно было проверять платы.

Рис. 5. Медные слои печатной платы со смещенным кодом края справа. С реализованным кодом мы могли быстро проверить порядок слоев платы, прежде чем тратить время на заполнение платы компонентами.

Код на рис. 5 доходит до края печатной платы. Платы обычно изготавливаются в виде более крупных панелей, состоящих из множества печатных плат меньшего размера, чтобы упростить обращение во время изготовления. Отдельные платы разделены с помощью маршрутизатора, в результате чего на краю платы виден код, изображенный на рис. 5. Микроскоп позволяет нам измерить расстояние между медными частями и убедиться, что оно соответствует спецификации платы. Это гарантирует нам, что полосковая линия будет иметь правильный импеданс.

Пример 4: Правильная толщина, но неправильный ответ

К нам пришла четырехслойная плата. Большая часть этого работала, но полосковые линии имели сильный звон и отражения. Полосковые линии являются эквивалентом коаксиальных кабелей, встроенных в печатную плату. Коаксиальный кабель представляет собой центральный проводник внутри изолирующего диэлектрика, окруженный круглым заземляющим экраном. В дополнение к защите сигнала от внешнего загрязнения, коаксиальный кабель и полосковая линия обеспечивают путь прохождения сигнала с известным импедансом, который, будучи нагруженным с характеристическим импедансом, не отражает энергию. Если печатная плата сконструирована неправильно, изменение импеданса вызывает отражения и звон, которые разрушают аналоговые сигналы и даже могут искажать цифровые сигналы.

Разделение платы позволило нам измерить толщину различных слоев. Мы обнаружили, что у поставщика печатных плат не хватает некоторых толщин материала платы. Их неподготовленный сотрудник постарался уложиться в срок доставки и заменил лишние слои препрега чем-то, что есть на складе, таким образом сделав общую толщину правильной. Это может звучать как хорошее «исправление», но это определенно не так. Вернитесь к рисунку 4. Предположим, что центральный слой с медью с обеих сторон был заменен более тонким материалом. Емкость между этими двумя слоями увеличится, потому что диэлектрик тоньше. Чтобы сохранить одинаковую общую толщину макета и конечной платы, мы можем компенсировать это, увеличив толщину верхнего слоя препрега. Это снизит емкость между верхней медью и ближайшим медным слоем в центре. Обратите внимание, однако, что это также предполагает, что препрег имеет одинаковую диэлектрическую проницаемость в обоих случаях, что может быть неверным. Таким образом, изменение емкости меняет импеданс платы и полосковой линии, и наша якобы «пассивная» плата теперь звонит. Вы можете сказать «До свидания», чтобы продемонстрировать честность.

Проблемы с печатной платой вызывают пассивные сбои

Совершенно очевидно, что невидимая, само собой разумеющаяся печатная плата, как бы вы ее ни называли, оказывает значительное влияние на характеристики прецизионной схемы. Более того, мы не можем принимать что-либо на веру и предполагать, что проблемы с пассивными микросхемами не связаны с самой печатной платой. Общие проблемы с производительностью ИС и ошибки, вызванные плохой печатной платой, включают падение напряжения и импеданс в переходных отверстиях, плоскостях или фольге заземления; сопротивления протечкам и влагопоглощению; и паразитная емкость, с приветственным и диэлектрическим поглощением или выдержкой.

Падение напряжения

Падение напряжения в заземляющих переходных отверстиях, плоскостях или фольге часто упускают из виду. Проблема усугубляется тем, что падение напряжения как на постоянном токе, так и на высоких частотах требует различных мер. Вспомните Coombs Handbook, ² Главу 10, посвященную зависимости трассы от емкости и перекрестных помех, и главу 13, посвященную зависимости напряжения и толщины заземленной меди от сопротивления листа. Через импеданс смотрим на Sayre: ³

L = 5,08ч [ln (4ч/день) + 1]

Где:
L = индуктивность переходного отверстия, нГн
h = длина переходного отверстия, дюймы
d = диаметр переходного отверстия, дюймы

Использование h = 0,0625 дюйма и d = 0,020 дюйма дает индуктивность переходного отверстия 0,666 мкГн. Как можно уменьшить эту индуктивность? Разместите два, четыре или более переходных отверстия параллельно.

