传感器简述传感器器件是一类能够检测和响应环境变化的设备，传感器器件将物理量（如温度、压力、光线、声音、运动、电场、磁场等）转换为电信号或数字信号，供进一步的分析、处理、控制或交互。常见的传感器根据传感的物理量来分主要就几种：声光电磁力惯性温度。但根据用途，应用来分的话种类就很多，激光雷达（光），毫米波雷达（电磁波），图像传感器（光），温度传感器，环境光传感，接近传感器，IMU惯性传感器，触摸传感器，液位传感器，压力传感器，HALL传感器，气压，地磁，气体等等。传感器的应用思维这些传感器在应用的时候，其实有很多共通的要注意的地方，大概的感觉就是，这是个xx传感器，选型应用的时候要看哪些东西，注意什么。今天聊聊传感器类器件应用的一些通用思维。精度。精度表征输出信号与被测量真实值之间差异。精度是传感器性能的关键指标。精度概念又包含绝对精度，相对精度，有效精度等概念。绝对精度指传感器输出与真实值之间的绝对差异。相对精度是指传感器读数变化与真实值变化的比例，有些时候即使绝对精度不是最优，相对精度也可以很高。有效精度，对于系统来说有效精度是传感器输出减去系统误差、随机误差之后的值，一个输出10位的传感器，如果静态时后面2位的值都在随机跳动，那后面2位的值就不是有效精度，因为观测值不变的情况下它都在变，这2位数据算不上有效。所以要特别关注有效精度。对于不同的应用来说，精度要求也是不同的，够用就好。量程。就是传感器可测量的范围，是否满足应用需求。量程一定要留有合适的裕量，太满太极限容易出问题。线性度。《信号与系统》，《控制原理》介绍了，线性系统是最容易处理的，像传感器信号输出为了方便后端使用一般是线性输出，线性度就是表征输出有多线性，这里也要看全量程的线性度如何，很多是中间一段线性度好，首尾两端的不好。对于非线性系统就要考虑一些数值方法处理，是否要拟合，校准之类。一致性。传感器个体之间有差异，一致性是生产制造环节无法避免的，只是大小的区别。一致性也可以用来评估厂家的生产制造水平，产品个体差异很大的说明水平不咋地，尽早换吧。若一致性没有评估充分，那么就容易出现，样品、样机、试产阶段产品没问题，一到量产不良率，产线直通率蹭蹭上去。若是器件一致性差但应用一致性要求很高的场景，可能研发阶段就要考虑批次，个体校准标定。灵敏度。灵敏度表征对被测量变化响应能力。灵敏度高的，被观测量稍一变化输出就变化明显，反之就是很不敏感。灵敏度一般和量程，动态范围，噪声这些是有些矛盾的。灵敏度无好坏之分，主要看应用场景，在应用时主要考虑应用场景的需求，在被测量变化不明显时选择高灵敏度的传感器，或系统端用其他办法放大被测量的变化。灵敏度和系统匹配才能保证不超量程，获得良好的精度。噪声，信噪比。传感器输出中出现的随机变化或非期望的信号，这些变化并不对应于被测量的物理量。噪声可能由多种因素引起，包括传感器本身的特性、环境条件、电子干扰等。噪声是一定有的，大小能不能接受，去除噪声后的有效精度，信噪比是否满足。信噪比表征有用信号和噪声的比值，能更好地描述噪声的影响，噪声绝对的幅值没有太多意义，如果噪声很大但信号更大那大概率也是能用的。响应时间。传感器的delay，现在输出的是前x秒发生的事，对于实时性要求很高的场景要充分考虑。传感器特性，适用场景，应用局限，corner case，失效模式。目前来看，各类传感器都有自身的局限性，有适用场景及应用局限。例如在导航领域，惯性传感器可以提供一些惯性信息，理论上可以根据牛二算出来运动轨迹、位移等等这些信息，但惯性传感器固有的零偏，漂移使得只依赖惯性传感器算出来的数据时间长了是一定会漂的，这时候一般要用其他的传感器来弥补它的缺陷，例如常见的组合导航。熟悉传感器的特性才能用好传感器，才能解决好系统性的问题。能耗，接口等。系统设计，系统集成考量，不要只自顾自的。传感器种类繁多，应用起来感觉纷繁乱杂，但仔细抽象总结一下，基本上都是上述考量的几个问题，在选型应用时，从这些维度评估，应该能少踩些坑。

干冰清洗的原理是：利用压缩空气将干冰颗粒喷射到待清洗的PCBA表面，利用极低温将污垢迅速冷冻并脆化，再通过干冰颗粒的升华体积急速膨胀将污垢从物体表面剥离，相当于用干冰颗粒“炮弹”轰击污垢，将污垢炸掉。不知道干冰清洗会不会对一些材料造成影响，例如洗完变脆，分层之类的。大家是否有失效的案例或者应用心得，例如要特别要注意的地方和器件。

