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一、八大基础电路，模拟电路分析
在电子电路中，电源、放大、振荡和调制电路被称为模拟电子电路，因为它们加工和处理的是连续变化的模拟信号。
1 反馈
反馈是指把输出的变化通过某种方式送到输入端，作为输入的一部分。如果送回部分和原来的输入部分是相减的，就是负反馈。
2 耦合
一个放大器通常有好几级，级与级之间的联系就称为耦合。放大器的级间耦合方式有三种：
①RC 耦合(见图a): 优点是简单、成本低。但性能不是最佳。
② 变压器耦合(见图b):优点是阻抗匹配好、输出功率和效率高，但变压器制作比较麻烦。
③ 直接耦合(见图c): 优点是频带宽，可作直流放大器使用，但前后级工作有牵制，稳定性差，设计制作较麻烦。
3 功率放大器
能把输入信号放大并向负载提供足够大的功率的放大器叫功率放大器。例如收音机的末级放大器就是功率放大器。
3.1 甲类单管功率放大器
负载电阻是低阻抗的扬声器，用变压器可以起阻抗变换作用，使负载得到较大的功率。
这个电路不管有没有输入信号，晶体管始终处于导通状态，静态电流比较大，困此集电极损耗较大，效率不高，大约只有 35 %。这种工作状态被称为甲类工作状态。这种电路一般用在功率不太大的场合，它的输入方式可以是变压器耦合也可以是 RC 耦合。
3.2 乙类推挽功率放大器
下图是常用的乙类推挽功率放大电路。
它由两个特性相同的晶体管组成对称电路，在没有输入信号时，每个管子都处于截止状态，静态电流几乎是零，只有在有信号输入时管子才导通，这种状态称为乙类工作状态。当输入信号是正弦波时，正半周时 VT1 导通 VT2 截止，负半周时 VT2 导通 VT1 截止。两个管子交替出现的电流在输出变压器中合成，使负载上得到纯正的正弦波。这种两管交替工作的形式叫做推挽电路。
3.3 OTL 功率放大器
目前广泛应用的无变压器乙类推挽放大器，简称 OTL 电路，是一种性能很好的功率放大器。为了易于说明，先介绍一个有输入变压器没有输出变压器的 OTL 电路，如下图所示。
4 直流放大器
能够放大直流信号或变化很缓慢的信号的电路称为直流放大电路或直流放大器。测量和控制方面常用到这种放大器。
4.1 双管直耦放大器
直流放大器不能用 RC 耦合或变压器耦合，只能用直接耦合方式。下图是一个两级直耦放大器。直耦方式会带来前后级工作点的相互牵制，电路中在 VT2 的发射极加电阻 R E 以提高后级发射极电位来解决前后级的牵制。
直流放大器的另一个更重要的问题是零点漂移。所谓零点漂移是指放大器在没有输入信号时，由于工作点不稳定引起静 态电位缓慢地变化，这种变化被逐级放大，使输出端产生虚假信号。放大器级数越多，零点漂移越严重。所以这种双管直耦放大器只能用于要求不高的场合。
4.2 差分放大器
解决零点漂移的办法是采用差分放大器，下图是应用较广的射极耦合差分放大器。它使用双电源，其中 VT1 和 VT2 的特性相同，两组电阻数值也相同， R E 有负反馈作用。实际上这是一个桥形电路，两个 R C 和两个管子是四个桥臂，输出电压 V 0 从电桥的对角线上取出。没有输入信号时，因为 RC1=RC2 和两管特性相同，所以电桥是平衡的，输出是零。由于是接成桥形，零点漂移也很小。差分放大器有良好的稳定性，因此得到广泛的应用。
5 集成运算放大器
集成运算放大器是一种把多级直流放大器做在一个集成片上，只要在外部接少量元件就能完成各种功能的器件。因为它早期是用在模拟计算机中做加法器、乘法器用的，所以叫做运算放大器。
6 振荡器
不需要外加信号就能自动地把直流电能转换成具有一定振幅和一定频率的交流信号的电路就称为振荡电路或振荡器。这种现象也叫做自激振荡。或者说，能够产生交流信号的电路就叫做振荡电路
一个振荡器必须包括三部分：放大器、正反馈电路和选频网络。放大器能对振荡器输入端所加的输入信号予以放大使输出信号保持恒定的数值。正反馈电路保证向振荡器输入端提供的反馈信号是相位相同的，只有这样才能使振荡维持下去。选频网络则只允许某个特定频率f0能通过，使振荡器产生单一频率的输出。
