Printplaat drege problemen en oplossingen

F: Lykas earder neamd oer ienfâldige wjerstannen, moatte d’r wat wjerstannen wêze waans prestaasjes presys binne wat wy ferwachtsje. Wat bart der mei it ferset fan in seksje draad?
A: De situaasje is oars. Nei alle gedachten ferwize jo nei in draad as in konduktive band yn in printplaat dat fungearret as in tried. Om’t superlieders by keamertemperatuer noch net beskikber binne, fungearret elke lingte fan metaldraad as wjerstân mei lege ferset (dy’t ek fungeart as kondensator en induktor), en moat it effekt dêrfan op it circuit wurde beskôge.
2. F: It ferset fan in heul koarte koperdraad yn in lyts sinjaalkring moat net wichtich wêze?
A: litte wy in 16-bit ADC beskôgje mei in ynputimpedânsje fan 5k ω. Stel dat de sinjaalline nei de ADC -ynfier bestiet út in typyske printplaat (0.038 mm dik, 0.25 mm breed) mei in konduktive bân fan 10 sm yn lingte. It hat in wjerstân fan sawat 0.18 ω by keamertemperatuer, wat in bytsje minder is dan 5K ω × 2 × 2-16 en produseart in winstflater fan 2LSB op folsleine graad.
Gelokkich kin dit probleem wurde fermindere as, lykas it al is, de konduktive bân fan it PRINTED circuit board breder wurdt makke. Yn analoge sirkwy is it yn ‘t algemien de foarkar om in breder band te brûken, mar in protte PCB -ûntwerpers (en PCB -ûntwerpers) leaver in minimale bandbreedte te brûken foar it pleatsen fan sinjaallinen. Ta beslút is it wichtich om de wjerstân fan ‘e konduktive band te berekkenjen en har rol te analysearjen yn alle mooglike problemen.
3. F: Is d’r in probleem mei de kapasiteit fan ‘e konduktive band mei te grutte breedte en de metalen laach op’ e rêch fan ‘e PRINTED circuit board?
A: It is in lytse fraach. Hoewol kapasitânsje fan ‘e konduktive band fan’ e PRINTED circuit board wichtich is (sels foar sirkels mei lege frekwinsje, dy’t parasytyske oscillaasjes mei hege frekwinsje kinne produsearje), moat it altyd earst wurde rûsd. As dit net it gefal is, is sels in brede konduktive band dy’t in grutte kapasiteit foarmje gjin probleem. As problemen ûntsteane, kin in lyts gebiet fan it grûnfleantúch wurde ferwidere om de kapasiteit nei ierde te ferminderjen.
F: Lit dizze fraach in momint litte! Wat is it grûnflak?
A: As koperfolie oan ‘e heule kant fan in PRINTED circuit board (as de heule ynterlaach fan in mearlaach printe circuit board) wurdt brûkt foar ierde, dan is dit wat wy in grûnflak neame. Elke grûndraad moat wurde regele mei de lytste mooglike wjerstân en induktânsje. As in systeem in ierdfleantúch brûkt, is it minder wierskynlik beynfloede troch ierdlûd. Derneist hat it ierdflak ek de funksje fan ôfskerming en koeling
F: It hjir neamde grûnflak is lestich foar fabrikanten, toch?
A: D’r wiene 20 jier lyn wat problemen. Hjoed, fanwegen de ferbettering fan bindmiddel, solderweerstand en golfsolderingstechnology yn printplaten, is de fabrikaazje fan grûnflak in routine operaasje wurden fan printplaten.
F: Jo hawwe sein dat de mooglikheid om in systeem te eksposearjen oan grûnlûd mei it brûken fan in grûnfleantúch heul lyts is. Wat bliuwt oer fan it probleem fan grûnlûd dat net kin wurde oplost?
