Hoe kinne jo PCB ûntwerpe út in praktysk eachpunt?

PCB ( printplaat ) bedrading spilet in wichtige rol yn sirkels mei hege snelheid. Dit papier besprekt foaral it bedradingprobleem fan sirkels mei hege snelheid út in praktysk eachpunt. It haaddoel is om nije brûkers te helpen bewust te wurden fan ‘e protte ferskillende problemen dy’t moatte wurde beskôge by it ûntwerpen fan PCB-bedrading foar sirkels mei hege snelheid. In oar doel is om in ferfarskingsmateriaal te leverjen foar klanten dy’t in skoft net binne bleatsteld oan PCB -bedrading. Fanwegen beheinde romte is it net mooglik om alle problemen yn detail yn dit artikel te dekken, mar wy sille de kaaiûnderdielen besprekke dy’t de grutste ynfloed hawwe op it ferbetterjen fan sirkwyprestaasjes, it ferminderjen fan ûntwerptiid en it besparjen fan modifikaasjetiid.

ipcb

Hoe kinne jo PCB ûntwerpe út in praktysk eachpunt

Hoewol de fokus hjir is op sirkels relatearre oan operasjonele fersterkeren mei hege snelheid, binne de hjir besprutsen problemen en metoaden algemien fan tapassing op bedrading foar de measte oare hege snelheid analoge sirkwy. As operasjonele fersterkers operearje yn heul hege radiofrekwinsje (RF) bannen, is de prestaasjes fan it sirkwy foar in grut part ôfhinklik fan PCB -bedrading. Wat d’r útsjocht as in goed hege-prestaasjes circuitûntwerp op it “tekentafel” kin einigje mei midsmjittige prestaasjes as it lijt oan slordige bedrading. Foarôfgeand en oandacht foar wichtige details yn ‘t heule bedradingsproses sil helpe om de winske sirkwyprestaasjes te garandearjen.

Skematyske diagram

Hoewol goede skema’s gjin goede bedrading garandearje, begjint goede bedrading mei goede skema’s. It skematyske diagram moat foarsichtich wurde tekene en de sinjaalrjochting fan it heule circuit moat wurde beskôge. As jo ​​normale, konstante sinjaalstream hawwe fan lofts nei rjochts yn it skema, soene jo like goede sinjaalstream moatte hawwe op ‘e PCB. Jou safolle nuttige ynformaasje mooglik oer it skema. Om’t soms de circuit design engineer net beskikber is, sil de klant ús freegje om te helpen it probleem fan it circuit op te lossen. De ûntwerpers, technici en yngenieurs dy’t dit wurk dogge, sille heul tankber wêze, ynklusyf ús.

Njonken de gewoane referinsje -identifisearders, enerzjyferbrûk, en flatertolerânsjes, hokker oare ynformaasje moat wurde jûn yn in skema? Hjir binne wat suggestjes foar it omsette fan in gewoan skematyk yn in earsteklas skematyk. Foegje golffoarm ta, meganyske ynformaasje oer de shell, ôfdrukte rigellengte, leech gebiet; Jou oan hokker komponinten op ‘e PCB moatte wurde pleatst; Jou oanpassingsynformaasje, berik fan komponintwearde, ynformaasje oer waarmte -dissipaasje, ôfdrukte rigels foar kontrôleimpedânsje, notysjes, beskriuwing fan krekte sirkwyaksje … (ûnder oaren).

Fertrou gjinien

As jo ​​jo eigen bedrading net ûntwerpe, soargje der dan foar dat jo genôch tiid hawwe om it ûntwerp fan ‘e kabel te kontrolearjen. In bytsje previnsje is hjir hûndert kear in middel wurdich. Ferwachtsje net dat de bekabelingspersoan begrypt wat jo tinke. Jo ynput en begelieding is it wichtichste oan it begjin fan it ûntwerpproses foar bedrading. Hoe mear ynformaasje jo kinne leverje en hoe mear belutsen jo binne yn it ferbiningsproses, hoe better de PCB sil wêze as gefolch. Stel in foarlopich foltôgingspunt yn foar de yngenieur foar kabeldesign – in rappe kontrôle fan it rapport oer de fuortgong fan kabels dy’t jo wolle. Dizze “sletten lus” oanpak foarkomt dat bedrading ferdwaalt en sa minimalisearret de mooglikheid fan werwurkjen.