振荡器能不能振荡起来并维持稳定的输出是由以下两个条件决定的;一个是反馈电压Uf和输入电压 Ui要相等，这是振幅平衡条件。二是 Uf 和 Ui 必须相位相同，这是相位平衡条件，也就是说必须保证是正反馈。一般情况下，振幅平衡条件往往容易做到，所以在判断一个振荡电路能否振荡，主要是看它的相位平衡条件是否成立。
振荡器按振荡频率的高低可分成超低频( 20赫以下)、低频( 20赫～ 200千赫)、高频(200千赫～ 30兆赫)和超高频( 10兆赫～ 350兆赫)等几种。按振荡波形可分成正弦波振荡和非正弦波振荡两类。
正弦波振荡器按照选频网络所用的元件可以分成 LC 振荡器、 RC振荡器和石英晶体振荡器三种。石英晶体振荡器有很高的频率稳定度，只在要求很高的场合使用。在一般家用电器中，大量使用着各种 LC振荡器和 RC 振荡器。
6.1 LC振荡器
LC 振荡器的选频网络是LC 谐振电路。它们的振荡频率都比较高，常见电路有 3 种。
1) 变压器反馈 LC 振荡电路
图(a)是变压器反馈 LC 振荡电路。晶体管 VT 是共发射极放大器。变压器 T 的初级是起选频作用的 LC 谐振电路，变压器 T 的次级向放大器输入提供正反馈信号。接通电源时， LC 回路中出现微弱的瞬变电流，但是只有频率和回路谐振频率 f 0 相同的电流才能在回路两端产生较高的电压，这个电压通过变压器初次级 L1 、 L2 的耦合又送回到晶体管 V 的基极。从图(b)看到，只要接法没有错误，这个反馈信号电压是和输入信号电压相位相同的，也就是说，它是正反馈。因此电路的振荡迅速加强并最后稳定下来。
变压器反馈 LC 振荡电路的特点是：频率范围宽、容易起振，但频率稳定度不高。它的振荡频率是：f 0 =1/2π LC 。常用于产生几十千赫到几十兆赫的正弦波信号。
2) 电感三点式振荡电路
图(a)是另一种常用的电感三点式振荡电路。图中电感 L1 、 L2 和电容 C 组成起选频作用的谐振电路。从 L2 上取出反馈电压加到晶体管 VT 的基极。从图(b)看到，晶体管的输入电压和反馈电压是同相的，满足相位平衡条件的，因此电路能起振。由于晶体管的 3 个极是分别接在电感的 3 个点上的，因此被称为电感三点式振荡电路。
电感三点式振荡电路的特点是：频率范围宽、容易起振，但输出含有较多高次调波，波形较差。它的振荡频率是：f 0 =1/2π LC ，其中 L=L1 + L2 + 2M 。常用于产生几十兆赫以下的正弦波信号。
3) 电容三点式振荡电路
还有一种常用的振荡电路是电容三点式振荡电路，见图(a)。图中电感 L 和电容 C1 、 C2 组成起选频作用的谐振电路，从电容 C2 上取出反馈电压加到晶体管 VT 的基极。从图(b)看到，晶体管的输入电压和反馈电压同相，满足相位平衡条件，因此电路能起振。由于电路中晶体管的 3 个极分别接在电容 C1 、 C2 的 3 个点上，因此被称为电容三点式振荡电路。
电容三点式振荡电路的特点是：频率稳定度较高，输出波形好，频率可以高达 100 兆赫以上，但频率调节范围较小，因此适合于作固定频率的振荡器。它的振荡频率是：f 0 =1/2π LC ，其中 C= C 1 +C 2 。
上面 3 种振荡电路中的放大器都是用的共发射极电路。共发射极接法的振荡器增益较高，容易起振。也可以把振荡电路中的放大器接成共基极电路形式。共基极接法的振荡器振荡频率比较高，而且频率稳定性好。
6.2 RC 振荡器
RC 振荡器的选频网络是 RC 电路，它们的振荡频率比较低。常用的电路有两种。
1) RC 相移振荡电路
RC 相移振荡电路的特点是：电路简单、经济，但稳定性不高，而且调节不方便。一般都用作固定频率振荡器和要求不太高的场合。它的振荡频率是：当 3 节 RC 网络的参数相同时：f 0 = 1 2π 6RC 。频率一般为几十千赫。
