Obwohl Leiterplatte (PCB)-Verdrahtung spielt eine Schlüsselrolle in Hochgeschwindigkeitsschaltungen, sie ist oft nur einer der letzten Schritte im Schaltungsdesignprozess. Es gibt viele Aspekte der Hochgeschwindigkeits-Leiterplattenverdrahtung. Es gibt viel Literatur zu diesem Thema zum Nachschlagen. In diesem Artikel werden hauptsächlich die Verdrahtungsprobleme von Hochgeschwindigkeitsschaltungen aus praktischer Sicht erörtert. Der Hauptzweck besteht darin, neuen Benutzern zu helfen, auf viele verschiedene Aspekte zu achten, die beim Entwerfen von Leiterplattenverdrahtungen für Hochgeschwindigkeitsschaltungen berücksichtigt werden müssen. Ein weiterer Zweck besteht darin, Kunden, die seit einiger Zeit keine PCB-Verkabelung berührt haben, ein Review-Material zur Verfügung zu stellen. Aufgrund des Artikellayouts kann dieser Artikel nicht alle Probleme im Detail behandeln, aber der Artikel behandelt die wichtigsten Teile, die den größten Einfluss auf die Verbesserung der Schaltungsleistung, die Verkürzung der Entwurfszeit und die Einsparung von Änderungszeit haben.

Obwohl sich dieser Artikel auf Schaltungen im Zusammenhang mit Hochgeschwindigkeits-Operationsverstärkern konzentriert, sind die in diesem Artikel erörterten Probleme und Methoden im Allgemeinen auf die Verdrahtung anwendbar, die in den meisten anderen analogen Hochgeschwindigkeitsschaltungen verwendet wird. Wenn der Operationsverstärker in einem sehr hohen Hochfrequenz-(RF-)Frequenzband arbeitet, hängt die Leistung der Schaltung stark vom PCB-Layout ab. Das auf der Zeichnung gut aussehende Hochleistungs-Schaltungsdesign kann nur dann eine normale Leistung erzielen, wenn es durch unachtsame und nachlässige Verdrahtung beeinträchtigt wird. Daher tragen Vorüberlegungen und Beachtung wichtiger Details während des gesamten Verdrahtungsprozesses dazu bei, die erwartete Schaltungsleistung sicherzustellen. Schaltplan Obwohl ein guter Schaltplan keine gute Verdrahtung garantiert, beginnt eine gute Verdrahtung mit einem guten Schaltplan. Beim Zeichnen des Schaltplans müssen wir sorgfältig überlegen und die Signalrichtung der gesamten Schaltung berücksichtigen. Wenn im Schaltplan ein normaler und stabiler Signalfluss von links nach rechts vorhanden ist, sollte auf der Platine ein ebenso guter Signalfluss vorliegen. Geben Sie so viele nützliche Informationen wie möglich auf dem Schaltplan an. Auf diese Weise können Kunden auch dann andere Kanäle suchen, um bei der Lösung der Schaltungsprobleme zu helfen, auch wenn einige Probleme vom Schaltungsdesigner nicht gelöst werden können. Welche weiteren Informationen sollten neben den allgemeinen Referenzkennungen, dem Stromverbrauch und der Fehlertoleranz im Schaltplan angegeben werden? Im Folgenden finden Sie einige Vorschläge, um aus gewöhnlichen Schaltplänen die besten Schaltpläne zu machen. Fügen Sie Wellenformen, mechanische Informationen über das Gehäuse, die Länge der gedruckten Linien und leere Bereiche hinzu; Geben Sie an, welche Komponenten auf der Leiterplatte platziert werden müssen; Geben Sie Einstellinformationen, Komponentenwertebereiche, Informationen zur Wärmeableitung, gedruckte Linien zur Steuerimpedanz, Kommentare und kurze Schaltkreise an. Aktionsbeschreibung und andere Informationen usw. Glauben Sie nicht, dass Sie, wenn Sie die Verdrahtung nicht selbst entwerfen, genügend Zeit einplanen müssen, um das Design der Verdrahtungsperson sorgfältig zu überprüfen. Eine kleine Vorbeugung kann das Hundertfache des Mittels wert sein. Erwarten Sie nicht, dass die Person für die Verkabelung die Ideen des Designers versteht. Frühzeitige Meinungen und Anleitungen im Verdrahtungsdesignprozess sind am wichtigsten. Je mehr Informationen zur Verfügung gestellt werden können und je stärker in den gesamten Verdrahtungsprozess involviert ist, desto besser wird die resultierende Leiterplatte. Legen Sie einen vorläufigen Abschlusspunkt für den Verdrahtungsdesigner fest und überprüfen Sie schnell den gewünschten Verdrahtungsfortschrittsbericht. Diese Methode mit geschlossenem Regelkreis kann verhindern, dass die Verkabelung verloren geht, wodurch die Möglichkeit einer Neukonstruktion minimiert wird. Die Anweisungen, die dem Verdrahtungsingenieur gegeben werden müssen, umfassen: eine kurze Beschreibung der Schaltungsfunktion, ein schematisches Diagramm der Leiterplatte mit Angabe der Ein- und Ausgangspositionen, Informationen zum Leiterplattenstapeln (z. B. wie dick die Leiterplatte ist, wie viele Schichten) es gibt detaillierte Informationen