પીસીબી ( પ્રિન્ટેડ સર્કિટ બોર્ડ ) હાઇ-સ્પીડ સર્કિટમાં વાયરિંગ મુખ્ય ભૂમિકા ભજવે છે. આ પેપર મુખ્યત્વે પ્રાયોગિક દૃષ્ટિકોણથી હાઇ-સ્પીડ સર્કિટની વાયરિંગ સમસ્યાની ચર્ચા કરે છે. મુખ્ય ઉદ્દેશ નવા વપરાશકર્તાઓને હાઇ-સ્પીડ સર્કિટ માટે પીસીબી વાયરિંગ ડિઝાઇન કરતી વખતે ધ્યાનમાં લેવાની જરૂર પડે તેવા ઘણા જુદા જુદા મુદ્દાઓથી વાકેફ કરવામાં મદદ કરવાનો છે. બીજો ઉદ્દેશ એવા ગ્રાહકો માટે રિફ્રેશર મટિરિયલ આપવાનો છે જે કેટલાક સમયથી પીસીબી વાયરિંગના સંપર્કમાં આવ્યા નથી. મર્યાદિત જગ્યાને કારણે, આ લેખમાં તમામ મુદ્દાઓને વિગતવાર આવરી લેવાનું શક્ય નથી, પરંતુ અમે સર્કિટ કામગીરી સુધારવા, ડિઝાઇન સમય ઘટાડવા અને ફેરફાર સમય બચાવવા પર સૌથી વધુ અસર ધરાવતા મુખ્ય ભાગોની ચર્ચા કરીશું.

પ્રાયોગિક દ્રષ્ટિકોણથી પીસીબીની રચના કેવી રીતે કરવી

તેમ છતાં અહીં ધ્યાન હાઇ સ્પીડ ઓપરેશનલ એમ્પ્લીફાયર્સ સંબંધિત સર્કિટ પર છે, અહીં ચર્ચા કરેલી સમસ્યાઓ અને પદ્ધતિઓ સામાન્ય રીતે મોટાભાગના અન્ય હાઇ સ્પીડ એનાલોગ સર્કિટ્સ માટે વાયરિંગ પર લાગુ પડે છે. જ્યારે ઓપરેશનલ એમ્પ્લીફાયર ખૂબ radioંચી રેડિયો ફ્રીક્વન્સી (આરએફ) બેન્ડમાં કાર્ય કરે છે, ત્યારે સર્કિટનું પ્રદર્શન મોટે ભાગે પીસીબી વાયરિંગ પર આધારિત છે. “ડ્રોઇંગ બોર્ડ” પર સારી હાઇ-પર્ફોર્મન્સ સર્કિટ ડિઝાઇન જેવી લાગે છે, જો તે અસ્થિર વાયરિંગથી પીડાય છે તો તે સામાન્ય કામગીરી સાથે સમાપ્ત થઈ શકે છે. પૂર્વ-વિચારણા અને સમગ્ર વાયરિંગ પ્રક્રિયા દરમ્યાન મહત્વની વિગતો પર ધ્યાન આપવાથી ઇચ્છિત સર્કિટ કામગીરીની ખાતરી કરવામાં મદદ મળશે.

યોજનાકીય ડાયાગ્રામ

જો કે સારી સ્કીમેટિક્સ સારી વાયરિંગની ખાતરી આપતી નથી, સારી વાયરિંગ સારી સ્કીમેટિક્સથી શરૂ થાય છે. યોજનાકીય આકૃતિ કાળજીપૂર્વક દોરવામાં આવવી જોઈએ અને સમગ્ર સર્કિટની સિગ્નલ દિશા ધ્યાનમાં લેવી જોઈએ. જો તમારી પાસે યોજનાકીયમાં ડાબેથી જમણે સામાન્ય, સ્થિર સિગ્નલ પ્રવાહ હોય, તો તમારી પાસે PCB પર સારો સિગ્નલ પ્રવાહ હોવો જોઈએ. યોજનાકીય પર શક્ય તેટલી ઉપયોગી માહિતી આપો. કારણ કે કેટલીક વખત સર્કિટ ડિઝાઇન ઇજનેર ઉપલબ્ધ નથી, ગ્રાહક અમને સર્કિટની સમસ્યા હલ કરવામાં મદદ કરવા કહેશે. આ કામ કરનાર ડિઝાઇનર્સ, ટેકનિશિયન અને એન્જિનિયરો અમારા સહિત ખૂબ આભારી રહેશે.