Это хорошее приближение первого порядка, полезное для оценки целостности сигнала ниже нескольких сотен мегагерц. За более подробной информацией и рассмотрением текущих путей возврата мы обратимся к Говарду У. Джонсону и его серии «Черная магия». ⁴

Сопротивление утечки

Сопротивление утечки ⁵ печатной платы может создавать помехи в чувствительных цепях с высоким импедансом. Источники утечки включают неправильный выбор материала ламината, отпечатки пальцев, кожный жир, человеческое дыхание, остатки производственных химикатов, неправильно очищенный флюс для припоя, а также поверхностную влажность и влажность. Если это проблема для вашей схемы, считайте поверхностные и подповерхностные загрязнения и поглощение влаги везде, на, внутри или под паяльной маской; на конформных покрытиях, внутри или под ними; на или в активных или пассивных компонентах.

При устранении неполадок в существующей печатной плате вспомните опытного инженера, дующего на плату через соломинку для газировки. Соломинка локализует влагу, помогая определить чувствительную область. Тщательная очистка платы с помощью подходящих растворителей имеет важное значение. Неправильный растворитель, например, очистка водорастворимого флюса полярным растворителем, может оставить соли на плате. Если для очистки плат используется деионизированная вода, прокалите платы, чтобы высушить их. Даже сейчас вы можете не закончить. Даже самая чистая плата может вызывать проблемы. Печатная плата с очень чувствительной схемой, такой как операционный усилитель с высоким входным импедансом и высоким коэффициентом усиления, вероятно, требует дополнительного внимания. Может возникнуть необходимость защитить или окружить чувствительные контакты на всех слоях платы управляемой схемой с низким импедансом, соответствующей уровню постоянного тока защищенных контактов. ⁶

Паразитная емкость

Емкость обычно является проблемой, когда она паразитная и неизбежная. Это уменьшает пропускную способность и замедляет высокоскоростные сигналы. Плохо, когда диэлектрическая абсорбция или пропитывание ⁷ вызывают заедание, ошибки скорости нарастания или недорегулирование/перерегулирование. Тем не менее, емкость приветствуется, когда речь идет о высокочастотной развязке мощности. Мы можем указать более тонкий, чем обычно, диэлектрик (даже тонкий FR4) между слоями питания и земли, чтобы увеличить емкость. Дискретные конденсаторы емкостью менее 10 пФ (собственно резонансные на частоте ~ 2 ГГц при поверхностном монтаже) легко скомпрометированы трассировкой и индуктивностью. Там, где емкость распределяется между плоскостями питания и заземления, она имеет низкую последовательную индуктивность и воспроизводима, если да, если у нас есть «золотой» превосходный поставщик печатных плат.

Резюме

Давайте вспомним, как открывалась таинственная шкатулка фокусника со скрытыми фокусами. Мы ожидаем определенных норм и видим то, что ожидаем. Мы просто не можем быть настолько слепы, когда дело доходит до потенциальных проблем с печатной платой. Изготовление и сборка платы намного сложнее, чем может показаться неспециалисту, и в этой сложности кроется потенциал дефектов и ошибок печатной платы. Теперь, что наиболее важно для нашего обсуждения, эти недостатки и ошибки могут привести к пассивным ошибкам в ИС. Мы рассмотрели только падение напряжения, ток утечки и паразитную емкость, но список потенциальных пассивных ошибок действительно длиннее. Решение этих пассивных проблем неизбежно означает ремонт печатной платы, и каждая ситуация требует своего решения. Наконец, в этом контексте мы все можем оценить вклад, который хороший надежный поставщик печатных плат вносит в наши успешные продукты.

Боковая панель: определение пассивов

Когда мы заговорили о «пассивах», мы разворошили осиное гнездо? Несколько инженеров ¹ в Maxim Integrated и в более широком инженерном сообществе сразу же бросили вызов определению «пассивного». Мы все еще пытаемся найти короткое и точное определение, которое было бы общепризнано. Наиболее распространенное определение — просто «не активен». Таким образом, типичное активное устройство использует мощность для чего-то вроде усиления. Но всегда есть исключения. Например, эмиттерный повторитель активен, потребляет мощность, преобразует импеданс и имеет коэффициент усиления чуть меньше единицы. Таким образом, цель этих статей о пассивах состояла в том, чтобы предупредить людей, что то, что мы считаем пассивом, может вызывать и действительно вызывает нелинейные реакции, которые могут изменить сигнал. Таким образом, зависимость напряжения резистора или емкостное поглощение (насыщение) могут вызывать гармонические искажения. Гигроскопические печатные платы могут изменять смещение.

