Presita cirkvita tabulo malfacilaj problemoj kaj solvoj

P: Kiel menciite pli frue pri simplaj rezistiloj, devas esti iuj rezistiloj, kies agado estas ĝuste tio, kion ni atendas. Kio okazas al la rezisto de sekcio de drato?
R: La situacio estas alia. Supozeble vi aludas al drato aŭ kondukta bendo en presita cirkvita tabulo, kiu funkcias kiel drato. Ĉar ĉambrotemperaturaj superkondukantoj ankoraŭ ne haveblas, ia ajn longa drato funkcias kiel malaltrezista rezistilo (kiu ankaŭ funkcias kiel kondensilo kaj induktilo), kaj ĝia efiko sur la cirkvito devas esti konsiderata.
2. Q: La rezisto de tre mallonga kupra drato en malgranda signala cirkvito ne devas esti grava?
A: ni konsideru 16-bitan ADC kun eniga impedanco de 5k ω. Supozu, ke la signala linio al la enigaĵo ADC konsistas el tipa presita cirkvito (0.038mm dika, 0.25mm larĝa) kun kondukta bendo de 10cm longa. Ĝi havas reziston de ĉirkaŭ 0.18 ω ĉe ĉambra temperaturo, kiu estas iom malpli ol 5K ω × 2 × 2-16 kaj produktas gajnan eraron de 2LSB ĉe plena grado.
Verŝajne, ĉi tiu problemo povas mildiĝi se, kiel ĝi jam estas, la kondukta bando de la PRINTED-cirkvita plato fariĝas pli larĝa. En analogaj cirkvitoj, estas ĝenerale preferinde uzi pli larĝan bandon, sed multaj PCB-projektantoj (kaj PCB-projektistoj) preferas uzi minimuman bandan larĝon por faciligi signal-linian lokadon. Konklude, gravas kalkuli la reziston de la kondukta bando kaj analizi ĝian rolon en ĉiuj eblaj problemoj.
3. Q: Ĉu estas problemo kun la kapacitanco de la kondukta bando kun tro granda larĝo kaj la metala tavolo sur la malantaŭo de la PRINTED-cirkvita plato?
A: Ĝi estas malgranda demando. Kvankam kapacitanco de la kondukta bendo de la PRINTED-cirkvita plato gravas (eĉ por malaltfrekvencaj cirkvitoj, kiuj povas produkti altfrekvencajn parazitajn osciladojn), ĝi ĉiam devas esti taksata unue. Se ĉi tio ne estas la kazo, eĉ larĝa kondukta bendo formanta grandan kapaciton ne estas problemo. Se problemoj aperas, malgranda areo de la tera ebeno povas esti forigita por redukti la kapaciton al tero.
P: Lasu ĉi tiun demandon por momento! Kio estas la surtera aviadilo?
R: Se kupra folio sur la tuta flanko de PRINTED-cirkvita plato (aŭ la tuta intertavolo de plurtavola presita cirkvita plato) estas uzata por surteriĝo, tiam ni nomas surteran aviadilon. Ĉiu tera drato devas esti aranĝita kun la plej malgrandaj eblaj rezisto kaj induktanco. Se sistemo uzas teran ebenon, ĝi malpli probable estos tuŝita de surtera surteriĝo. Krome, la surtera aviadilo ankaŭ havas la funkcion ŝirmi kaj malvarmigi
P: La surteriĝa aviadilo menciita ĉi tie estas malfacila por fabrikantoj, ĉu ne?
A: Estis iuj problemoj antaŭ 20 jaroj. Hodiaŭ pro la plibonigo de ligilo, luta rezisto kaj onda luta teknologio en presitaj cirkvitoj, la fabrikado de surtera aviadilo fariĝis rutina funkciado de presitaj cirkvitaj tabuloj.
D: Vi diris, ke la ebleco elmeti sistemon al tera bruo per tera aviadilo estas tre malgranda. Kio restas de la tera brua problemo ne solvenda?
