Prentað hringrás borð erfið vandamál og lausnir

Sp .: Eins og áður hefur komið fram um einfalda viðnám, þá hljóta að vera einhverir viðnám sem hafa nákvæmlega það sem við búumst við. Hvað verður um viðnám vírhluta?
A: Ástandið er öðruvísi. Væntanlega ertu að vísa til vír eða leiðandi hljómsveitar í prentplötu sem virkar sem vír. Þar sem ofurleiðarar við stofuhita eru ekki enn fáanlegir, þá virkar hvaða lengd málmvír sem er viðnám með lágri viðnám (sem einnig virkar sem þétti og spóla) og verður að íhuga áhrif hennar á hringrásina.
2. Sp .: Viðnám mjög stutts koparvírs í litlu merki hringrás má ekki vera mikilvægt?
A: við skulum íhuga 16 bita ADC með inntaksviðnám 5k ω. Gerum ráð fyrir að merkislína að ADC inntakinu samanstendur af dæmigerðu prentuðu hringrásarborði (0.038 mm þykkt, 0.25 mm breitt) með leiðandi band 10 cm að lengd. Það hefur viðnám um það bil 0.18 ω við stofuhita, sem er aðeins minna en 5K ω × 2 × 2-16 og framleiðir ávinningvillu 2LSB við fulla gráðu.
Vafalaust er hægt að draga úr þessu vandamáli ef, eins og það er nú þegar, er leiðandi band PRINTED hringrásarinnar gert breiðara. Í hliðstæðum hringrásum er almennt æskilegt að nota breiðara band, en margir PCB hönnuðir (og PCB hönnuðir) kjósa að nota lágmarks bandbreidd til að auðvelda staðsetningu merkislínu. Að lokum er mikilvægt að reikna út mótstöðu leiðandi hljómsveitarinnar og greina hlutverk þess í öllum hugsanlegum vandamálum.
3. Sp.: Er vandamál með rýmd leiðandi hljómsveitarinnar með of stóra breidd og málmlagið aftan á PRENTA hringrásinni?
A: Þetta er lítil spurning. Þó að rafrýmd frá leiðandi hljómsveit PRINTED hringrásarinnar sé mikilvæg (jafnvel fyrir lágtíðni hringrás, sem getur framkallað hátíðni sníkjudýrs sveiflur), ætti alltaf að áætla það fyrst. Ef þetta er ekki raunin, jafnvel breitt leiðandi band sem myndar mikla rýmd er ekki vandamál. Ef vandamál koma upp er hægt að fjarlægja lítið svæði af jarðplaninu til að minnka rýmd til jarðar.
Sp .: Skildu þessa spurningu eftir um stund! Hvað er jarðtengingarplanið?
A: Ef koparpappír á allri hlið PRENTAÐRA hringrásarbúnaðar (eða allt millilag fjöllags prentplötu) er notað til jarðtengingar, þá er þetta það sem við köllum jarðtengingarplan. Sérhverjum jarðvír skal raðað með sem minnstri viðnám og hvatvísi. Ef kerfi notar jarðtengingarplan er ólíklegra að það hafi áhrif á jarðháða. Að auki hefur jarðtengingarplanið einnig virkni til að verja og kæla
Sp .: Jarðflugvélin sem nefnd er hér er erfið fyrir framleiðendur, ekki satt?
A: Það voru einhver vandamál fyrir 20 árum síðan. Í dag, vegna endurbóta á bindiefni, lóðaþol og öldulotunartækni í prentuðum hringrásartöflum, hefur framleiðsla á jarðtengdu plani orðið venjuleg aðgerð prentaðra hringrásartækja.
Sp.: Þú sagðir að möguleikinn á að láta kerfi verða fyrir hávaða frá jörðu með því að nota jarðplan er mjög lítill. Hvað er eftir af hávaðavandanum sem ekki er hægt að leysa?
A: Grunnrás jarðtengdra hávaðakerfis er með jarðplani, en viðnám þess og hvatvísi eru ekki núll – ef ytri straumgjafinn er nógu sterkur mun það hafa áhrif á nákvæm merki. Hægt er að lágmarka þetta vandamál með því að raða prentplötunum rétt þannig að mikill straumur flæði ekki til svæða sem hafa áhrif á jarðspennu nákvæmnismerkja. Stundum getur brot eða rifur í jörðinni dregið mikinn jarðtengdan straum frá viðkvæmu svæðinu, en með því að breyta jörðinni með valdi getur það einnig flutt merkið inn í viðkvæma svæðið, þannig að slík tækni verður að nota með varúð.
Sp.: Hvernig veit ég spennufallið sem myndast í jarðtengdu plani?
A: venjulega er hægt að mæla spennufallið, en stundum er hægt að gera útreikninga á grundvelli viðnáms efnisins í jarðtengdu plani (að nafnvirði 1 eyri af kopar hefur viðnám 045m ω /□) og lengd leiðandi band sem straumurinn fer í gegnum, þó útreikningar geti verið flóknir. Hægt er að mæla spennu á DC til lág tíðni (50kHz) sviðs með tækjamagnara eins og AMP02 eða AD620.
