PCB ( štampana ploča ) ožičenje igra ključnu ulogu u krugovima velikih brzina. Ovaj rad uglavnom razmatra problem ožičenja sklopova velikih brzina sa praktične točke gledišta. Glavna svrha je pomoći novim korisnicima da postanu svjesni mnogih različitih pitanja koja treba uzeti u obzir pri projektiranju ožičenja PCB-a za krugove velikih brzina. Druga je svrha pružiti osvježavajući materijal za korisnike koji već neko vrijeme nisu bili izloženi ožičenju PCB -a. Zbog ograničenog prostora, nije moguće detaljno obraditi sva pitanja u ovom članku, ali raspravljat ćemo o ključnim dijelovima koji imaju najveći utjecaj na poboljšanje performansi kola, smanjenje vremena projektiranja i uštedu vremena izmjena.

Kako dizajnirati PCB sa praktične tačke gledišta

Iako je ovdje fokus na krugovima koji se odnose na brza operativna pojačala, problemi i metode koji su ovdje razmatrani općenito su primjenjivi na ožičenje za većinu drugih analognih kola velike brzine. Kada operativna pojačala rade u vrlo visokim frekvencijskim opsezima (RF), performanse kola uvelike ovise o ožičenju PCB -a. Ono što izgleda kao dobar dizajn kola visokih performansi na “tabli za crtanje” može završiti osrednjim performansama ako pati od traljavog ožičenja. Prethodno razmatranje i pažnja na važne detalje tijekom procesa ožičenja pomoći će osigurati željene performanse kola.

Shematski dijagram

Iako dobre sheme ne jamče dobro ožičenje, dobro ožičenje počinje dobrim shemama. Shematski dijagram mora se pažljivo nacrtati i uzeti u obzir smjer signala cijelog kola. Ako u shemi imate normalan, stalan protok signala slijeva nadesno, trebali biste imati jednako dobar protok signala na PCB -u. Dajte što je moguće više korisnih informacija o shemi. Budući da ponekad inženjer dizajna kola nije dostupan, kupac će nas zamoliti da pomognemo u rješavanju problema sa krugom. Dizajneri, tehničari i inženjeri koji rade ovaj posao bit će vam zahvalni, uključujući nas.

Osim uobičajenih referentnih identifikatora, potrošnje energije i tolerancija grešaka, koje druge informacije treba dati u shemi? Evo nekoliko prijedloga za pretvaranje obične sheme u prvoklasnu shemu. Dodajte talasni oblik, mehaničke podatke o ljusci, dužinu štampane linije, prazno područje; Navedite koje komponente treba staviti na PCB; Dajte informacije o podešavanju, raspon vrijednosti komponente, informacije o rasipanju topline, ispisane linije kontrolne impedanse, napomene, sažeti opis djelovanja kola … (između ostalih).

Ne vjeruj nikome

Ako ne dizajnirate vlastito ožičenje, svakako ostavite dovoljno vremena da dvaput provjerite dizajn kabela. Mala prevencija ovdje vrijedi sto puta lijek. Ne očekujte da osoba koja povezuje kablove shvati šta mislite. Vaš doprinos i smjernice najvažniji su na početku procesa projektiranja ožičenja. Što više informacija možete pružiti i što ste više uključeni u proces ožičenja, to će PCB biti bolje. Postavite okvirnu točku završetka za inženjera dizajna kabela – brzu provjeru željenog izvještaja o napretku kabliranja. Ovaj pristup “zatvorene petlje” sprječava ometanje ožičenja i na taj način minimizira mogućnost ponovne obrade.

Upute inženjerima ožičenja uključuju: kratak opis funkcija kola, skice PCB -a koje ukazuju na ulazni i izlazni položaj, informacije o kaskadiranju PCB -a (npr. Koliko je ploča debela, koliko ima slojeva, pojedinosti o svakom sloju signala i ravnini uzemljenja – potrošnja energije , zemaljski, analogni, digitalni i RF signali); Slojevima su potrebni ti signali; Zahtevati postavljanje važnih komponenti; Tačna lokacija zaobilaznog elementa; Koje su štampane linije važne; Koje linije trebaju kontrolirati ispisane linije impedancije; Koje linije moraju odgovarati dužini; Dimenzije komponenti; Koje štampane linije moraju biti udaljene (ili blizu) jedna od druge; Koje linije moraju biti udaljene (ili blizu) jedna od druge; Koje komponente moraju biti smještene jedna od druge (ili blizu); Koje komponente treba postaviti na vrh, a koje na dno PCB -a? Nikada se ne žalite da nekome morate dati previše informacija – premalo? Is; Previse? Ne sve.

Jedna pouka: Prije otprilike 10 godina dizajnirao sam višeslojnu ploču za površinsko montiranje-ploča je imala komponente s obje strane. Ploče su pričvršćene vijcima na pozlaćenu aluminijsku školjku (zbog strogih specifikacija otpornih na udarce). Igle koje omogućavaju pristrasnu prolaznost prolaze kroz ploču. Pin je spojen na PCB žicom za zavarivanje. To je vrlo komplikovan uređaj. Neke komponente na ploči koriste se za testiranje (SAT). But I’ve defined exactly where these components are. Možete li pogoditi gdje su ove komponente instalirane? Usput, ispod ploče. Inženjeri proizvoda i tehničari nisu sretni kada moraju cijelu stvar rastaviti i sastaviti nakon što je završe s postavljanjem. Od tada nisam napravio tu grešku.

lokacija

Kao i u PCB -u, lokacija je sve. Tamo gdje je kolo postavljeno na tiskanu ploču, gdje su instalirane njegove specifične komponente kruga i koji su drugi krugovi uz njega vrlo su važni.