2) RC 桥式振荡电路
RC 桥式振荡电路的性能比 RC 相移振荡电路好。它的稳定性高、非线性失真小，频率调节方便。它的振荡频率是：当 R1=R2=R 、 C1=C2=C 时 f 0 = 1 2πRC 。它的频率范围从 1 赫～ 1 兆赫。
7 调幅和检波电路
广播和无线电通信是利用调制技术把低频声音信号加到高频信号上发射出去的。在接收机中还原的过程叫解调。其中低频信号叫做调制信号，高频信号则叫载波。常见的连续波调制方法有调幅和调频两种，对应的解调方法就叫检波和鉴频。
7.1 调幅电路
调幅是使载波信号的幅度随着调制信号的幅度变化，载波的频率和相位不变。能够完成调幅功能的电路就叫调幅电路或调幅器。
调幅是一个非线性频率变换过程，所以它的关键是必须使用二极管、三极管等非线性器件。根据调制过程在哪个回路里进行可以把三极管调幅电路分成集电极调幅、基极调幅和发射极调幅 3 种。下面举集电极调幅电路为例。
上图是集电极调幅电路，由高频载波振荡器产生的等幅载波经 T1 加到晶体管基极。低频调制信号则通过 T3 耦合到集电极中。C1 、 C2 、 C3 是高频旁路电容， R1 、 R2 是偏置电阻。集电极的 LC 并联回路谐振在载波频率上。如果把三极管的静态工作点选在特性曲线的弯曲部分，三极管就是一个非线性器件。因为晶体管的集电极电流是随着调制电压变化的， 所以集电极中的 2 个信号就因非线性作用而实现了调幅。由于 LC 谐振回路是调谐在载波的基频上，因此在 T2 的次级就可得到调幅波输出。
7.2 检波电路
检波电路或检波器的作用是从调幅波中取出低频信号。它的工作过程正好和调幅相反。检波过程也是一个频率变换过程，也要使用非线性元器件。常用的有二极管和三极管。另外为了取出低频有用信号，还必须使用滤波器滤除高频分量，所以检波电路通常包含非线性元器件和滤波器两部分。下面举二极管检波器为例说明它的工作原理。
上图是一个二极管检波电路。VD 是检波元件， C 和 R 是低通滤波器。当输入的已调波信号较大时，二极管 VD 是断续工作的。正半周时，二极管导通，对 C 充电;负半周和输入电压较小时，二极管截止， C 对 R 放电。在 R 两端得到的电压包含的频率成分很多，经过电容 C 滤除了高频部分，再经过隔直流电容 C0 的隔直流作用，在输出端就可得到还原的低频信号。
8 调频和鉴频电路
调频是使载波频率随调制信号的幅度变化，而振幅则保持不变。鉴频则是从调频波中解调出原来的低频信号，它的过程和调频正好相反。
8.1 调频电路
能够完成调频功能的电路就叫调频器或调频电路。常用的调频方法是直接调频法，也就是用调制信号直接改变载波振荡器频率的方法。下图画出了它的大意，图中用一个可变电抗元件并联在谐振回路上。用低频调制信号控制可变电抗元件参数的变化，使载波振荡器的频率发生变化。
8.2 鉴频电路
能够完成鉴频功能的电路叫鉴频器或鉴频电路，有时也叫频率检波器。鉴频的方法通常分二步，第一步先将等幅的调频波变成幅度随频率变化的调频 — 调幅波，第二步再用一般的检波器检出幅度变化，还原成低频信号。常用的鉴频器有相位鉴频器、比例鉴频器等。
二、模拟量采集从硬件到程序，从滤波到实际值转换
❤在单片机系统里对模拟量的处理要比数字量稍显复杂，但是只要掌握了使用技巧，使用起来也很简单，很多朋友一开始比较纠结于单片机的底层语言，非要先弄个明白才罢休，其实大可不必，重要的是我们要先学会怎么应用。
❤现以铅酸电池电压检测及充电电流检测为例讲解模拟量的硬件和程序的设计。
如图1为28节铅酸电池的电压检测电路，1--14节组成电池组1，15--28节组成电池组2；第1节正极为BAT+，14与15节之间为BATM，第28节负极为BAT-。输入端的8个二极管的作用是钳位作用，电路计算如图所示。
图1：电池组电压检测电路
如图2为铅酸电池的充电电流检测电路，TA1为工频电流互感器，输入的4个二极管为整流二极管，电流流过R37（510Ω）形成压差△V。电路计算如图所示。
