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原创 A7.0:串联式钳位二极管、TVS、ESD的区别
串联二极管用于持续或低频过压保护,通过钳位电压实现防浪涌功能;TVS二极管适用于高能量瞬态过压(如雷击),快速泄放高压脉冲;ESD二极管则针对低能量静电放电(如人体静电),保护高速信号接口。三种二极管分别应对不同场景的过压保护需求,形成完整的电路防护体系。
2026-01-05 09:29:19
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原创 B4.0:保护电路及应用
电路保护系统包含多种保护机制,过流保护(OCP)通过保险丝、PPTC或限流芯片快速切断异常电流;短路保护(SCP)作为OCP特例,采用快速响应元件;过载保护(OLP)侧重热积累效应,常用热继电器。过压保护(OVP)使用MOV、TVS等元件钳位电压,过热保护(OTP)通过PTC或传感器实现。此外,欠压保护(UVLO)、漏电保护(ELP)、防反接电路(二极管/MOS方案)及防倒灌电路(理想二极管控制器/MOS方案)共同构成完整的电路防护体系,确保设备安全运行。
2026-01-04 11:08:23
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原创 D3.0:Allegro非常便捷的个人快捷键分享
本文介绍了一款兼容多种脚本和快捷键的工具,融合了老吴及其他用户的常用设置,并根据个人习惯优化整合。该工具通过统一快捷键操作,显著提升工作效率,使用便捷流畅。
2025-12-05 20:39:44
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原创 C7.0:谐振和调谐的含义
LC并联谐振回路在谐振时,电容和电感的能量交换形成完美循环。电容电流相位超前电压90°,电感电流相位滞后电压90°,两者电流方向相反,净无功电流为零,电路呈现纯电阻性。谐振时阻抗最大,仅需补充电阻损耗能量。谐振是系统固有频率与外部驱动力频率匹配的现象,可实现高效能量转换和选频功能。调谐通过改变LC参数来匹配目标频率。电容电流超前源于电荷快速响应电压变化,而电感电流滞后则因反向电动势阻碍电流突变。这种相位特性是谐振现象的核心基础。
2025-09-14 17:21:54
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原创 C6.9:三极管的四种常用晶体管放大器的简述
本文对比分析了四种晶体管放大器的特性:CE放大器(180°相移,中高增益,通用型);CC放大器(0°相移,电压跟随,适用于阻抗匹配);CB放大器(0°相移,高频特性优);达林顿结构(超高电流增益,但速度慢、功耗大)。频率响应排序为CB>CE>CC>达林顿。特别指出CE电路需注意自激振荡,达林顿结构需重视散热问题。各类放大器在增益、阻抗匹配和应用场景上各具优势,需根据具体需求选择。
2025-09-10 20:38:07
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原创 C6.8:射极跟随器和CE放大器的区别
本文对比分析了CE(共射极)和CC(共集电极/射极跟随器)两种晶体管放大器的特性。CE放大器具有反相放大、中等输入阻抗和高输出阻抗的特点,通过集电极输出实现电压放大;CC放大器则实现同相跟随,具有高输入阻抗和低输出阻抗特性,通过深度电压负反馈稳定输出电压。重点阐述了CC放大器中集电极串联小电阻的保护机制:当发射极短路时,该电阻能限制集电极电流,分担管压降,从而避免晶体管因瞬时功耗过大而损坏。阻抗特性方面,解释了高阻抗区域电荷积累多、驱动电压大的原理。
2025-09-08 21:01:34
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原创 C6.7:输入电阻的负载效应及其CE负反馈放大器