Magnaraukningin var stillt á 1000 og tengd við sveiflusjá með næmi 5mV/div. Magnarinn má fá frá sama aflgjafa og hringrásin sem er prófuð, eða frá eigin aflgjafa. Hins vegar, ef magnari jarðar er aðskilinn frá aflstöðvum sínum, verður sveiflusjáin að vera tengd við aflgrunn rafmagnsrásarinnar sem notuð er.
Viðnám milli tveggja punkta á jörðinni má mæla með því að bæta rannsaka við punktana tvo. Samsetningin af magnaraaukningu og næmi sveifluspegils gerir mælingarnæmi nægt 5μV/div. Hávaði frá magnaranum mun auka breidd sveiflusveifluferils sveiflukerfisins um 3μV en samt er hægt að ná upplausn um 1μV – nóg til að greina mestan hávaða frá jörðu með allt að 80% öryggi.
Sp .: Hvað ætti að taka fram varðandi ofangreinda prófunaraðferð?
A: Sérhvert skiptis segulsvið veldur spennu á leiðaranum, sem hægt er að prófa með því að skammta hringina til hvers annars (og veita sveigjuleið til jarðarviðnáms) og fylgjast með sveifluformi sveifluspásins. AC -bylgjuformið sem sést er vegna örvunar og hægt er að lágmarka það með því að breyta stöðu blýsins eða með því að reyna að útrýma segulsviðinu. Að auki er nauðsynlegt að tryggja að jarðtenging magnarans sé tengd við jarðtengingu kerfisins. Ef magnarinn er með þessa tengingu er engin sveigja afturleið og magnarinn mun ekki virka. Jarðtenging ætti einnig að tryggja að jarðtengingaraðferðin sem notuð er trufli ekki dreifingu hringrásarinnar sem er prófuð.
Sp.: Hvernig á að mæla hátíðni jarðtengingar hávaða?
A: Það er erfitt að mæla jarðháða hávaða með viðeigandi breiðbandstækjumagnara, þannig að óvirkar prófanir hf og VHF eru viðeigandi. Það samanstendur af ferrít segulhring (ytri þvermál 6 ~ 8 mm) með tveimur spólum sem eru 6-10 snúningar hvor. Til að mynda hátíðni einangrunarspenni er ein spóla tengd við inntak litrófgreiningarinnar og hin við rannsakann.
Prófunaraðferðin er svipuð lágtíðni, en litrófsmælirinn notar amplitude-tíðni einkennandi ferla til að tákna hávaða. Ólíkt eiginleikum tímaléna er auðvelt að greina hávaða út frá tíðnieinkennum þeirra. Að auki er næmi litrófsmælitækisins að minnsta kosti 60dB hærra en breiðbandssveifilsins.
Sp .: Hvað með hvatvísi vír?
A: Ekki er hægt að hunsa hvatvísi leiðara og PCB leiðandi hljómsveita við hærri tíðni. Til að reikna hvatvísi beinnar vír og leiðandi band, eru hér kynntar tvær nálægingar.
Til dæmis mun leiðandi band 1 cm langt og 0.25 mm breitt mynda hvatvísi 10nH.
Óleiðni leiðara = 0.0002LLN2LR-0.75 μH
Til dæmis er hvatvísi 1 cm langur 0.5 mm vír í ytri þvermál 7.26nh (2R = 0.5mm, L = 1cm)
Leiðandi sveigjanleiki = 0.0002LLN2LW+H+0.2235W+HL+0.5μH
Til dæmis er hvatvísi 1 cm breitt 0.25 mm prentaðs hringrásarborðs 9.59nh (H = 0.038 mm, W = 0.25 mm, L = 1 cm).
Samt sem áður er hvatavirkni venjulega mun minni en sníkjudreifingarrennsli og völdum spennu skurðspennuhringrásarinnar. Það verður að lágmarka lykkjusvæðið vegna þess að framkölluð spenna er í réttu hlutfalli við lykkjusvæðið. Þetta er auðvelt að gera þegar raflögn er snúið par.
Í prentuðum hringrásum ættu leiðar- og afturleiðir að vera þétt saman. Lítil breyting á raflögn lágmarkar oft áhrifin, sjá heimild A tengd við lágorkulykkju B.
Að draga úr lykkjusvæði eða auka fjarlægð milli tengihringja mun lágmarka áhrifin. Yfirleitt er lykkjusvæðið minnkað í lágmarki og fjarlægðin milli tengihringanna er hámarks. Stundum er þörf á segulvörn, en er dýr og hætt við vélrænni bilun, svo forðastu það.
11. Sp.: Í fyrirspurnum og svörum fyrir verkfræðinga er oft nefnt óhugsjón hegðun samþættra hringrása. Það ætti að vera auðveldara að nota einfalda íhluti eins og viðnám. Útskýrðu nálægð hugsjónra íhluta.