图2：电池组充电电流检测电路
如图3为单片机STM32F103CBT6，图1和图2的模拟信号输入至单片机的PA5、PA6、PA7。
图3：STM32F103CBT6单片机
由于代码较多，为便于浏览，我就把其中一部分以截图的形式展示。
如图4为单片机adc.c文件的底层配置，把PA5、PA6、PA7端口配置成模拟输入模式。
图4：配置端口模式
如图5对以上三个模拟量进行模数转换并缓存入数组ADC_ConvertedValue[3]，得到的AD值的范围是0~4096。
图5：模数转换并缓存
如图6把以上两个配置函数整合在一起，定义成模拟量的初始化函数void ADC1_Init(void)。
图6：初始化
如图7在adc.h文件里声明函数void ADC1_Init(void)，另外几个函数也在adc的c文件里定义的，后面附上源程序（非截图）。
图7：声明函数
如图8在main()主函数里调用ADC1_Init()初始化函数（要去掉void），初始化函数一定要放在while(1)的前面，表示在进入while(1)无限循环前只执行一次。Analog_Processing()为模拟量处理函数，要放在while(1)无限循环里面（该函数在下面讲）。
图8，函数调用
以下为模拟量在main.c文件里的定义。
s16 Charging_Current; //充电电流实际值
s16 Battery1_Voltage; //电池组1电压实际值
s16 Battery2_Voltage; //电池组2电压实际值
s16 Battery_Voltage; //电池组总电压值❤下面三个函数的定义都在adc.c文件里面定义的。
以下代码为模拟量处理函数：①对数组ADC_ConvertedValue[3]缓存值进行滤波处理；②对滤波后的AD值转换为实际值。
/******************************
模拟量处理函数
******************************/
void Analog_Processing(void)
{
//对AD值进行滤波
ADC_Charging_Current=Filter(ADC_ConvertedValue[0],ADC_Charging_Current,1,10);
ADC_Battery1_Voltage=Filter(ADC_ConvertedValue[1],ADC_Battery1_Voltage,1,10);
ADC_Battery2_Voltage=Filter(ADC_ConvertedValue[2],ADC_Battery2_Voltage,1,10);
//AD值转换为实际值
Charging_Current = Adc_To_Act(ADC_Charging_Current, 10, 4096, 0, 220);//22.0A
Battery1_Voltage = Adc_To_Act(ADC_Battery1_Voltage, 10, 4096, 0, 267);//267V
Battery2_Voltage = Adc_To_Act(ADC_Battery2_Voltage, 10, 4096, 0, 267);//267V
//两组电压相加得到总电压
Battery_Voltage = Battery1_Voltage + Battery2_Voltage;
}以下代码为滤波函数，滤波函数有很多，采用合适的才是最实用的（该函数滤波后的值是连续变化的，有些滤波函数滤波后的值是跳变的）。
/******************************
滤波函数（base/k越大，容性越大）
该函数相当于是一个电容，通常取值k=1，base=10
******************************/
u16 Filter(u16 NewData, u16 OldData, u8 k, u8 base)
{