R: La baza cirkvito de surtera brua sistemo havas teran ebenon, sed ĝia rezisto kaj induktanco ne estas nulaj – se la ekstera kurenta fonto estas sufiĉe forta, ĝi influos precizajn signalojn. Ĉi tiu problemo povas esti minimumigita per taŭga aranĝo de la presitaj cirkvitaj tabuloj, por ke alta kurento ne fluu al areoj, kiuj influas la surteran tension de precizaj signaloj. Foje paŭzo aŭ fendo en la tera ebeno povas deturni grandan teran kurenton de la sentema areo, sed perforte ŝanĝi la tera ebeno ankaŭ povas deturni la signalon en la senteman areon, do tia tekniko devas esti uzata singarde.
Q: Kiel mi scias la tensian falon generitan sur tera ebeno?
A: kutime la tensiofalo povas esti mezurita, sed foje kalkuloj povas esti faritaj surbaze de la rezisto de la materialo en la surtera ebeno (nominala 1 unco da kupro havas reziston de 045m ω / □) kaj la longon de la kondukta bando tra kiu la kurento pasas, kvankam kalkuloj povas esti komplikaj. Tensioj en la dc ĝis malaltfrekvenca (50kHz) intervalo povas esti mezuritaj per instrumentadamplifiloj kiel ekzemple AMP02 aŭ AD620.
La amplifila gajno estis fiksita al 1000 kaj konektita al oscilografo kun sentemo de 5mV / div. La amplifilo povas esti provizita de la sama energifonto kiel la provita cirkvito, aŭ de sia propra energifonto. Tamen, se la amplifila tero estas apartigita de sia potenca bazo, la oscilografo devas esti konektita al la potenca bazo de la uzata potenca cirkvito.
La rezisto inter iuj du punktoj sur la tera ebeno povas esti mezurita aldonante sondilon al la du punktoj. La kombinaĵo de amplifila gajno kaj oscilografa sentemo ebligas la mezuran sentemon atingi 5μV / div. Bruo de la amplifilo pliigos la larĝon de la oscilografa ondforma kurbo je ĉirkaŭ 3μV, sed tamen eblas atingi rezolucion de ĉirkaŭ 1μV – sufiĉe por distingi plej multe de la grunda bruo kun ĝis 80% da fido.
Q: Kion oni devas rimarki pri la supra testmetodo?
R: Ĉiu alterna magneta kampo induktos tension sur la sondilo, kiu povas esti provita per fuŝkontaktigado de la enketoj unu al la alia (kaj provizado de deflanka vojo al la grunda rezisto) kaj observado de la oscilografa ondformo. La observita AC-ondformo ŝuldiĝas al indukto kaj povas esti minimumigita ŝanĝante la pozicion de la antaŭeco aŭ provante elimini la kampon. Krome necesas certigi, ke la surteriĝo de la amplifilo estas konektita al la surteriĝo de la sistemo. Se la amplifilo havas ĉi tiun konekton, ne ekzistas deflanka revenpado kaj la amplifilo ne funkcios. Terkonekto ankaŭ devas certigi, ke la metita metanta metodo ne malhelpas la aktualan distribuadon de la provita cirkvito.
Q: Kiel mezuri la altfrekvencan surteran bruon?
R: Estas malfacile mezuri hf-teran bruon per taŭga larĝbenda instrumenta amplifilo, do hf kaj VHF-pasivaj sondoj taŭgas. Ĝi konsistas el ferita magneta ringo (ekstera diametro de 6 ~ 8mm) kun du bobenoj de 6 ~ 10 turnoj ĉiu. Por formi altfrekvencan izolan transformilon, unu bobeno estas konektita al la eniga spektro-analizilo kaj la alia al la sondilo.
La testmetodo estas simila al la malaltfrekvenca kazo, sed la spektranalizilo uzas ampleks-frekvencajn karakterizajn kurbojn por reprezenti bruon. Male al tempaj domajnaj ecoj, bruaj fontoj povas facile distingiĝi surbaze de siaj oftecaj trajtoj. Krome la sentemo de la spektro-analizilo estas almenaŭ 60dB pli alta ol tiu de la larĝbenda oscilografo.