本文分析了非理想交流电压源对放大器输入电压的影响,指出信号源内阻会分压导致基极电压降低,并给出了输入阻抗的计算公式。重点讨论了共射(CE)负反馈放大器的工作原理:通过在发射极保留部分未旁路电阻re,形成负反馈以稳定电压增益(Av≈rc/re),消除温度等因素对增益的影响。该设计还能增大基极输入阻抗(zin(base)≈β·re)和减小大信号失真。负反馈技术通过掩蔽效应实现了增益稳定、阻抗提升和失真抑制三大优势。
2025-08-31 15:36:27
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原创 C6.6:交流参量、电压增益、电流增益的学习
晶体管手册中常见的h参量(hfe、hie、hre、hoe)是早期小信号分析的数学模型,其中hfe对应交流电流增益β,hie反映输入阻抗。虽然现代多采用r'参量法(β和r'e),但h参量仍具实用价值,如便于测量和参数转换。电压增益Av可通过集电极交流电阻rc与发射结电阻r'e之比计算(Av=rc/r'e),该公式在π模型和T模型中一致。此外,电流增益Ai与Av、输入阻抗Zin及负载RL相关(Ai=Av×Zin/RL)。hre和hoe分别反映厄利效应引起的内部反馈和输出特性变化,但在常规设计中较少使用。
2025-08-29 20:11:18
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原创 A6.0:PCB的设计流程
PCB设计流程关键步骤包括:1)导入网表和结构文件,预置固定器件;2)配置层叠结构和设计规则(如3W防串扰、差分对等长);3)功能分区布局,重点处理高速信号和EMI防护;4)分层布线优先级(电源/时钟/高速信号优先),采用包地处理、45°走线等技术;5)后期优化(去除孤铜、添加泪滴)和DRC验证。全文强调EMI防护措施,包括20-H原则、地平面处理、去耦电容布置等,确保信号完整性和电磁兼容性。
2025-08-29 15:43:02
621
原创 C6.5:放大器分析(模型分析)
本文介绍了晶体管放大器的分析方法,重点阐述了直流和交流等效电路的处理方法。分析时需先进行直流分析(电容开路),计算Q点参数如发射极电流,再作交流分析(电容和直流源短路,晶体管用π或T模型替代)。文章详细说明了三种共射放大器(基极偏置、VDB、TSEB)的交流等效电路转换过程,并指出直流电压源在交流分析中表现为短路的原因。最后通过VDB电路实例演示了叠加定理的应用,展示了从直流Q点计算到交流模型建立的全过程。
2025-08-28 20:34:11
919
原创 C6.4:晶体管模型
晶体管放大器交流分析需借助等效电路模型,T模型(EM模型)是最早的模型之一,将发射结等效为交流电阻r'e,集电结等效为电流源ic。基极输入阻抗zin(base)在低频时为纯阻性,等于β*r'e,反映发射结电压对基极电流的控制能力。β作为阻抗变换器,将发射极电流大幅缩减为基极电流,表现为高阻抗。Π模型是T模型的改进版本,更直观显示基极输入阻抗。两种模型均可用于放大器分析,更高精度模型还包括基极扩散电阻r'b等。
2025-08-27 20:36:27
817
原创 C6.3:发射结交流电阻
本文分析了晶体管发射结交流电阻的特性及其对电压增益的影响。当交流电压作用于发射结时,产生的交流电流大小取决于静态工作点(Q点)位置,Q点越高交流电流峰值越大。发射结交流电阻(r'e)定义为交流电压与交流电流之比,其值随发射极直流电流(IE)增加而降低。通过推导得出r'e=25mV/IE的近似公式,该公式基于载流子热运动原理,适用于各类晶体管。r'e的重要性在于它直接影响电压增益:r'e越小,载流子对电压变化的响应越灵敏,相同电压变化能产生更大的集电极电流变化,从而获得更高的电压增益。商用晶体管的r'e值通常
2025-08-26 20:09:07
980
原创 C6.2:小信号、交流电流增益分析
本文分析了晶体管发射结电流-电压特性曲线,指出当交流电压耦合到基极时,VBE将呈现正弦变化,且交流电压幅度决定了工作点偏离Q点的距离。研究发现,基极交流电压会引起同频的发射极电流变化,但由于特性曲线弯曲会造成波形失真。为减小失真,可采用小信号工作方式,使交流电流峰峰值小于直流电流的10%。文中还区分了直流电流增益βdc和交流电流增益β,指出两者数值相近但定义不同。最后说明了直流量与交流量的表示方法。