PCBA，Printed Circuit Board Assembly，指PCB组装完元器件后的组件。PCBA生产加工完后一般要进行清洗工序，因为PCBA在贴装，焊接过程中会用到锡膏，锡膏中有助焊剂，过炉后板上会有助焊剂残留；另外贴装线轨道，人手也会有油脂等污染物，对PCBA的可靠性会造成影响。脏东西容易吸附灰尘、水汽，时间长了就来点惊喜。IPC/EIA J-STD-001和ANSI/J-STD-004这些行业标准也对PCBA洁净度进行了分级描述。PCBA清洗有这么一些常见的方式：溶溶剂清洗法：使用纯净水，去离子水或一些清洁溶剂，浸泡或冲洗，用软刷轻轻刷洗，最后用清水冲洗干净。这种方法适用于一些比较简单的清洗需求，可以去除表面污垢和一些非油性污渍。这种弊端显而易见，水，溶剂和刷子可能对PCBA和器件造成腐蚀，磨损伤害。超声波清洗法：利用高频超声波在液体中产生密集的气泡，形成液流和微压力，从而去除电路板表面的污垢。将电路板放入装有清洗液的超声波清洗机中，可以去除一些较难清洗的油污和污渍。超声波可能会对一些脆弱器件如MEMS器件造成损伤。气流清洗法：利用高压气流，将表面的污垢吹掉。这种方法适用于一些不希望使用液体清洗剂的场景，但不能去除一些粘性较强的油性污垢。下面就轮到今天的主角了：干冰清洗。干冰清洗的原理是：利用压缩空气将干冰颗粒喷射到待清洗的PCBA表面，利用极低温将污垢迅速冷冻并脆化，再通过干冰颗粒的升华体积急速膨胀将污垢从物体表面剥离，相当于用干冰颗粒“炮弹”轰击污垢，将污垢炸掉。干冰清洗优点明显：效率高，过一下机器喷一下就好了，非常适合大批量生产，效率对于工厂来说，就是money；环保安全，CO2，不会像洗板水那样臭臭的；对板上器件的影响相对较小；适用性广，金属、陶瓷、环氧树脂、塑料都适用。现在越来越多的SMT工厂使用干冰清洗，优势较明显。

对于带锂电池的产品，有一个很实际的问题：出厂时产品锂电池电量应设置成多少？且一般这个指标在生产端是需要严格管控，基本上属于出厂必检项目。今天聊聊这个问题的实际意义及如何设计出厂电量。1.锂电池运输的电量约束条件安全角度：不能太高运输过程是一个非常严苛的考验，各种振动冲击，高低温，高湿高盐。锂电池在高电量时不安全，易发生热失控起火爆炸。试想一个电池磕磕碰碰短路了，一个电池若是只有10%的电量，大电流放一会就没电了，温度可能没达到燃点就没电无法继续升温；若是电池是满电的，能放老会了。UN38.3里面有提到电池电量不超过30%，但在运输测试报告里面却没有测试这一项。大概的意思就是规定在这，不强制检查，自己把握，但出了事就自己负责。所以市面上很多产品肯定是不满足这个的，例如带电池仓的产品蓝牙耳机100%电量。另外各家的电芯规格书里面也有写运输电量不超过30%。实际产品角度：不能太低确保产品在送到消费者手上的时候电池不能馈电。在产品没开机使用的情况下电池包电量损耗主要有3部分：电芯本身的漏电流，锂电自放电机理包括物理和化学自放电，其中物理自放电与电池内部的微短路有关，而化学自放电与电池材料的化学反应有关，这个是电池固有的，只是漏多漏少的问题，好电芯漏得少；电池包BMS/保护板的耗电，正儿八经的电池包内部至少至少有个保护板，上面保护IC及电路是耗电的，这个基本上也是100%有的；系统漏电，这个看系统电的设计，不一定所有产品都有。所以，电池包即使放在那里一动不动，也是一定会掉电的。另外从出厂到消费者手上，一般是需要较长的时间的。运输时间，库存时间，销售时间。一般出厂后会运输到销售端的仓库，国内的倒还好，2,3周基本能搞掂，若是出海的，海上漂1-2个月很正常。到了销售区域的各种仓库，等到终端销售出去，若是当季没能卖出去可能还得放到明年等等。要充分考虑市场端的整个时长。出厂电量得确保在一个较长的时间跨度内不馈电，就不能太低。2.锂电池出厂电量设计这个问题其实就是计算出从出厂到消费者手上会损耗的总电量，总耗电=漏电流*时长，那么问题就变成搞清楚电池包总的漏电流和预估的最大时长。上面提到电池包的漏电流一般有3部分：电芯自身的漏电流，保护板/BMS的耗电，系统漏电。这几部分漏电流可通过测量测得，也应该通过测量测得。保护板/BMS耗电，系统漏电，这两个可以直接串接高精度万用表测量，要注意测试要覆盖不同的工况，BMS有些工况的耗电会相对高些。纯模拟的保护板一般几uA到数十uA，看保护板的方案及功能，一般功能越简单耗电越少；BMS就看方案复杂程度，耗电跨度比较大，一般数十uA到小几百uA。电芯自身的漏电流测量会稍微麻烦点。电芯漏电流测量有静态测量法和动态测量法。静态测量法就是通过静置一段时间看初始电量和静置后电量差，优点是很直观，缺点是测量慢，耗时长，真的要静置那么长时间。动态测量方法结合等效电路模型，在电池工作状态下完成测量，例如通过测量自放电内阻来间接测量，优点是快，缺点是对要基于电芯的精准建模，模型不对测出不准。另外电芯漏电流和温度有较大关系，一般高温时漏电流会明显增加，需要考虑高低温情况下的漏电流。时长主要基于产品市场，销售，物流，仓储的数据来做一个预估，这个主要是估的。有了漏电流和时长就可以计算出总的电量损耗了，就可以设计出厂电量了。万一计算出来的出厂电量很高怎么办？一方面确认漏电流是否合理，若是漏电流很大明显不合理，那就要想办法优化漏电流。若是漏电流已经很小，做到顶了，那么就要从时间上做文章，例如放置一段时间后要经销商/仓库端补电，这也是很常见的做法。