Q: Kio pri la induktanco de drato?
R: La induktanco de kondukiloj kaj PCB-kondukaj bandoj ne povas esti ignorata ĉe pli altaj oftecoj. Por kalkuli la induktancon de rekta drato kaj kondukta bando, ĉi tie enkondukiĝas du aproksimadoj.
Ekzemple, kondukta bendo 1cm longa kaj 0.25mm larĝa formos induktancon de 10nH.
Kondukta induktanco = 0.0002LLN2LR-0.75 μH
Ekzemple, la induktanco de 1cm longa 0.5mm ekstera diametro drato estas 7.26nh (2R = 0.5mm, L = 1cm)
Kondukta banda induktanco = 0.0002LLN2LW + H + 0.2235W + HL + 0.5μH
Ekzemple, la induktanco de la 1 cm larĝa 0.25 mm-presita cirkvita bendo estas 9.59 nh (H = 0.038 mm, W = 0.25 mm, L = 1 cm).
Tamen, la indukta reaktanco estas kutime multe pli malgranda ol la parazita fluo kaj induktita tensio de la tranĉita indukta cirkvito. La bukla areo devas esti minimumigita ĉar la induktita tensio estas proporcia al la bukla areo. Ĉi tio estas facile farebla, kiam drataro estas tordita.
En presitaj cirkvitaj tabuloj, la kondukaj kaj revenaj vojoj devas esti proksimaj unu al la alia. Malgrandaj kablaj ŝanĝoj ofte minimumigas la efikon, vidu fonton A kunligitan al malaltenergia buklo B.
Redukti la buklan areon aŭ pliigi la distancon inter la kuplaj bukloj minimumigos la efikon. La bukla areo kutime reduktiĝas al minimumo kaj la distanco inter la kuplaj bukloj estas maksimumigita. Magneta ŝirmado estas foje bezonata, sed multekosta kaj inklina al mekanika fiasko, do evitu ĝin.
11. P: En Demandoj por Aplikaj Inĝenieroj, ofte estas menciita ne-ideala konduto de integraj cirkvitoj. Estu pli facile uzi simplajn erojn kiel rezistilojn. Klarigu la proksimecon de idealaj eroj.
R: Mi nur volas, ke rezistilo estu ideala aparato, sed la mallonga cilindro ĉe la antaŭeco de rezistilo funkcias ekzakte kiel pura rezistilo. La efektiva rezistilo ankaŭ enhavas la imagan rezistokomponenton – la reaktancan komponenton. Plej multaj rezistiloj havas malgrandan kapaciton (tipe 1 ĝis 3pF) paralele al sia rezisto. Kvankam kelkaj filmrezistiloj, helikforma kaneltranĉado en iliaj rezistivaj filmoj estas plejparte indukta, ilia indukta reaktanco estas dekoj aŭ centoj da nahen (nH). Kompreneble, drataj bobenaj rezistoj estas ĝenerale induktaj anstataŭ kapacitaj (almenaŭ ĉe malaltaj oftecoj). Finfine, drataj bobenitaj rezistiloj estas faritaj el volvaĵoj, do ne malofte estas ke drataj bobenitaj rezistiloj havas induktancojn de pluraj mikrohm (μH) aŭ dekoj de mikrohm, aŭ eĉ tiel nomataj “ne-induktaj” drataj bobenitaj rezistiloj. (kie duono de la volvaĵoj estas serpentumitaj dekstrume kaj la alia duono maldekstrume). Tiel ke la induktanco produktita de la du duonoj de la bobeno nuligas unu la alian) ankaŭ havas 1μH aŭ pli da resta induktanco. Por altvaloraj drato-bobenitaj rezistiloj super ĉirkaŭ 10k ω, la ceteraj rezistiloj estas plejparte kapacitaj prefere ol induktaj, kaj la kapacitanco estas ĝis 10pF, pli alta ol tiu de norma maldika filmo aŭ sintezaj rezistiloj. Ĉi tiu reaktanco devas esti zorge pripensita dum projektado de altfrekvencaj cirkvitoj enhavantaj rezistilojn.
