Çap devre çətin problemlər və həllər

S: Sadə rezistorlar haqqında əvvəldə qeyd etdiyimiz kimi, performansını gözlədiyimiz qədər olan bəzi rezistorlar olmalıdır. Telin bir hissəsinin müqavimətinə nə olur?
A: Vəziyyət fərqlidir. Çox güman ki, bir tel rolunu oynayan bir çap lövhəsindəki bir teli və ya keçirici bantı nəzərdə tutursunuz. Otaq istiliyində super keçiricilər hələ mövcud olmadığından, hər hansı bir metal tel uzunluğu aşağı müqavimət göstərən bir müqavimət rolunu oynayır (bu da bir kondansatör və indüktör rolunu oynayır) və onun dövrə təsirini nəzərə almaq lazımdır.
2. S: Kiçik bir siqnal dövrəsindəki çox qısa bir mis telin müqaviməti vacib olmamalıdır?
A: Giriş empedansı 16k ω olan 5-bit ADC-ni nəzərdən keçirək. ADC girişinə gedən siqnal xəttinin 0.038 sm uzunluğunda bir keçirici lentə malik tipik çap lövhəsindən (qalınlığı 0.25 mm, eni 10 mm) ibarət olduğunu düşünün. 0.18K ω × 5 × 2-2-dan bir qədər az olan otaq temperaturunda təxminən 16 resistance müqavimət göstərir və tam dərəcədə 2LSB qazanma xətası yaradır.
Mövcud olduğu kimi, PRINTED lövhəsinin keçirici bantının daha geniş olması halında bu problemin həlli mümkün ola bilər. Analog sxemlərdə ümumiyyətlə daha geniş bir band istifadə etmək üstünlük təşkil edir, lakin bir çox PCB dizaynerləri (və PCB dizaynerləri) siqnal xətlərinin yerləşdirilməsini asanlaşdırmaq üçün minimum bant genişliyindən istifadə etməyi üstün tuturlar. Sonda, keçirici bantın müqavimətini hesablamaq və bütün mümkün problemlərdə rolunu təhlil etmək vacibdir.
3. S: ÇOX genişlikdə olan iletken bantın və ÇAPLANMIŞ lövhənin arxasındakı metal təbəqənin tutumunda problem varmı?
Cavab: Kiçik bir sualdır. PRINTED elektron lövhəsinin keçirici bantından tutumlu qabiliyyət əhəmiyyətli olsa da (hətta yüksək tezlikli parazitar salınımlar yarada bilən aşağı tezlikli sxemlər üçün də) həmişə birinci qiymətləndirilməlidir. Əgər belə deyilsə, böyük bir kondansatör meydana gətirən geniş bir keçirici bant belə problem deyil. Problemlər yaranarsa, yerin tutumunu azaltmaq üçün yer təyyarəsinin kiçik bir sahəsi çıxarıla bilər.
S: Bu sualı bir anlığa buraxın! Torpaq təyyarəsi nədir?
A: ÇAPLANMIŞ bir dövrə lövhəsinin (və ya çox qatlı çap lövhəsinin bütün ara qatının) hər tərəfindəki mis folqa torpaqlama üçün istifadə olunursa, buna torpaqlama təyyarəsi deyirik. Hər hansı bir torpaq teli mümkün olan ən kiçik müqavimət və endüktans ilə tənzimlənməlidir. Bir sistem topraklama təyyarəsindən istifadə edərsə, topraklama səsindən daha az təsirlənir. Bundan əlavə, torpaqlama təyyarəsi həm də ekranlama və soyutma funksiyasına malikdir
S: Burada qeyd olunan torpaqlama təyyarəsi istehsalçılar üçün çətindir, elə deyilmi?
Cavab: 20 il əvvəl bəzi problemlər var idi. Bu gün, çap lövhələrində bağlayıcı, lehim müqaviməti və dalğa lehimləmə texnologiyasının təkmilləşdirilməsi səbəbindən, topraklama təyyarəsinin istehsalı çap elektron lövhələrinin adi bir işinə çevrildi.
S: Dediniz ki, yerüstü təyyarə istifadə edərək bir sistemin torpaq səs -küyünə məruz qalma ehtimalı çox azdır. Yerdəki səs -küy problemi həll edilə bilməyən nə qalır?
