Баспа платасы қиын мәселелер мен шешімдер

Q: Қарапайым резисторлар туралы бұрын айтылғандай, кейбір резисторлар болуы керек, олардың өнімділігі біз күткендей. Сым қимасының кедергісімен не болады?
Ж: Жағдай басқаша. Шамасы, сіз сым ретінде әрекет ететін баспа тақтасындағы сымды немесе өткізгіш жолақты айтып отырсыз. Бөлме температурасындағы суперөткізгіштер әлі жоқ болғандықтан, металл сымның кез келген ұзындығы төмен қарсылықты резистор ретінде әрекет етеді (ол конденсатор мен индуктор ретінде де әрекет етеді) және оның тізбекке әсерін ескеру қажет.
2. С: Кішкене сигналдық тізбектегі өте қысқа мыс сымның кедергісі маңызды болмауы керек пе?
Ж: кіріс кедергісі 16к with болатын 5 биттік ADC қарастырайық. ADC кірісіне сигнал желісі ұзындығы 0.038 см өткізгіш жолағы бар типтік баспа схемасынан тұрады (қалыңдығы 0.25 мм, ені 10 мм). Ол бөлме температурасында шамамен 0.18 resistance қарсылыққа ие, бұл 5K ω × 2 × 2-16 шамасынан сәл төмен және толық дәрежеде 2LSB жоғарылау қатесін шығарады.
Егер бұл PRINTED тақтасының өткізгіш диапазоны кеңірек болса, бұл мәселені жеңілдетуге болады. Аналогты схемаларда әдетте кең диапазонды қолданған жөн, бірақ көптеген ПХД дизайнерлері (және ПХД дизайнерлері) сигнал желісінің орналасуын жеңілдету үшін диапазонның минималды енін қолдануды жөн көреді. Қорытындылай келе, өткізгіш жолақтың кедергісін есептеп, оның барлық мүмкін болатын есептердегі рөлін талдау маңызды.
3. Сұрақ: Өте үлкен ені бар өткізгіш жолақтың және PRINTED тақтасының артқы жағындағы металл қабатының сыйымдылығында мәселе бар ма?
Ж: Бұл кішкентай сұрақ. PRINTED платасының өткізгіш жолағының сыйымдылығы маңызды болғанымен (жоғары жиілікті паразиттік тербелістерді шығара алатын төмен жиілікті тізбектер үшін де), оны әрқашан бірінші кезекте бағалау керек. Егер бұлай болмаса, үлкен сыйымдылықты құрайтын кең өткізгіш жолақ та қиындық тудырмайды. Егер проблемалар туындаса, жерге сыйымдылықты төмендету үшін жердегі жазықтықтың кішкене бөлігін алып тастауға болады.
Сұрақ: Бұл сұрақты бір сәтке қалдырыңыз! Жерге қосылатын ұшақ дегеніміз не?
Ж: Егер жерлендіру үшін БАСЫЛҒАН тақтаның барлық жағындағы мыс фольга (немесе көп қабатты баспа тақтасының барлық қабаты) пайдаланылса, онда біз оны жерге тұйықтау деп атаймыз. Кез келген жерге тұйықталатын сым мүмкіндігінше аз қарсылық пен индуктивтілікпен орналасуы керек. Егер жүйе жерге тұйықталу жазықтығын қолданса, оған жерге тұйықталу әсер етпейді. Сонымен қатар, жерге тұйықталатын жазықтықта қорғаныс және салқындату функциясы бар
Сұрақ: Мұнда айтылған жерге қосатын ұшақ өндірушілер үшін қиын, солай ма?
Ж: 20 жыл бұрын кейбір проблемалар болды. Бүгінде баспа платаларындағы байланыстырғышты, дәнекерлеуге төзімділікті және толқынмен дәнекерлеу технологиясын жақсартудың арқасында жерге тұйықталатын жазықтық өндірісі баспа платаларының әдеттегі жұмысына айналды.
Сұрақ: Сіз жердегі жазықтықты қолдану арқылы жүйені жердің шуылына ұшырау мүмкіндігі өте аз дедіңіз. Жердегі шу мәселесінде шешілмейтін не қалды?
