PCB ( trükkplaat ) juhtmestik mängib võtmerolli kiirvooluahelates. See artikkel käsitleb peamiselt kiirvooluahelate juhtmestiku probleemi praktilisest vaatenurgast. Peamine eesmärk on aidata uutel kasutajatel saada teadlikuks paljudest erinevatest probleemidest, mida tuleb arvestada PCB juhtmestiku projekteerimisel kiirvooluahelate jaoks. Teine eesmärk on pakkuda värskendusmaterjali klientidele, kes pole mõnda aega PCB juhtmestikuga kokku puutunud. Piiratud ruumi tõttu ei ole käesolevas artiklis võimalik kõiki küsimusi üksikasjalikult käsitleda, kuid arutame peamisi osi, millel on suurim mõju vooluahela jõudluse parandamisele, projekteerimisaja vähendamisele ja muutmisaja säästmisele.

Kuidas kujundada trükkplaate praktilisest vaatenurgast

Kuigi siin keskendutakse kiirete operatsioonivõimenditega seotud vooluringidele, on siin käsitletud probleemid ja meetodid üldiselt rakendatavad enamiku teiste kiirete analoogskeemide juhtmestike jaoks. Kui operatsioonivõimendid töötavad väga kõrgetel raadiosagedusaladel (RF), sõltub vooluahela jõudlus suuresti PCB juhtmestikust. See, mis näeb hea joonistuslaual välja suure jõudlusega vooluahela disain, võib lõppeda keskpärase jõudlusega, kui see kannatab lohaka juhtmestiku all. Eelnev kaalumine ja tähelepanu juhtimisprotsessi olulistele detailidele aitab tagada soovitud vooluahela toimivuse.

Skemaatiline diagramm

Kuigi head skeemid ei taga head juhtmestikku, algab hea juhtmestik heast skeemist. Skemaatiline diagramm tuleb hoolikalt joonistada ja arvestada kogu vooluahela signaali suunda. Kui skeemil on normaalne ja ühtlane signaalivool vasakult paremale, peaks PCB -l olema sama hea signaali voog. Andke skeemil võimalikult palju kasulikku teavet. Kuna mõnikord pole vooluahela projekteerimisinsener saadaval, palub klient meil aidata ahela probleemi lahendada. Disainerid, tehnikud ja insenerid, kes seda tööd teevad, on väga tänulikud, sealhulgas meie.

Millist muud teavet tuleks skemaatiliselt esitada lisaks tavapärastele viitenumbritele, energiatarbimisele ja veahälvetele? Siin on mõned soovitused tavalise skeemi muutmiseks esmaklassiliseks skeemiks. Lisage lainekuju, mehaaniline teave kesta kohta, trükitud rea pikkus, tühi ala; Märkige, millised komponendid tuleb trükkplaadile asetada; Andke reguleerimisteave, komponentide väärtuste vahemik, soojuse hajumise teave, juhtimtakistuse trükitud read, märkused, lühike vooluringi toimingute kirjeldus … (teiste hulgas).

Ära usalda kedagi

Kui te ei kavanda oma juhtmestikku, jätke kindlasti palju aega kaabli konstruktsiooni kahekordseks kontrollimiseks. Väike ennetus on siin sada korda abinõu väärt. Ärge oodake, et kaabelduspartner mõistaks teie mõtet. Teie sisend ja juhised on juhtmestiku projekteerimise alguses kõige olulisemad. Mida rohkem teavet saate esitada ja mida rohkem olete juhtmestikuga seotud, seda parem on PCB. Määrake kaabeldusprojektide insenerile esialgne lõpuleviimise punkt – soovitud kaabelduse edenemise aruande kiire kontroll. See suletud ahelaga lähenemine takistab juhtmestiku eksimist ja vähendab seega ümbertöötamise võimalust.

Juhised juhtmestiku inseneridele hõlmavad järgmist: ahela funktsioonide lühikirjeldus, PCB visandid, mis näitavad sisend- ja väljundpositsioone, PCB kaskaadteave (nt kui paks on plaat, mitu kihti on, iga signaalikihi ja maandustasandi üksikasjad – energiatarve , maapealsed, analoog-, digitaalsed ja raadiosignaalid); Kihid vajavad neid signaale; Nõuda oluliste komponentide paigutamist; Möödaviigu elemendi täpne asukoht; Millised trükitud read on olulised; Millised read peavad juhtima impedantsi trükitud jooni; Millised read peavad vastama pikkusele; Komponentide mõõtmed; Millised trükitud read peavad olema üksteisest kaugel (või lähedal); Millised jooned peavad olema üksteisest kaugel (või lähedal); Millised komponendid peavad asuma üksteisest eemal (või selle lähedal); Millised komponendid tuleks trükkplaadi ülaosale ja millised põhjale asetada? Ärge kunagi kurtke selle üle, et peate kellelegi liiga palju teavet andma – liiga vähe? On; Liiga palju? Sugugi mitte.

Üks õppetund: Umbes 10 aastat tagasi kavandasin mitmekihilise pinnale paigaldatava trükkplaadi-plaadil olid komponendid mõlemal küljel. Plaadid on poltidega kinnitatud kullatud alumiiniumkesta külge (rangete löögikindlate spetsifikatsioonide tõttu). Nööpnõelad, mis tagavad eelpinge, läbivad tahvli. Tihvt on trükkplaadiga ühendatud keevitustraadiga. See on väga keeruline seade. Mõnda plaadil olevat komponenti kasutatakse testimise seadistamiseks (SAT). Kuid ma olen täpselt määratlenud, kus need komponendid asuvad. Kas saate arvata, kuhu need komponendid on paigaldatud? Tahvli all, muide. Tooteinsenerid ja -tehnikud ei ole rahul, kui peavad pärast seadistamist kogu asja lahti võtma ja uuesti kokku panema. Pärast seda pole ma seda viga teinud.

liising

Nagu trükkplaadil, on asukoht kõik. Väga oluline on see, kus trükkplaadile on paigutatud ahel, kuhu on paigaldatud selle spetsiifilised vooluahela komponendid ja millised teised ahelad selle kõrval on.