સામાન્ય સંદર્ભ ઓળખકર્તાઓ, વીજ વપરાશ, અને ભૂલ સહનશીલતા ઉપરાંત, યોજનાકીયમાં બીજી કઈ માહિતી આપવી જોઈએ? સામાન્ય યોજનાકીયને પ્રથમ વર્ગની યોજનામાં ફેરવવા માટે અહીં કેટલાક સૂચનો છે. વેવફોર્મ, શેલ વિશેની યાંત્રિક માહિતી, મુદ્રિત રેખા લંબાઈ, ખાલી વિસ્તાર ઉમેરો; પીસીબી પર કયા ઘટકો મૂકવાની જરૂર છે તે સૂચવો; એડજસ્ટમેન્ટ માહિતી, ઘટક મૂલ્ય શ્રેણી, ગરમી વિસર્જન માહિતી, નિયંત્રણ અવબાધ મુદ્રિત રેખાઓ, નોંધો, સંક્ષિપ્ત સર્કિટ ક્રિયા વર્ણન આપો … (બીજાઓ વચ્ચે).

કોઈ પર વિશ્વાસ ન કરો

જો તમે તમારી પોતાની વાયરિંગ ડિઝાઇન નથી કરતા, તો કેબલરની ડિઝાઇનને બે વાર તપાસવા માટે પુષ્કળ સમય આપવાની ખાતરી કરો. અહીં થોડો નિવારણ સો ગણો ઉપાય છે. તમે જે વિચારી રહ્યા છો તે કેબલિંગ વ્યક્તિ સમજે તેવી અપેક્ષા રાખશો નહીં. વાયરિંગ ડિઝાઇન પ્રક્રિયાની શરૂઆતમાં તમારું ઇનપુટ અને માર્ગદર્શન સૌથી મહત્વનું છે. તમે જેટલી વધુ માહિતી પૂરી પાડી શકો છો અને તમે વાયરિંગ પ્રક્રિયામાં વધુ સંકળાયેલા છો, તેના પરિણામે પીસીબી વધુ સારું રહેશે. કેબલિંગ એન્જિનિયર માટે કામચલાઉ સમાપ્તિ બિંદુ સેટ કરો – તમે ઇચ્છો છો તે કેબલિંગ પ્રગતિ અહેવાલની ઝડપી તપાસ. આ “બંધ લૂપ” અભિગમ વાયરિંગને ભટકાતા અટકાવે છે અને આમ ફરીથી કામ કરવાની સંભાવનાને ઘટાડે છે.

વાયરિંગ એન્જિનિયરો માટે સૂચનાઓમાં શામેલ છે: સર્કિટ ફંક્શન્સનું ટૂંકું વર્ણન, ઇનપુટ અને આઉટપુટ પોઝિશન દર્શાવતા PCB સ્કેચ, PCB કેસ્કેડીંગ માહિતી (દા.ત., બોર્ડ કેટલું જાડું છે, કેટલા સ્તરો છે, દરેક સિગ્નલ લેયર અને ગ્રાઉન્ડિંગ પ્લેનની વિગતો – વીજ વપરાશ , ગ્રાઉન્ડ, એનાલોગ, ડિજિટલ અને આરએફ સિગ્નલો); સ્તરોને તે સંકેતોની જરૂર છે; મહત્વપૂર્ણ ઘટકોની પ્લેસમેન્ટની જરૂર છે; બાયપાસ તત્વનું ચોક્કસ સ્થાન; કઈ મુદ્રિત રેખાઓ મહત્વની છે; કઈ લાઇનોએ અવબાધ છાપેલ રેખાઓને નિયંત્રિત કરવાની જરૂર છે; કઈ રેખાઓ લંબાઈ સાથે મેળ ખાવાની જરૂર છે; ઘટકોના પરિમાણો; કઈ મુદ્રિત રેખાઓ એકબીજાથી દૂર (અથવા નજીક) હોવી જરૂરી છે; કઈ રેખાઓ એકબીજાથી દૂર (અથવા નજીક) હોવી જરૂરી છે; કયા ઘટકોને એકબીજાથી દૂર (અથવા નજીક) સ્થિત કરવાની જરૂર છે; કયા ઘટકો ટોચ પર મૂકવા જોઈએ અને કયા પીસીબીના તળિયે? ક્યારેય કોઈને વધારે માહિતી આપવાની ફરિયાદ ન કરો – બહુ ઓછી? છે; ઘણુ બધુ? અંતે તમામ નથી.