Ж: Жерлендірілген шу жүйесінің негізгі схемасында жерге жазықтық бар, бірақ оның кедергісі мен индуктивтілігі нөлге тең емес – егер сыртқы ток көзі жеткілікті күшті болса, ол дәл сигналдарға әсер етеді. Басып шығарылған тақталарды дұрыс орналастыру арқылы бұл мәселені азайтуға болады, осылайша жоғары ток дәл сигналдардың жерге тұйықталу кернеуіне әсер ететін жерлерге түспейді. Кейде жердегі жазықтықтағы үзіліс немесе саңылау үлкен жерге тұйықталатын токты сезімтал аймақтан бұрып жіберуі мүмкін, бірақ жердің жазықтығын күшпен өзгерту де сигналды сезімтал аймаққа аударуы мүмкін, сондықтан мұндай техниканы абайлап қолдану керек.
С: Жерге қосылған жазықтықта кернеудің төмендеуін қалай білуге ​​болады?
Ж: әдетте кернеудің төмендеуін өлшеуге болады, бірақ кейде жерге тұйықталатын материалдың кедергісіне (номиналды 1 унция мыстың кедергісі 045м ω /□) және оның ұзындығына байланысты есептеулер жүргізуге болады. ток өткізетін өткізгіш диапазон, бірақ есептеулер күрделі болуы мүмкін. Тұрақты токтан төмен жиілікті (50кГц) диапазонындағы кернеулерді AMP02 немесе AD620 сияқты аспаптық күшейткіштермен өлшеуге болады.
Күшейткіштің күшейтілуі 1000 -ға орнатылды және 5мВ/див сезімталдығы бар осциллографқа қосылды. Күшейткіш тексерілетін тізбекпен бірдей қуат көзінен немесе өзінің қуат көзінен берілуі мүмкін. Алайда, егер күшейткіштің жері оның қуат базасынан бөлінсе, осциллограф қолданылатын қуат тізбегінің қуат базасына қосылуы керек.
Жердегі жазықтықтағы кез келген екі нүктенің арасындағы қарсылықты екі нүктеге зонд қосу арқылы өлшеуге болады. Күшейткіш күшейткіш пен осциллограф сезімталдығының комбинациясы өлшеу сезімталдығын 5мВ/див -ке дейін жеткізуге мүмкіндік береді. Күшейткіштен келетін шу осциллографтың толқын пішіні қисығының енін шамамен 3 мВ арттырады, бірақ шамамен 1 мВ ажыратымдылыққа қол жеткізуге болады – 80% сенімділікпен жердегі шудың көп бөлігін ажыратуға жеткілікті.
Сұрақ: Жоғарыда көрсетілген тест әдісі туралы нені ескеру керек?
Ж: Кез келген ауыспалы магнит өрісі зондтардың бір-біріне қысқа тұйықталуымен (және жерге қарсылықтың ауытқу жолын қамтамасыз ету арқылы) және осциллографтың толқындық формасын бақылау арқылы тексеруге болатын зонд сымында кернеуді тудырады. Айнымалы токтың толқындық формасы индукцияға байланысты және оны сымның орнын өзгерту арқылы немесе магнит өрісін жою арқылы азайтуға болады. Сонымен қатар, күшейткіштің жерге тұйықталуы жүйенің жерге тұйықталуына қосылғанын қамтамасыз ету қажет. Егер күшейткіште мұндай байланыс болса, ауытқудың кері жолы болмайды және күшейткіш жұмыс істемейді. Жерлендіру сонымен қатар қолданылатын жерге қосу әдісі тексерілетін тізбектің ағымдағы таралуына кедергі жасамауын қамтамасыз етуі керек.
С: Жоғары жиілікті жерге тұйықталу шуын қалай өлшеуге болады?
Ж: Тиісті кең жолақты аспаптық күшейткішпен жердегі шу деңгейін өлшеу қиын, сондықтан HF және VHF пассивті зондтары сәйкес келеді. Ол феррит магниттік сақинадан тұрады (сыртқы диаметрі 6 ~ 8мм), әрқайсысы 6 ~ 10 бұрылысты екі катушкамен. Жоғары жиілікті оқшаулау трансформаторын қалыптастыру үшін бір катушка спектр анализаторының кірісіне, екіншісі зондқа қосылады.