了解下大伙们0.6 0.45mm间距BGA IC的板子贴片良率有多少？看看我的是不是在正常水平。每次贴总有那么一些不良，修不好还要对账扯皮。。

SPI接口是一种比较“历史悠久”的接口了，经常用在处理器与外设通信上。它的特点：主从结构，点对点，同步串行，全双工，协议简单，中等速率（小1M~50Mb/s）。由于上述的特点，时至今日SPI仍广泛使用。但SPI有一些“天生缺陷”使得在一些应用场景下需工程师特别注意，例如物理层还是单端信号，同步时钟有严格时序要求，在速率高的传输线长度较长的情况下，信号边沿容易失真，信号传输delay导致时序容易出问题；信号幅值较高，快速的上升下降沿容易出EMC问题。当然针对这些问题IC厂家做了很多优化，工程师应知道了解这些“后手”并快速解决问题，今天的案例也会聊到。今天分享一个之前遇到的SPI传输问题案例。问题背景：便携设备，SOC和外设指纹传感器，指纹传感器是图像式指纹传感器，本质上是CMOS+针对指纹识别应用的ASIC，这种指纹图像相对影像图像的数据量不大，要求速率在小几M到几十M这个级别，用SPI也是够的，所以这类传感器很多用SPI。master是SOC，指纹传感器做slave，速率是25Mbit/s。试产有些样机出现高概率性指纹识别失败，定位到是SOC和指纹传感器间SPI传输概率性出错。问题排查：1.排查主从用的SPI模式是否一致。SPI根据时钟极性和时钟相位分四种模式，这几种模式本质上是时钟/数据采样时机不同。一般master都是支持多种模式，可软件配置的，但slave一般是固定一种模式。两者要一致。排查软件模式配置没问题。2.排查信号质量，时序波形。掏出4根探头，啪啪啪一顿量，然后对着规格书的时序要求逐一对比。波形，时序排查看起来没问题，符合指纹传感器和SOC的要求，但由于SPI速率较高，DIN信号的建立时间裕量相对不是很大。时序要求一般会写在规格书里面例如：3.是时序问题还是IC本身问题还是其他原因？想办法将好的造错弄成问题的不良，将不良的修好：将传输正常的机器通过在SCK,DIN上加RC增加delay，减缓边沿让时序变差，正常机器能造出类似的问题；将不良机器的SCK串阻去掉使得边沿变陡峭，增加时序裕量，部分不良机器问题消失；这时可以基本判断大概率还是SPI传输时序的问题，可以往这个方向进一步做些验证。4.因为测出来的时序波形满足要求，但问题还存在，且测量点是在PCB走线上的，会不会在芯片内部的收发器接收到是不满足时序要求的？ 因为IC内部有pin delay等问题，也是有可能的。没有思路时就大胆假设，摇人，上升问题，总不能坐以待毙。问题捅给SOC原厂和传感器原厂，拉着一起看。题外话，这里也要注意这1 种涉及多方的问题容易产生甩锅的情况，一定要将问题疑点引到各家身上他们才会认真看待，论拉人下水的诀窍。。。5.SOC厂和传感器厂开始掏出自己的小后门：传感器：我能调整DO脚的驱动能力，还能让DO边沿再抖一点；SOC：我能独立微调SPI收发器的采样时机；我还能调整它们的驱动能力；我有自己的模型能仿真下接收到的真实波形是否满足我的时序要求；接下来就是逐一验证收集数据了：将这些措施排列组合一通验证下来，最后有个调整SOC接收端采样时机参数的措施比较有效，全部不良调整后OK，原来OK的也继续OK；理论仿真接收端也满足；可靠性试验也OK。导入，解决！问题总结：SPI通信速率从绝对值看不高，但其物理层还是单端信号，速率高一点>5Mbit/s设计时要特别注意信号质量，时序问题。对于高速信号，由于仪器测量端和IC接收端中间还有一段传输线效应，测量到的信号波形与IC内部真实收到的信号波形不一定是一致的。也就是高速信号经常提到的远端、近端概念。了解器件的一些“隐藏”功能有助于快速解决该类问题。这类时序问题很常见，IC厂家设计此类收发器IP时都会有预留一些时序调整的“功能”，这类功能一般不会写在规格书里面。通过软件配一下寄存器可比改板改堆叠代价小很多！