A: It basisskakeling fan in ierde lûdsysteem hat in grûnflak, mar syn wjerstân en induktânsje binne net nul – as de eksterne stroomboarne sterk genôch is, sil it krekte sinjalen beynfloedzje. Dit probleem kin wurde minimalisearre troch de printplaten goed te pleatsen sadat hege stroom net streamt nei gebieten dy’t de grûnspanning fan presysjesignalen beynfloedzje. Soms kin in brek of spleet yn ‘e grûnfleanmasine in grutte grûnstreaming fan it gefoelige gebiet ôfliede, mar mei geweld feroarje kin it sinjaal ek it sinjaal ôfliede nei it gefoelige gebiet, sadat sa’n technyk mei soarch moat wurde brûkt.
F: Hoe wit ik de spanningsfal dy’t wurdt generearre op in ierdfleantúch?
A: meastal kin de spanningsfal wurde mjitten, mar soms kinne berekkeningen wurde makke op basis fan ‘e wjerstân fan it materiaal yn’ e grûnflak (in nominale 1 ounce koper hat in wjerstân fan 045m ω /□) en de lingte fan ‘e konduktive band wêrtroch de stroom trochgiet, hoewol berekkeningen yngewikkeld kinne wêze. Spanningen yn it berik dc oant lege frekwinsje (50kHz) kinne wurde mjitten mei ynstrumintaasjefersterkers lykas AMP02 of AD620.
De fersterkerwinst waard ynsteld op 1000 en ferbûn mei in oscilloskoop mei in gefoelichheid fan 5mV/div. De fersterker kin wurde levere fan deselde machtboarne as it circuit dat wurdt test, of fan syn eigen krêftboarne. As de grûn fan de fersterker lykwols wurdt skieden fan har krêftbasis, moat de oscilloskoop wurde oansletten op ‘e machtbasis fan it brûkte krets.
De wjerstân tusken twa punten op it grûnflak kin wurde mjitten troch in sonde ta te foegjen oan ‘e twa punten. De kombinaasje fan fersterkerwinning en oscilloskoopgefoelichheid makket de mjittingsensitiviteit mooglik om 5μV/div te berikken. Lûd fan ‘e fersterker sil de breedte fan’ e oscilloskoopgolffoarmkurve ferheegje mei sawat 3μV, mar it is noch altyd mooglik om in resolúsje te berikken fan sawat 1μV – genôch om it measte grûnlûd te ûnderskieden mei oant 80% fertrouwen.
F: Wat moat opmurken wurde oer de boppesteande testmetoade?
A: Elk ôfwikseljend magnetysk fjild sil in spanning feroarsaakje op ‘e sondelead, dy’t kin wurde hifke troch de sondes oan elkoar te koartsluten (en in ôfwikingspaad te leverjen nei de grûnferset) en it observearjen fan de oscilloskoopgolffoarm. De waarnommen AC -golffoarm is te tankjen oan induksje en kin wurde minimalisearre troch de posysje fan ‘e lead te feroarjen of troch te besykjen it magnetyske fjild te eliminearjen. Derneist is it needsaaklik om te soargjen dat de ierde fan ‘e fersterker is ferbûn mei de ierde fan it systeem. As de fersterker dizze ferbining hat, is d’r gjin retourpaad foar defleksje en sil de fersterker net wurkje. Aarding moat ek derfoar soargje dat de brûkte grûnmetoade net hinderet mei de hjoeddeistige ferdieling fan it te testen circuit.
F: Hoe kin ik it lûd fan ‘e hege frekwinsje mjitte?
A: It is lestich hf -lûd te mjitten mei in geskikte breedbân -ynstrumintaasjefersterker, sadat passive probes fan hf en VHF passend binne. It bestiet út in ferriet magnetyske ring (bûtendiameter fan 6 ~ 8mm) mei twa spoelen fan elk 6 ~ 10 draaien. Om in isolaasje-transformator mei hege frekwinsje te foarmjen, is ien spoel ferbûn mei de ynfier fan spektrumanalysator en de oare mei de sonde.
