छापील सर्कीट बोर्ड कठीण समस्या आणि उपाय

प्रश्न: साध्या प्रतिरोधकांबद्दल आधी नमूद केल्याप्रमाणे, काही प्रतिरोधक असले पाहिजेत ज्यांची कामगिरी आपल्याला अपेक्षित आहे. वायरच्या एका विभागाच्या प्रतिकाराचे काय होते?
उत्तर: परिस्थिती वेगळी आहे. संभाव्यतः आपण तार म्हणून काम करणाऱ्या मुद्रित सर्किट बोर्डमधील वायर किंवा कंडक्टिव्ह बँडचा उल्लेख करत आहात. रूम-टेम्परेचर सुपरकंडक्टर अद्याप उपलब्ध नसल्यामुळे, मेटल वायरची कोणतीही लांबी कमी-प्रतिरोधक प्रतिरोधक (जे कॅपेसिटर आणि इंडक्टर म्हणून देखील कार्य करते) म्हणून कार्य करते आणि सर्किटवर त्याचा परिणाम विचारात घेणे आवश्यक आहे.
2. प्रश्न: एका छोट्या सिग्नल सर्किटमध्ये खूप लहान तांब्याच्या वायरचा प्रतिकार महत्त्वाचा नसावा?
ए: 16k an च्या इनपुट प्रतिबाधासह 5-बिट एडीसीचा विचार करूया. एडीसी इनपुटच्या सिग्नल लाईनमध्ये 0.038 सेमी लांबीच्या प्रवाहकीय बँडसह ठराविक मुद्रित सर्किट बोर्ड (0.25 मिमी जाड, 10 मिमी रुंद) असतो. खोलीच्या तपमानावर याचा प्रतिकार सुमारे 0.18, आहे, जो 5K ω × 2 × 2-16 पेक्षा थोडा कमी आहे आणि पूर्ण डिग्रीवर 2LSB ची वाढ त्रुटी निर्माण करतो.
तर्कशुद्धपणे, ही समस्या कमी केली जाऊ शकते, जसे की ती आधीच आहे, प्रिंटेड सर्किट बोर्डचा कंडक्टिव्ह बँड विस्तीर्ण केला आहे. अॅनालॉग सर्किटमध्ये, सामान्यतः विस्तीर्ण बँड वापरणे श्रेयस्कर असते, परंतु अनेक पीसीबी डिझायनर (आणि पीसीबी डिझायनर) सिग्नल लाईन प्लेसमेंट सुलभ करण्यासाठी किमान बँड रुंदी वापरणे पसंत करतात. शेवटी, प्रवाहकीय बँडच्या प्रतिकाराची गणना करणे आणि सर्व संभाव्य समस्यांमध्ये त्याच्या भूमिकेचे विश्लेषण करणे महत्वाचे आहे.
3. प्रश्न: खूप मोठी रुंदी असलेल्या प्रवाहकीय बँडच्या कॅपेसिटन्समध्ये आणि प्रिंटेड सर्किट बोर्डच्या मागील बाजूस धातूचा थर आहे का?
उत्तर: हा एक छोटासा प्रश्न आहे. जरी प्रिंटेड सर्किट बोर्डच्या कंडक्टिव्ह बँडमधून कॅपेसिटन्स महत्वाचे आहे (अगदी कमी-फ्रिक्वेंसी सर्किट्ससाठी, जे उच्च-फ्रिक्वेंसी परजीवी दोलन तयार करू शकते), तरीही त्याचा अंदाज नेहमी प्रथम घेतला पाहिजे. जर असे होत नसेल, तर एक विस्तृत वाहक बँड देखील मोठ्या कॅपेसिटन्स तयार करेल ही समस्या नाही. जर समस्या उद्भवल्या तर, पृथ्वीवरील क्षमता कमी करण्यासाठी ग्राउंड प्लेनचा एक छोटासा भाग काढला जाऊ शकतो.
प्रश्न: हा प्रश्न क्षणभर सोडा! ग्राउंडिंग प्लेन म्हणजे काय?
A: जर प्रिंटेड सर्किट बोर्डच्या संपूर्ण बाजूला कॉपर फॉइल (किंवा मल्टीलेअर प्रिंटेड सर्किट बोर्डचा संपूर्ण इंटरलेअर) ग्राउंडिंगसाठी वापरला जातो, तर यालाच आपण ग्राउंडिंग प्लेन म्हणतो. कोणत्याही ग्राउंड वायरची व्यवस्था शक्य तितक्या लहान प्रतिकार आणि प्रेरणाने केली जाईल. जर एखादी प्रणाली अर्थिंग प्लेन वापरते, तर त्याचा अर्थिंगच्या आवाजामुळे परिणाम होण्याची शक्यता कमी असते. याव्यतिरिक्त, ग्राउंडिंग प्लेनमध्ये ढाल आणि थंड करण्याचे कार्य देखील आहे
प्रश्न: येथे नमूद केलेले ग्राउंडिंग प्लेन उत्पादकांसाठी कठीण आहे, बरोबर?