Ynstruksjes foar bedradingingenieurs omfetsje: in koarte beskriuwing fan sirkwyfunksjes, PCB -sketsen dy’t yn- en útfierposysjes oanjaan, PCB -kaskadearjende ynformaasje (bgl. Hoe dik it boerd is, hoefolle lagen d’r binne, details fan elke sinjaallaach en grûnflak – enerzjyferbrûk , grûn, analoge, digitale en RF -sinjalen); De lagen hawwe dy sinjalen nedich; De pleatsing fan wichtige komponinten fereaskje; De krekte lokaasje fan it bypass -elemint; Hokker printe rigels binne wichtich; Hokker rigels moatte ôfdrukte rigels fan impedânsje kontrolearje; Hokker rigels moatte oerienkomme mei de lingte; Ofmjittings fan komponinten; Hokker printe rigels moatte fier (of tichtby) fan elkoar wêze; Hokker rigels moatte fier (of tichtby) fan elkoar wêze; Hokker komponinten moatte fuort fan (of by) elkoar lizze; Hokker komponinten moatte boppe wurde pleatst en hokker op ‘e boaiem fan’ e PCB? Nea kleie dat jo immen tefolle ynformaasje moatte jaan – te min? Is; Tefolle? Hielendal net.

Ien learles: Sawat 10 jier lyn ûntwurp ik in mearlaach circuitboard foar oerflakberch-it boerd hie komponinten oan beide kanten. De platen binne bout oan in gouden plated aluminiumskaal (fanwegen de strikte skokbestindige spesifikaasjes). Pinnen dy’t foaroardieling trochgean trochjaan troch it boerd. De pin is ferbûn mei de PCB troch in lasdraad. It is in heul yngewikkeld apparaat. Guon fan ‘e komponinten op it boerd wurde brûkt foar testynstelling (SAT). Mar ik haw krekt definieare wêr’t dizze komponinten binne. Kinne jo riede wêr’t dizze komponinten binne ynstalleare? Under it boerd, trouwens. Produktingenieurs en technici binne net bliid as se it heule ding apart moatte nimme en it wer byinoar moatte sette neidat se it opsetten hawwe klear. Ik haw dy flater sûnt doe net makke.

lokaasje

Lykas yn PCB is lokaasje alles. Wêr’t in sirkwy op ‘e PCB wurdt pleatst, wêr’t de spesifike circuitkomponinten binne ynstalleare, en hokker oare sirkels derby lizze, binne allegear heul wichtich.

Normaal binne de ynput-, útfier- en stroomfoarsjenningsposysjes foarôf bepaald, mar it circuit tusken har moat “kreatyf” wêze. Dêrom kin oandacht jaan oan de details fan bedrading enoarme dividenden betelje. Begjin mei de lokaasje fan wichtige komponinten, beskôgje it circuit en de heule PCB. Spesifisearjen fan de lokaasje fan wichtige ûnderdielen en it paad fan sinjalen fanôf it begjin helpt te soargjen dat it ûntwerp wurket lykas bedoeld. De earste kear it ûntwerp goed krije ferminderet kosten en stress – en dus ûntwikkelingssyklusen.

Bypass de stroomfoarsjenning

Omgean fan ‘e machtkant fan’ e fersterker om lûd te ferminderjen is in wichtich aspekt fan it PCB-ûntwerpproses-sawol foar operasjonele fersterkeren mei hege snelheid as oare sirkels mei hege snelheid. D’r binne twa mienskiplike konfiguraasjes fan bypass operaasjes fersterkeren mei hege snelheid.

Power grounding: Dizze metoade is yn ‘e measte gefallen meast effisjint, mei meardere shuntkondensators om de stroompinnen fan’ e op amp direkt te ierde. Twa shuntkondensators binne oer it algemien genôch – mar it tafoegjen fan shuntkondensators kin foardielich wêze foar guon sirkwy.