Как определить пассивный компонент? Тоже сложный вопрос. У инженеров в чате было несколько хороших предложений. Словарь IEEE ^{® 2} определяет:

Пассивное устройство. Устройство, не требующее питания и не содержащее активных компонентов.
Пассивная электрическая сеть. Электрическая сеть, не содержащая источника энергии.

Давор Вуятович в Энциклопедии систем жизнеобеспечения (EOLSS) предлагает пассивное определение: ³

Пассивный компонент — это компонент, который не может передать во внешнюю цепь больше энергии, чем он изначально запасает. Чтобы определить, является ли компонент пассивным, полная энергия, поглощенная им, должна быть больше или равна нулю. Другими словами, компонент, который поглощает больше энергии, чем отдает, является пассивным. Если общая энергия, отдаваемая компонентом, больше, чем общая поглощаемая энергия, компонент является активным, т.е. активный компонент способен отдавать энергию внешнему миру.

Инженеры чата также предложили запись в Википедии под заголовком «Пассивность (инженерия)». ⁴ Интересная перспектива в первых двух абзацах:

«Пассивность — это свойство инженерных систем, используемое в различных инженерных дисциплинах, но чаще всего встречающееся в аналоговой электронике и системах управления. Пассивный компонент, в зависимости от поля, может быть либо компонентом, потребляющим (но не производящим) энергию (термодинамическая пассивность), либо компонентом, не способным к увеличению мощности (инкрементная пассивность).

Компонент, который не является пассивным, называется активным компонентом. Электронная схема, полностью состоящая из пассивных компонентов, называется пассивной схемой (и имеет те же свойства, что и пассивный компонент). Термин «пассивный», используемый без уточнения, неоднозначен. Как правило, разработчики аналоговых устройств используют этот термин для обозначения постепенно пассивных компонентов и систем, в то время как инженеры систем управления используют его для обозначения термодинамически пассивных».

Затем в зависимости от инженерной дисциплины; Википедия говорит,

Термодинамическая пассивность

В системах управления и теории сетей пассивный компонент или цепь — это элемент, который потребляет энергию, но не производит ее. В соответствии с этой методологией источники напряжения и тока считаются активными, а резисторы, конденсаторы, катушки индуктивности, транзисторы, туннельные диоды, светящиеся трубки, метаматериалы и другие диссипативные и энергетически нейтральные компоненты считаются пассивными».

Инкрементная пассивность… В схемотехнике неофициально пассивные компоненты относятся к компонентам, которые не способны увеличивать мощность; это означает, что они не могут усиливать сигналы. Согласно этому определению, пассивные компоненты включают конденсаторы, катушки индуктивности, резисторы, диоды, трансформаторы, источники напряжения и источники тока. Они исключают такие устройства, как транзисторы, электронные лампы, реле, туннельные диоды и светящиеся трубки».

Статья в Википедии подводит итог во втором абзаце: «Используемый без квалификатора термин «пассивный залог» неоднозначен».

Мы включили формулировку «кажется пассивной» в определение нашей статьи, чтобы «смягчить» определение, чтобы допустить нелинейное искажение от чего-то, что мы ожидаем как «инертное» или «доброкачественное». «Кажется», использованное выше, привлекло внимание инженеров, поэтому теперь добавление инертного или доброкачественного, вероятно, подольет масла в огонь. Мы все еще пытаемся найти короткое и точное определение «пассивного», которое было бы общепризнано. Самое распространенное определение — «не активен», и в конце концов оно звучит не так уж и плохо.