Obično su položaji ulaza, izlaza i napajanja unaprijed određeni, ali sklopovi između njih moraju biti “kreativni”. Zbog toga obraćanje pažnje na detalje ožičenja može platiti velike dividende. Počnite s položajem ključnih komponenti, uzmite u obzir krug i cijelu PCB. Određivanje lokacije ključnih komponenti i putanje signala od početka pomaže osigurati da dizajn radi kako je predviđeno. Dobijanje dizajna prvi put smanjuje troškove i stres – a time i razvojne cikluse.

Zaobiđite napajanje

Zaobilaženje strane napajanja pojačala radi smanjenja šuma važan je aspekt procesa projektiranja PCB-a-i za brza operativna pojačala i za druga kola velike brzine. Postoje dvije uobičajene konfiguracije zaobilaznih brzih operativnih pojačala.

Uzemljenje napajanja: Ova metoda je najefikasnija u većini slučajeva, koristeći više kondenzatora za izravnavanje za direktno uzemljenje pinova napajanja op -pojačala. Dva ranžirna kondenzatora su općenito dovoljna – ali dodavanje kondenzatora može biti korisno za neka kola.

Paralelni kondenzatori s različitim vrijednostima kapacitivnosti pomažu osigurati da pinovi napajanja vide samo nisku impedanciju naizmjenične struje u širokom pojasu. Ovo je posebno važno pri frekvenciji slabljenja omjera odbijanja snage operativnog pojačala (PSR). Kondenzator pomaže nadoknaditi smanjeni PSR pojačala. Grounding paths that maintain low impedance over many tenx ranges will help ensure that harmful noise does not enter the operational amplifier. Slika 1 prikazuje prednosti korištenja više istovremenih električnih kontejnera. Na niskim frekvencijama, veliki kondenzatori omogućuju pristup zemlji niske impedancije. Ali kad frekvencije dosegnu svoju rezonantnu frekvenciju, kondenzatori postaju manje kapacitivni i poprimaju više senzualnosti. Zbog toga je važno imati više kondenzatora: kako frekvencijski odziv jednog kondenzatora počinje opadati, dolazi do izražaja frekvencijski odziv drugog kondenzatora, čime se održava vrlo niska impedancija naizmjenične struje tokom mnogih deset oktava.

Počnite direktno sa napajanja operativnog pojačala; Kondenzatori s minimalnim kapacitetom i minimalnom fizičkom veličinom trebaju biti postavljeni na istoj strani PCB -a kao i operativno pojačalo – što bliže pojačalu. Uzemljivač kondenzatora mora biti direktno spojen na ravninu uzemljenja najkraćim pinom ili ispisanom žicom. Gore spojeni uzemljenje mora biti što bliže kraju opterećenja pojačala kako bi se smanjile smetnje između napajanja i uzemljenja. Slika 2 prikazuje ovaj način povezivanja.

Ovaj proces treba ponoviti za velike kondenzatore. Najbolje je započeti s minimalnim kapacitetom od 0.01 μF i blizu njega postaviti elektrolitički kondenzator s niskim ekvivalentnim serijskim otporom (ESR) od 2.2 μF (ili više). Kondenzator od 0.01 μF s veličinom kućišta 0508 ima vrlo nisku serijsku induktivnost i odlične performanse visoke frekvencije.

Napajanje-napajanje: Druga konfiguracija koristi jedan ili više premosnih kondenzatora spojenih između pozitivnog i negativnog kraja napajanja operacijskog pojačala. Ova metoda se često koristi kada je teško konfigurirati četiri kondenzatora u krugu. Nedostatak je što se veličina kućišta kondenzatora može povećati jer je napon na kondenzatoru dvostruko veći od vrijednosti metode zaobilaženja s jednom snagom. Povećanje napona zahtijeva povećanje nazivnog probojnog napona uređaja, što znači povećanje veličine kućišta. Međutim, ovaj pristup može poboljšati performanse PSR -a i izobličenja.

Budući da su svaki krug i ožičenje različiti, konfiguracija, broj i vrijednost kapacitivnosti kondenzatora ovisit će o zahtjevima stvarnog kola.

Parazitski efekti

Parazitski efekti doslovno su greške koje se uvlače u vašu PCB i izazivaju pustoš, glavobolje i neobjašnjive pustoši na strujnom krugu. Oni su skriveni parazitski kondenzatori i induktori koji prodiru u krugove velike brzine. Što uključuje parazitsku induktivnost nastalu od pakovanja i predugo ispisane žice; Parazitski kapacitet formiran između jastučića prema tlu, jastučića do ravnine napajanja i jastučića do linije za ispis; Interakcije između prolaznih rupa i mnogi drugi mogući efekti.