A: Ég vil bara að mótspyrna sé tilvalið tæki, en stutti strokkurinn við blý mótstöðu virkar nákvæmlega eins og hreinn viðnám. Raunveruleg viðnám inniheldur einnig ímyndaða mótstöðuþáttinn – hvarfþáttinn. Flestir viðnám hafa lítið rými (venjulega 1 til 3pF) samhliða viðnámi þeirra. Þrátt fyrir að sumir filmuviðnám, skurður í grindhylki í viðnámskvikum þeirra sé að mestu leyti inductive, þá er inductive reactance þeirra tugir eða hundruð nahen (nH). Auðvitað eru viðnám vírslota almennt inductive fremur en rafrýmd (að minnsta kosti við lága tíðni). Þegar öllu er á botninn hvolft eru vírsársviðnám gerðar úr spólum, þannig að það er ekki óalgengt að vírsársviðnám hafi nokkurra míkróhm (μH) eða tugi míkróma, eða jafnvel svokallaða „ósinnleiðandi“ vírsárviðnám (þar sem helmingur vafninganna er sáraður réttsælis en hinn helmingurinn rangsælis). Þannig að hvatvísi sem myndast af tveimur helmingum spólu aflýsir hver öðrum) hefur einnig 1μH eða meira af leifarspennu. Fyrir hágæða vír-sár mótspyrnur yfir um það bil 10k ω, þá eru eftirstöðvarnar að mestu leyti rafrýmdar frekar en inductive og rafrýmdin er allt að 10pF, hærri en venjulegrar þunnfilmu eða tilbúinna mótspyrna. Þessa hvarfgirni verður að íhuga vandlega þegar hannað er hátíðni hringrás sem inniheldur viðnám.
Sp .: En margar hringrásirnar sem þú lýsir eru notaðar til nákvæmra mælinga við DC eða mjög lága tíðni. Villuleysir og villtir þéttir skipta engu máli í þessum forritum, ekki satt?
A: já. Vegna þess að smári (bæði aðskildir og innan samþættra hringrásar) hafa mjög breiða bandbreidd geta sveiflur stundum átt sér stað í hundruðum eða þúsundum megahertz hljómsveita þegar hringrásin endar með inductive load. Jöfnun og leiðréttingaraðgerðir í tengslum við sveiflur hafa slæm áhrif á lágtíðni nákvæmni og stöðugleika.
Verra er að sveiflurnar eru kannski ekki sýnilegar í sveiflusjá heldur vegna þess að bandbreidd sveifluspárinnar er of lítil miðað við bandbreidd hátíðnissveiflnanna sem mæld eru, eða vegna þess að hleðslugeta sveiflukennarans er nægjanleg til að stöðva sveiflurnar. Besta aðferðin er að nota breitt band (lágtíðni til 15GHz fyrir ofan) litrófstæki til að athuga hvort sníkjudýr sveiflur séu í kerfinu. Þessi athugun ætti að gera þegar inntakið er breytilegt yfir allt kraftmikið svið, vegna þess að sníkjusveiflur koma stundum fyrir á mjög þröngu svið inntaksbandsins.
Sp .: Eru einhverjar spurningar um viðnám?
A: Viðnám viðnáms er ekki fast, en er mismunandi eftir hitastigi. Hitastuðullinn (TC) er breytilegur frá nokkrum PPM /° C (milljónasti á gráðu á Celsíus) í nokkur þúsund PPM /° C. Stöðugustu viðnámin eru vírssár eða málmfilmuviðnám, og þau verstu eru tilbúið kolefnisfilmviðnám.
Stórir hitastuðlar geta stundum verið gagnlegir (hægt er að nota +3500ppm/ ° C viðnám til að bæta upp fyrir kT/ Q í tengi díóða einkennandi jöfnu, eins og áður var getið í Q&AS fyrir forritunarverkfræðinga). En almennt getur viðnám með hitastigi valdið villu í nákvæmni hringrásum.
Ef nákvæmni hringrásarinnar veltur á samsvörun tveggja viðnáms með mismunandi hitastuðla, þá passar það ekki við hitt hitastigið, sama hversu vel það passar við annað hitastigið. Jafnvel þótt hitastuðlar tveggja mótspyrna passi saman, þá er engin trygging fyrir því að þeir haldist við sama hitastig. Sjálfhiti sem myndast við innri orkunotkun eða ytri hita sem send er frá hitagjafa í kerfinu getur valdið ósamræmi í hitastigi og leitt til viðnáms. Jafnvel hágæða vírsár eða málmfilmviðnám geta haft ósamræmi í hitastigi hundruða (eða jafnvel þúsunda) PPM / ℃. Hin augljósa lausn er að nota tvo viðnám sem eru smíðaðir þannig að þeir eru báðir mjög nálægt sama fylkinu, þannig að nákvæmni kerfisins henti alltaf vel. Undirlagið getur verið kísillskífur sem líkja eftir nákvæmum samþættum hringrásum, glerplötum eða málmfilmum. Óháð undirlaginu passa mótspyrnurnar tvær vel við framleiðslu, hafa hitastuðla sem passa vel og eru við næstum sama hitastig (vegna þess að þeir eru svo nálægt).