PCB ( bwrdd cylched printiedig ) mae gwifrau’n chwarae rhan allweddol mewn cylchedau cyflym. Mae’r papur hwn yn trafod problem weirio cylchedau cyflym yn bennaf o safbwynt ymarferol. Y prif bwrpas yw helpu defnyddwyr newydd i ddod yn ymwybodol o’r nifer o wahanol faterion y mae angen eu hystyried wrth ddylunio gwifrau PCB ar gyfer cylchedau cyflym. Pwrpas arall yw darparu deunydd gloywi ar gyfer cwsmeriaid nad ydynt wedi bod yn agored i weirio PCB ers cryn amser. Oherwydd lle cyfyngedig, nid yw’n bosibl ymdrin â’r holl faterion yn fanwl yn yr erthygl hon, ond byddwn yn trafod y rhannau allweddol sy’n cael yr effaith fwyaf ar wella perfformiad cylched, lleihau amser dylunio, ac arbed amser addasu.

Sut i ddylunio PCB o safbwynt ymarferol

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. Pan fydd chwyddseinyddion gweithredol yn gweithredu mewn bandiau amledd radio (RF) uchel iawn, mae perfformiad y gylched yn dibynnu i raddau helaeth ar weirio PCB. Gall yr hyn sy’n edrych fel dyluniad cylched perfformiad uchel da ar y “bwrdd lluniadu” gael perfformiad cyffredin os yw’n dioddef o weirio blêr. Bydd cyn-ystyried a rhoi sylw i fanylion pwysig trwy gydol y broses weirio yn helpu i sicrhau’r perfformiad cylched a ddymunir.

Diagram sgematig

Er nad yw sgematigau da yn gwarantu gwifrau da, mae gwifrau da yn dechrau gyda sgematigau da. The schematic diagram must be carefully drawn and the signal direction of the entire circuit must be considered. Os oes gennych lif signal arferol, cyson o’r chwith i’r dde yn y sgematig, dylech gael llif signal yr un mor dda ar y PCB. Rhowch gymaint o wybodaeth ddefnyddiol â phosib ar y sgematig. 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.

Y tu hwnt i’r dynodwyr cyfeirnod arferol, defnydd pŵer, a goddefiannau gwall, pa wybodaeth arall y dylid ei rhoi mewn sgematig? Dyma rai awgrymiadau ar gyfer troi sgematig cyffredin yn sgematig o’r radd flaenaf. Ychwanegu tonffurf, gwybodaeth fecanyddol am y gragen, hyd llinell wedi’i argraffu, man gwag; Nodwch pa gydrannau sydd angen eu rhoi ar y PCB; Rhowch wybodaeth addasu, ystod gwerth cydran, gwybodaeth afradu gwres, rheoli llinellau printiedig rhwystriant, nodiadau, disgrifiad gweithredu cylched cryno… (ymysg eraill).

Peidiwch ag ymddiried yn unrhyw un

Os na ddyluniwch eich gwifrau eich hun, gwnewch yn siŵr eich bod yn caniatáu digon o amser i wirio dyluniad y cebl. A little prevention is worth a hundred times a remedy here. Peidiwch â disgwyl i’r person ceblau ddeall yr hyn rydych chi’n ei feddwl. Eich mewnbwn a’ch arweiniad sydd bwysicaf ar ddechrau’r broses ddylunio gwifrau. Po fwyaf o wybodaeth y gallwch ei darparu a pho fwyaf y byddwch chi’n cymryd rhan yn y broses weirio, y gorau fydd y PCB o ganlyniad. Set a tentative completion point for the cabling design engineer – a quick check of the cabling progress report you want. Mae’r dull “dolen gaeedig” hwn yn atal gwifrau rhag mynd ar gyfeiliorn ac felly’n lleihau’r posibilrwydd o ailweithio.