A: Topraklanmış səs -küy sisteminin əsas sxemində bir torpaq təyyarəsi var, lakin müqaviməti və endüktansı sıfır deyil – xarici cərəyan mənbəyi kifayət qədər güclüdürsə, bu, dəqiq siqnallara təsir edəcək. Yüksək cərəyanın dəqiq siqnalların topraklama gərginliyinə təsir edən sahələrə axmaması üçün çap edilmiş elektron lövhələri düzgün təşkil etməklə bu problem minimuma endirilə bilər. Bəzən yer müstəvisində bir qırılma və ya yarıq böyük bir topraklama cərəyanını həssas bölgədən yayındıra bilər, ancaq yer səthinin zorla dəyişdirilməsi siqnalı həssas bölgəyə də yönləndirə bilər, buna görə də belə bir texnikadan ehtiyatla istifadə edilməlidir.
S: Torpaqlı bir təyyarədə yaranan gərginlik düşməsini necə bilirəm?
A: ümumiyyətlə gərginlik düşməsi ölçülə bilər, ancaq bəzən torpaqlama müstəvisindəki materialın müqavimətinə (nominal 1 unsiya mis 045m ω /□ müqavimətə malikdir) və uzunluğuna əsaslanaraq hesablamalar aparıla bilər. hesablamalar çətin olsa da, cərəyanın keçdiyi keçirici bant. DC -dən aşağı frekansa (50kHz) qədər olan gərginliklər AMP02 və ya AD620 kimi alət gücləndiriciləri ilə ölçülə bilər.
Gücləndiricinin qazancı 1000 olaraq təyin olundu və 5mV/div həssaslığı olan bir osiloskopa qoşuldu. Gücləndirici yoxlanılan dövrə ilə eyni enerji mənbəyindən və ya öz enerji mənbəyindən təmin edilə bilər. Bununla birlikdə, gücləndirici zəmin güc bazasından ayrılarsa, osiloskop istifadə olunan elektrik dövrəsinin güc bazasına qoşulmalıdır.
Yer səthindəki hər iki nöqtə arasındakı müqavimət, iki nöqtəyə bir zond əlavə etməklə ölçülə bilər. Gücləndirici qazanc və osiloskop həssaslığının birləşməsi ölçü həssaslığının 5μV/div -ə çatmasını təmin edir. Gücləndiricidən gələn səslər osiloskop dalğa forması əyrisinin genişliyini təxminən 3μV artıracaq, lakin hələ də təxminən 1μV -lik bir qətnamə əldə etmək mümkündür – 80% -ə qədər güvən ilə əksər torpaq səslərini ayırmaq üçün kifayətdir.
S: Yuxarıdakı test üsulu ilə bağlı nələrə diqqət edilməlidir?
A: Hər hansı bir alternativ maqnit sahəsi, probları bir-birinə qısaqapanmaqla (və torpaq müqavimətinə əyilmə yolu təmin etməklə) və osiloskopun dalğa formasını müşahidə etməklə yoxlanıla bilən prob qurğusunda bir gərginliyə səbəb olacaq. Müşahidə olunan AC dalğa forması induksiyaya bağlıdır və qurğunun mövqeyini dəyişdirməklə və ya maqnit sahəsini yox etməyə çalışmaqla minimuma endirilə bilər. Bundan əlavə, gücləndiricinin topraklanmasının sistemin topraklanmasına bağlı olmasını təmin etmək lazımdır. Gücləndiricinin bu əlaqəsi varsa, sapma geri dönüş yolu yoxdur və gücləndirici işləməyəcəkdir. Topraklama, istifadə olunan topraklama metodunun sınaqdan keçirilmiş dövrənin cari paylanmasına müdaxilə etməməsini də təmin etməlidir.
S: Yüksək tezlikli torpaqlama səs -küyünü necə ölçmək olar?
A: Uyğun bir genişzolaqlı cihaz gücləndiricisi ilə yerdəki səs -küyü ölçmək çətindir, buna görə də hf və VHF passiv probları uyğundur. Hər biri 6 ~ 8 döngədən ibarət iki rulonlu bir ferrit maqnit halqasından (xarici diametri 6 ~ 10 mm) ibarətdir. Yüksək tezlikli bir izolyasiya transformatoru yaratmaq üçün bir bobin spektr analizator girişinə, digəri isə proba bağlıdır.
