PCB ( PRINTED CIRCUIT ფორუმში ) გაყვანილობა გადამწყვეტ როლს ასრულებს მაღალი სიჩქარის სქემებში. ეს ნაშრომი ძირითადად განიხილავს მაღალსიჩქარიანი სქემების გაყვანილობის პრობლემას პრაქტიკული თვალსაზრისით. მთავარი მიზანია დაეხმაროს ახალ მომხმარებლებს გააცნობიერონ მრავალი განსხვავებული საკითხი, რომელიც უნდა იქნას გათვალისწინებული მაღალსიჩქარიანი სქემების PCB გაყვანილობის შემუშავებისას. კიდევ ერთი მიზანია უზრუნველყოს გამამხნევებელი მასალა იმ მომხმარებლებისთვის, რომლებიც გარკვეული დროის განმავლობაში არ იყვნენ PCB გაყვანილობის ქვეშ. შეზღუდული სივრცის გამო, შეუძლებელია ამ სტატიაში ყველა საკითხის დეტალურად გაშუქება, მაგრამ ჩვენ განვიხილავთ ძირითად ნაწილებს, რომლებიც უდიდეს გავლენას ახდენენ მიკროსქემის მუშაობის გაუმჯობესებაზე, დიზაინის დროის შემცირებაზე და მოდიფიკაციის დროის დაზოგვაზე.

როგორ შევქმნათ PCB პრაქტიკული თვალსაზრისით

მიუხედავად იმისა, რომ აქცენტი კეთდება მაღალსიჩქარიანი ოპერატიული გამაძლიერებლებთან დაკავშირებულ სქემებზე, აქ განხილული პრობლემები და მეთოდები ზოგადად გამოიყენება გაყვანილობისთვის სხვა მაღალი სიჩქარის ანალოგური სქემებისათვის. როდესაც საოპერაციო გამაძლიერებლები მუშაობენ ძალიან მაღალი რადიოსიხშირული (RF) ზოლებში, მიკროსქემის მოქმედება დიდწილად დამოკიდებულია PCB გაყვანილობაზე. ის, რაც გამოიყურება კარგი მაღალი ხარისხის მიკროსქემის დიზაინზე “ნახატის დაფაზე”, შეიძლება დასრულდეს უღიმღამო შესრულებით, თუკი მას აწუხებს დაუდევარი გაყვანილობა. გაყვანილობის პროცესში მნიშვნელოვანი დეტალების წინასწარი განხილვა და ყურადღება ხელს შეუწყობს სასურველი მიკროსქემის შესრულებას.

სქემატური სქემა

მიუხედავად იმისა, რომ კარგი სქემა არ იძლევა კარგ გაყვანილობას, კარგი გაყვანილობა იწყება კარგი სქემებით. სქემატური დიაგრამა ფრთხილად უნდა იყოს შედგენილი და გათვალისწინებული უნდა იყოს მთელი წრის სიგნალის მიმართულება. თუ თქვენ გაქვთ ნორმალური, სტაბილური სიგნალის ნაკადი მარცხნიდან მარჯვნივ სქემატურ სქემაში, თქვენ უნდა გქონდეთ იგივე კარგი სიგნალი PCB- ზე. მიეცით რაც შეიძლება მეტი სასარგებლო ინფორმაცია სქემატურზე. იმის გამო, რომ ხანდახან მიკროსქემის დიზაინის ინჟინერი არ არის ხელმისაწვდომი, მომხმარებელი გვთხოვს დაგეხმაროთ წრედის პრობლემის მოგვარებაში. დიზაინერები, ტექნიკოსები და ინჟინრები, რომლებიც ასრულებენ ამ სამუშაოს, ძალიან მადლიერები იქნებიან, მათ შორის ჩვენც.

ჩვეულებრივი საცნობარო იდენტიფიკატორების, ენერგიის მოხმარებისა და შეცდომების შემწყნარებლობის მიღმა, რა სხვა ინფორმაცია უნდა იყოს მოცემული სქემატურში? აქ არის რამოდენიმე წინადადება ჩვეულებრივი სქემატურის პირველხარისხოვან სქემად გადაქცევისთვის. დაამატეთ ტალღის ფორმა, მექანიკური ინფორმაცია ჭურვის შესახებ, დაბეჭდილი ხაზის სიგრძე, ცარიელი არე; მიუთითეთ რომელი კომპონენტები უნდა განთავსდეს PCB– ზე; მიეცით კორექტირების ინფორმაცია, კომპონენტის ღირებულების დიაპაზონი, სითბოს გაფრქვევის ინფორმაცია, კონტროლის წინაღობის დაბეჭდილი ხაზები, ჩანაწერები, მოკლე სქემის მოქმედების აღწერა… (სხვებს შორის).