એક શીખવાનો પાઠ: લગભગ 10 વર્ષ પહેલા, મેં મલ્ટી લેયર સરફેસ માઉન્ટ સર્કિટ બોર્ડની રચના કરી હતી-બોર્ડમાં બંને બાજુ ઘટકો હતા. પ્લેટોને ગોલ્ડ-પ્લેટેડ એલ્યુમિનિયમ શેલ (કડક શોકપ્રૂફ સ્પષ્ટીકરણોને કારણે) પર બાંધવામાં આવે છે. પિન જે બાયસ ફીડ-થ્રુ પૂરી પાડે છે તે બોર્ડમાંથી પસાર થાય છે. પીન વેલ્ડીંગ વાયર દ્વારા પીસીબી સાથે જોડાયેલ છે. તે ખૂબ જ જટિલ ઉપકરણ છે. બોર્ડના કેટલાક ઘટકો ટેસ્ટ સેટિંગ (SAT) માટે વપરાય છે. પરંતુ મેં આ ઘટકો ક્યાં છે તે બરાબર વ્યાખ્યાયિત કર્યું છે. શું તમે અનુમાન કરી શકો છો કે આ ઘટકો ક્યાં સ્થાપિત થયેલ છે? બોર્ડ હેઠળ, માર્ગ દ્વારા. પ્રોડક્ટ એન્જિનિયરો અને ટેકનિશિયન ખુશ નથી જ્યારે તેમને આખી વસ્તુ અલગ કરવી પડે અને તેને સેટ કરવાનું સમાપ્ત કર્યા પછી તેને પાછું એકસાથે મૂકવું પડે. ત્યારથી મેં તે ભૂલ કરી નથી.

સ્થાન

પીસીબીની જેમ, સ્થાન બધું છે. પીસીબી પર ક્યાં સર્કિટ મૂકવામાં આવે છે, જ્યાં તેના ચોક્કસ સર્કિટ ઘટકો સ્થાપિત થાય છે, અને તેની બાજુમાં અન્ય સર્કિટ્સ શું છે તે બધું ખૂબ જ મહત્વપૂર્ણ છે.

સામાન્ય રીતે, ઇનપુટ, આઉટપુટ અને પાવર સપ્લાય પોઝિશન્સ પૂર્વનિર્ધારિત હોય છે, પરંતુ તેમની વચ્ચેનું સર્કિટ “સર્જનાત્મક” હોવું જરૂરી છે. આથી જ વાયરિંગની વિગતો પર ધ્યાન આપવાથી ભારે ડિવિડન્ડ ચૂકવી શકાય છે. મુખ્ય ઘટકોના સ્થાનથી પ્રારંભ કરો, સર્કિટ અને સમગ્ર પીસીબીનો વિચાર કરો. કી ઘટકોનું સ્થાન અને શરૂઆતથી સિગ્નલોનો માર્ગ સ્પષ્ટ કરવાથી ખાતરી થાય છે કે ડિઝાઇન હેતુ મુજબ કાર્ય કરે છે. પ્રથમ વખત ડિઝાઇન મેળવવી ખર્ચ અને તણાવ ઘટાડે છે – અને આમ વિકાસ ચક્ર.