Рекомендации

1. Кумбс, Клайд Ф. мл., Справочник по печатным схемам , шестое издание, McGraw Hill, ©2008.
2. Coombs, op cit. , главы 10 и 13.
3. Sayre, Cotter, Complete Wireless Design , McGraw-Hill, IBSN 978-0-07-154452-8, стр. 421 в первом издании.
4. Johnson, Howard, High Speed ​​Digital Design: A Handbook of Black Magic and High Speed ​​Signal Propagation: Advanced Black Magic and Inductance
5. Учебное пособие Maxim Integrated 4429, «Закон Мерфи и риски проектирования «вне спецификации»,» Рисунок 3 и следующий текст.
6. Примечания по применению Maxim Integrated 3264, «Контроль температуры компактного лазера DWDM с помощью MAX8521», рис. 2 и окружающий текст.
7. Лаумейстер, Билл, Пассивные устройства на самом деле не такие уж пассивные: Часть 1, Конденсаторы , Electronic Design , статья от 4 июня 2013 г.
8. www.electro-tech-online.com/threads/capacitors-more-active-than-you-think.135643/#post-1137754
9. Стандартный словарь терминов по электротехнике и электронике IEEE, шестое издание, IEEE Std. 100-1996; термины «пассивное устройство» и «пассивная электрическая сеть».
10. Вуятович, Давор, Электронная техника, том I – Активные сети, © Энциклопедия систем жизнеобеспечения, 2009 г., EOLSS Publishers Co Ltd, ISBN-13: 978-1848269774).
11. Википедия: http://en.wikipedia.org/wiki/Passivity_(engineering)

Пассивные электронные компоненты: строительные блоки электронных схем | Усовершенствованный дизайн печатной платы

Всем известна разница между «активным» человеком и «пассивным» человеком. Активный человек ведет насыщенную жизнь и действует, в то время как пассивный человек обычно мягкий, уступчивый, позволяет жизни происходить с ним. Однако в мире электроники пассивные электронные компоненты являются мощными привратниками: громкие сигналы, которые угрожают целостности схемы, поглощаются и удерживаются в плену или выбрасываются в виде тепла. Пассивные электронные компоненты — яростные защитники от сигналов слишком высокого уровня.

Пассивные электронные компоненты — горячие новости в мире электроники, поскольку эти критически важные устройства требуются во все большем количестве для мобильных телефонов, промышленного Интернета вещей (IIoT), умных динамиков с голосовым управлением, умных часов, умных приборов, искусственных интеллект (ИИ) и электромобиль.

Способность электронных компонентов действовать как переключатели делает возможным процесс передачи цифровой информации. Контролируя и управляя потоком электронов через специально разработанные сети электронных компонентов, мы можем создать схему, обеспечивающую определенный результат. Пассивные электронные компоненты необходимы для защиты цепей от получения слишком высоких уровней сигналов для желаемой функции. Например, пассивный электронный компонент, такой как резистор, может использоваться для рассеивания избыточной мощности усилителя, чтобы уменьшить громкость звука, воспроизводимого динамиком.

Взаимосвязь между пассивными и активными электронными компонентами определяет функцию схемы. Итак, что делает компонент «активным» или «пассивным» и какие компоненты используются для достижения этих отдельных состояний?

Пассивные электронные компоненты: функции и применение

Пассивные компоненты накапливают энергию или рассеивают ее. Им не требуется электроэнергия для работы вне цепи переменного тока (AC), к которой они подключены. Быть «пассивным» означает, что эти устройства не могут генерировать или усиливать сигнал, усиливать его частоту или добавлять направление потоку в цепи.

Пассивные электронные устройства являются двунаправленными — их можно подключать к цепи любым способом, если они не имеют специального индикатора полярности. Полярность напряжения на них определяется протеканием тока от положительного к отрицательному выводу.

Примерами пассивных устройств, которые могут накапливать или отдавать энергию, но не могут ее генерировать, являются компоненты с двумя выводами, такие как резисторы, катушки индуктивности, конденсаторы и трансформаторы. Будучи пассивными, эти устройства способны ослаблять или уменьшать мощность сигнала без заметного искажения его формы.

Два типа пассивных электронных компонентов:

1. Потеря или рассеяние : Тенденция к потере или рассеиванию входящего потока энергии. Примером может служить резистор, пассивный электронный компонент, который препятствует прохождению через него электрического тока, а затем рассеивает энергию в виде тепла.

2. Без потерь : Пассивные электронные компоненты, которые могут накапливать энергию неограниченное время без потери энергии в виде тепла. Например, конденсаторы и катушки индуктивности — это аналогичные электронные компоненты, которые препятствуют прохождению тока, но они накапливают энергию, а не рассеивают ее. Конденсатор хранит энергию в электрическом поле в виде заряда на своих пластинах, в то время как катушка индуктивности накапливает энергию в магнитном поле внутри витков катушки.

