PRINTED CIRCUIT խորհուրդը բարդ խնդիրներ և լուծումներ

Հ. Ինչպես ավելի վաղ նշվեց պարզ դիմադրիչների մասին, պետք է լինեն որոշ դիմադրիչներ, որոնց կատարումը հենց այն է, ինչ մենք ակնկալում ենք: Ի՞նչ է տեղի ունենում մետաղալարերի մի հատվածի դիմադրության հետ:
Պատասխան ՝ իրավիճակն այլ է: Ենթադրաբար, դուք նկատի ունեք մի մետաղալար կամ մի հաղորդիչ ժապավեն տպագիր տպատախտակի վրա, որը գործում է որպես մետաղալար: Քանի որ սենյակային ջերմաստիճանի գերհաղորդիչները դեռ հասանելի չեն, մետաղական մետաղալարերի ցանկացած երկարություն հանդես է գալիս որպես ցածր դիմադրության դիմադրություն (որը նաև գործում է որպես կոնդենսատոր և ինդուկտոր), և դրա ազդեցությունը շղթայի վրա պետք է հաշվի առնել:
2. Հարց. Փոքր ազդանշանային շղթայում շատ կարճ պղնձե մետաղալարերի դիմադրությունը չպետք է կարևոր լինի:
Պատասխան ՝ դիտարկենք 16 բիթանոց ADC ՝ 5k ω մուտքային դիմադրությամբ: Ենթադրենք, որ ADC մուտքի ազդանշանային գիծը բաղկացած է տիպիկ տպագիր տպատախտակից (0.038 մմ հաստությամբ, 0.25 մմ լայնությամբ) ՝ 10 սմ երկարությամբ հաղորդիչ ժապավենով: Այն ունի մոտ 0.18 ω դիմադրություն սենյակային ջերմաստիճանում, ինչը փոքր-ինչ պակաս է 5K ω × 2 × 2-16-ից և արտադրում է 2LSB շահույթի սխալ ՝ լրիվ աստիճանի:
Կարելի է ենթադրել, որ այս խնդիրը կարող է մեղմվել, եթե, ինչպես արդեն եղել է, ՏԵՍԱՆՅՈԹ տպատախտակի հաղորդիչ գոտին ավելի լայն լինի: Անալոգային սխեմաներում, ընդհանուր առմամբ, նախընտրելի է օգտագործել ավելի լայն գոտի, սակայն շատ PCB դիզայներներ (և PCB դիզայներներ) նախընտրում են օգտագործել նվազագույն գոտու լայնությունը `ազդանշանային գծի տեղադրումը հեշտացնելու համար: Եզրափակելով ՝ կարևոր է հաշվարկել հաղորդունակ խմբի դիմադրությունը և վերլուծել դրա դերը բոլոր հնարավոր խնդիրներում:
3. Հարց. Արդյո՞ք խնդիր կա չափազանց մեծ լայնությամբ հաղորդիչ ժապավենի և Մետաղական շերտի տպագրված տախտակի հետևի մասում:
Պատասխան ՝ փոքր հարց է: Չնայած Տպված տպատախտակի հաղորդիչ գոտուց տարողունակությունը կարևոր է (նույնիսկ ցածր հաճախականության սխեմաների համար, որոնք կարող են առաջացնել բարձր հաճախականությամբ մակաբույծ տատանումներ), այն միշտ պետք է նախ գնահատվի: Եթե ​​դա այդպես չէ, նույնիսկ մեծ հաղորդունակություն կազմող լայն հաղորդունակ խումբը խնդիր չէ: Խնդիրների առաջացման դեպքում ստորերկրյա հարթության մի փոքր տարածք կարող է հեռացվել `երկրի վրա թողունակությունը նվազեցնելու համար:
Հարց. Մի պահ թողեք այս հարցը: Ի՞նչ է գետնափոր ինքնաթիռը:
Պատ. ՝ Եթե ՏՊԱԳՐՎԱ circuit տախտակի (կամ բազմաշերտ տպագիր տպատախտակի ամբողջ միջերես) պղնձե փայլաթիթեղը օգտագործվում է հիմնավորման համար, ապա սա այն է, ինչ մենք անվանում ենք հիմնավորման հարթություն: Groundանկացած հողալար պետք է դասավորվի հնարավոր ամենափոքր դիմադրությամբ և ինդուկտիվությամբ: Եթե ​​համակարգը օգտագործում է հողակցող հարթություն, ապա ավելի քիչ հավանական է, որ այն ազդի երկրային աղմուկից: Բացի այդ, հիմնավորման հարթությունն ունի նաև պաշտպանիչ և հովացման գործառույթ