Test üsulu aşağı tezlikli vəziyyətə bənzəyir, lakin spektr analizatoru səs-küyü təmsil etmək üçün amplituda-tezlik xarakterik əyrilərindən istifadə edir. Zaman sahəsinin xüsusiyyətlərindən fərqli olaraq, səs -küy mənbələri tezlik xüsusiyyətlərinə görə asanlıqla fərqlənə bilər. Bundan əlavə, spektr analizatorunun həssaslığı genişzolaqlı osiloskopdan ən azı 60dB yüksəkdir.
S: Bir telin endüktansı haqqında nə demək olar?
A: Dirijorların və PCB keçirici bantların endüktansını daha yüksək tezliklərdə göz ardı etmək olmaz. Düz bir telin və keçirici bantın endüktansını hesablamaq üçün burada iki yaxınlaşma təqdim olunur.
Məsələn, 1 sm uzunluğunda və 0.25 mm genişlikdə bir keçirici bant 10nH bir endüktans meydana gətirəcəkdir.
İletken endüktansı = 0.0002LLN2LR-0.75 μH
Məsələn, 1 sm uzunluğunda 0.5 mm xarici diametrli telin endüktansı 7.26 nh (2R = 0.5 mm, L = 1 sm)
İletken bant endüktansı = 0.0002LLN2LW+H+0.2235W+HL+0.5μH
Məsələn, 1 sm genişliyində 0.25 mm çaplı dövrə lövhəsinin keçirici bantının indüktansı 9.59nh (H = 0.038 mm, W = 0.25 mm, L = 1 sm) təşkil edir.
Bununla birlikdə, induktiv reaktivlik ümumiyyətlə kəsilmiş endüktif dövrənin parazitar axını və induksiya edilmiş gərginliyindən xeyli kiçikdir. Döngə sahəsi minimuma endirilməlidir, çünki induksiya edilmiş gərginlik döngə sahəsinə mütənasibdir. Kabel bükülmüş cüt olduqda bunu etmək asandır.
Çap edilmiş elektron lövhələrdə aparıcı və geri dönmə yolları bir -birinə yaxın olmalıdır. Kiçik məftil dəyişiklikləri tez -tez təsirini minimuma endirir, aşağı enerji dövrəsi B ilə əlaqəli A mənbəsinə baxın.
Döngü sahəsinin azaldılması və ya birləşdirmə döngələri arasındakı məsafənin artırılması təsiri minimuma endirəcəkdir. Döngü sahəsi ümumiyyətlə minimuma endirilir və birləşdirmə döngələri arasındakı məsafə maksimuma çatdırılır. Maqnit qoruma bəzən tələb olunur, lakin bahalıdır və mexaniki uğursuzluğa meyllidir, buna görə də ondan çəkinin.
11. S: Tətbiq Mühəndisləri üçün Sual-Cavabda inteqral sxemlərin ideal olmayan davranışlarından tez-tez bəhs olunur. Rezistorlar kimi sadə komponentlərdən istifadə etmək daha asan olmalıdır. İdeal komponentlərin yaxınlığını izah edin.
Cavab: Bir rezistorun ideal bir cihaz olmasını istəyirəm, ancaq bir rezistorun başındakı qısa silindr tam olaraq təmiz bir rezistor kimi hərəkət edir. Həqiqi müqavimət xəyali müqavimət komponentini də ehtiva edir – reaktivlik komponenti. Əksər rezistorlar müqavimətlərinə paralel olaraq kiçik bir tutuma (adətən 1 ilə 3pF) malikdir. Bəzi film rezistorlarına baxmayaraq, rezistiv filmlərində spiral yiv kəsmə əsasən endüktif olsa da, induktiv reaktivliyi onlarla və ya yüzlərlə nahen (nH) təşkil edir. Əlbəttə ki, tel yara müqavimətləri ümumiyyətlə kapasitiv deyil, induktivdir (ən azından aşağı tezliklərdə). Nəhayət, telli rezistorlar rulonlardan hazırlanır, buna görə telli rezistorların bir neçə mikrohm (μH) və ya onlarla mikrohm, hətta “induktiv olmayan” tel sarımlı rezistorlara malik olması nadir hal deyil. (bobinlərin yarısı saat əqrəbi ilə, digər yarısı isə saat əqrəbinin əksinə sarılır). Bobinin iki yarısının istehsal etdiyi endüktans bir -birini ləğv edir) 1μH və ya daha çox qalıq endüktansa malikdir. Təxminən 10k above -dan yuxarı olan yüksək dəyərli tel sarımlı rezistorlar üçün, qalan rezistorlar induktiv deyil, daha çox kapasitivdir və kapasitans, standart nazik film və ya sintetik rezistorlardan daha yüksək 10pF-ə qədərdir. Rezistorlar olan yüksək tezlikli sxemlərin dizaynı zamanı bu reaktivlik diqqətlə nəzərə alınmalıdır.
