楷登电子 推出的 Cadence SPB（SPB 是 Silicon、Package、Board 三个英文字母的缩写）整合了原理图绘制工具 OrCAD 和 PCB 版图设计工具 Allegro 以及电路仿真工具 PSpice，已经成为了业界领先的电子设计自动化（EDA，Electronic Design Automation）工具链。伴随电子系统复杂度的日益提升，如何运用工具当中提供的各种功能来应对设计挑战，业已成为了广大电子硬件工程师们亟需掌握的技能。

关于 OrCAD 和 Allegro 的基础操作，已经在五年之前所撰写的《写给有经验 PCB 工程师的 Cadence SPB 17.4 极速上手指南》这篇文章当中进行过图文并茂的阐述，而本文则主要聚焦于实际应用中的高频痛点，提炼出经过验证的 操作技巧 和 配置方法。希冀能够帮助广大的电子硬件工程师，更加合理与熟练的使用 Cadence SPB 工具套件进行原理图和 PCB 版图的绘制，从而有效的提高研发工作效率，进而得心应手的面对各类纷繁复杂的设计挑战。

内置集成电路总线（Inter-Integrated Circuit）是一种串行通信协议，其英文缩写为 I²C，因为中间存在 2 个英文字母 I，所以被读作 I Square C，中文读作 I 平方 C 或者 I 方 C 总线。本文后续内容为了书写方便，会将 I²C 简写为 I2C。该总线协议需要串行数据线（SDA，Serial Data）和串行时钟线（SCL，Serial Clock）两条信号线，接线方式较为简单，通常用于连接微控制器、存储器、传感器等低速元器件。

在 I²C 总线通信协议当中，规定总线上可以存在一个主设备以及多个从设备。主设备掌控着整个通信过程，负责发起、控制、停止通信。而从设备则需要等待主设备请求、接收、发送数据。主设备与从设备之间的数据交换采用特定的数据帧格式，每个数据帧包含有 地址、数据、控制 信息。主设备会根据从设备的 I2C 地址来选择总线上需要进行通信的外设，从设备则根据控制信息返回相应的响应。

现场可编程门阵列（FPGA，Field Programmable Gate Array）是一种高性能、低延时、可重构，拥有高速并行运算能力，并可定制性能与功耗的可编程数字逻辑芯片，最早由 1984 年创立的赛灵思（Xilinx）公司推出，该公司由 Ross H. Freeman 和 Bernard V. Vonderschmitt 共同创办。不同于专用集成电路（ASIC，Application Specific Integrated Circuit）固定的内部电路连接和逻辑功能。FPGA 的内部电路连接和逻辑功能，都可以通过编程来灵活的定义。

目前全球 FPGA 的市场份额主要集中在赛灵思（Xilinx，2020 年被 AMD 收购）和阿尔特拉（Altera，2015 年被 Intel 收购）两家美国企业手中，余下的市场份额同样由美国的莱迪思（Lattice）和美高森美（Microsemi）两家公司占据。国产 FPGA 芯片产业起步较晚，产品性能与专利积累较为薄弱，目前主要有 深圳紫光同创、上海安路科技、广东高云半导体、上海复旦微电子、西安智多晶、深圳易灵思、北京京微齐力、成都华微电子 等芯片研发厂商。

早在 1972 年，就职于美国施乐 Xerox 公司的 Robert Metcalfe（被称作以太网之父）与另外两位学者，协作发表了一篇名为《以太网：区域计算机网络的分布式包交换技术》的文章，并在不久之后获得了《具有冲突检测的多点数据通信系统》专利，以太网（Ethernet）技术的雏形就此诞生。至此以太网相关的标准不断演进，诞生了标准以太网(10 Mbit/s)、快速以太网(100 Mbit/s)、千兆以太网(1000 Mbit/s)、万兆以太网(10000 Mbit/s)等一系列标准。

以太网的底层工作机制基于载波侦听多路访问/碰撞检测（CSMA/CD，Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection）协议，从而确保多个设备在相同的物理介质上通信。当其中一个设备有数据需要发送时，会先监听线路上是否存在其它信号，线路空闲就开始传输数据，线路繁忙则等待直至线路可用为止。如果在传输过程当中发生了碰撞（即两个设备同时发送数据导致信号叠加），设备就会检测到这种情况并且发送阻塞信号，然后等待随机时间之后再进行重试。

控制器区域网络（CAN，Controller Area Network）总线协议规范正式发布于 1986 年，由德国博世公司为解决汽车电子系统当中，复杂的线束问题而设计。1991 年发布的 CAN 2.0 A/B 规范的推出标志着其开启了标准化的进程。1993 年推出的 ISO 11898 标准进一步巩固了其国际规范地位。伴随汽车电子和工业控制增涨的通信需求，2012 年发布的 CAN FD 进一步提升了带宽与数据长度。而 2020 年发布的 CAN XL 则能够支持更大数据量的传输，从而适应未来的智能化场景。

CAN 总线协议发展至今日，已经以其 低成本、高实时性、高可靠性、优秀的抗干扰能力，成为当下使用极为广泛的标准化串行通信协议，被大面积运用于 工业控制、汽车电子、航空航天 等对于可靠性要求较高的领域。众所周知，理工类技术的最佳学习方式，往往需要基于最为直观的理解，而大量的示意图和表格正是化繁为简的利器。本文就将通过一系列丰富的图片与表格，来展示 CAN 总线协议的各个技术细节，以便让大家能够快速的理解这款倍受工程师欢迎的总线通信协议。