负阻特性Negative resistance，负阻，负阻抗，负性阻抗，负阻特性，说的是同一个东西。负阻特性是指在某些电子电路中，电路元件对电流的阻碍作用表现为负值，即电流增加时电压降低，或者电压增加时电流减少。r = dV / dI是负的。如下图：这里要注意，负阻不是一种器件，只是描述一种IV特性，和普通电阻相反的IV特性，是一种电路特性概念，人为定义的。实际上没有在所有工作范围内都是负阻特性的“负阻器件”，但有少数隧道二极管和有源电路在某些工况下具有负阻特性。负阻一般随电压电流工况是持续变化的。负阻“器件”的电路形式具有负阻特性的少数器件有隧道二极管，真空管，气体放电管，在一个特殊的工作范围内具有负阻特性。这种被动件的负阻特性区域一般都很窄，不便设计。除了上述被动件，以运放为关键器件搭建的有源负阻电路应用更广泛，例如负阻变换器Negative Impedance Converter。一般具有正反馈的运放电路具有负阻特性。如下图的运放复阻抗电路，同相放大Vout=2Vin，由于Z的存在，Iin=（Vin-Vout）/Z=-Vin/Z，Zin=-Z，是不是很神奇！负阻晶体振荡器原理上面提到负阻是一种电压增加电流减少，电压减小电流增加的特性。这种特性非常适合晶体振荡：晶体振得猛了（电压变大），那激励就减小点（电流变小）；振得不够要萎了（电压变小），那激励就加大点（电流变大）。负阻晶体振荡器大白话的原理大概就是这样。下面我们看看负阻晶体振荡器模型：负阻电路一般由放大器有源电路组成，也就是下图中绿色框，其在等效模型中就是负阻-R。晶体等效模型是感性虚部+等效实部。负载电容构成容性虚部。在一个稳定振荡的状态时，整个回路应该是没有能量损耗，此时Re+-R=0，振荡电路起到的作用其实就是补充晶体Re的电能损耗；感性虚部和容性虚部大小相等相位相反（Le=Cl）。在振荡不稳定阶段时又是怎样？起振时，-R>Re，振荡会趋于变强；停振时，-R[removed]>Re，才能保证起振和晶体衰减老化损耗变大后还能维持振荡。负阻晶体振荡器电路负阻测量计算一般负阻振荡电路要求-R为晶振的等效串联电阻ESR的5倍以上。-R需要实测和计算：实测：与晶振串联连接上纯电阻 Rx，缓慢地使 Rx 值逐渐变大 , 测得停止振荡时 的电阻即为Rx。计算：|-R|=Rx+Re =Rx+ Resr (1 + C0/CL ) ²，Re指振荡时的有效电阻值。晶体振荡电路需要实测和计算，确保复阻的合理-R>5Resr。实际晶体振荡器电路设计问题单片机的外部晶振电路一般是负阻晶体振荡电路，功耗低，设计简单。实际晶体若负阻不满足应该怎么办？降Rd换C0/CL更大的晶体；换ESR更小的晶体；#嘉立创PCB##中秋月圆社区团圆#

市场上电芯品质良莠不齐，原厂出货时也会对不同品质，一致性的电芯进行品质等级划分出货，这些电芯出去之后更是鱼龙混杂。如何区分鉴别不同品质等级的电芯？不吝请教。