उत्तर: 20 वर्षांपूर्वी काही समस्या होत्या. आज, मुद्रित सर्किट बोर्डांमध्ये बाइंडर, सोल्डर रेझिस्टन्स आणि वेव्ह सोल्डरिंग तंत्रज्ञानाच्या सुधारणामुळे, ग्राउंडिंग प्लेनचे उत्पादन मुद्रित सर्किट बोर्डांचे नियमित ऑपरेशन बनले आहे.
प्रश्न: तुम्ही म्हणालात की ग्राउंड प्लेन वापरून ग्राउंड आवाजावर सिस्टीम उघड करण्याची शक्यता फारच कमी आहे. ग्राउंड आवाजाची समस्या काय सोडवली जाऊ शकत नाही?
ए: ग्राउंड केलेल्या ध्वनी प्रणालीच्या मूलभूत सर्किटमध्ये ग्राउंड प्लेन असते, परंतु त्याचे प्रतिकार आणि प्रेरण शून्य नसते – जर बाह्य वर्तमान स्त्रोत पुरेसे मजबूत असेल तर ते अचूक सिग्नलवर परिणाम करेल. प्रिंटेड सर्किट बोर्डची योग्य प्रकारे व्यवस्था करून ही समस्या कमी केली जाऊ शकते जेणेकरून उच्च प्रवाह प्रेशिशन सिग्नलच्या ग्राउंडिंग व्होल्टेजवर परिणाम करणार्या भागात वाहू नये. कधीकधी ग्राउंड प्लेनमध्ये ब्रेक किंवा स्लिट संवेदनशील क्षेत्रातून मोठ्या ग्राउंडिंग करंटला वळवू शकतो, परंतु जबरदस्तीने ग्राउंड प्लेन बदलणे देखील सिग्नलला संवेदनशील क्षेत्राकडे वळवू शकते, म्हणून अशा तंत्राचा वापर काळजीपूर्वक केला पाहिजे.
प्रश्न: ग्राउंड केलेल्या विमानात निर्माण होणारा व्होल्टेज ड्रॉप मला कसा कळेल?
ए: सामान्यत: व्होल्टेज ड्रॉप मोजला जाऊ शकतो, परंतु कधीकधी ग्राउंडिंग प्लेनमधील सामग्रीच्या प्रतिकाराच्या आधारावर गणना केली जाऊ शकते (तांब्याच्या नाममात्र 1 औंसला 0-45 मी ω /of चे प्रतिकार असते) आणि लांबी प्रवाहकीय बँड ज्याद्वारे वर्तमान पास होतो, जरी गणना जटिल असू शकते. डीसी ते कमी फ्रिक्वेन्सी (50 केएचझेड) श्रेणीतील व्होल्टेज एएमपी02 किंवा एडी 620२० सारख्या इन्स्ट्रुमेंटेशन एम्पलीफायर्ससह मोजले जाऊ शकतात.
एम्पलीफायर गेन 1000 वर सेट केला गेला आणि 5mV/div च्या संवेदनशीलतेसह ऑसिलोस्कोपशी जोडला गेला. एम्पलीफायर चाचणी अंतर्गत सर्किट सारख्याच उर्जा स्त्रोतापासून किंवा त्याच्या स्वतःच्या उर्जा स्त्रोतापासून पुरवले जाऊ शकते. तथापि, जर एम्पलीफायर ग्राउंड त्याच्या पॉवर बेसपासून वेगळे केले गेले असेल तर ऑसिलोस्कोप वापरलेल्या पॉवर सर्किटच्या पॉवर बेसशी जोडलेले असणे आवश्यक आहे.
ग्राउंड प्लेनवरील कोणत्याही दोन बिंदूंमधील प्रतिकार दोन बिंदूंमध्ये प्रोब जोडून मोजला जाऊ शकतो. एम्पलीफायर गेन आणि ऑसिलोस्कोप संवेदनशीलता यांचे संयोजन मापन संवेदनशीलता 5μV/div पर्यंत पोहोचण्यास सक्षम करते. अॅम्प्लीफायरमधील आवाज ऑसिलोस्कोप वेव्हफॉर्म वक्रची रुंदी सुमारे 3μV ने वाढवेल, परंतु सुमारे 1μV चे रिझोल्यूशन साध्य करणे अद्याप शक्य आहे – 80% पर्यंत आत्मविश्वासाने बहुतेक ग्राउंड आवाज वेगळे करण्यासाठी पुरेसे आहे.
प्रश्न: वरील चाचणी पद्धतीबद्दल काय लक्षात घ्यावे?