电源用于在电路当中将其它形式的能量转换为电能，日常工作当中主要运用的是化学电源（碳性电池、碱性电池、锂电池、镍氢电池、铅酸电池）、开关电源（效率高、体积小、重量轻）、线性电源（输出电压稳定，纹波系数小）三种类型。在之前的《锂离子电池技术参数简明选型指南》这篇文章当中，已经详细阐述了锂离子电池的性能指标与选型思路。本篇文章则从线性电源的原理入手，逐步引出开关电源的知识，并且分门别类的讨论了几种常见的拓扑结构。

线性电源（Linear Power Supply）的调整管工作在线性状态（放大），开关电源通常是在对输出电压进行采样之后，会将其与参考电压一同送入比较放大器，然后通过其输出的控制信号作为调整管的输入，从而达到通过调整管控制电源输出电压的目的，但是由于调整管工作在放大区，其本身会发热并且消耗电能，因而转换效率相对较差。而开关电源（Switching Power Supply）的功率开关管工作在开关状态（饱和 与 截止），主要是通过调整功率开关管的通断时间（占空比）来改变输出电压。由于功率开关管切换状态时耗散的功率比较少，产生的废热也比较少，相对而言更加节能，属于机电产品当中主流的电源形态。

直流无刷电机（BLDCM，Brushless Direct Current Motor）没有电刷和换向装置，需要采用 PWM 脉冲波来进行控制，相比于传统的直流有刷电机，其交换了定子与转子的位置（线圈绕组作为定子，钕硼永磁铁作为转子，以霍尔传感器取代碳刷进行换向），相比于传统的直流有刷电机，无刷电机需要配备专门的驱动控制电路，但是其具备更高的效率，并且能耗和噪音更低，可以伺服控制，并进行无级变频调速。

普通有刷电机发生旋转的部分是绕组，而无刷电机无论是 内转子 还是 外转子 结构，其旋转的部分（转子）永远都是永磁体（钕铁硼磁铁）。而其定子则属于产生旋转磁场的部分，主要由 硅钢片 和 绕组 构成，本文旨在简单明了的介绍无刷电机的相关工作原理，作为后续撰写 FOC 矢量控制算法相关内容的铺垫。

电子工业联盟（ECIA，Electronics Industry Alliance）是一个由美国电子产品生产制造企业组成的一个组织，由其 EIA 标准化委员会 提出的 E 系列标准参数值（E-series）是现代全球电子工业当中，电阻器、电容器、电感器、齐纳二极管等分立式电子元器件的标准参数值系统，其主要包括 E3、E6、E12、E24、E48、E96 和 E192 七个系列，每个系列都对应着不同的精度与误差。基于产品通用性和兼容性的考量，目前全球各大半导体企业都基于该标准生产制造分立式元件。

系统电源树乃至于开关电源的设计，是广大电子工程师在日常工作当中，绕不开的一个重要环节。而在开关电源的选型设计过程当中，经常需要使用精密电阻器作为 DC-DC 电源芯片的外围配置电阻。但是临时抱佛脚在网络上检索的标准取值往往不够严谨与权威，难以保证参数值选取的准确性。所以我才基于 EIA 标准化委员会的相关官方资料，整理并且撰写了本文，便于在日常工作当中快速的确定各种精密分立式元器件的电气参数。

瞬态电压抑制二极管（TVS，Transient Voltage Suppressors）二极管，是一种在传统齐纳二极管工艺基础之上制造的一种电路保护元器件，也被称为 瞬变抑制二极管、瞬态电压抑制器、雪崩击穿二极管 等。其具有单向与双向之分，当两端经受瞬间高能量冲击时，就会以皮秒级别的速度将两端的阻抗值由高阻抗变化为低阻抗，从而将瞬间大电流接地，并把两端的电压箝制在一个预定的数值上，进而确保后级电路不会受到瞬态高压尖峰脉冲的影响。

总而言之，TVS 二极管凭借皮秒级导通速率、大瞬态功率、低漏电流与电容、容易控制的箝位电压、击穿电压偏差小、可靠性高、体积小 等优势，被广泛应用于敏感电路的过压保护当中（特别是 ESD 静电防护）。目前国际市场上比较主流的 TVS 生产制造企业有 美国威世 Vishay、美国力特 Littelfuse、日本安森美 Onsemi、荷兰安世 Nexperia 等厂家，而国内最近几年也涌现出了 乐山无线电 LRC、台州电子 TechPublic 以及国巨旗下的 君耀电子 BrightKing 等比较有实力的供应商。

锂离子电池是一种采用锂金属化合物作为正负极材料，中间再填充电解质溶液的化学电池，属于一种可反复充放电的二次电池。内部主要依靠锂离子在正极与负极之间的移动来进行充放电。在充放电过程中，锂离子在两个电极之间不断的往返，嵌入正负极材料或者从正负极材料当中脱嵌。例如在充电时，锂离子就会从正极材料脱嵌，穿过电解质溶液之后再嵌入负极材料，使得负极逐渐呈现出富锂状态，而在放电的时候这个化学过程正好相反。

长期以来，围绕锂离子电池安全性的话题层出不穷，大量的行业规范与政策法规，伴随着锂离子电池的大规模市场化应用而被不断推出。自从 2024 年 8 月 1 日起，我国已经对锂离子电池实施 3C 强制认证管理，未获得 3C 认证并且标注 3C 认证标识的锂电池产品，将不得出厂进行销售和进行其它经营活动。本文总结了各类锂离子电池材料的特性，以及选型过程当中的一些重要事项，希冀能够对于广大电子工程师的物料选型工作有所裨益。