2025-08-25 19:29:13
1032
原创 C6.1:发射极偏置放大器
本文分析了基极偏置和发射极偏置放大器的工作特性。重点阐述了旁路电容的作用原理:在直流开路、交流短路的特性下建立交流接地点而不影响Q点稳定性。通过VDB放大器实例,详细推导了静态工作点的计算过程,并解释了发射极电阻对交流信号的负反馈机制。文章还对比了分立元件与集成电路的区别,并讨论了TSEB放大器的交流特性,强调旁路电容对维持纯直流发射极电压的关键作用。在故障诊断时需特别注意发射极不应出现交流电压这一重要特征。
2025-08-24 17:10:10
958
原创 C6.0:晶体管放大器的原理与应用(基极偏置篇)
本文介绍了基极偏置放大器的工作原理,重点分析了耦合电容的作用及其设计准则。通过将晶体管Q点偏置在负载线中点附近,耦合电容能够在保持直流工作点稳定的同时传输交流信号。文章详细推导了耦合电容的10:1设计准则(Xc<0.1R),并给出具体计算实例(R=2kΩ时C=39.8μF)。电路分析表明,输入交流信号会引起基极电流变化,经晶体管放大后产生反相的集电极交流电压。输出耦合电容滤除直流分量,在负载上得到纯交流信号。最后给出了电压增益计算公式(Av=Vout/Vin),并以实例说明放大效果(增益500倍)。
2025-08-21 21:10:05
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原创 C5.6:双电源发射极偏置、特殊类偏置、PNP型偏置电路
本文分析了运算放大器中负电压供电的作用及双电源发射极偏置电路(TSEB)的工作原理。详细推导了TSEB电路的电压、电流计算公式,指出良好设计的TSEB电路Q点不受β影响,但存在基极电压误差来源。文章还讨论了发射极反馈偏置、集电极反馈偏置等传统偏置方法的优缺点,特别指出集电极-发射极反馈偏置虽能改善稳定性但不适合大规模生产的7个原因。最后阐述了PNP晶体管在负电源供电时的分析方法和计算步骤,强调正电源供电的广泛应用性。全文通过公式推导和原理分析,系统阐述了不同偏置电路的特性和应用场景。
2025-08-20 21:36:51
1173
原创 C5.5:VDB及后面的电路讨论
VDB电路是一种基极分压器偏置电路,通过上拉和下拉电阻实现稳定偏置。设计良好的VDB电路可忽略基极电流影响,使分压器近似开路,基极电压由VBB=(R2/(R1+R2))VCC确定。该电路通过固定发射极电流实现与电流增益无关的稳定Q点。关键设计准则为R1||R2<0.1βdcRE(10:1准则),以平衡精度与实用性。Q点位于负载线中点可最大化交流输出动态范围,避免失真。公式推导表明,VDB电路的性能受R1、R2、VCC和RC共同控制,需确保晶体管功率不超限。
2025-08-19 21:10:33
1881
原创 B3.1:就两层板讨论如何铺地铜及网格铺铜和正常铺铜的应用区别
文章探讨了PCB设计中铺铜处理的关键技术。对于多层板,需通过挖空铜皮尖刺、优化接地过孔布局及铜皮合并来保证阻抗完整性。两层板布线建议采用顶层水平、底层垂直的交叉走线以减少信号耦合。详细分析了网格铺铜的应用场景(高频电路、EMC敏感系统、均匀散热区域)和禁用场景(大电流路径、电源网络、天线电路等),对比了网格铺铜与实体铺铜在电流承载、电磁屏蔽、散热性能和结构稳定性方面的特性差异,为PCB设计提供实用指导。
2025-08-14 20:44:42
754
原创 C5.4:光电器件
光电晶体管利用基极开路时的集电极电流放大效应实现高灵敏度光检测,其输出电流为反向漏电流的β倍,比光电二极管更具优势但响应速度较慢。通过光耦合器应用,光电晶体管可实现电气隔离信号传输,适用于过零检测等需要电路同步的场合。其核心原理是通过光照改变集电结反向电流,从而控制输出端导通状态。相比光电二极管,光电晶体管具有更高的电流增益和灵敏度,但开关速度较慢,需根据具体应用需求选择。
2025-08-13 21:56:10
359
原创 B3.0:电源过孔数量和接地铜皮过孔数量的讨论