S: Ancaq təsvir etdiyiniz bir çox sxem DC və ya çox aşağı tezliklərdə dəqiq ölçmələr üçün istifadə olunur. Sahibsiz induktorların və sahibsiz kondansatörlərin bu tətbiqlərdə heç bir əhəmiyyəti yoxdur, elə deyilmi?
A: bəli. Transistorlar (həm diskret, həm də inteqral sxemlər daxilində) çox geniş bant genişliyinə malik olduğundan, dövr endüktif yüklə başa çatdıqda bəzən yüzlərlə və ya minlərlə meqahertz diapazonlarında salınımlar baş verə bilər. Salınımlarla əlaqəli ofset və düzəltmə hərəkətləri aşağı tezlikli dəqiqliyə və sabitliyə pis təsir edir.
Daha da pisi, osiloskopun bant genişliyi ölçülən yüksək tezlikli salınımların bant genişliyi ilə müqayisədə çox aşağı olduğu üçün və ya salınımları dayandırmaq üçün osiloskop probunun yükləmə qabiliyyəti yetərli olduğu üçün salınımlar bir osiloskopda görünməyə bilər. Ən yaxşı üsul, sistemin parazitar salınımları yoxlamaq üçün geniş diapazonlu (aşağı tezlik 15GHz -ə qədər) spektr analizatorundan istifadə etməkdir. Bu yoxlama, giriş bütün dinamik diapazonda dəyişdiyində edilməlidir, çünki parazitar salınımlar bəzən giriş bandının çox dar bir aralığında meydana gəlir.
S: Rezistorlar haqqında suallarınız varmı?
A: Bir rezistorun müqaviməti sabit deyil, amma temperaturdan asılı olaraq dəyişir. İstilik əmsalı (TC) bir neçə PPM /° C (Selsi dərəcəsinin milyonda biri) ilə bir neçə min PPM /° C arasında dəyişir. Ən sabit müqavimət tel telli və ya metal film rezistorlardır, ən pis isə sintetik karbonlu film rezistorlardır.
Böyük temperatur əmsalları bəzən faydalı ola bilər (əvvəllər Tətbiq Mühəndisləri üçün Q&AS -da qeyd edildiyi kimi, qovşaq diodunun xarakterik tənliyində kT/ Q -ni kompensasiya etmək üçün +3500ppm/ ° C müqavimət istifadə edilə bilər). Ancaq ümumiyyətlə temperaturla müqavimət, dəqiq dövrələrdə səhv mənbəyi ola bilər.
Dövrün dəqiqliyi, fərqli temperatur əmsalları olan iki rezistorun uyğunluğundan asılıdırsa, bir temperaturda nə qədər yaxşı uyğunlaşsa da, digərində uyğun gəlmir. İki rezistorun temperatur əmsalları uyğun gəlsə belə, eyni temperaturda qalacaqlarına heç bir zəmanət yoxdur. Daxili enerji istehlakı və ya sistemdəki bir istilik mənbəyindən ötürülən xarici istilik nəticəsində yaranan öz-özünə istilik, temperaturun uyğunsuzluğuna səbəb ola bilər və bu da müqavimətlə nəticələnə bilər. Hətta yüksək keyfiyyətli tel sarımlı və ya metal film rezistorlarda yüzlərlə (və ya hətta minlərlə) PPM / temperature temperatur uyğunsuzluqları ola bilər. Açıq həll, hər ikisinin eyni matrisə çox yaxın olması üçün qurulmuş iki rezistordan istifadə etməkdir ki, sistemin dəqiqliyi hər zaman yaxşı uyğun olsun. Substrat, dəqiq inteqral sxemləri, şüşə gofretləri və ya metal filmləri təqlid edən silikon gofretlər ola bilər. Substratdan asılı olmayaraq, iki müqavimət istehsal zamanı yaxşı uyğun gəlir, yaxşı uyğunlaşdırılmış temperatur əmsallarına malikdir və demək olar ki, eyni temperaturdadır (çünki çox yaxındır).