Ymhlith y cyfarwyddiadau i beirianwyr gwifrau mae: disgrifiad byr o swyddogaethau cylched, brasluniau PCB yn nodi safleoedd mewnbwn ac allbwn, gwybodaeth raeadru PCB (ee, pa mor drwchus yw’r bwrdd, faint o haenau sydd yna, manylion pob haen signal ac awyren sylfaen – defnydd pŵer , signalau daear, analog, digidol a RF); The layers need those signals; Ei gwneud yn ofynnol lleoli cydrannau pwysig; The exact location of the bypass element; Which printed lines are important; Pa linellau sydd angen rheoli rhwystrau llinellau printiedig; Pa linellau sydd angen cyfateb i’r hyd; Dimensions of components; Pa linellau printiedig sydd angen bod yn bell (neu’n agos) oddi wrth ei gilydd; Which lines need to be far (or near) from each other; Pa gydrannau y mae angen eu lleoli i ffwrdd oddi wrth ei gilydd (neu’n agos atynt); Pa gydrannau y dylid eu rhoi ar ei ben a pha rai ar waelod y PCB? Never complain about having to give someone too much information — too little? Is; Gormod? Dim o gwbl.

Un wers ddysgu: Tua 10 mlynedd yn ôl, dyluniais fwrdd cylched mowntin wyneb aml-haen – roedd gan y bwrdd gydrannau ar y ddwy ochr. Mae’r platiau wedi’u bolltio i gragen alwminiwm aur-blatiog (oherwydd y manylebau gwrth-sioc llym). Mae pinnau sy’n darparu gogwydd bwydo ymlaen yn pasio trwy’r bwrdd. Mae’r pin wedi’i gysylltu â’r PCB gan wifren weldio. Mae’n ddyfais gymhleth iawn. 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? O dan y bwrdd, gyda llaw. Nid yw peirianwyr a thechnegwyr cynnyrch yn hapus pan fydd yn rhaid iddynt gymryd yr holl beth ar wahân a’i roi yn ôl at ei gilydd ar ôl iddynt orffen ei sefydlu. Nid wyf wedi gwneud y camgymeriad hwnnw ers hynny.

lleoliad

Fel yn PCB, lleoliad yw popeth. Pan osodir cylched ar y PCB, mae ei gydrannau cylched penodol wedi’u gosod, a pha gylchedau eraill sy’n gyfagos iddo i gyd yn bwysig iawn.

Fel rheol, mae’r safleoedd mewnbwn, allbwn a chyflenwad pŵer wedi’u pennu ymlaen llaw, ond mae angen i’r cylchedwaith rhyngddynt fod yn “greadigol”. Dyma pam y gall talu sylw i fanylion gwifrau dalu ar ei ganfed. Dechreuwch gyda lleoliad cydrannau allweddol, ystyriwch y gylched a’r PCB cyfan. Mae nodi lleoliad cydrannau allweddol a llwybr signalau o’r dechrau yn helpu i sicrhau bod y dyluniad yn gweithio yn ôl y bwriad. Mae sicrhau bod y dyluniad yn iawn y tro cyntaf yn lleihau cost a straen – ac felly cylchoedd datblygu.

Ffordd osgoi’r cyflenwad pŵer

Mae osgoi ochr pŵer y mwyhadur i leihau sŵn yn agwedd bwysig ar broses ddylunio PCB – ar gyfer chwyddseinyddion gweithredol cyflym a chylchedau cyflym eraill. There are two common configurations of bypass high speed operational amplifiers.

Sylfaen pŵer: Mae’r dull hwn yn fwyaf effeithlon yn y rhan fwyaf o achosion, gan ddefnyddio cynwysyddion siyntio lluosog i ddaearu pinnau pŵer yr amp amp yn uniongyrchol. Two shunt capacitors are generally sufficient – but adding shunt capacitors may be beneficial for some circuits.