在四层板设计中,电源过孔数量直接影响电路性能。不足的过孔会导致电流密度过高、阻抗增大、电压跌落和局部过热(温差达15℃),可能引发芯片故障或过孔断裂。高频应用中,过孔不足还会增大环路电感,加剧EMI辐射。建议在电源网络尽量多打过孔,接地过孔则应靠近焊盘布置,采用小块完整铜皮连接以缩短回流路径,避免大面积铺铜带来的干扰问题。这种布局既能保证电流承载能力,又能优化高频性能。
2025-08-13 10:31:54
1002
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原创 A4.1:继C5.3引申的基极偏置的应用和发射极偏置的负反馈电阻讨论
本文分析了一个基于基极偏置的LED状态指示电路。当电源正常时,LED2导通发光,LED1因阻抗高而微亮;保险丝熔断后,LED2因失去回路仅微弱导通,而LED1完全导通发光。文章详细解释了LED导通条件与PN结特性,并引入发射极电阻的负反馈机制:温度升高导致Ic增大时,Re通过降低Vbe来稳定电流,防止热失控。该设计巧妙利用三极管特性和二极管分压原理实现电源状态的可靠指示。
2025-08-12 20:55:46
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原创 A5.0:电源、电压、电流、回流路径的关系和理解
本文阐述了电源、电压、电流和回流路径的基本原理及其相互关系。电源通过非静电力建立电势差,驱动自由电子和空穴定向移动形成电流。电压作为电场力的量度,决定电荷移动速率;电流则是电荷的集体定向流动,其本质是能量传递而非电荷消耗。回流路径确保电荷循环流动,维持电路稳定工作。文中强调电荷守恒原则,指出能量转换过程中消耗的是电势能而非电荷本身,并以水流类比说明电能转化为光能、热能等形式的效率问题。这些概念共同构成了电路能量转换与传递的基础机制。
2025-08-12 15:11:39
921
原创 C5.3:发射极偏置和LED驱动电路
发射极偏置电路通过发射极电阻实现稳定Q点,其特点是不受电流增益β影响。相比基极偏置,发射极偏置通过控制发射极电流间接控制集电极电流,误差仅1%。然而,发射极偏置不适用于LED驱动等开关场景,因其难以进入饱和区且开关延迟较大。基极偏置电路因结构简单、导通速度快,更适合高速开关应用。此外,文章还探讨了寄生电容和米勒效应对电路性能的影响。
2025-08-11 22:17:42
1221
原创 A4.0:继C5.2的BJT理论引申的开关作用的应用示例
本文分析了BJT三极管的静态工作点Q的计算方法,重点探讨了其在开关电路中的应用原理。当三极管导通时,VCE≈0,处于饱和状态;截止时VCE=VCC,呈现高阻态。通过改变集电极电阻RC可调节负载线斜率,影响饱和点位置。文章还解释了基极电压0.6V时的微导通现象,以及增大RC导致弱饱和的机理,指出三极管饱和时仍存在66.4mV压降的物理原因。全文从载流子运动角度深入剖析了三极管的开关特性。
2025-08-10 19:16:42
1202
原创 B2.0:对硬件学习的一些个人心得感悟
本文分享了硬件学习的心得与路径建议。作者指出大部分硬件工程师从借鉴电路开始,逐步发展到应用层面,但真正理解电路内部原理的人较少。建议初学者采用"工作学应用,下班学理论"的方式,通过多轮学习(数电/模电等)循序渐进,不必死磕难点。强调眼界决定水平,但需实践跟进,应定期观摩高水平作品并输出反馈。提醒硬件学习是理论与实践的长期结合,经验不等于水平,需持续提升。速成者可以侧重应用技巧,但深入发展仍需扎实理论基础。关键在于保持学习闭环,利用碎片时间持之以恒地进步。
2025-08-09 18:58:53
514
原创 C5.2:如何利用BJT的区域进行稳定工作
对于晶体管开关电路来说,基极偏置应用与数字电路,因为这种电路通常工作在饱和区和截止区,他们输出不是高电压就是低电压,所以Q点变化也就没关系,因为电流增益变化时,晶体管始终处于饱和或截止状态,所以输出电压的确切值不重要,重要的是能分辨高电平电压和低电平电压,数字电路也常常叫开关电路,因为Q点在负载线两端来回切换,大多数设计中这两个点就是饱和点和截止点,另一个常用名字叫双态电路,是指具体两种输出状态(高低电平)。
2025-08-08 21:35:22
1097
原创 C5.1:共发射极组态