Сынақ әдісі төмен жиілікті жағдайға ұқсас, бірақ спектр анализаторы шуды көрсету үшін амплитудалық-жиіліктік сипаттамалық қисықтарды қолданады. Уақыт доменінің қасиеттерінен айырмашылығы, шу көздерін олардың жиілік сипаттамаларына байланысты оңай ажыратуға болады. Сонымен қатар, спектрлі анализатордың сезімталдығы кең жолақты осциллографқа қарағанда кемінде 60дБ жоғары.
С: Сымның индуктивтілігі туралы не деуге болады?
Ж: Өткізгіштер мен ПХД өткізгіш жолақтарының индуктивтілігін жоғары жиілікте елемеуге болмайды. Түзу сым мен өткізгіш жолақтың индуктивтілігін есептеу үшін мұнда екі жуықтау енгізілген.
Мысалы, ұзындығы 1 см және ені 0.25 мм өткізгіш жолақ 10nH индуктивтілігін құрайды.
Өткізгіштің индуктивтілігі = 0.0002LLN2LR-0.75 мкГ
Мысалы, ұзындығы 1см сыртқы диаметрі 0.5 мм сымның индуктивтілігі 7.26 н / с (2R = 0.5 мм, L = 1 см)
Өткізгіштік индуктивтілік = 0.0002LLN2LW+H+0.2235W+HL+0.5μH
Мысалы, ені 1см 0.25мм баспа тізбегінің өткізгіш жолағының индуктивтілігі 9.59н / сағ (Н = 0.038мм, В = 0.25мм, Л = 1см).
Алайда индуктивті реактивтілік әдетте паразиттік ағын мен индуктивті тізбектің индукцияланған кернеуінен әлдеқайда аз. Ілмек аймағын азайту керек, себебі индукцияланған кернеу контур аймағына пропорционалды. Сым бұралған кезде бұл оңай орындалады.
Баспа тақталарында кіріс және қайтару жолдары бір -біріне жақын болуы керек. Электр сымдарының шағын өзгерістері әсерді азайтады, төмен энергиялы В контуры қосылған А көзін қараңыз.
Ілмек аймағын азайту немесе ілмектер арасындағы қашықтықты ұлғайту әсерді азайтады. Ілмек аймағы әдетте минимумға дейін қысқарады және ілінісу ілмектерінің арасындағы қашықтық барынша ұлғайтылады. Магнитті қорғаныс кейде қажет, бірақ қымбат және механикалық бұзылуға бейім, сондықтан оны болдырмаңыз.
11. Сұрақ: Қолданбалы инженерлерге арналған сұрақ-жауапта интегралды схемалардың идеалды емес әрекеті жиі айтылады. Резистор сияқты қарапайым компоненттерді қолдану оңай болуы керек. Идеал компоненттердің жақындығын түсіндіріңіз.
Ж: Мен резистордың идеалды құрылғы болғанын қалаймын, бірақ резистордың жетекшісіндегі қысқа цилиндр таза резистор сияқты әрекет етеді. Нақты резистор сонымен қатар ойдан шығарылған қарсылық компонентін – реактивтілік компонентін қамтиды. Резисторлардың көпшілігінің кедергісіне параллель шағын сыйымдылығы бар (әдетте 1 -ден 3pF). Кейбір пленкалы резисторлар, олардың резистивті пленкаларындағы бұрандалы ойықтарды кесу негізінен индуктивті болады, олардың индуктивті реактивтілігі ондаған немесе жүздеген нахен (nH) құрайды. Әрине, сымның жараға төзімділігі әдетте сыйымдылықтан гөрі индуктивті (кем дегенде төмен жиілікте). Ақыр соңында, сымдық резисторлар катушкалардан жасалған, сондықтан сыммен жұмыс істейтін резисторлардың индуктивтілігі бірнеше мкм (мкГ) немесе ондаған микром, немесе тіпті «индуктивті емес» деп аталатын сымдық резисторлардың болуы сирек емес. (катушкалардың жартысы сағат тілімен, ал екінші жартысы сағат тіліне қарсы оралған). Катушканың екі жартысы шығаратын индуктивтілік бір -бірінен бас тартады) сонымен қатар 1 мкг немесе одан көп қалдық индуктивтілікке ие. Шамамен 10кО жоғары сымдық резисторлар үшін қалған резисторлар индуктивті емес, сыйымдылығы жоғары, ал сыйымдылығы 10pF дейін стандартты жұқа пленкадан немесе синтетикалық резисторлардан жоғары. Бұл реактивтілік резисторлары бар жоғары жиілікті тізбектерді жобалау кезінде мұқият қарастырылуы керек.