વીજ પુરવઠો બાયપાસ કરો

અવાજ ઘટાડવા માટે એમ્પ્લીફાયરની પાવર બાજુને બાયપાસ કરવું એ પીસીબી ડિઝાઇન પ્રક્રિયાનું એક મહત્વનું પાસું છે-બંને હાઇ-સ્પીડ ઓપરેશનલ એમ્પ્લીફાયર્સ અને અન્ય હાઇ-સ્પીડ સર્કિટ માટે. બાયપાસ હાઇ સ્પીડ ઓપરેશનલ એમ્પ્લીફાયર્સની બે સામાન્ય ગોઠવણીઓ છે.

પાવર ગ્રાઉન્ડિંગ: આ પદ્ધતિ મોટાભાગના કેસોમાં સૌથી વધુ કાર્યક્ષમ છે, ઓપ એમ્પના પાવર પિનને સીધા ગ્રાઉન્ડ કરવા માટે બહુવિધ શંટ કેપેસિટરનો ઉપયોગ કરે છે. બે શન્ટ કેપેસિટર સામાન્ય રીતે પૂરતા હોય છે – પરંતુ કેટલાક સર્કિટ માટે શન્ટ કેપેસિટર્સ ઉમેરવાનું ફાયદાકારક હોઈ શકે છે.

વિવિધ કેપેસિટેન્સ મૂલ્યો સાથે સમાંતર કેપેસિટર્સ એ ખાતરી કરવામાં મદદ કરે છે કે પાવર સપ્લાય પિન વિશાળ બેન્ડ પર માત્ર ઓછી એસી અવબાધ જુએ છે. ઓપરેશનલ એમ્પ્લીફાયર પાવર રિજેક્શન રેશિયો (PSR) એટેન્યુએશન ફ્રીક્વન્સીમાં આ ખાસ કરીને મહત્વનું છે. કેપેસિટર એમ્પ્લીફાયરના ઘટાડેલા PSR ની ભરપાઈ કરવામાં મદદ કરે છે. ગ્રાઉન્ડિંગ પાથ જે ઘણી ટેન્ક્સ રેન્જ પર નીચી અવરોધ જાળવી રાખે છે તે સુનિશ્ચિત કરવામાં મદદ કરશે કે હાનિકારક અવાજ ઓપરેશનલ એમ્પ્લીફાયરમાં દાખલ થતો નથી. આકૃતિ 1 બહુવિધ સહવર્તી વિદ્યુત કન્ટેનરનો ઉપયોગ કરવાના ફાયદાઓને સમજાવે છે. ઓછી ફ્રીક્વન્સીઝ પર, મોટા કેપેસિટર ઓછી અવબાધ ગ્રાઉન્ડ એક્સેસ પ્રદાન કરે છે. પરંતુ એકવાર ફ્રીક્વન્સીઝ તેમના પડઘો આવર્તન સુધી પહોંચે છે, કેપેસિટર ઓછી કેપેસિટીવ બની જાય છે અને વધુ વિષયાસક્તતા લે છે. તેથી જ બહુવિધ કેપેસિટર હોવું અગત્યનું છે: જેમ કે એક કેપેસિટરનો ફ્રીક્વન્સી રિસ્પોન્સ ઘટવાનું શરૂ થાય છે, બીજા કેપેસિટરનો ફ્રીક્વન્સી રિસ્પોન્સ રમતમાં આવે છે, આમ ઘણા દસ-અષ્ટકો પર ખૂબ જ ઓછી એસી અવબાધ જાળવી રાખે છે.