共发射极电路由基极输入回路和集电极输出回路组成,通过基极电流控制集电极电流实现小电流控制大电流。晶体管工作在有源区(发射结正偏、集电结反偏)时具有放大作用,饱和区和截止区用于开关电路,击穿区应避免。特性曲线显示集电极电流随基极电流线性变化,并受VCE影响。晶体管分析可采用理想(VBE=0)、二阶(VBE=0.7V)或更高阶近似,其中二阶近似最常用。实际应用中需注意功率限制和击穿电压,确保晶体管正常工作。
2025-08-07 21:06:41
903
原创 C5.0:双极型晶体管(BJT)
双极型晶体管(BJT)是一种利用自由电子和空穴两种载流子工作的半导体器件,其核心结构由发射极、基极和集电极三个掺杂区组成。BJT通过控制发射结正偏和集电结反偏实现电流放大,其中发射极重掺杂发射电子,基极轻掺杂且极薄促进电子传输,集电极收集电子。关键参数包括直流系数α(0.95-0.99)和电流增益β(20-300),大功率晶体管因结构特性和热稳定性要求具有较低的增益值。器件性能受掺杂浓度、基区宽度和散热设计等因素影响。
2025-08-06 20:14:32
937
原创 A3.1:关于防反接和防倒灌引申的PMOS应用
本文分析了MOS管防反接电路的工作原理,重点解释了PMOS管在防反接电路中的特殊接法原因。传统PMOS管导通条件是栅源电压差,但防反接电路利用体二极管特性实现导通:当电源正接时,体二极管先导通抬升源极电位,使MOS管完全导通;反接时MOS管关断,负载两端等电位。文章指出这种设计的局限性,如在负载含电池时可能失效,并介绍了改进的双三极管防反接防倒灌电路,通过电压比较实现可靠关断。
2025-08-06 18:48:25
1050
原创 A3.0:防反接和防倒灌的物理意义
先了解它们的意义,首先是防反接,听名字就知道,这是防止有的用户把电源部分的供电线序接反了,比如24VDC和GND,二者接反了位置,自然导致电路里本来是GND的大块铜皮变成了24VDC,而24VDC的小部分铜皮则变成了GND。在电源设计里,集成的降压芯片都有稳压二极管,当电源反接的时候,稳压二极管就会正向导通,导致短路,这只是其中一种情况,本质的物理意义就是防止电源正负极接反时电流反向流入电路,避免电子元件因反向电压或电流而损坏。二极管方案:串联在电源输出端,利用单向导电性阻止电流回流(但存在压降损耗)。
2025-08-05 19:31:34
880
原创 B1.1:EMC电路的设计要素
本文探讨了直流24V电源接口的EMC设计思路,重点分析了常用保护器件的特性及应用方法。压敏电阻(MOV)作为第一级防护,配合气体放电管(GDT)可有效钳制浪涌电压并阻断漏电流路径;Y电容用于泄放共模干扰,X电容则滤除差模噪声;共模电感通过磁通抵消原理抑制共模干扰。文章还详细阐述了器件布置顺序:先压敏电阻后保险丝,压敏电阻与气体放电管串联形成完整的泄放路径。这种多级防护设计能有效解决大部分EMI问题,确保电路工作稳定。
2025-08-05 10:09:56
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原创 C4.0:其他类型二极管
本文介绍了多种特殊二极管的特性与应用。压敏电阻器可抑制电压尖峰脉冲;稳流二极管能保持电流恒定;阶跃恢复二极管利用特殊掺杂实现快速关断,适用于倍频器;反向二极管对微弱信号整流;隧道二极管具有负阻特性,可用于高频振荡;PIN二极管在射频领域呈现可变电阻特性。这些器件各具特色,在电子电路中发挥重要作用。
2025-08-04 21:13:47
407
原创 A2.0:电容的公式引申出的物理意义的理解
电容的本质与特性解析 本文深入探讨了电容的基本原理和工作特性。电容通过极板充放电实现通交流阻直流的特性,其容抗与电容值、频率成反比。当交流电加载时,电容的充放电过程导致电流超前电压90度相位。文章还解释了不同电容在滤波应用中的差异:大电容因ESL较大而适用于低频滤波,小电容因结构优势更适合高频滤波。通过剖析电容的物理本质,揭示了各种电容类型在电路中的共性原理
2025-08-04 20:14:36
825
原创 C3.0:变容二极管
