（來源：Oskars Bormanis）

使用快速處理器、具有強大計算能力的微控制器以及使用最新無線通信標準的網絡設備進行設計是一項重大任務。盡管如此，音響系統設計仍需要同時使用有源和無源元件。

您可能會問自己為什么無源元件在現代設計中必不可少。由于我們大多數人都認為無線通信是理所當然的，因此頻率在千兆赫茲范圍內的無線電波無處不在。此外，我們在不斷縮小的空間中對巨大計算能力的需求導致我們的日常設備中嵌入了高時鐘頻率。最后，我們的口袋里和我們周圍的任何地方都有射頻 (RF) 輻射。考慮到電子電路對 RF 噪聲的敏感性，干擾應該很常見，從而導致故障。

那么，為什么現代電子產品能正常工作呢？答案：現代更新的無源器件有助于屏蔽敏感電子設備并將電磁干擾 (EMI)（也稱為射頻干擾 (RFI)）的不良影響降低到可接受的水平。無源元件隨著制造技術的改進和對支持現代電子需求的基礎物理學的更好理解而發展。與各種電磁設備相結合，無源元件允許高功率（有源）處理器、存儲器和發射器駐留在他們的榮耀。

奇怪的是，許多工程師事后才選擇無源器件是一種常見的做法。他們只是從標準組件列表中挑選它們。這種做法不足以滿足高頻放大器、數據轉換器或其他具有挑戰性的電路的要求。選擇必要的無源元件以獲得指定的性能水平至關重要。在這里，我們將詳細說明如何為您的設計選擇合適的無源元件。

無源元件的作用

電阻器、電感器、電容器、鐵氧體磁珠和變壓器等無源器件既不產生能量，也不需要電源來運行。根據定義，它們不會放大電信號，也無法控制電路。這些組件可以衰減或控制信號、導致相移或產生反饋。

任何現代電子系統的核心都是帶有連接器以及無源和有源元件的印刷電路板 (PCB)。設備通過嵌入電路板材料（樹脂等非導電材料）或放置在表面上的導電路徑連接。以下是一些可最大限度減少噪聲及其不利影響的基本 PCB 設計規則：

信號走線應盡可能細。為減少電容耦合（常見的噪聲源），路徑厚度應小于 8 毫米。

相鄰跡線之間的間隔應大于跡線的寬度；否則，它們之間可能會發生嚴重的串擾。

急彎，例如 90 度轉彎，會造成干擾，應避免。

應避免在振蕩器下方運行任何跡線。

由于數字電路產生的高頻數字噪聲會引起各種電路的錯誤，因此應將數字和模擬元件充分分開。

大多數常見的 PCB 設計工具會指出違反這些規則的行為并提供替代方案。

選擇無源元件

電阻器

可以說，最常見的無源元件是電阻器。它用于阻抗匹配和偏置，無論是繞線電阻、碳復合電阻還是薄膜電阻。在高頻下，繞線電阻器（基本上是線圈）會產生感性。盡管薄膜電阻器由在高頻下也會感性的金屬薄膜環路組成，但它們仍可用于某些高頻電路中。由于電阻器的端蓋彼此平行，因此它們也會產生電容。高歐姆電阻器的電容似乎與其電阻并聯存在。在高頻下，高值電阻器可以具有較低的阻抗。

電容器

電容器本身通過兩個或多個由電介質隔開的導電板以靜電方式將能量存儲為電荷。電子設計人員使用電容器在電源線和信號線處進行濾波和去耦。然而，在高頻下，它們也往往表現得很奇怪。電解電容器和薄膜電容器會產生寄生電感和諧振，從而損害射頻性能。當寄生電阻與電容器極板的電阻結合時，它們實際上會產生等效串聯電阻 (ESR)。為了實現紋波和噪聲抑制，去耦電容器必須具有低 ESR。極板尺寸較小的陶瓷電容器具有較小的自感。此外，它們在高頻范圍內提供穩定性，并為去耦集成電路提供合適的解決方案。Würth Elektronik 的WCAP-CSRF具有 0.20pf 至 33pF 電容范圍和 25V DC至 50V DC額定電壓。由于高溫級鋁/鉭電容器（例如Würth Elektronik的H-Chip 鋁聚合物電容器）具有穩定的溫度和偏置特性，因此這些器件非常適用于去耦電源線。

電感器

另一種不同類型的儲能裝置是電感器，基本上是一個線圈。理想的電感器可以無限期地存儲并且不會散失熱量；該設備稱為無損。實際上，電感器具有不理想的特性。每根導線都有一個特定的電阻，隨著導線的匝數接觸，寄生諧振電容形成并限制上限頻率。Würth Elektronik 的WE-MK多層電感器系列是一種熱穩定性非常高的電感器，在 -40°C 至 +120°C 的溫度范圍內幾乎沒有電感變化。

結論

有源和無源元件的正確組合是良好系統設計的關鍵。使用從電源引腳到地的并聯電容器可最大限度地減少噪聲。并聯設置的不同電容值可在很寬的頻率范圍內實現低交流阻抗。由于在較低頻率下，較大值的電容器呈現低阻抗接地路徑，因此可以通過使用其他值來獲得頻率范圍內的低阻抗。通過適當考慮選擇無源和有源元件，可以消除高頻設計中任何不必要的寄生效應。

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