PCB ( printplaat ) bedrading speel ‘n sleutelrol in hoëspoedbane. Hierdie artikel bespreek hoofsaaklik die bedradingsprobleem van hoëspoedbane uit ‘n praktiese oogpunt. Die hoofdoel is om nuwe gebruikers te help om bewus te word van die vele verskillende kwessies wat in ag geneem moet word by die ontwerp van PCB-bedrading vir hoëspoedbane. ‘N Ander doel is om ‘n opfrismateriaal te verskaf vir kliënte wat al geruime tyd nie aan PCB -bedrading blootgestel is nie. As gevolg van die beperkte ruimte, is dit nie moontlik om al die kwessies in hierdie artikel breedvoerig te behandel nie, maar ons sal die belangrikste dele bespreek wat die grootste impak het op die verbetering van die stroombaanprestasie, die vermindering van die ontwerptyd en die aanpassing van tyd.

Hoe om PCB uit ‘n praktiese oogpunt te ontwerp

Although the focus here is on circuits related to high speed operational amplifiers, the problems and methods discussed here are generally applicable to wiring for most other high speed analog circuits. As operasionele versterkers met baie hoë radiofrekwensiebande werk, is die werkverrigting van die stroombaan grootliks afhanklik van PCB -bedrading. Wat lyk na ‘n goeie hoëprestasie-stroombaanontwerp op die ‘tekenbord’, kan middelmatige prestasie behaal as dit aan slordige bedrading ly. Vooraf oorweging en aandag aan belangrike besonderhede tydens die bedradingproses, sal help om die gewenste stroombaanprestasie te verseker.

Skematiese diagram

Alhoewel goeie skemas nie goeie bedrading waarborg nie, begin goeie bedrading met goeie skemas. The schematic diagram must be carefully drawn and the signal direction of the entire circuit must be considered. As u ‘n normale, bestendige seinstroom van links na regs in die skema het, moet u net so ‘n goeie seinvloei op die PCB hê. Gee soveel as moontlik nuttige inligting oor die skema. Because sometimes the circuit design engineer is not available, the customer will ask us to help solve the problem of the circuit. The designers, technicians and engineers who do this work will be very grateful, including us.

Watter ander inligting moet, behalwe die gewone verwysings -identifiseerders, kragverbruik en fouttoleransies, in ‘n skematiese weergawe gegee word? Hier is ‘n paar voorstelle om van ‘n gewone skematika ‘n eersteklas skematika te maak. Voeg golfvorm, meganiese inligting oor die dop, gedrukte reëllengte, leë gebied by; Dui aan watter komponente op die PCB geplaas moet word; Gee aanpassingsinligting, komponentwaarde -omvang, inligting oor hitte -afvoer, gedrukte lyne oor kontrole -impedansie, aantekeninge, bondige stroombaanbeskrywing … (onder andere).

Vertrou niemand nie

As u nie u eie bedrading ontwerp nie, moet u genoeg tyd afstaan ​​om die ontwerp van die kabel te kontroleer. A little prevention is worth a hundred times a remedy here. Moenie verwag dat die kabelpersoon moet verstaan ​​wat u dink nie. U insette en leiding is die belangrikste aan die begin van die ontwerpproses. Hoe meer inligting u kan verskaf en hoe meer betrokke u by die bedradingproses is, hoe beter sal die PCB wees. Set a tentative completion point for the cabling design engineer – a quick check of the cabling progress report you want. Hierdie “geslote lus” -benadering verhoed dat bedrading dwaal en verminder dus die moontlikheid van herwerking.

Instruksies aan bedradingingenieurs sluit in: ‘n kort beskrywing van stroomfunksies, PCB -sketse wat die invoer- en uitsetposisies aandui, inligting oor die PCB waterval (bv. Hoe dik die bord is, hoeveel lae daar is, besonderhede van elke seinlaag en aardingsvlak – kragverbruik , grond-, analoog-, digitale en RF -seine); The layers need those signals; Die plasing van belangrike komponente vereis; The exact location of the bypass element; Which printed lines are important; Watter lyne moet die gedrukte lyne van die impedansie beheer? Watter lyne moet by die lengte pas; Dimensions of components; Watter gedrukte lyne moet ver (of naby) van mekaar wees; Which lines need to be far (or near) from each other; Watter komponente weg van (of naby) mekaar geleë moet wees; Watter komponente moet bo -op geplaas word en watter aan die onderkant van die PCB? Never complain about having to give someone too much information — too little? Is; Te veel? Glad nie.

Een leerles: Ongeveer 10 jaar gelede het ek ‘n meerlaagse oppervlakplaat vir die montering van die oppervlak ontwerp-die bord het komponente aan beide kante. Die plate is vasgemaak aan ‘n vergulde aluminium dop (vanweë die streng skokvaste spesifikasies). Spelde wat vooroordeel-deurvoer gee, gaan deur die bord. Die pen word met ‘n lasdraad aan die printplaat gekoppel. Dit is ‘n baie ingewikkelde toestel. Some of the components on the board are used for test setting (SAT). But I’ve defined exactly where these components are. Can you guess where these components are installed? Terloops, onder die bord. Produktingenieurs en tegnici is nie gelukkig as hulle die hele ding uitmekaar moet haal en weer bymekaar moet sit nadat hulle dit klaar opgestel het nie. Ek het sedertdien nog nie daardie fout gemaak nie.

plek

Soos met PCB, is ligging alles. Dit is baie belangrik waar ‘n stroombaan op die PCB geplaas word, waar die spesifieke stroomonderdele geïnstalleer is en watter ander stroombane daarby aangrensend is.