არავის ენდოთ

თუ თქვენ არ შეიმუშავებთ თქვენს გაყვანილობას, დარწმუნდით, რომ დაუთმეთ ბევრი დრო კაბელის დიზაინის ორჯერ შესამოწმებლად. მცირე პრევენცია ასჯერ ღირს აქ სამკურნალო საშუალება. ნუ ელოდებით მავთულხლართებს, რომ გაიგონ რას ფიქრობთ. თქვენი შეყვანა და მითითება ყველაზე მნიშვნელოვანია გაყვანილობის დიზაინის პროცესის დასაწყისში. რაც უფრო მეტი ინფორმაცია შეგიძლიათ მოგაწოდოთ და რაც უფრო ჩართული ხართ გაყვანილობის პროცესში, მით უკეთესი იქნება PCB შედეგად. დაადგინეთ სავარაუდო დასრულების წერტილი საკაბელო დიზაინის ინჟინრისთვის – სწრაფი შემოწმება საკაბელო პროგრესის შესახებ. ეს “დახურული მარყუჟის” მიდგომა ხელს უშლის გაყვანილობის შეცდომაში შეყვანას და ამცირებს გადაკეთების შესაძლებლობას.

გაყვანილობის ინჟინრების ინსტრუქცია მოიცავს: მიკროსქემის ფუნქციების მოკლე აღწერას, PCB სკეტჩებს, რომლებიც მიუთითებენ შესასვლელ და გამომავალ პოზიციებს, PCB კასკადურ ინფორმაციას (მაგ., რამდენად სქელია დაფა, რამდენი ფენა არსებობს, თითოეული სიგნალის ფენის და დასაბუთებული სიბრტყის დეტალები – ენერგიის მოხმარება , სახმელეთო, ანალოგური, ციფრული და RF სიგნალები); ფენებს სჭირდებათ ეს სიგნალები; მოითხოვოს მნიშვნელოვანი კომპონენტების განთავსება; შემოვლითი ელემენტის ზუსტი ადგილმდებარეობა; რომელი დაბეჭდილი სტრიქონებია მნიშვნელოვანი; რომელი ხაზები უნდა აკონტროლებდეს წინაღობის დაბეჭდილ ხაზებს; რომელი ხაზები უნდა ემთხვეოდეს სიგრძეს; კომპონენტების ზომები; რომელი დაბეჭდილი სტრიქონები უნდა იყოს ერთმანეთისგან შორს (ან ახლოს); რომელი ხაზები უნდა იყოს ერთმანეთისგან შორს (ან ახლოს); რომელი კომპონენტები უნდა იყოს განლაგებული ერთმანეთისგან შორს (ან ახლოს); რომელი კომპონენტები უნდა იყოს მოთავსებული თავზე და რომელი PCB ბოლოში? არასოდეს წუწუნოთ იმის გამო, რომ ვინმეს უნდა მიაწოდოთ ძალიან ბევრი ინფორმაცია – ძალიან ცოტა? არის; Ძალიან ბევრი? არ ვიცი.

ერთი სასწავლო გაკვეთილი: დაახლოებით 10 წლის წინ, მე შევიმუშავე მრავალ ფენის ზედაპირზე დამონტაჟებული მიკროსქემის დაფა-დაფას ჰქონდა კომპონენტები ორივე მხარეს. ფირფიტები მიმაგრებულია მოოქროვილი ალუმინის გარსზე (მკაცრი დარტყმის საწინააღმდეგო მახასიათებლების გამო). ქინძისთავები, რომლებიც უზრუნველყოფენ მიკერძოებულობას, გადის დაფაზე. პინი უკავშირდება PCB– ს შედუღების მავთულის საშუალებით. ძალიან რთული მოწყობილობაა. დაფაზე არსებული ზოგიერთი კომპონენტი გამოიყენება სატესტო პარამეტრებისათვის (SAT). მაგრამ მე ზუსტად განვსაზღვრე სად არის ეს კომპონენტები. შეგიძლიათ გამოიცნოთ სად არის დამონტაჟებული ეს კომპონენტები? დაფის ქვეშ, სხვათა შორის. პროდუქტის ინჟინრები და ტექნიკოსები არ არიან კმაყოფილი, როდესაც მათ უნდა ამოიღონ ყველაფერი და დააბრუნონ მას შემდეგ, რაც დაამთავრებენ მის შექმნას. მას შემდეგ ეს შეცდომა არ დამიშვია.