Parallelle kondensatoaren mei ferskate kapasitânsjegegevens helpe derfoar te soargjen dat de pins fan ‘e stroomfoarsjenning allinich lege AC -impedânsje sjogge oer in brede band. Dit is foaral wichtich by de ferswakkingsfrekwinsje fan ‘e operasjonele fersterker macht ôfwizing ratio (PSR). De kondensator helpt kompensearjen foar de fermindere PSR fan ‘e fersterker. Aardingspaden dy’t lege impedânsje behâlde oer in protte tenx -berik sille helpe te soargjen dat skealik lûd de operasjonele fersterker net ynkomt. Figuer 1 yllustrearret de foardielen fan it brûken fan meardere tagelyk elektryske konteners. By lege frekwinsjes leverje grutte kondensatoren tagong ta grûn mei lege impedânsje. Mar ienris de frekwinsjes har resonânsjefrekwinsje berikke, wurde kondensatoren minder kapasityf en nimme se mear sensualiteit oan. Dêrom is it wichtich om meardere kondensatoren te hawwen: om’t de frekwinsjerespons fan ien kondensator begjint te ferminderjen, komt de frekwinsjerespons fan ‘e oare kondensator yn it spiel, en behâldt dêrmei in heul lege AC-impedânsje oer in protte tsien-oktaven.

Start direkt fan ‘e power pin fan’ e operasjonele fersterker; Kondensatoren mei minimale kapasiteit en minimale fysike grutte moatte op deselde kant fan ‘e PCB wurde pleatst as de operasjonele fersterker – sa ticht mooglik by de fersterker. De ierdklem fan ‘e kondensator moat direkt wurde oansletten op it ierdflak mei de koartste pin as ôfdrukte draad. De hjirboppe neamde ierdferbining moat sa ticht mooglik wêze oan ‘e lading fan’ e fersterker as mooglik om ynterferinsje tusken de krêft en it ierde ein te minimalisearjen. Figuer 2 yllustrearret dizze ferbiningmetoade.

Dit proses moat wurde herhelle foar sublarge kondensatoren. It is it bêste om te begjinnen mei in minimale kapasiteit fan 0.01 μF en in elektrolytyske kondensator te pleatsen mei in lege ekwivalente searyweerstand (ESR) fan 2.2 μF (of mear) dêroer. De kondensator fan 0.01 μF mei 0508 húsgrutte hat heul lege searyinduktânsje en treflike prestaasjes mei hege frekwinsje.

Power-to-power: In oare konfiguraasje brûkt ien of mear bypass-kondensatoren ferbûn tusken de positive en negative power-einen fan ‘e operasjonele fersterker. Dizze metoade wurdt faaks brûkt as it lestich is om fjouwer kondensatoren yn in sirkwy te konfigurearjen. It neidiel is dat de kondensatorhúshâldingsgrutte kin tanimme, om’t de spanning oer de kondensator twa kear de wearde is fan de bypass-metoade mei ien macht. It ferheegjen fan de spanning fereasket it ferheegjen fan de nominale ferdielingsspanning fan it apparaat, wat betsjuttet dat de húsfestingsgrutte fergruttet. Dizze oanpak kin de prestaasjes fan PSR en ferfoarming lykwols ferbetterje.

Om’t elk circuit en bedrading oars is, sille de konfiguraasje, nûmer en kapasitânsjegrutte fan kondensatoren ôfhingje fan ‘e easken fan it eigentlike circuit.

Parasitêre effekten

Parasitêre effekten binne letterlik glitches dy’t yn jo PCB slûpe en ravage, hoofdpijn, en ûnferklearbere ferneatiging op it circuit feroarsaakje. Se binne de ferburgen parasitêre kondensatoren en induktors dy’t siedzje yn sirkels mei hege snelheid. Wat omfettet de parasitêre induktânsje foarme troch de pakketpinne en te lang printe draad; Parasitêre kapasiteit foarme tusken pad nei grûn, pad nei power plane en pad nei printline; Ynteraksjes tusken trochgatten, en in protte oare mooglike effekten.