P: Sed multaj el la cirkvitoj, kiujn vi priskribas, estas uzataj por precizaj mezuroj ĉe DC aŭ tre malaltaj oftecoj. Devagaj induktiloj kaj devagaj kondensiloj ne gravas en ĉi tiuj aplikoj, ĉu ne?
A: jes. Ĉar transistoroj (kaj diskretaj kaj ene de integritaj cirkvitoj) havas tre larĝajn bandajn larĝojn, osciladoj povas okazi kelkfoje en centoj aŭ miloj da megahercaj bandoj kiam la cirkvito finiĝas per indukta ŝarĝo. La ofsaj kaj rektigaj agoj asociitaj kun osciladoj havas malbonajn efikojn sur malaltfrekvenca precizeco kaj stabileco.
Pli malbone, la osciloj eble ankaŭ ne videblas sur oscilografo, ĉar la larĝa de bando de la oscilografo estas tro malalta kompare kun la larĝa de bando de la mezuritaj altfrekvencaj osciloj, aŭ ĉar la ŝarga kapablo de la oscilografa sondilo sufiĉas por haltigi la osciladojn. La plej bona metodo estas uzi larĝan bandon (malaltfrekvenco ĝis 15GHz supre) spektranalizilo por kontroli la sistemon pri parazitaj osciladoj. Ĉi tiu kontrolo devas esti farita kiam la enigo varias sur la tuta dinamika gamo, ĉar parazitaj osciladoj foje okazas en tre mallarĝa gamo de la eniga bando.
Q: Ĉu estas demandoj pri rezistiloj?
R: La rezisto de rezistilo ne estas fiksita, sed varias laŭ temperaturo. La temperaturo-koeficiento (TC) varias de kelkaj PPM / ° C (miliononoj je celsia grado) al kelkaj miloj da PPM / ° C. La plej stabilaj rezistiloj estas drataj bobenitaj aŭ metalaj filmaj rezistiloj, kaj la plej malbonaj estas sintezaj karbonaj filmaj rezistiloj.
Grandaj temperaturkoeficientoj foje povas esti utilaj (+ 3500ppm / ° C-rezistilo povas esti uzita por kompensi por kT / Q en la krucvoja dioda karakteriza ekvacio, kiel antaŭe menciite en Q&AS por Aplikaj Inĝenieroj). Sed ĝenerale rezisto kun temperaturo povas esti fonto de eraro en precizaj cirkvitoj.
Se la precizeco de la cirkvito dependas de la kongruo de du rezistiloj kun malsamaj temperaturaj koeficientoj, tiam kiom ajn bone kongruas ĉe unu temperaturo, ĝi ne kongruos ĉe la alia. Eĉ se la temperaturaj koeficientoj de du rezistiloj kongruas, estas neniu garantio, ke ili restos ĉe la sama temperaturo. Memvarmeco generita per interna elektrokonsumo aŭ ekstera varmeco elsendita de varmofonto en la sistemo povas kaŭzi temperaturmisagordojn, rezultigante reziston. Eĉ altkvalitaj dratvolvitaj aŭ metalfilmaj rezistiloj povas havi temperaturajn misagordojn de centoj (aŭ eĉ miloj) PPM / ℃. La evidenta solvo estas uzi du rezistilojn konstruitajn tiel ke ili ambaŭ estas tre proksimaj al la sama matrico, tiel ke la precizeco de la sistemo kongruas bone ĉiam. La substrato povas esti silicioplatoj, kiuj simulas precizajn integritajn cirkvitojn, vitrofoliojn aŭ metalajn filmojn. Sendepende de la substrato, la du rezistiloj kongruas bone dum fabrikado, havas bone kongruitajn temperaturkoeficientojn, kaj estas preskaŭ ĉe la sama temperaturo (ĉar ili estas tiel proksimaj).