Tavaliselt on sisendi, väljundi ja toiteallika asukohad ette määratud, kuid nendevaheline vooluahel peab olema “loominguline”. Sellepärast võib juhtmestiku detailidele tähelepanu pööramine maksta tohutuid dividende. Alustage võtmekomponentide asukohast, kaaluge vooluringi ja kogu trükkplaati. Põhikomponentide asukoha ja signaalide tee täpsustamine algusest peale aitab tagada disaini kavandatud toimimise. Disaini esmakordne valmimine vähendab kulusid ja stressi – ning seega ka arendustsükleid.

Toiteallikast mööda minna

Võimendi toitepinna ümbersõit müra vähendamiseks on PCB projekteerimisprotsessi oluline aspekt-nii kiirete operatsioonivõimendite kui ka muude kiirete vooluahelate puhul. Kiirete operatsioonivõimendite ümbersuunamiseks on kaks tavalist konfiguratsiooni.

Toite maandus: see meetod on enamikul juhtudel kõige tõhusam, kasutades optilise võimendi pistikute otse maandamiseks mitut šundikondensaatorit. Tavaliselt piisab kahest šundikondensaatorist, kuid šundkondensaatorite lisamine võib mõne ahela jaoks kasulik olla.

Erinevate mahtuvusväärtustega paralleelsed kondensaatorid aitavad tagada, et toiteplokid näevad laias ribas ainult madalat vahelduvvoolu takistust. See on eriti oluline operatsioonivõimendi võimsuse tagasilükkamissuhte (PSR) sumbumissagedusel. Kondensaator aitab kompenseerida võimendi vähenenud PSR -i. Maandusrajad, mis hoiavad madalat takistust paljudes kümnevahemikes, aitavad tagada, et kahjulik müra ei satuks operatsioonivõimendisse. Joonis 1 illustreerib mitme samaaegse elektrikonteineri kasutamise eeliseid. Madalatel sagedustel tagavad suured kondensaatorid madala takistusega maapealse juurdepääsu. Kuid kui sagedused saavutavad oma resonantssageduse, muutuvad kondensaatorid vähem mahtuvuslikuks ja omandavad rohkem sensuaalsust. Seepärast on oluline, et oleks mitu kondensaatorit: kui ühe kondensaatori sagedusreaktsioon hakkab langema, hakkab mängu teise kondensaatori sagedusreaktsioon, säilitades seega väga madala vahelduvvoolu takistuse paljude kümne oktaavide ulatuses.

Alustage otse operatsioonivõimendi toitepistikust; Minimaalse mahtuvuse ja minimaalse füüsilise suurusega kondensaatorid tuleks paigutada operatsioonivõimendiga samale PCB küljele – võimalikult võimendi lähedale. Kondensaatori maandusklemm tuleb otse maandustasandiga ühendada lühima tihvti või trükitud juhtmega. Eespool nimetatud maandusühendus peab olema võimendi koormusotsale võimalikult lähedal, et minimeerida häireid toite- ja maandusotsa vahel. Joonis 2 illustreerib seda ühendusmeetodit.

Seda protsessi tuleks korrata alam -kondensaatorite puhul. Parim on alustada minimaalse mahtuvusega 0.01 μF ja asetada selle lähedale elektrolüütiline kondensaator madala ekvivalentse jadatakistusega (ESR) 2.2 μF (või rohkem). 0.01 μF kondensaatoril, mille korpuse suurus on 0508, on väga madal seeriainduktiivsus ja suurepärane kõrgsageduslik jõudlus.

Toide-toide: Teine konfiguratsioon kasutab ühte või mitut möödavoolukondensaatorit, mis on ühendatud operatsioonivõimendi positiivse ja negatiivse toiteotste vahele. Seda meetodit kasutatakse sageli siis, kui ahelas on nelja kondensaatori seadistamine keeruline. Puuduseks on see, et kondensaatori korpuse suurus võib suureneda, kuna kondensaatori pinge on kaks korda suurem kui ühe võimsusega ümbersõidu meetod. Pinge suurendamiseks on vaja suurendada seadme nimipinget, mis tähendab korpuse suuruse suurendamist. See lähenemisviis võib aga parandada PSR -i ja moonutusi.

Kuna iga vooluahel ja juhtmestik on erinevad, sõltub kondensaatorite konfiguratsioon, arv ja mahtuvus tegeliku vooluahela nõuetest.

Parasiitne toime

Parasiitmõjud on sõna otseses mõttes tõrked, mis hiilivad teie trükkplaadile ja põhjustavad ahelas peavalu ja seletamatut laastamist. Need on peidetud parasiitkondensaatorid ja induktiivpoolid, mis imbuvad kiiretesse ahelatesse. Mis sisaldab parasiitide induktiivsust, mille moodustab pakendi tihvt ja liiga pikk trükitud traat; Padja ja maapinna, padja toitetasandi ja trükijoone vahel moodustub parasiitide mahtuvus; Läbivate aukude koostoimed ja paljud muud võimalikud mõjud.