Normaalweg is die invoer-, uitset- en kragtoevoerposisies vooraf bepaal, maar die stroombane tussen hulle moet ‘kreatief’ wees. Daarom kan aandag aan die besonderhede van bedrading groot dividende lewer. Begin met die ligging van die belangrikste komponente, kyk na die kring en die hele PCB. Deur die ligging van sleutelkomponente en die pad van seine van die begin af te spesifiseer, help dit om te verseker dat die ontwerp na die bedoeling werk. Om die ontwerp die eerste keer reg te kry, verminder koste en spanning – en dus ontwikkelingsiklusse.

Omseil die kragtoevoer

Die omseil van die kragkant van die versterker om geraas te verminder, is ‘n belangrike aspek van die PCB-ontwerpproses-beide vir hoëspoedbedryfsversterkers en ander hoëspoedbane. There are two common configurations of bypass high speed operational amplifiers.

Krag -aarding: Hierdie metode is in die meeste gevalle die doeltreffendste deur gebruik te maak van verskeie shunt -kondensators om die kragpenne van die op -amp direk te aard. Two shunt capacitors are generally sufficient – but adding shunt capacitors may be beneficial for some circuits.

Parallelle kondensators met verskillende kapasitansiewaardes help om te verseker dat die kragtoevoerpenne slegs ‘n lae AC -impedansie oor ‘n wye band sien. Dit is veral belangrik by die verswakingsfrekwensie van die operasionele versterker se kragverwerpingsverhouding (PSR). Die kapasitor help om die verlaagde PSR van die versterker te vergoed. Grounding paths that maintain low impedance over many tenx ranges will help ensure that harmful noise does not enter the operational amplifier. Figuur 1 illustreer die voordele van die gebruik van veelvuldige gelyktydige elektriese houers. By lae frekwensies bied groot kondensators toegang tot ‘n lae impedansie. Maar sodra die frekwensies hul resonante frekwensie bereik, word kapasitors minder kapasitief en neem hulle meer sensualiteit aan. Daarom is dit belangrik om meerdere kapasitors te hê: namate die frekwensierespons van een kapasitor begin daal, kom die frekwensierespons van die ander kondensator in werking, en behou dus ‘n baie lae AC-impedansie oor baie tien-oktawe.

Begin direk vanaf die kragpen van die operasionele versterker; Capacitors with minimum capacitance and minimum physical size should be placed on the same side of the PCB as the operational amplifier — as close to the amplifier as possible. Die aardklem van die kapasitor moet direk met die kortste pen of gedrukte draad aan die aardingsvlak gekoppel word. Die aardingsaansluiting hierbo moet so na as moontlik aan die laai -einde van die versterker wees om die interferensie tussen die krag en die aardkant te verminder. Figuur 2 illustreer hierdie verbindingsmetode.

Hierdie proses moet herhaal word vir superskarge. Dit is die beste om met ‘n minimum kapasitansie van 0.01 μF te begin en ‘n elektrolitiese kondensator met ‘n lae ekwivalente reeksweerstand (ESR) van 2.2 μF (of meer) daar naby te plaas. Die kondensator van 0.01 μF met ‘n behuisingsgrootte van 0508 het ‘n baie lae reeksinduktansie en uitstekende hoëfrekwensie -prestasie.

Krag-tot-krag: ‘n Ander konfigurasie gebruik een of meer bypass-kondensators wat verbind is tussen die positiewe en negatiewe kragpunte van die operasionele versterker. Hierdie metode word gereeld gebruik as dit moeilik is om vier kapasitors in ‘n stroombaan te konfigureer. Die nadeel is dat die grootte van die kapasitorbehuizing kan toeneem omdat die spanning oor die kondensator twee keer die waarde van die enkelmag-omleidingsmetode is. Om die spanning te verhoog, moet die nominale afbreekspanning van die toestel verhoog word, wat beteken dat die behuising groter word. Hierdie benadering kan egter die PSR- en vervormingsprestasie verbeter.

Omdat elke stroombaan en bedrading anders is, hang die konfigurasie, nommer en kapasitansiewaarde van kapasitors af van die vereistes van die werklike stroombaan.

Parasitiese effekte

Parasitiese effekte is letterlik foute wat in u PCB sluip en verwoesting, hoofpyn en onverklaarbare verwoesting op die kring veroorsaak. Dit is die verborge parasitiese kapasitors en induktors wat in hoëspoedbane stroom. Dit bevat die parasitiese induktansie wat gevorm word deur die pakketspen en te lang gedrukte draad; Parasitiese kapasitansie gevorm tussen pad na grond, pad na kragvlak en pad na druklyn; Interaksies tussen deurgate en baie ander moontlike effekte.