u16 uiResult;
if (NewData > OldData)
{
uiResult = NewData - OldData;
uiResult *= k;
uiResult += base >> 2;
uiResult /= base;
uiResult = OldData + uiResult;
}
else if (OldData > NewData)
{
uiResult = OldData - NewData;
uiResult *= k;
uiResult += base >> 2;
uiResult /= base;
uiResult = OldData - uiResult;
}
else
{
uiResult = NewData;
}
return(uiResult);
}使用方法如下：NewData表示最新采用的模拟量；OldData表示滤波后的模拟量。
ADC_Battery1_Voltage=Filter(ADC_ConvertedValue[1],ADC_Battery1_Voltage,1,10);为便于逻辑计算、控制及显示，以下代码是把AD值转换为实际值，
/******************************
AD值转换实际值函数
******************************/
s16 Adc_To_Act(s16 Adc_Value, s16 Pre_Adc_Min, s16 Pre_Adc_Max, s16 Pre_Act_Min, s16 Pre_Act_Max)
{
s32 _temp;
s32 _range;
_temp = (s32)((Adc_Value - Pre_Adc_Min) * (Pre_Act_Max - Pre_Act_Min) / (Pre_Adc_Max-Pre_Adc_Min)) + Pre_Act_Min;
_temp = Adc_Value - Pre_Adc_Min;
_range = Pre_Act_Max - Pre_Act_Min;
_temp = _temp * _range;
_range = Pre_Adc_Max - Pre_Adc_Min;
_temp = _temp + _range / 2;
_temp = _temp / _range;
_temp = _temp + Pre_Act_Min;
return(_temp);
}使用方法如下：Adc_Value表示要转换的模拟量；Pre_Adc_Min表示模拟量AD值的最小值；Pre_Adc_Max表示模拟量AD值的最大值；Pre_Act_Min表示转换后实际值的最小值；Pre_Act_Max表示转换后实际值的最大值；（以下最大实际值220表示22.0A，是因为数码管显示需要小数表示）。
Charging_Current = Adc_To_Act(ADC_Charging_Current, 10, 4096, 0, 220);//22.0A❤要点：
①模拟量的采样电路，我多采用运放的差分放大电路，原因是被测电压可以和运放不用共地，且可有效抑制共模噪声，可达到较高的精确线性测量，比如以上电池组的被测电压的误差与实际相差在0.3V左右；
②电池组输入至运放的8个1M的电阻是两个为一组的，且功率至少1/4W以上，因为在高压下的电阻容易老化，为保险起见，通常一个电阻的最大压差在100V以下为宜；
③电池组分为两组检测，一是为了降低元件所承受的电压，二是为了监视两组电池电压之间是否平衡，达到保护电池目的。
③函数应功能模块化，且具备通用性质，便于移植和调用，对于很多朋友应先学会如何使用，底层代码只要会配置就完全足够了。
当然，以上提供的设计是我通常的做法，能满足大多数的常规应用。
三、防反接常用单元电路
对于平常日用的一些产品，产品在进行设计时就会考虑这个问题，顾客只是简单的利用插头进行电源的连接，所以一般采用反插错接头，这是种简单，低价而有效的方法。