საიდან

როგორც PCB– ში, ადგილმდებარეობა არის ყველაფერი. სად არის მოთავსებული სქემა PCB– ზე, სად არის დამონტაჟებული მისი კონკრეტული წრიული კომპონენტები და რა სხვა სქემებია მის მიმდებარედ, ეს ყველაფერი ძალიან მნიშვნელოვანია.

ჩვეულებრივ, შეყვანის, გამომავალი და დენის წყაროს პოზიციები წინასწარ არის განსაზღვრული, მაგრამ მათ შორის წრე უნდა იყოს “შემოქმედებითი”. ამიტომაც გაყვანილობის დეტალებს ყურადღების მიქცევა შეუძლია უზარმაზარი დივიდენდების გადახდა. დაიწყეთ ძირითადი კომპონენტების ადგილმდებარეობით, განიხილეთ წრე და მთელი PCB. საკვანძო კომპონენტების ადგილმდებარეობისა და სიგნალების ბილიკის დადგენა თავიდანვე გვეხმარება იმის უზრუნველსაყოფად, რომ დიზაინი მუშაობს ისე, როგორც განზრახული იყო. პირველად დიზაინის სწორად მიღება ამცირებს ხარჯს და სტრესს – და ამით განვითარების ციკლებს.

გვერდის ავლით დენის წყაროს

ხმაურის შესამცირებლად გამაძლიერებლის დენის მხარის გვერდის ავლით PCB დიზაინის პროცესის მნიშვნელოვანი ასპექტია-როგორც მაღალსიჩქარიანი ოპერატიული გამაძლიერებლებისთვის, ასევე სხვა მაღალსიჩქარიანი სქემებისთვის. არსებობს ორი საერთო კონფიგურაცია შემოვლითი მაღალსიჩქარიანი ოპერატიული გამაძლიერებლებისთვის.

სიმძლავრის დამიწება: ეს მეთოდი უმეტეს შემთხვევებში ყველაზე ეფექტურია, მრავალჯერადი შუნტირების კონდენსატორების გამოყენებით, რათა დამიწეროს ოპ გამაძლიერებლის დენის ქინძისთავები. ორი შუნტიანი კონდენსატორი ზოგადად საკმარისია – მაგრამ შუნტის კონდენსატორების დამატება შეიძლება სასარგებლო იყოს ზოგიერთი სქემისთვის.

კონდენსატორების განსხვავებული ტევადობის მნიშვნელობები ხელს უწყობს იმის უზრუნველყოფას, რომ კვების ბლოკი ხედავს მხოლოდ დაბალ AC წინაღობას ფართო დიაპაზონში. ეს განსაკუთრებით მნიშვნელოვანია ოპერატიული გამაძლიერებლის სიმძლავრის უარყოფის კოეფიციენტის (PSR) დაქვეითების სიხშირეზე. კონდენსატორი ხელს უწყობს გამაძლიერებლის შემცირებული PSR კომპენსირებას. დასაბუთებული ბილიკები, რომლებიც ინარჩუნებენ დაბალ წინაღობას მრავალ ათეულ დიაპაზონში, ხელს შეუწყობს იმის უზრუნველყოფას, რომ მავნე ხმაური არ შევიდეს საოპერაციო გამაძლიერებელში. დიაგრამა 1 ასახავს რამდენიმე ელექტრონული კონტეინერის გამოყენების უპირატესობას. დაბალ სიხშირეზე, დიდი კონდენსატორები უზრუნველყოფენ დაბალი წინაღობის მიწას. მაგრამ მას შემდეგ რაც სიხშირეები მიაღწევენ რეზონანსულ სიხშირეს, კონდენსატორები ხდება ნაკლებად ტევადი და იძენენ მეტ სენსუალურობას. ამიტომაც არის მნიშვნელოვანი მრავალჯერადი კონდენსატორის არსებობა: როდესაც ერთი კონდენსატორის სიხშირის რეაქცია იკლებს, მეორე კონდენსატორის სიხშირის რეაქცია მოქმედებს, რითაც შენარჩუნებულია ძალიან დაბალი AC წინაღობა მრავალ ათ ოქტავაზე.