Mae cynwysyddion cyfochrog â gwahanol werthoedd cynhwysedd yn helpu i sicrhau bod y pinnau cyflenwi pŵer yn gweld rhwystriant AC isel yn unig dros fand eang. Mae hyn yn arbennig o bwysig ar amlder gwanhau cymhareb gwrthod pŵer mwyhadur gweithredol (PSR). Mae’r cynhwysydd yn helpu i wneud iawn am PSR llai y mwyhadur. Grounding paths that maintain low impedance over many tenx ranges will help ensure that harmful noise does not enter the operational amplifier. Mae Ffigur 1 yn dangos manteision defnyddio cynwysyddion trydanol cydamserol lluosog. Ar amleddau isel, mae cynwysyddion mawr yn darparu mynediad daear rhwystriant isel. Ond unwaith y bydd yr amleddau’n cyrraedd eu amledd cyseiniol, mae cynwysyddion yn dod yn llai capacitive ac yn cymryd mwy o gnawdolrwydd. Dyma pam ei bod yn bwysig cael cynwysyddion lluosog: wrth i ymateb amledd un cynhwysydd ddechrau dirywio, daw ymateb amledd y cynhwysydd arall i mewn, gan gynnal rhwystriant AC isel iawn dros lawer o ddeg wythfed.

Dechreuwch yn uniongyrchol o pin pŵer y mwyhadur gweithredol; 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. Rhaid cysylltu terfynell sylfaen y cynhwysydd yn uniongyrchol â’r awyren sylfaen gyda’r pin byrraf neu’r wifren argraffedig. Rhaid i’r cysylltiad sylfaen a grybwyllir uchod fod mor agos â phosibl i ben llwyth y mwyhadur er mwyn sicrhau cyn lleied o ymyrraeth â phosib rhwng y pŵer a’r pen sylfaen. Mae Ffigur 2 yn dangos y dull cysylltu hwn.

Dylai’r broses hon gael ei hailadrodd ar gyfer cynwysyddion tanddwr. Y peth gorau yw dechrau gydag isafswm cynhwysedd o 0.01 μF a gosod cynhwysydd electrolytig ag ymwrthedd cyfres gyfwerth isel (ESR) o 2.2 μF (neu fwy) yn agos ato. Mae gan y cynhwysydd 0.01 μF gyda maint tai 0508 inductance cyfres isel iawn a pherfformiad amledd uchel rhagorol.

Pwer-i-bwer: Mae cyfluniad arall yn defnyddio un neu fwy o gynwysyddion ffordd osgoi sy’n gysylltiedig rhwng pennau pŵer positif a negyddol y mwyhadur gweithredol. Defnyddir y dull hwn yn aml pan mae’n anodd ffurfweddu pedwar cynhwysydd mewn cylched. Yr anfantais yw y gall maint tai y cynhwysydd gynyddu oherwydd bod y foltedd ar draws y cynhwysydd ddwywaith gwerth y dull ffordd osgoi un pŵer. Mae cynyddu’r foltedd yn gofyn am gynyddu foltedd chwalfa’r ddyfais, sy’n golygu cynyddu maint y tai. Fodd bynnag, gall y dull hwn wella perfformiad ACD ac ystumio.

Oherwydd bod pob cylched a gwifrau yn wahanol, bydd cyfluniad, rhif a gwerth cynhwysedd cynwysyddion yn dibynnu ar ofynion y gylched wirioneddol.

Effeithiau parasitig

Mae effeithiau parasitig yn llythrennol yn glitches sy’n sleifio i mewn i’ch PCB ac yn dryllio hafoc, cur pen, a hafoc anesboniadwy ar y gylched. Nhw yw’r cynwysyddion parasitig cudd a’r anwythyddion sy’n llifo i gylchedau cyflym. Sy’n cynnwys y inductance parasitig a ffurfiwyd gan y pin pecyn a’r wifren argraffedig yn rhy hir; Cynhwysedd parasitig wedi’i ffurfio rhwng pad i’r ddaear, pad i awyren bwer a pad i linell argraffu; Rhyngweithio rhwng tyllau drwodd, a llawer o effeithiau posibl eraill.