उत्तर: कोणतेही पर्यायी चुंबकीय क्षेत्र प्रोब लीडवर व्होल्टेज प्रवृत्त करेल, जे प्रोब एकमेकांना शॉर्ट-सर्किट करून (आणि जमिनीच्या प्रतिकाराला विक्षेपण मार्ग प्रदान करून) आणि ऑसिलोस्कोप वेव्हफॉर्मचे निरीक्षण करून तपासले जाऊ शकतात. निरीक्षण केलेले एसी वेव्हफॉर्म प्रेरणांमुळे आहे आणि शिसेची स्थिती बदलून किंवा चुंबकीय क्षेत्र काढून टाकण्याचा प्रयत्न करून कमी केले जाऊ शकते. याव्यतिरिक्त, हे सुनिश्चित करणे आवश्यक आहे की एम्पलीफायरचे ग्राउंडिंग सिस्टमच्या ग्राउंडिंगशी जोडलेले आहे. जर एम्पलीफायरला हे कनेक्शन असेल तर विक्षेपण परतावा मार्ग नाही आणि एम्पलीफायर कार्य करणार नाही. ग्राउंडिंगने हे देखील सुनिश्चित केले पाहिजे की वापरलेली ग्राउंडिंग पद्धत चाचणी अंतर्गत सर्किटच्या वर्तमान वितरणामध्ये व्यत्यय आणत नाही.
प्रश्न: उच्च वारंवारता ग्राउंडिंग आवाज कसे मोजावे?
उत्तर: योग्य वाइडबँड इन्स्ट्रुमेंटेशन एम्पलीफायरसह एचएफ ग्राउंड आवाज मोजणे कठीण आहे, म्हणून एचएफ आणि व्हीएचएफ निष्क्रिय प्रोब योग्य आहेत. यात एक फेराइट मॅग्नेटिक रिंग (6 ~ 8 मिमीचा बाह्य व्यास) असतो ज्यामध्ये प्रत्येकी 6 ~ 10 वळणांचे दोन कॉइल्स असतात. उच्च-फ्रिक्वेंसी अलगाव ट्रान्सफॉर्मर तयार करण्यासाठी, एक कॉइल स्पेक्ट्रम विश्लेषक इनपुटशी आणि दुसरा प्रोबशी जोडलेला असतो.
चाचणी पद्धत कमी फ्रिक्वेन्सी केस सारखीच आहे, परंतु स्पेक्ट्रम विश्लेषक आवाजाचे प्रतिनिधित्व करण्यासाठी मोठेपणा-वारंवारता वैशिष्ट्यपूर्ण वक्र वापरते. वेळ डोमेन गुणधर्मांप्रमाणे, आवाजाचे स्त्रोत त्यांच्या वारंवारतेच्या वैशिष्ट्यांवर आधारित सहज ओळखता येतात. याव्यतिरिक्त, स्पेक्ट्रम विश्लेषकाची संवेदनशीलता ब्रॉडबँड ऑसिलोस्कोपपेक्षा किमान 60 डीबी जास्त आहे.
प्रश्न: वायरच्या इंडक्शनबद्दल काय?
ए: कंडक्टर आणि पीसीबी कंडक्टिव्ह बँड्सचा समावेश उच्च फ्रिक्वेन्सीवर दुर्लक्षित केला जाऊ शकत नाही. सरळ वायर आणि कंडक्टिव्ह बँडच्या इंडक्शनची गणना करण्यासाठी, दोन अंदाजे येथे सादर केले जातात.
उदाहरणार्थ, 1cm लांब आणि 0.25mm रुंद एक वाहक बँड 10nH चे एक प्रेरण तयार करेल.
कंडक्टर इंडक्टन्स = 0.0002LLN2LR-0.75 μH
उदाहरणार्थ, 1 सेमी लांब 0.5 मिमी बाह्य व्यासाचे तार 7.26nh (2R = 0.5mm, L = 1cm)
कंडक्टिव्ह बँड इंडक्टन्स = 0.0002LLN2LW+H+0.2235W+HL+0.5μH
उदाहरणार्थ, 1cm रुंद 0.25mm प्रिंटेड सर्किट बोर्ड कंडक्टिव्ह बँडचा समावेश 9.59nh (H = 0.038mm, W = 0.25mm, L = 1cm) आहे.
तथापि, प्रेरक प्रतिक्रिया सहसा परजीवी प्रवाह आणि कट प्रेरक सर्किटच्या प्रेरित व्होल्टेजपेक्षा खूपच लहान असते. लूप क्षेत्र कमी करणे आवश्यक आहे कारण प्रेरित व्होल्टेज लूप क्षेत्राच्या प्रमाणात आहे. वायरिंग ट्विस्ट-पेअर असताना हे करणे सोपे आहे.