变容二极管通过反向电压调控耗尽层厚度改变电容值,其特性基于PN结电容效应。它与电感并联可构成LC谐振电路,通过调节反偏电压实现电调谐,广泛应用于通讯设备。变容二极管采用超突变结掺杂结构,使电容变化范围更广(如10:1),满足宽频调谐需求。其工作原理是:高掺杂浓度产生窄耗尽层,电场强度高,电容变化更显著。谐振时LC回路阻抗最大,能量在电感和电容间周期性交换,实现频率选择性调谐。
2025-08-03 16:54:22
976
原创 D2.0:Allegro特殊问题解决汇总
PCB设计常见问题解答:1.Gerber钻孔文件异常是因工程名含特殊字符,应避免使用字符命名;2.丝印大小修改报错需调整属性设置,改为当前丝印属性即可;3.无法删除铜皮时,需使用Select shape or void/cavity工具选中后删除,或拖拽至外侧处理。这些方法可有效解决PCB设计中的文件导出、丝印修改和铜皮删除问题。
2025-08-02 15:46:29
237
原创 D1.0:Orcad如何全局修改网络名、元器件颜色、标签颜色
本文介绍了修改电源网络标签颜色的具体方法。全局修改需通过Find搜索网络名(保留*字符),全选后右键配置属性,逐个修改名称和颜色。非电源网络可通过Edit Object Properties批量修改颜色。单页修改时,可使用Command Window输入SetColor3命令快速修改选中标签颜色,按住Ctrl可多选标签批量操作。两种方法均需注意操作步骤和大小写规范。
2025-08-02 09:07:30
1518
原创 C2.0:肖特基二极管
肖特基二极管相较于小信号整流二极管的优势在于其高频特性。传统PN结二极管因载流子存储效应导致反向恢复时间长(trr=ts+tf),无法适应高频应用。肖特基二极管采用金属-半导体结构,消除了电荷存储现象,无需反向恢复时间,能胜任300MHz以上的整流和开关任务。其工作原理基于肖特基势垒(约0.25V),正向偏置时电子从半导体注入金属形成电流。虽然具有大电流(50A级)、快速开关等优势,但由于耗尽区窄、电场集中且势垒较低,导致其击穿电压远低于常规PN结二极管。
2025-08-01 20:56:09
862
原创 A1.2:模拟差分毫伏信号是否要接上下拉电阻
本文讨论了模拟差分毫伏信号是否需要上下拉电阻的问题。差分信号通常来自惠斯通电桥,用于称重、压力等力测量领域。信号采集方式包括转单端信号后ADC采集或直接差分采集。由于半导体器件的偏置电流特性,必须提供电流回路防止电位漂移。一般情况下,差分信号建议采用一上一下拉电阻以平衡输入阻抗,避免失调电压;但在高阻抗运放和低阻抗信号源时可采用双下拉。文章还分析了共模噪声(电场耦合)和差模噪声(磁场耦合)的产生机制及抑制方法:共模噪声需缩短线缆或加扼流圈,差模噪声则需减小环路面积。
2025-08-01 19:24:03
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原创 C1.1:光电二极管和光耦合器
光电二极管利用反向偏置检测光照强度,因其内建电场能有效分离光生载流子,避免正向电流干扰。光耦合器由LED和光电二极管组成,通过光信号实现输入输出的电隔离,隔离电阻可达千兆欧姆。LED发非相干光,激光二极管通过谐振腔产生相位一致的相干光,应用广泛。
2025-07-31 21:05:01
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原创 B1.0:关于EMC的一些个人经验之谈
本文揭示了国内中小企业EMC设计不足导致EMI问题被误判为"玄学"的现象。通过分析PCB设计中的常见经验法则(如3W原则、电容摆放等),指出这些其实都是EMC的实用解决方案。文章重点解析了EMI三要素(干扰源、传播途径、被干扰源),特别强调感性负载产生的反向电动势是主要干扰源,并介绍了续流二极管、TVS管等防护措施。同时详细讲解了ESD保护电路中串联电阻的作用原理,以及模数地隔离中磁珠和0Ω电阻的选择策略。最后从信号反射和辐射干扰角度,解释了电容就近摆放的重要性。
2025-07-31 12:01:35
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