Q: Бірақ сіз сипаттайтын көптеген тізбектер тұрақты токта немесе өте төмен жиілікте дәл өлшеу үшін қолданылады. Бұл қосымшаларда адасқан индукторлар мен конденсаторлардың маңызы жоқ, иә?
Ж: иә. Транзисторлардың (дискретті де, интегралды тізбектердің де) диапазонының ені өте кең болғандықтан, тізбек индуктивті жүктемен аяқталған кезде тербелістер кейде жүздеген немесе мыңдаған мегагерц жолақтарында пайда болуы мүмкін. Тербелістермен байланысты ығысу мен түзету әрекеттері төмен жиіліктегі дәлдік пен тұрақтылыққа нашар әсер етеді.
Нашар, тербелістер осциллографта көрінбеуі мүмкін, себебі осциллографтың өткізу қабілеті өлшенетін жоғары жиілікті тербелістердің өткізу жолағымен салыстырғанда тым төмен немесе осциллографтың зондының заряд сыйымдылығы тербелісті тоқтату үшін жеткілікті болғандықтан. Ең жақсы әдіс – жүйені паразиттік тербелістерге тексеру үшін кең жолақты (төмен жиілікті 15ГГц -ге дейін) спектрлі анализаторды қолдану. Бұл тексеру енгізу динамикалық диапазонда өзгерген кезде жасалуы керек, себебі паразиттік тербелістер кейде кіріс жолағының өте тар диапазонында пайда болады.
Q: Резисторлар туралы сұрақтар бар ма?
Ж: Резистордың кедергісі тұрақты емес, бірақ температураға байланысты өзгереді. Температура коэффициенті (ТК) бірнеше PPM /° C (Цельсий бойынша миллионнан бір) бірнеше мың PPM /° C дейін өзгереді. Ең тұрақты резисторлар – сым немесе металл пленкалы резисторлар, ал нашарлары синтетикалық көміртекті пленкалы резисторлар.
Кейде үлкен температуралық коэффициенттер пайдалы болуы мүмкін ( +3500ppm/ ° C резисторы қосымшалар инженерлеріне арналған Q&AS бөлімінде бұрын айтылғандай, қосылу диодының сипаттамалық теңдеуіндегі kT/ Q өтеу үшін пайдаланылуы мүмкін). Бірақ температураға жалпы қарсылық дәл тізбектердегі қателік көзі болуы мүмкін.
Егер схеманың дәлдігі әр түрлі температуралық коэффициенттері бар екі резистордың сәйкестігіне байланысты болса, онда бір температурада қаншалықты жақсы сәйкес келсе де, ол екіншісінде сәйкес келмейді. Тіпті екі резистордың температуралық коэффициенттері сәйкес келсе де, олар бір температурада қалады деп кепілдік жоқ. Жүйедегі жылу көзінен берілетін ішкі энергия шығыны немесе сыртқы жылу әсерінен пайда болатын өзіндік жылу температураның сәйкес келмеуін тудыруы мүмкін, нәтижесінде қарсылық пайда болады. Тіпті жоғары сапалы сыммен қапталған немесе металл пленкалы резисторларда PPM / hundreds температурасының жүздеген (немесе тіпті мыңдаған) сәйкес келмеуі мүмкін. Айқын шешім – екеуі де бір матрицаға өте жақын орналасқан екі резисторды қолдану, сондықтан жүйенің дәлдігі барлық уақытта жақсы сәйкес келеді. Субстрат дәл интегралды схемаларды, шыны пластиналарды немесе металл пленкаларды модельдейтін кремний пластиналары болуы мүмкін. Субстратқа қарамастан, екі резистор өндіріс кезінде жақсы үйлеседі, сәйкес келетін температуралық коэффициенттерге ие және шамамен бірдей температурада (өйткені олар өте жақын).