但是，对于产品处于工厂生产阶段，可能不便采用防差错接头，这可能就会造成由于生产人员的疏忽造成反接，带来损失。所以给电路增加防接反电路有时还是有必要的，尽管增加了成本。
下面就说说常用的防反接电路：
01 最简单的在电路中串入一只二极管
优点：
电路简单，成本较低。适用于小电流，对成本要求比较严的产品。
缺点：
由于二极管的PN结在导通时，存在一个压降，一般在0.7V以下。这个压降就导致这种电路不适合应用在电流较大的电路中，如果电路有10A的电流，那么二极管的功耗就是0.7*10=7W，发热量还是很可观的。在结构紧凑空间有限的产品中，对产品的稳定性或人的使用感受上影响还是比较大的。
02 对于上面上面提到的二极管的压降问题，有没有办法克服呢？看下面的电路。
上面的防接反电路采用了一个保险丝和一个反向并联的二极管，电源极性正确，电路正常工作时，由于负载的存在电流较小，二极管处于反向阻断状态，保险丝不会被熔断。
当电源接反时，二极管导通，此时的电流比较大，就会将保险丝熔断，从而切断电源的供给，起到保护负载的作用。
优点：
保险丝的压降很小，不存在发热问题。成本不高。
缺点：
一旦接反需要更换保险丝，操作比较麻烦。
03 正接反接都可正常工作的电路：
优点：
输入端无论怎样接，电路都可以正常工作。
缺点：
存在两个二极管的压降。适用于小电流电路。
04 N沟道增强型场效应管防接反电路。
由场效应管制作工艺决定了，场效应管的导通电阻比较小。是现在很常用的开关器件，特别是在大功率的场合。以TO-252封装的IRFR1205为例，其主要参数如下：Vdss=55V，Id=44A，Rds=0.027欧姆；可以看到其导通电阻只有27毫欧。
下图就是一个用N沟道场效应管构成的防接反电路
这个电路的最大一个特点就是场效应管的D极和S极的接法。通常我们在使用N沟道的增强型的MOS管时，一般是电流由D极进入而从S极流出。应用在这个电路中时则正好相反。
曾经在一个论坛中看到过这个电路，发布这个电路的楼主被众多网友痛批。说是DS之间存在一个二极管根本没法实现。楼主没有注明场效应管的管脚名称，由于存在一个应用场效应管的惯性思维，导致楼主蒙冤。其实场效应管只要在G和S极之间建立一个合适的电压就会完全导通。导通之后D和S之间就像是一个开关闭合了，电流是从D到S或S到D都一样的电阻。
在电源极性正确时，电流起始时通过场效应管的稳压管导通，S极电压接近0V。两个电阻分压后，为G提供电压，使场效应管导通，因为其导通阻值很小，就把场效应管内部的二极管给替代了。
电源反接时，场效应管内的二极管未到击穿电压不导通。分压电阻无电流流过无法提供G极电压，也不导通。从而起到保护作用。
对于电路中并联在分压电阻上的稳压二极管，因为场效应管的输入电阻是很高的，是一个压控型器件，G极电压要控制在20V内，过高的电压脉冲会导致G极的击穿，这个稳压二极管就是起一个保护场效应管防止击穿的作用。
对于并联在分压电阻上的电容，有一个软启动的作用。在电流开始流过的瞬间，电容充电，G极的电压是逐步建立起来的。
对于并联在场效应管D与S之间的阻容串联电路，我感觉还是值得商榷的。阻容串联电路一般用作脉冲吸收或延时。用在这里要视负载的情况而定，加了或许反而不好。毕竟这会导致在电源在反接的时候会有一个短暂的导通脉冲。
也可以用P沟道的场效应管，只是要将器件串在正极的输入端。这里不再描述。
四、多层PCB内部
硬件工程师刚接触多层PCB的时候，很容易看晕。动辄十层八层的，线路像蜘蛛网一样。
画了几张多层PCB电路板内部结构图，用立体图形展示各种叠层结构的PCB图内部架构。
高密度互联板(HDI)的核心 在过孔
多层PCB的线路加工，和单层双层没什么区别，最大的不同在过孔的工艺上。
线路都是蚀刻出来的，过孔都是钻孔再镀铜出来的，这些做硬件开发的大家都懂，就不赘述了。
多层电路板，通常有通孔板、一阶板、二阶板、二阶叠孔板这几种。更高阶的如三阶板、任意层互联板平时用的非常少，价格贼贵，先不多讨论。