Հարց. Այստեղ նշված հիմնավորման ինքնաթիռը դժվար է արտադրողների համար, այնպես չէ՞:
20 տարի առաջ ինչ -որ խնդիրներ կային: Այսօր, տպիչի տպատախտակներում ամրացնողի, զոդման դիմադրության և ալիքների եռակցման տեխնոլոգիայի կատարելագործման շնորհիվ, հիմնավորող ինքնաթիռի արտադրությունը դարձել է տպագիր տպատախտակների սովորական գործողություն:
Հ. Դուք ասացիք, որ ստորերկրյա հարթության միջոցով համակարգը գետնի աղմուկին ենթարկելու հնարավորությունը շատ փոքր է: Ի՞նչ է մնում գետնի աղմուկի խնդրից, որը հնարավոր չէ լուծել:
Պատասխան. Հիմնավորված աղմուկի համակարգի հիմնական միացումն ունի գրունտային հարթություն, սակայն դրա դիմադրությունը և ինդուկտիվությունը զրոյական չեն. Եթե արտաքին հոսանքի աղբյուրը բավականաչափ ուժեղ է, դա կազդի ճշգրիտ ազդանշանների վրա: Այս խնդիրը կարող է նվազագույնի հասցվել `տպագրական տպատախտակները պատշաճ կերպով դասավորելով, որպեսզի բարձր հոսանքը չանցնի այն տարածքները, որոնք ազդում են ճշգրիտ ազդանշանների հիմնավորման լարման վրա: Երբեմն գետնի հարթության խզումը կամ ճեղքը կարող է շեղել մի մեծ հիմնավորման հոսանք զգայուն տարածքից, սակայն գետնի հարթության բռնի փոփոխությունը կարող է ազդանշանը շեղել նաև զգայուն տարածքի մեջ, ուստի այդպիսի տեխնիկան պետք է զգուշությամբ կիրառվի:
Հ. Ինչպե՞ս կարող եմ իմանալ հիմնավորված հարթության վրա առաջացած լարման անկումը:
Ա. Սովորաբար լարման անկումը կարող է չափվել, բայց երբեմն հաշվարկներ կարող են կատարվել ՝ հիմնված հիմնավորման հարթությունում նյութի դիմադրության վրա (պղնձի անվանական 1 ունցիան ունի 045 մ ω /resistance դիմադրություն) և դրա երկարությունը հաղորդիչ գոտի, որի միջով անցնում է հոսանքը, չնայած հաշվարկները կարող են բարդ լինել: DC- ից ցածր հաճախականության (50kHz) տիրույթում լարումները կարող են չափվել գործիքավորման ուժեղացուցիչներով, ինչպիսիք են AMP02 կամ AD620:
Ուժեղացուցիչի շահույթը սահմանվել է 1000 և միացված է օսլիլոսկոպին `5mV/div զգայունությամբ: Ուժեղացուցիչը կարող է մատակարարվել էներգիայի նույն աղբյուրից, ինչ փորձարկվող շղթան կամ իր սեփական էներգիայի աղբյուրից: Այնուամենայնիվ, եթե ուժեղացուցիչի հիմքը անջատված է իր հզորության բազայից, ապա օսլիլոսկոպը պետք է միացված լինի օգտագործվող էներգիայի սխեմայի հզորության բազային:
Հողային հարթության ցանկացած երկու կետերի միջև դիմադրությունը կարելի է չափել ՝ երկու կետերին զոնդ ավելացնելով: Ամրացուցիչի շահույթի և օսլիլոսկոպի զգայունության համադրությունը թույլ է տալիս չափման զգայունությունը հասնել 5μV/div: Ուժեղացուցիչից եկող աղմուկը կբարձրացնի տատանումների ալիքի կորի լայնությունը մոտ 3μV- ով, բայց դեռ հնարավոր է հասնել մոտ 1μV թույլատրելիության, ինչը բավական է գետնի աղմուկի մեծ մասը մինչև 80% վստահությամբ տարբերելու համար:
Հ. Ի՞նչ պետք է նշել վերը նշված փորձարկման մեթոդի վերաբերյալ:
Պատ. ՝ alternանկացած այլընտրանքային մագնիսական դաշտ կբերի լարվածություն զոնդի կապարի վրա, որը կարող է փորձարկվել ՝ զոնդերը միմյանց կարճ միացնելով (և գետնի դիմադրությանը շեղման ուղի ապահովելով) և դիտելով տատանումների ալիքի ձևը: Դիտարկվող AC ալիքի ձևը պայմանավորված է ինդուկցիայով և կարող է նվազագույնի հասցվել ՝ փոխելով կապարի դիրքը կամ փորձելով վերացնել մագնիսական դաշտը: Բացի այդ, անհրաժեշտ է ապահովել, որ ուժեղացուցիչի հիմնավորումը միացված լինի համակարգի հիմնավորմանը: Եթե ​​ուժեղացուցիչն ունի այս կապը, շեղման վերադարձի ուղի չկա, և ուժեղացուցիչը չի աշխատի: Հիմնավորումը պետք է նաև ապահովի, որ օգտագործվող հիմնավորման մեթոդը չխանգարի փորձարկվող շղթայի ընթացիկ բաշխմանը:
Հ. Ինչպե՞ս չափել բարձր հաճախականության հիմնավորման աղմուկը:
A: Դժվար է չափել hf աղմուկը համապատասխան լայնաշերտ գործիքավորման ուժեղացուցիչով, ուստի hf և VHF պասիվ զոնդերը տեղին են: Այն բաղկացած է ֆերիտային մագնիսական օղակից (արտաքին տրամագիծը ՝ 6 ~ 8 մմ), յուրաքանչյուրից 6 ~ 10 պտույտով երկու կծիկով: Բարձր հաճախականությամբ մեկուսիչ տրանսֆորմատոր ձևավորելու համար մեկ կծիկ միացված է սպեկտրի անալիզատորի մուտքին, իսկ մյուսը `զոնդին:
Փորձարկման մեթոդը նման է ցածր հաճախականության գործին, սակայն սպեկտրի անալիզատորը օգտագործում է ամպլիտուդա-հաճախականությունների բնորոշ կորեր `աղմուկը ներկայացնելու համար: Ի տարբերություն ժամանակի տիրույթի հատկությունների, աղմուկի աղբյուրները կարելի է հեշտությամբ տարբերել `ելնելով դրանց հաճախականության բնութագրերից: Բացի այդ, սպեկտրի անալիզատորի զգայունությունը առնվազն 60 դԲ -ից բարձր է, քան լայնաշերտ տատանումների ցուցիչը:
Հ. – Ի՞նչ կասեք մետաղալարերի ինդուկտիվության մասին:
Պատ.. Հաղորդիչների և PCB հաղորդիչ գոտիների ինդուկտիվությունը չի կարող անտեսվել ավելի բարձր հաճախականությունների դեպքում: Ուղիղ մետաղալարերի և հաղորդիչ ժապավենի ինդուկտիվությունը հաշվարկելու համար այստեղ ներկայացվում է երկու մոտարկում:
Օրինակ, 1 սմ երկարությամբ և 0.25 մմ լայնությամբ հաղորդիչ ժապավենը կստեղծի 10nH ինդուկտիվություն:
Հաղորդիչի ինդուկտիվություն = 0.0002LLN2LR-0.75 μH
Օրինակ, 1 սմ երկարությամբ 0.5 մմ արտաքին տրամագծով մետաղալարերի ինդուկտիվությունը 7.26 նժ է (2R = 0.5 մմ, L = 1 սմ)
Հաղորդիչ գոտու ինդուկտիվություն = 0.0002LLN2LW+H+0.2235W+HL+0.5μH
Օրինակ, 1 սմ լայնությամբ 0.25 մմ տպագիր տպատախտակի հաղորդիչ գոտու ինդուկտիվությունը 9.59nh է (H = 0.038 մմ, W = 0.25 մմ, L = 1 սմ):
Այնուամենայնիվ, ինդուկտիվ ռեակտիվությունը սովորաբար շատ ավելի փոքր է, քան մակաբուծական հոսքը և կտրված ինդուկտիվ շղթայի ինդուկցիոն լարումը: Օղակի տարածքը պետք է նվազագույնի հասցվի, քանի որ առաջացած լարումը համաչափ է օղակի տարածքին: Դա հեշտ է անել, երբ լարերը ոլորված զույգերով են:
Տպագիր տպատախտակներում կապարի և վերադարձի ուղիները պետք է մոտ լինեն միմյանց: Հաղորդալարերի փոքր փոփոխությունները հաճախ նվազագույնի են հասցնում ազդեցությունը, տե՛ս աղբյուրը A, որը զուգորդված է ցածր էներգիայի օղակով B:
Նվազեցնելով օղակի տարածքը կամ միացնելով օղակների միջև հեռավորությունը `նվազագույնի կհասցնի ազդեցությունը: Օղակի տարածքը սովորաբար նվազեցվում է նվազագույնի, իսկ միացման օղակների միջև հեռավորությունը առավելագույնի հասցվում է: Մագնիսական պաշտպանությունը երբեմն պահանջվում է, բայց թանկ է և հակված է մեխանիկական խափանման, ուստի խուսափեք դրանից:
11. Հարց. Կիրառական ինժեներների հարց ու պատասխանի մեջ հաճախ նշվում է ինտեգրալ սխեմաների ոչ իդեալական վարքագիծը: Պետք է ավելի հեշտ լինի օգտագործել այնպիսի պարզ բաղադրիչներ, ինչպիսիք են դիմադրողները: Բացատրեք իդեալական բաղադրիչների մոտիկությունը:
Ես պարզապես ուզում եմ, որ դիմադրիչը իդեալական սարք լինի, բայց ռեզիստորի առաջատար կարճ գլանը գործում է ճիշտ այնպես, ինչպես մաքուր դիմադրիչը: Փաստացի դիմադրությունը պարունակում է նաև երևակայական դիմադրության բաղադրիչ `ռեակտիվության բաղադրիչ: Դիմադրիչների մեծամասնությունը իրենց դիմադրությանը զուգահեռ ունեն փոքր հզորություն (սովորաբար 1 -ից 3pF): Թեև որոշ ֆիլմերի դիմադրիչներ, նրանց դիմադրողական ֆիլմերում պարուրաձև ակոսի կտրումը հիմնականում ինդուկտիվ է, բայց նրանց ինդուկտիվ ռեակտիվությունը տասնյակ կամ հարյուրավոր նահեն է (nH): Իհարկե, մետաղալարերի վերքերի դիմադրությունները հիմնականում ինդուկտիվ են, այլ ոչ թե տարողունակ (գոնե ցածր հաճախականությունների դեպքում): Ի վերջո, մետաղալարով ռեզիստորները պատրաստված են կծիկներից, այնպես որ հազվադեպ չէ, որ մետաղալարերի դիմադրողականությունը ունեն մի քանի միկրոմ (μH) կամ տասնյակ միկրոմ ինդուկտիվություն, կամ նույնիսկ այսպես կոչված «ոչ ինդուկտիվ» մետաղալարերի դիմադրողականություն: (որտեղ կծիկների կեսը փաթաթված է ժամացույցի սլաքի ուղղությամբ, իսկ մյուս կեսը ՝ ժամացույցի սլաքի հակառակ ուղղությամբ): Որպեսզի կծիկի երկու կեսերի արտադրած ինդուկտիվությունը չեղյալ հայտարարի միմյանց) նույնպես ունի 1μH կամ ավելի մնացորդային ինդուկտիվություն: Մոտ 10k ω- ից բարձր մետաղալարով ռեզիստորների համար մնացած դիմադրողները հիմնականում տարողունակ են, քան ինդուկտիվ, իսկ հզորությունը մինչև 10 pF, ավելի բարձր, քան ստանդարտ բարակ թաղանթի կամ սինթետիկ ռեզիստորների հզորությունը: Այս ռեակտիվությունը պետք է ուշադիր դիտարկվի `ռեզիստորներ պարունակող բարձր հաճախականության սխեմաների նախագծման ժամանակ:
Հարց. Բայց ձեր նկարագրած սխեմաներից շատերն օգտագործվում են DC- ի կամ շատ ցածր հաճախականությունների ճշգրիտ չափումների համար: Թափառող ինդուկտորներն ու թափառող կոնդենսատորներն այս ծրագրերում անտեղի են, այնպես չէ՞:
A: այո: Քանի որ տրանզիստորները (և՛ դիսկրետ, և՛ ինտեգրալ սխեմաներում) ունեն լայն լայնության լայնություն, երբեմն տատանումները կարող են առաջանալ հարյուրավոր կամ հազարավոր մեգահերց գոտիներում, երբ միացումն ավարտվում է ինդուկտիվ բեռով: Տատանումների հետ կապված փոխհատուցման և ուղղման գործողությունները վատ ազդեցություն են ունենում ցածր հաճախականության ճշգրտության և կայունության վրա:
Ավելի վատ, տատանումները կարող են տեսանելի չլինել տատանումների վրա, քանի որ տատանումների թողունակությունը չափազանց ցածր է չափվող բարձր հաճախականության տատանումների թողունակության համեմատ, կամ այն ​​պատճառով, որ տատանումները դադարեցնելու համար բավական է տատանումների լիցքի հզորությունը: Լավագույն մեթոդը լայնածավալ (ցածր հաճախականությունից մինչև 15 ԳՀց բարձր) սպեկտրի անալիզատոր օգտագործելն է `համակարգը մակաբուծական տատանումների առկայությունը ստուգելու համար: Այս ստուգումը պետք է կատարվի, երբ մուտքը տատանվում է ամբողջ դինամիկ տիրույթի վրա, քանի որ պարազիտային տատանումները երբեմն տեղի են ունենում մուտքի գոտու շատ նեղ տիրույթում:
Հարց. Կա՞ն հարցեր ռեզիստորների վերաբերյալ:
Պատ. ՝ Ռեզիստորի դիմադրությունը ֆիքսված չէ, այլ տատանվում է ջերմաստիճանի հետ: Temperatureերմաստիճանի գործակիցը (TC) տատանվում է մի քանի PPM /° C (միլիոներորդներ մեկ աստիճանի համար) մինչև մի քանի հազար PPM /° C: Առավել կայուն ռեզիստորներն են մետաղալարով կամ մետաղական թաղանթով դիմադրողները, իսկ ամենավատը `սինթետիկ ածխածնային թաղանթային դիմադրողները:
Temperatureերմաստիճանի մեծ գործակիցները երբեմն կարող են օգտակար լինել (a +3500ppm/ ° C ռեզիստորը կարող է օգտագործվել փոխհատուցման դիոդի բնութագրական հավասարման մեջ kT/ Q- ի փոխհատուցման համար, ինչպես նախկինում նշվել էր «Կիրառման ինժեներների հարցուպատասխան» -ում): Բայց ընդհանուր առմամբ ջերմաստիճանի հետ դիմադրությունը կարող է ճշգրիտ սխեմաների սխալի աղբյուր լինել:
Եթե ​​սխեմայի ճշգրտությունը կախված է տարբեր ջերմաստիճանի գործակիցներով երկու ռեզիստորների համընկնումից, ապա անկախ նրանից, թե որքան լավ է համընկնում մի ջերմաստիճանում, այն մյուսին չի համընկնի: Նույնիսկ եթե երկու դիմադրության ջերմաստիճանի գործակիցները համընկնում են, երաշխիք չկա, որ դրանք կմնան նույն ջերմաստիճանում: Ներքին էներգիայի սպառման կամ համակարգում ջերմության աղբյուրից փոխանցվող արտաքին ջերմության առաջացումը կարող է առաջացնել ջերմաստիճանի անհամապատասխանություն, ինչը հանգեցնում է դիմադրության: Նույնիսկ բարձրորակ մետաղալարով կամ մետաղական թաղանթով դիմադրողները կարող են ունենալ հարյուրավոր (կամ նույնիսկ հազարավոր) PPM / temperature ջերմաստիճանի անհամապատասխանություններ: Ակնհայտ լուծումն այն է, որ օգտագործվի երկու դիմադրություն, որոնք կառուցված են այնպես, որ երկուսն էլ շատ մոտ լինեն նույն մատրիցային, որպեսզի համակարգի ճշգրտությունը լավ համընկնի բոլոր ժամանակներում: Ենթածրագիրը կարող է լինել սիլիցիումային վաֆլիներ, որոնք մոդելավորում են ճշգրիտ ինտեգրալ սխեմաներ, ապակե վաֆլի կամ մետաղական թաղանթներ: Անկախ սուբստրատից, երկու ռեզիստորները լավ են համընկնում արտադրության ընթացքում, ունեն լավ համապատասխան ջերմաստիճանի գործակիցներ և գտնվում են գրեթե նույն ջերմաստիճանում (քանի որ դրանք այնքան մոտ են):