（三）知识总结——电子元件与电路

工作频段：如2.4GHz天线不适配5GHz WiFi，AN2051覆盖2.4~2.5GHz，ANT3216LL00R2400A中心频率2.45GHz、带宽160MHz，均适配2.4GHz WiFi/蓝牙。
阻抗：主流射频芯片/模组阻抗为50Ω，天线阻抗需一致，避免信号反射损耗。
增益：单位dBi，数值越高信号覆盖能力越强。AN2051增益2~3dBi，ANT3216LL00R2400A增益达5.05dBi，后者信号性能更优。
尺寸：根据PCB预留空间选择，AN2051（5.1×2.0×1.2mm）比1206封装天线（3.2×1.6mm）更大，ANT3216LL00R2400A为1206封装，适合小型设备。

（二）AN2051与ANT3216LL00R2400A对比

参数	AN2051	ANT3216LL00R2400A
尺寸	5.1×2.0×1.2mm	3.2×1.6×1.2mm（1206封装）
增益	0.5dBi	5.05dBi（更优）
适用场景	中小范围覆盖，常规智能设备	小型设备，对信号增益要求较高的场景
优势	通用性强，布局兼容性好	尺寸紧凑，信号覆盖能力突出

三、阻抗匹配核心知识

（一）基本概念与作用

定义：阻抗匹配是使信号传输路径上各部分阻抗连续（如芯片输出阻抗+匹配元件≈传输线阻抗），核心作用是减少信号反射、避免波形失真，（反射波形会叠加在原来的波形上）提升信号完整性，尤其适用于高速信号（如SDIO、射频信号）。

也就是说高速信号，什么USB,MIPI,HDMI啥的，都建议做阻抗匹配，其他的信号，可以随意点。

（二）SDIO总线阻抗匹配设计

1. 源端串联匹配 (以 SDIO 时钟线为例)

SDIO CLK 线上通常串联一个 33Ω (R90) 电阻。

阻抗匹配: 消除反射，防止信号振铃 (Ringing) 和过冲 (Overshoot)。
EMI 抑制: 减缓信号边沿，降低高频辐射。

阻抗计算公式:

典型值: 17Ω (内阻)+33Ω (外阻)=50Ω。
Layout 核心规则: 电阻必须紧靠主控 (Source) 放置。
阻抗与电阻的区别:
- 电阻 : 与长度成正比（像水管摩擦力）。
- 特性阻抗: 与长度无关，由线宽、介质厚度决定（像水管粗细）。即使是 1mm 的线，只要线宽设计对，阻抗依然是50Ω。

这里有个问题困惑了我很久：

信号路径：主控引脚->pcb线->33欧电阻->pcb线->wifi芯片，其中主控引脚->pcb线->电阻中间不就是有很大的不连续性吗？特别是主控引脚->pcb线。

其实这就引出传输线理论与“短线隐身”：定义长短线如下

长线: 延时 > 信号上升时间的 1/10，必须考虑传输线效应（反射）。
短线: 延时极短，反射波在上升沿结束前就已经跑回并叠加，波形上看不出振铃，视为“隐身”。

这样，就有两个情况：

长线效应（回声）： 如果走线很长，信号从一端传到另一端的时间大于信号上升时间的 1/10（经验值），那么信号在传播过程中会产生反射（回声），如果不匹配，波形就会乱。这时候必须用传输线理论处理。
短线效应（瞬间充满）： 如果走线非常短，信号从一端传到另一端几乎是瞬间完成的（快到信号还没上升到最高点，反射就已经回来了并被淹没了）。在这种情况下，这段线不被视为传输线，而被视为一个普通的节点（Node）或电容。

或者可以这样理解：

长线反射: 像在山谷喊话，声音喊完了回声才回来，能听到两个分离的声音（明显的波形振铃）。
短线反射: 像在狭小的厕所喊话，回声瞬间叠加在原声上，听起来声音变厚（波形变缓），听不到独立回声。

那这个长短的定义取决于什么呢？以常见的1Ghz信号为例：

信号上升时间 (Tr)：典型的数字信号上升沿约为 1ns（纳秒）。
PCB 上信号的速度 (V)：电信号在 FR4 材质的 PCB 上传播速度约为 6 英寸 /ns（即 15cm/ns，光速的一半）。
安全的时间窗口：根据 1/10 规则，允许的延时 = 1ns/10 = 0.1ns。

允许的长度:

为了保险起见，工程师通常会给自己留点余量，所以行业内形成了 12mm (约500mil) 这样一个经验法则，所以：

< 12mm： 信号还没来得及在电阻和芯片之间来回反弹形成振铃，电压就已经升上去了。这段线“隐身”了。
> 12mm： 信号开始把这段线当成“跑道”，会产生独立的反射波，导致电阻前的波形阶梯化，匹配失效。
其实12mm我感觉很长了，一般用不着这么长，特别是在一些小板子上。

2. 反射与保护机制

保护原理: 信号发出瞬间，电压通过分压仅为 VCC/2 (如 1.65V)。信号到达高阻终端后发生全反射，电压叠加至 VCC(3.3V)。反射波回到源端后被内阻吸收