一般情况下，8位单片机产品用2层通孔板；32位单片机级别的智能硬件，使用4层-6层通孔板；Linux和Android级别的智能硬件，使用6层通孔至8一阶HDI板；智能手机这样的紧凑产品，一般用8层一阶到10层2阶电路板。
最常见的通孔
只有一种过孔，从第一层打到最后一层。不管是外部的线路还是内部的线路，孔都是打穿的，叫做通孔板。
通孔板和层数没关系，平时大家用的2层的都是通孔板，而很多交换机和军工电路板，做20层，还是通孔的。
用钻头把电路板钻穿，然后在孔里镀铜，形成通路。
这里要注意，通孔内径通常有0.2mm、0.25mm和0.3mm，但一般0.2mm的要比0.3mm的贵不少。因为钻头太细容易断，钻的也慢一些。多耗费的时间和钻头的费用，就体现在电路板价格上升上了。
高密度板(HDI板)的激光孔
这张图是6层1阶HDI板的叠层结构图，表面两层都是激光孔，0.1mm内径。内层是机械孔，相当于一个4层通孔板，外面再覆盖2层。
激光只能打穿玻璃纤维的板材，不能打穿金属的铜。所以外表面打孔不会影响到内部的其他线路。
激光打了孔之后，再去镀铜，就形成了激光过孔。
2阶HDI板 两层激光孔
上面这张图是一个6层2阶错孔HDI板。平时大家用6层2阶的少，大多是8层2阶起。这里更多层数，跟6层是一样的道理。
所谓2阶，就是有2层激光孔。
所谓错孔，就是两层激光孔是错开的。
为什么要错开呢？因为镀铜镀不满，孔里面是空的，所以不能直接在上面再打孔，要错开一定的距离，再打上一层的空。
6层二阶=4层1阶外面再加2层。
8层二阶=6层1阶外面再加2层。
叠孔板 工艺复杂价格更高
错孔板的两层激光孔重叠在一起。线路会更紧凑。
需要把内层激光孔电镀填平，然后在做外层激光孔。价格比错孔更贵一些。
超贵的任意层互联板 多层激光叠孔
就是每一层都是激光孔，每一层都可以连接在一起。想怎么走线就怎么走线，想怎么打孔就怎么打孔。
Layout工程师想想就觉得爽！再也不怕画不出来了！
采购想想就想哭，比普通的通孔板贵10倍以上！
所以，也就只有iPhone这样的产品舍得用了。其他手机品牌，没听说谁用过任意层互联板。
总结
最后放张图，再仔细对比一下吧。
请注意观察孔的大小，以及孔的焊盘是封闭的还是开放的。
五、IGBT
绝缘栅双极晶体管（IGBT, Insulated Gate Bipolar Transistor）是一种三端功率半导体器件，主要用作电子开关，在较新的器件中以结合高效和快速开关而闻名。IGBT通过在单个器件中组合用于控制输入的隔离栅极FET和作为开关的双极功率晶体管，将MOSFET的简单栅极驱动特性与双极晶体管的高电流和低饱和电压能力相结合。IGBT用于中到大功率应用，如开关电源、牵引电机控制和感应加热。
图1. IGBT 电路图符号
01 IGBT特点
IGBT具有栅极、集电极、发射极3个引脚。栅极与MOSFET相同，集电极和发射极与双极晶体管相同。IGBT与MOSFET一样通过电压控制端口，在N沟道型的情况下，对于发射极而言，在栅极施加正电压时，集电极-发射极导通，流过集电极电流。我们将另行介绍其工作和驱动方法。
IGBT是结合了MOSFET和双极晶体管优点的晶体管。MOSFET由于栅极是隔离的，因此具有输入阻抗高、开关速度较快的优点，但缺点是在高电压时导通电阻较高。双极晶体管即使在高电压条件下导通电阻也很低，但存在输入阻抗低和开关速度慢的缺点。通过弥补这两种器件各自的缺点，IGBT成为一种具有高输入阻抗、开关速度快 (IGBT开关速度比MOSFET慢，但仍比双极晶体管快。) ，即使在高电压条件下也能实现低导通电阻的晶体管。
02 IGBT 的工作原理
当向发射极施加正的集电极电压VCE，同时向发射极施加正的栅极电压VGE时，IGBT便能导通，集电极和发射极导通，集电极电流IC流过。
图2. IGBT近似的等效电路