zu jeder Signalschicht und Masseebene: Stromverbrauch, Massekabel, analoges Signal, digitales Signal und HF-Signal usw.); welche Signale für jede Schicht benötigt werden; die Platzierung wichtiger Komponenten ist erforderlich; die genaue Position der Bypass-Komponenten; diese gedruckten Zeilen sind wichtig; welche Leitungen müssen die Impedanz gedruckten Leitungen steuern; Welche Zeilen müssen der Länge entsprechen; die Größe der Komponenten; welche gedruckten Zeilen müssen weit voneinander entfernt (oder nahe beieinander) sein; welche Linien müssen weit voneinander entfernt (oder nahe beieinander) sein; welche Komponenten müssen weit voneinander entfernt (oder nahe beieinander) sein; welche Komponenten müssen oben auf der Platine platziert werden, welche unten. Verdrahtungsingenieure können sich nie über zu viele Informationen beschweren, die gegeben werden müssen. Es gibt nie zu viele Informationen. Als nächstes werde ich eine Lernerfahrung teilen: Vor etwa 10 Jahren habe ich ein Designprojekt einer mehrlagigen oberflächenmontierten Leiterplatte mit Komponenten auf beiden Seiten der Leiterplatte durchgeführt. Verwenden Sie viele Schrauben, um die Platine in einem vergoldeten Aluminiumgehäuse zu befestigen (da es sehr strenge Standards für Stoßfestigkeit gibt). Die Pins, die eine Bias-Durchführung bereitstellen, gehen durch die Platine. Dieser Pin wird durch Lötdrähte mit der Platine verbunden. Dies ist ein sehr kompliziertes Gerät. Einige Komponenten auf der Platine werden für Testeinstellungen (SAT) verwendet. Aber der Ingenieur hat die Position dieser Komponenten klar definiert. Wo sind diese Komponenten installiert? Direkt unter dem Brett. Wenn Produktingenieure und Techniker das gesamte Gerät zerlegen und nach Abschluss der Einstellungen wieder zusammenbauen müssen, wird dieser Vorgang sehr kompliziert. Daher müssen solche Fehler so weit wie möglich minimiert werden. Position ist wie bei der Platine, Position ist alles. Wo eine Schaltung auf der Platine platziert werden soll, wo ihre spezifischen Schaltungskomponenten installiert werden und welche anderen benachbarten Schaltungen sind, die alle sehr wichtig sind. Normalerweise sind die Positionen von Eingang, Ausgang und Stromversorgung vorgegeben, aber die Schaltungen zwischen ihnen müssen kreativ sein. Aus diesem Grund hat die Beachtung von Verdrahtungsdetails einen erheblichen Einfluss auf die spätere Fertigung. Beginnen Sie mit der Position der Schlüsselkomponenten und betrachten Sie die spezifische Schaltung und die gesamte Leiterplatte. Die Festlegung der Position der Schlüsselkomponenten und des Signalpfads von Anfang an trägt dazu bei, dass das Design die erwarteten Arbeitsziele erreicht. Einmal das richtige Design zu bekommen, kann Kosten und Druck reduzieren und somit den Entwicklungszyklus verkürzen. Bypass-Stromversorgung Das Einstellen einer Bypass-Stromversorgung am Leistungsende des Verstärkers zur Reduzierung von Rauschen ist eine sehr wichtige Richtung im PCB-Designprozess, einschließlich für Hochgeschwindigkeits-Operationsverstärker und andere Hochgeschwindigkeitsschaltungen. Es gibt zwei gängige Konfigurationsmethoden zum Umgehen von Hochgeschwindigkeits-Operationsverstärkern. * Diese Methode zur Erdung des Stromversorgungsanschlusses ist in den meisten Fällen am effektivsten, da mehrere parallele Kondensatoren verwendet werden, um den Stromversorgungs-Pin des Operationsverstärkers direkt zu erden. Im Allgemeinen sind zwei parallele Kondensatoren ausreichend, aber das Hinzufügen von parallelen Kondensatoren kann für einige Schaltungen Vorteile bringen. Die Parallelschaltung von Kondensatoren mit unterschiedlichen Kapazitätswerten trägt dazu bei, dass der Stromversorgungsstift über ein breites Frequenzband eine sehr niedrige Wechselstromimpedanz (AC) aufweist. Dies ist besonders wichtig bei der Dämpfungsfrequenz des Stromversorgungsunterdrückungsverhältnisses (PSR) des Operationsverstärkers. Dieser Kondensator hilft, den reduzierten PSR des Verstärkers zu kompensieren. Die Aufrechterhaltung eines niederohmigen Massepfads in vielen Zehn-Oktaven-Bereichen trägt dazu bei, dass kein schädliches Rauschen in den Operationsverstärker eindringen kann. (Bild 1) zeigt die Vorteile der parallelen Verwendung mehrerer Kondensatoren. Bei niedrigen Frequenzen bieten große Kondensatoren einen Erdungspfad mit niedriger Impedanz. Sobald die Frequenz jedoch ihre eigene Resonanzfrequenz erreicht, wird die Kompatibilität des Kondensators geschwächt und erscheint allmählich induktiv.