De testmetoade is te ferlykjen mei de gefal mei lege frekwinsje, mar de spektrumanalysator brûkt amplitude-frekwinsje karakteristike krommen om lûd foar te stellen. Oars as eigenskippen fan tiiddomein kinne lûdboarnen maklik te ûnderskieden wurde op basis fan har frekwenskarakteristiken. Derneist is de gefoelichheid fan ‘e spektrumanalysator teminsten 60dB heger dan dy fan’ e breedbandsoscilloskoop.
F: Hoe sit it mei de induktânsje fan in tried?
A: De induktânsje fan konduktors en konduktive bannen fan PCB kin net wurde negeare op hegere frekwinsjes. Om de induktânsje fan in rjochte draad en in konduktive band te berekkenjen, wurde hjir twa benaderingen ynfierd.
Bygelyks, in konduktive band 1cm lang en 0.25mm breed sil in induktânsje foarmje fan 10nH.
Konduktorinduktânsje = 0.0002LLN2LR-0.75 μH
Bygelyks, de induktânsje fan in 1cm lange 0.5mm draad fan bûtendiameter is 7.26nh (2R = 0.5mm, L = 1cm)
Konduktive bandinduktânsje = 0.0002LLN2LW+H+0.2235W+HL+0.5μH
Bygelyks, de induktânsje fan ‘e 1cm brede 0.25mm printe circuit board conductive band is 9.59nh (H = 0.038mm, W = 0.25mm, L = 1cm).
De induktive reaktans is lykwols normaal folle lytser dan de parasitêre flux en feroarsake spanning fan ‘e snijde induktive sirkwy. It loopgebiet moat wurde minimalisearre, om’t de feroarsake spanning proporsjoneel is mei it loopgebiet. Dit is maklik te dwaan as bedrading is twind-pair.
Yn printplaten moatte de lead- en retourpaden ticht byinoar wêze. Lytse wiringwizigingen minimalisearje faaks de ynfloed, sjoch boarne A keppele oan loop B.
It lusgebiet ferminderje of de ôfstân tusken de koppelingslussen ferheegje sil it effekt minimalisearje. It lusgebiet wurdt normaal fermindere oant in minimum en de ôfstân tusken de koppelingslussen wurdt maksimalisearre. Magnetyske ôfskerming is soms fereaske, mar is djoer en gefoelich foar meganyske flater, dus foarkom it.
11. F: Yn Q&A foar Application Engineers wurdt faaks net-ideaal gedrach fan yntegreare sirkwy neamd. It moat makliker wêze om ienfâldige komponinten te brûken, lykas wjerstannen. Ferklearje de neite fan ideale komponinten.
A: Ik wol gewoan dat in wjerstân in ideaal apparaat is, mar de koarte silinder oan ‘e lieding fan in wjerstân fungearret krekt as in suvere wjerstân. De eigentlike wjerstân befettet ek de imaginêre fersetskomponint – de reaktanskomponint. De measte wjerstannen hawwe in lytse kapasiteit (typysk 1 oant 3pF) parallel mei har wjerstân. Hoewol guon filmweerstanden, snijvormige groefsnijden yn har resistive films meast induktyf is, is har induktive reaktânsje tsientallen as hûnderten nahen (nH). Fansels binne wjerstannen fan draadwûnen oer it algemien induktyf ynstee fan kapasityf (teminsten by lege frekwinsjes). Immers, wirde-wûnen wjerstannen wurde makke fan spoelen, dus it is net ûngewoan dat wirde-wûnen wjerstannen induktânsjes hawwe fan ferskate mikrohm (μH) as tsientallen mikrohm, of sels saneamde “net-induktive” wirde-wûnweerstanden (wêr’t de helte fan ‘e spoelen mei de klok wikkele is en de oare helte tsjin de klok yn). Dat de induktânsje produsearre troch de twa helten fan ‘e spoel inoar annuleart) hat ek 1μH as mear fan restinduktânsje. Foar wirdewûnen mei hege wearde boppe sawat 10k ω, binne de oerbleaune wjerstannen meast kapasitive ynstee fan induktyf, en is de kapasiteit oant 10pF, heger dan dy fan standert tinne film as synthetyske wjerstannen. Dizze reaktânsje moat soarchfâldich wurde beskôge by it ûntwerpen fan sirkels mei hege frekwinsje dy’t wjerstannen befetsje.