ઓપરેશનલ એમ્પ્લીફાયરના પાવર પિનથી સીધા શરૂ કરો; લઘુતમ કેપેસીટન્સ અને લઘુત્તમ ભૌતિક કદ ધરાવતા કેપેસિટરને ઓપરેશનલ એમ્પ્લીફાયરની જેમ પીસીબીની સમાન બાજુએ મુકવા જોઈએ – શક્ય તેટલા એમ્પ્લીફાયરની નજીક. કેપેસિટરનું ગ્રાઉન્ડિંગ ટર્મિનલ ટૂંકા પિન અથવા પ્રિન્ટેડ વાયર સાથે સીધા ગ્રાઉન્ડિંગ પ્લેન સાથે જોડાયેલું હોવું જોઈએ. ઉપર જણાવેલ ગ્રાઉન્ડિંગ કનેક્શન પાવર અને ગ્રાઉન્ડિંગ એન્ડ વચ્ચેની દખલ ઘટાડવા માટે એમ્પ્લીફાયરના લોડ એન્ડની શક્ય તેટલી નજીક હશે. આકૃતિ 2 આ જોડાણ પદ્ધતિને સમજાવે છે.

સબલાર્જ કેપેસિટર માટે આ પ્રક્રિયાનું પુનરાવર્તન થવું જોઈએ. 0.01 μF ની ન્યૂનતમ કેપેસીટન્સથી પ્રારંભ કરવું અને તેની નજીક 2.2 μF (અથવા વધુ) ની ઓછી સમકક્ષ શ્રેણી પ્રતિકાર (ESR) સાથે ઇલેક્ટ્રોલાઇટિક કેપેસિટર મૂકવું શ્રેષ્ઠ છે. 0.01 હાઉસિંગ સાઇઝવાળા 0508 μF કેપેસિટરમાં ખૂબ ઓછી શ્રેણીની ઇન્ડક્ટન્સ અને ઉત્તમ ઉચ્ચ આવર્તન કામગીરી છે.

પાવર-ટુ-પાવર: અન્ય રૂપરેખાંકન ઓપરેશનલ એમ્પ્લીફાયરના હકારાત્મક અને નકારાત્મક પાવર એન્ડ્સ વચ્ચે જોડાયેલા એક અથવા વધુ બાયપાસ કેપેસિટર્સનો ઉપયોગ કરે છે. જ્યારે સર્કિટમાં ચાર કેપેસિટરને ગોઠવવાનું મુશ્કેલ હોય ત્યારે આ પદ્ધતિનો વારંવાર ઉપયોગ થાય છે. ગેરલાભ એ છે કે કેપેસિટર હાઉસિંગનું કદ વધી શકે છે કારણ કે કેપેસિટરની આજુબાજુનું વોલ્ટેજ સિંગલ-પાવર બાયપાસ પદ્ધતિથી બમણું છે. વોલ્ટેજ વધારવા માટે ઉપકરણના રેટેડ બ્રેકડાઉન વોલ્ટેજને વધારવાની જરૂર છે, જેનો અર્થ છે કે હાઉસિંગનું કદ વધારવું. જો કે, આ અભિગમ PSR અને વિકૃતિ પ્રદર્શનને સુધારી શકે છે.

કારણ કે દરેક સર્કિટ અને વાયરિંગ અલગ છે, કેપેસિટરનું રૂપરેખાંકન, સંખ્યા અને કેપેસિટેન્સ મૂલ્ય વાસ્તવિક સર્કિટની જરૂરિયાતો પર આધારિત રહેશે.

પરોપજીવી અસરો

પરોપજીવી અસરો શાબ્દિક અવરોધો છે જે તમારા PCB માં ઝલક કરે છે અને સર્કિટ પર વિનાશ, માથાનો દુખાવો અને ન સમજાય તેવી પાયમાલી કરે છે. તે છુપાયેલા પરોપજીવી કેપેસિટર અને ઇન્ડક્ટર્સ છે જે હાઇ-સ્પીડ સર્કિટમાં પ્રવેશ કરે છે. જેમાં પેકેજ પિન અને પ્રિન્ટેડ વાયર દ્વારા રચાયેલી પરોપજીવી ઇન્ડક્ટન્સનો સમાવેશ થાય છે; પેડ ટુ ગ્રાઉન્ડ, પેડ ટુ પાવર પ્લેન અને પેડ ટુ પ્રિન્ટ લાઇન વચ્ચે પેરાસીટીક કેપેસીટન્સ રચાય છે; થ્રુ-હોલ્સ અને અન્ય ઘણી સંભવિત અસરો વચ્ચે ક્રિયાપ્રતિક્રિયા.