IGBT的等效电路如上图所示。当栅极-发射极（G-E）和集电极-发射极（C-E）通路均发生正偏置时，N沟道MOSFET导通，导致漏极电流流动。该漏极电流也流向QPNP的基极并导致IGBT导通。由于QPNP的直流电流增益（α）非常小，因此几乎整个发射极电流（IE(pnp)）都作为基极电流（IB(pnp)）流动。但部分IE(pnp)会作为集电极电流（IC(pnp)）流动。IC(pnp)无法开启QNPN，因为它绕过了QNPN基极和发射极之间插入的RBE。
因此，IGBT的几乎所有集电极电流都通过QPNP的发射极-基极通路作为N沟道MOSFET的漏极电流流动。此时，空穴从QPNP的发射极注入到N通道MOSFET的高电阻漂移层。这导致漂移层的电阻率（Rd(MOS））大大降低，从而降低了导通期间的导通电阻。这种现象称为电导率调制。
关闭栅极（G）信号会导致N沟道MOSFET关断，从而导致IGBT关断。
03 安全工作区
在IGBT的规格书中，可能会看到安全工作区（SOA, Safe Operating Area），例如ROHM的 RGS30TSX2DHR 如下图所示。这个安全工作区是指什么？
图3. Rohm的RGS30TSX2DHR 安全工作区 （图片来源ROHM）
IGBT 的安全工作区（SOA）是使IGBT在不发生自损坏或性能沒有下降的情况下的工作电流和电压条件。实际上，不仅需要在安全工作区内使用IGBT，还需对其所在区域实施温度降额。安全工作区分为正向偏置安全工作区（FBSOA, Forward Bias Safe Operating Area）和反向偏置安全工作区（RBSOA, Reverse Bias Safe Operating Area）。
3.1 正向偏置安全工作区
正向偏置安全工作区定义了IGBT导通期间的可用电流和电压条件。
图4. RGS30TSX2DHR 的正向偏置安全工作区 （图片来源ROHM）
上图是RGS30TSX2DHR 的正向偏置安全工作区，可以根据具体情况分为4个领域，如下所述:
- 受集电极最大额定电流限制的区域
- 受集电极耗散限制的区域
- 受二次击穿限制的区域 (该区域会因器件设计而有所不同)
- 受集电极-发射极最大额定电压限制的区域
3.2 反向偏置安全工作区
反向偏置安全工作区定义了IGBT关断期间的可用电流和电压条件。
图5. RGS30TSX2DHR 的反向偏置安全工作区 （图片来源ROHM）
上图是RGS30TSX2DHR 的反向偏置SOA可以简单分为2个有限区域，如下所述:
- 受集电极最大额定电流值限制的区域
- 受集电极-发射极最大额定电压限制的区域。
请注意，当设计的 VCE－IC工作轨迹偏离产品本身安全工作区时，产品可能会发生出现意外故障。因此，在设计电路时，在确定与击穿容限相关的具体特性和电路常数时，必须密切注意耗散和其他性能问题。例如，反向偏置安全工作区具有温度特性（在高温下劣化），VCE－IC的工作轨迹根据栅极电阻Rg和栅极电压VGE而变化。
因此，有必要在了解工作环境和关断时的最小栅极电阻值后，才进行Rg和 VGE设计。
04 不同类型IGBT 产品
市场上有不同类型的 IGBT 产品，我们可以根据实际应用情况、安装类型（例如通孔、面板安装或表面安装）来挑选。
IGBT单管
将MOSFET的简单栅极驱动特性与双极晶体管的高电流和低饱和电压能力相结合。
图6. IXYS 的IXYH16N170C
IGBT模块
由IGBT与二极管通过特定的电路桥接封装而成的模块化半导体产品 。封装后的IGBT模块可以直接应用于变频器、UPS不间断电源等设备上。IGBT模块具有节能、安装维修方便、散热稳定等特点。
图7.Infineon的 FZ800R12KE3
图8. Infineon 的 IM241-L6T2B 智能功率模块 (IPM)
总结
IGBT 是一种功率半导体器件，用于电子开关，控制和改变电流的大小频率，是电能转换及应用的核心芯片。由于篇幅有限，IGBT 涉及的技术内容、应用领域很广，所以欢迎大家在文末交流分享，一起讨论学习。