F: Mar in protte fan ‘e sirkels dy’t jo beskriuwe wurde brûkt foar krekte mjittingen by DC as heul lege frekwinsjes. Strayinduktors en ferdwaalde kondensatoren binne irrelevant yn dizze applikaasjes, toch?
A: ja. Om’t transistors (sawol diskreet as binnen yntegreare sirkwy) heul brede bandbreedtes hawwe, kinne oscillaasjes soms foarkomme yn ‘e hûnderten as tûzenen megahertz -bannen as it circuit einiget mei in induktive lading. De offset- en rectifikaasjeaksjes ferbûn mei oscillaasjes hawwe minne effekten op lege frekwinsje -krektens en stabiliteit.
Slimmer, de oscillaasjes binne miskien net sichtber op in oscilloskoop, om’t de bânbreedte fan ‘e oscilloskoop te leech is yn fergeliking mei de bânbreedte fan’ e hege frekwinsje -oscillaasjes dy’t wurde metten, of om’t de ladingskapasiteit fan ‘e oscilloskoopprobe genôch is om de oscillaasjes te stopjen. De bêste metoade is om in brede band (lege frekwinsje oant 15GHz boppe) spektrumanalysator te brûken om it systeem te kontrolearjen op parasitêre oscillaasjes. Dizze kontrôle moat wurde dien as de ynfier farieart oer it heule dynamyske berik, om’t parasitêre oscillaasjes soms foarkomme yn in heul smel berik fan ‘e ynfierbân.
F: Binne d’r fragen oer wjerstannen?
A: De wjerstân fan in wjerstân is net fêst, mar ferskilt mei temperatuer. De temperatuerkoeffisient (TC) farieart fan in pear PPM /° C (miljoensten per graad Celsius) oant ferskate tûzen PPM /° C. De meast stabile wjerstannen binne wirdewûnen as metalen filmweerstanden, en de minste binne syntetyske koolstoffilmweerstanden.
Grutte temperatuerkoeffisienten kinne soms nuttich wêze (in +3500ppm/ ° C wjerstân kin wurde brûkt om te kompensearjen foar kT/ Q yn ‘e knooppeldiode karakteristike fergeliking, lykas earder neamd yn Q&AS foar Application Engineers). Mar yn ‘t algemien kin wjerstân mei temperatuer in boarne fan flater wêze yn presysjekringen.
As de presyzje fan it sirkwy hinget ôf fan ‘e oerienkomst fan twa wjerstannen mei ferskate temperatuerkoëffisinten, dan makket it net út hoe goed op ien temperatuer oerienkomt, it sil net oerienkomme op’ e oare. Sels as de temperatuerkoeffisienten fan twa wjerstannen oerienkomme, is d’r gjin garânsje dat se op deselde temperatuer sille bliuwe. Selswarmte opwekt troch ynterne enerzjyferbrûk as eksterne waarmte oerdroegen fan in waarmteboarne yn it systeem kin temperatuerferskillen feroarsaakje, wat kin resultearje yn wjerstân. Sels draadwûnte as metalen filmweerstanden fan hege kwaliteit kinne temperatuerferskillen hawwe fan hûnderten (of sels tûzenen) PPM / ℃. De foar de hân lizzende oplossing is om twa wjerstannen te brûken dy’t binne boud, sadat se beide heul ticht by deselde matriks binne, sadat de krektens fan it systeem altyd goed komt oerien. It substraat kin silisiumwafels wêze dy’t presys yntegrale sirkels, glêswafels as metalen films simulearje. Nettsjinsteande it substraat, passe de twa wjerstannen goed by de fabrikaazje, hawwe goed oanpaste temperatuerkoeffisinten en binne se op sawat deselde temperatuer (om’t se sa tichtby binne).