四、电路元件与功能解析

（一）LCD背光电路（DC-DC 升压，Boost）

分析屏幕LED驱动电路时，了解了一下电感升压原理：

1. 电路组成与核心器件

电路基于 MT9201 芯片（一款常用的升压型 LED 驱动 IC），是一个典型的 DC-DC 升压（Boost）恒流 LED 驱动电路：将输入的 5V 电压，升高到足以点亮一串串联 LED（背光灯条）所需的更高电压（例如 9V, 12V, 20V 等），并保持电流恒定。

2. 核心器件功能

MT9201：通过控制内部开关管通断，实现电感充放电升压，接收LCD_PWM信号（占空比调节亮度），内置过压保护（OV引脚）与电压反馈（FB引脚）。内部集成了一个功率 MOSFET 开关（连接在 SW 脚和 GND 脚之间）。它通过不断地快速开关（PWM），控制电感的充放电来实现升压。
电感L18：储能元件，它负责在开关导通时把电能转化为磁能储存起来，在开关断开时把磁能释放出来。
二极管D22：单向阀门，它只允许电流从左向右流向 LED，防止电容 C119 里的电倒流回芯片或电感，也防止在开关导通时输出端对地短路。（必须得是肖特基二极管，反应快）
C119 (1uF 电容)：储能与滤波，在电感不供电的瞬间（开关导通阶段），由它负责给 LED 供电，维持电压稳定，减少频闪。
电阻R121：电流采样电阻（关键元件）。它串联在 LED 的回路中。
原理：芯片通过检测这个电阻上的电压（FB 脚），算出当前流过 LED 的电流大小，如果电流小了，芯片就加大升压力度；电流大了，就减小。
LCD_PWM (EN 脚)：使能与调光，
高电平：芯片工作，LED 亮。
低电平：芯片关闭。
PWM 信号：通过快速发送脉冲，控制 LED 的亮灭时间比例，从而实现亮度调节（屏幕亮度调整就是靠这个）。R120 是下拉电阻，防止引脚悬空时或者刚上电时误触发，导致屏幕闪。

3. 升压原理（充放电循环）

这个电路能把 5V 变成 20V（举例），是依靠电感 “阻碍电流变化” 的物理特性（楞次定律）来实现的。整个过程分为两个不断循环的阶段，每秒钟进行几十万次（例如 1.2MHz）：

第一阶段：开关导通（充电 / 储能）

动作：MT9201 芯片内部的 MOSFET 开关（SW 脚）闭合，直接接地。
电流路径：5V 电源 -> 电感 L18 -> SW 脚 -> GND。
发生了什么：
- 电流不经过 LED，而是直接流过电感入地。
- 电感里的电流通过磁场形式开始储存能量。
- 此时，右边的二极管 D22 是截止的（反向阻断），LED 仅靠电容 C119 之前存的电来维持发光。

第二阶段：开关断开（放电 / 升压）

动作：MT9201 芯片内部的 MOSFET 开关断开。
电流路径：(5V + 电感高压) -> 二极管 D22 -> 电容 C119 -> LEDA -> LEDK -> R121 -> GND。
发生了什么：
- 电感里的电流突然失去了去路（地线断了）。
- 关键物理现象：电感有个脾气，“不许电流突然消失”。为了维持电流流动，电感会感应出一个极高的反向电动势（左负右正）。
- 电压叠加：这个感应电压与原来的 5V 电源电压串联叠加。
- 此时 SW 点的电压 = 5V + 电感电压。这个电压会远高于 5V，甚至高达几十伏。

电压如何闭环控制？

为什么不会无限升高把 LED 烧了？因为有 FB (Feedback) 反馈脚 和 R121。

闭环控制的过程：

电流流过 LED 后，汇聚流过 R121。
根据欧姆定律，R121 上会产生电压。
芯片检测这个电压。假设芯片设计的基准电压是 0.2V：
- 如果 R121 电压 < 0.2V，说明电流不够，芯片就让开关导通时间变长一点（多存点能），输出电压就升高，电流增大。
- 如果 R121 电压 > 0.2V，说明电流太大了，芯片就减少开关时间，电压降低。

最终，输出电压会自动稳定在刚好能让 LED 产生设定电流（ 20mA）的那个电压值上。

查手册得到MT9201 的反馈基准电压Vfb为 0.2V，则恒流电流为：

所以，这个电路不仅是升压，更重要的是恒流。

（二）二极管分类与选型

类型	典型型号	特点	适用场景
整流二极管	1N4007	承压高、电流大、速度慢、压降大(0.7V-1.1V)	工频整流 (50/60Hz)
肖特基二极管	SS34 / LMBR240	速度极快、压降低(0.2V-0.4V)、反向漏电稍大	高频开关电源 (DC-DC)
开关二极管	1N4148	速度快、电流小	信号处理、逻辑电路
稳压二极管	1N47xx	利用反向击穿特性	电压参考、保护电路