დაიწყეთ უშუალოდ ოპერატიული გამაძლიერებლის დენის პინიდან; მინიმალური ტევადობის და მინიმალური ფიზიკური ზომის კონდენსატორები უნდა განთავსდეს PCB– ის იმავე მხარეს, როგორც საოპერაციო გამაძლიერებელი – რაც შეიძლება ახლოს გამაძლიერებელთან. კონდენსატორის დასაბუთებული ტერმინალი უშუალოდ უნდა იყოს მიერთებული დამიწების სიბრტყესთან უმოკლესი ქინძისთავით ან დაბეჭდილი მავთულით. ზემოაღნიშნული დამიწების კავშირი უნდა იყოს მაქსიმალურად ახლოს გამაძლიერებლის დატვირთვის ბოლომდე, რათა მინიმუმამდე შემცირდეს ჩარევა სიმძლავრესა და დამიწების ბოლოს შორის. სურათი 2 ასახავს კავშირის ამ მეთოდს.

ეს პროცესი უნდა განმეორდეს დიდი კონდენსატორებისთვის. უმჯობესია დაიწყოთ მინიმალური ტევადობით 0.01 μF და განათავსოთ ელექტროლიტური კონდენსატორი დაბალი ეკვივალენტური სერიის წინააღმდეგობით (ESR) 2.2 μF (ან მეტი) მასთან ახლოს. 0.01 μF კონდენსატორს 0508 საბინაო ზომით აქვს ძალიან დაბალი სერიის ინდუქტიურობა და შესანიშნავი მაღალი სიხშირის შესრულება.

სიმძლავრე: სხვა კონფიგურაცია იყენებს ერთ ან მეტ შემოვლითი კონდენსატორს, რომელიც დაკავშირებულია ოპერატიული გამაძლიერებლის დადებით და უარყოფით დენებს შორის. ეს მეთოდი ხშირად გამოიყენება მაშინ, როდესაც ძნელია ოთხი კონდენსატორის კონფიგურაცია წრედ. მინუსი ის არის, რომ კონდენსატორის კორპუსის ზომა შეიძლება გაიზარდოს, რადგან კონდენსატორზე ძაბვა ორჯერ აღემატება ერთჯერადი შემოვლითი მეთოდის მნიშვნელობას. ძაბვის გაზრდა მოითხოვს მოწყობილობის ნომინალური დაზიანების ძაბვის გაზრდას, რაც ნიშნავს საცხოვრებლის ზომის გაზრდას. ამასთან, ამ მიდგომამ შეიძლება გააუმჯობესოს PSR და დამახინჯების მოქმედება.

იმის გამო, რომ თითოეული წრე და გაყვანილობა განსხვავებულია, კონდენსატორების კონფიგურაცია, რიცხვი და ტევადობის მნიშვნელობა დამოკიდებული იქნება ფაქტობრივი წრის მოთხოვნებზე.

პარაზიტული ეფექტები

პარაზიტული ეფექტები არის ფაქტიურად ის ხარვეზები, რომლებიც შემოდის თქვენს PCB– ში და იწვევს ნგრევას, თავის ტკივილს და აუხსნელი განადგურებას წრეში. ეს არის ფარული პარაზიტული კონდენსატორები და ინდუქტორები, რომლებიც ჩაედინება მაღალსიჩქარიან სქემებში. რომელიც მოიცავს პარაზიტული ინდუქტიურობას, რომელიც წარმოიქმნება პაკეტის ქინძისთავით და დაბეჭდილი მავთულით ძალიან გრძელი; პარაზიტული ტევადობა წარმოიქმნება ბალიშამდე მიწას, ბალიშს დენის სიბრტყესა და ბალიშს ბეჭდვის ხაზს შორის; ხვრელებს შორის ურთიერთქმედება და სხვა მრავალი შესაძლო ეფექტი.