Активные и пассивные электронные компоненты: различия и применение

Инженеры-электронщики применяют термины «пассивный» и «активный» в сочетании с анализом цепей — обнаруживая токи и напряжения на каждом компоненте в сети.

Перспективы пассивных электронных компонентов в 2019 г.

С 2017 г. наблюдается нехватка компонентов в целом ряде пассивных электронных компонентов, включая резисторы, диоды и особенно керамические конденсаторы, при этом время выполнения заказов увеличивается с каждым годом. В 2017–2018 годах запасы многослойных керамических чип-конденсаторов (MLCC) у большинства компаний оказались ниже порога комфорта. В настоящее время ожидается, что нехватка этих MLCC большей емкости достигнет 2025 года9.0004

Многослойный керамический чип-конденсатор — это рабочая лошадка в производстве электронных компонентов. MLCC уникальны тем, что они намного превосходят возможности других диэлектриков по созданию емкости при очень маленьком размере корпуса. Эти пассивные электронные компоненты используются во многих отраслях, таких как мобильные телефоны, умные часы и портативные компьютеры, электромобили, телевизоры, домашняя автоматизация, бытовая техника и домашние умные колонки (например, Amazon Echo Dot), а также видеокарты для криптовалют. -торговля валютой. Эти ориентированные на потребителя, энергоемкие электронные приложения будут платить большие надбавки за компоненты из-за нехватки многослойных керамических конденсаторов.

Пассивные электронные компоненты могут представлять трудности из-за ограничений поставщика

Немедленных глобальных решений нехватки этих конкретных пассивных электронных компонентов не существует. Производители оригинального оборудования (OEM) и поставщики услуг по производству электроники (EMS) изо всех сил пытаются создать альтернативные конструкции, чтобы ограничить их воздействие на керамические чипы большой емкости.

Кризисы, подобные нехватке пассивных электронных MLCC, которые мы переживаем, создают атмосферу взаимной потребности как для поставщиков EMS, так и для OEM-производителей. Этот кризис дает OEM-производителям и поставщикам EMS возможность наладить более тесные отношения, используя сильные стороны, базу знаний и контакты поставщиков, которые каждый из них предлагает.

Существуют упреждающие меры, которые производители оригинального оборудования (OEM) и поставщики услуг по производству электроники (EMS) могут предпринять, чтобы ограничить свой фактор риска во время кризиса нехватки MLCC.

Действия для OEM-производителей:

1) Повысьте точность прогнозов для поставщиков EMS, предоставив им наиболее точные и актуальные прогнозы ваших производственных потребностей и материалов, чтобы они могли с уверенностью планировать свои операции.

2) Используйте свое влияние в цепочке поставок, чтобы связаться с подразделениями крупных компаний, у которых уже есть существующие запасы, договоры о распределении или возможность быстрой доставки. Письма-разрешения могут позволить немедленные действия. Возможно, вам придется размещать более крупные заказы или предлагать гарантии выкупа остаточных запасов.

3) Следуйте альтернативным проектам, сводя к минимуму воздействие MLCC в будущем, оценивая различия в номиналах, такие как допуск, конструкция или напряжение. Избегайте полагаться на устаревшие или устаревшие продукты. Уменьшите размеры пакетов и измените текущие макеты.

Действия для поставщиков услуг EMS:

1) По возможности используйте рычаги покупательной способности, в том числе запрашивайте авторизационное письмо (LOA).

2) Покупка с риском, но с ограниченной ответственностью для обоих партнеров. Продлить сроки кредиторской задолженности дистрибьютора.

3) Поддерживайте высокий уровень коммуникации в цепочке поставок и оперативное реагирование. Будьте готовы отреагировать на любом этапе изменений, которые необходимы OEM-производителю.

Технологические партнеры должны быть неотъемлемой частью производственной группы компании, производящей электронику. Для разработчиков и производителей электроники Cadence предоставляет непревзойденный опыт, программные инструменты и оборудование, необходимые для всей цепочки проектирования электроники, от проектирования микросхем до упаковки микросхем, печатных плат и сложных систем.