प्रिंटेड सर्किट बोर्डमध्ये, लीड आणि रिटर्न पाथ एकमेकांच्या जवळ असले पाहिजेत. लहान वायरिंग बदल अनेकदा प्रभाव कमी करतात, स्त्रोत A जोडलेले कमी ऊर्जा लूप B पहा.
पळवाट क्षेत्र कमी करणे किंवा कपलिंग लूपमधील अंतर वाढवणे परिणाम कमी करेल. लूप क्षेत्र सहसा कमीतकमी कमी केले जाते आणि कपलिंग लूपमधील अंतर जास्तीत जास्त केले जाते. चुंबकीय संरक्षण कधीकधी आवश्यक असते, परंतु ते महाग असते आणि यांत्रिक बिघाडास बळी पडते, म्हणून ते टाळा.
11. प्रश्न: अनुप्रयोग अभियंत्यांसाठी प्रश्नोत्तरांमध्ये, एकात्मिक सर्किटच्या गैर-आदर्श वर्तनाचा अनेकदा उल्लेख केला जातो. प्रतिरोधकांसारखे साधे घटक वापरणे सोपे असावे. आदर्श घटकांची जवळीकता स्पष्ट करा.
ए: मला फक्त एक रेझिस्टर एक आदर्श उपकरण हवे आहे, परंतु रेझिस्टरच्या आघाडीवर असलेले लहान सिलेंडर अगदी शुद्ध रेझिस्टरसारखे कार्य करते. वास्तविक रेझिस्टरमध्ये काल्पनिक प्रतिकार घटक देखील असतो – प्रतिक्रिया घटक. बहुतेक प्रतिरोधकांना त्यांच्या प्रतिकारशक्तीच्या समांतर लहान कॅपेसिटन्स (सामान्यतः 1 ते 3pF) असते. जरी काही चित्रपट प्रतिरोधक, त्यांच्या प्रतिरोधक चित्रपटांमध्ये हेलिकल ग्रूव्ह कटिंग मुख्यतः प्रेरक असते, त्यांची प्रेरक प्रतिक्रिया दहापट किंवा शेकडो नाहेन (एनएच) असते. अर्थात, वायर जखमेचा प्रतिरोध सामान्यतः कॅपेसिटिव्हऐवजी आगमनात्मक असतो (कमीतकमी कमी फ्रिक्वेन्सीवर). शेवटी, वायर-जखमेचे प्रतिरोधक कॉइलचे बनलेले असतात, म्हणून वायर-जखमेच्या प्रतिरोधकांना अनेक मायक्रोहम (μH) किंवा दहापट मायक्रोहम किंवा अगदी तथाकथित “नॉन-इंडक्टिव्ह” वायर-जखमेचे प्रतिरोधक असणे असामान्य नाही (जिथे अर्ध्या कॉइल्स घड्याळाच्या दिशेने आणि उर्वरित अर्ध्या घड्याळाच्या दिशेने जखमेच्या आहेत). जेणेकरून कॉइलच्या दोन भागांनी तयार केलेले इंडक्टन्स एकमेकांना रद्द करतात) मध्ये 1μH किंवा त्याहून अधिक अवशिष्ट अधिष्ठापन असते. अंदाजे 10k above वरील उच्च-मूल्याच्या वायर-जखमेच्या प्रतिरोधकांसाठी, उर्वरित प्रतिरोधक मुख्यतः आगमनाऐवजी कॅपेसिटिव्ह असतात आणि कॅपेसिटन्स 10pF पर्यंत असते, जे मानक पातळ फिल्म किंवा कृत्रिम प्रतिरोधकांपेक्षा जास्त असते. प्रतिरोधक असलेल्या उच्च-फ्रिक्वेंसी सर्किट्सची रचना करताना ही प्रतिक्रिया काळजीपूर्वक विचारात घेणे आवश्यक आहे.
प्रश्न: परंतु तुम्ही वर्णन केलेली अनेक सर्किट डीसी किंवा अगदी कमी फ्रिक्वेन्सीवर अचूक मोजमापांसाठी वापरली जातात. भटक्या inductors आणि भटक्या capacitors या अनुप्रयोगांमध्ये अप्रासंगिक आहेत, बरोबर?
उ: हो. कारण ट्रान्झिस्टर (दोन्ही स्वतंत्र आणि एकात्मिक सर्किटमध्ये) खूप विस्तृत बँड रुंदी आहेत, कधीकधी शेकडो किंवा हजारो मेगाहर्ट्झ बँडमध्ये दोलन होऊ शकतात जेव्हा सर्किट एक आगमनात्मक भाराने समाप्त होते. ऑसिलेशनशी संबंधित ऑफसेट आणि सुधारणा क्रियांचा कमी वारंवारता अचूकता आणि स्थिरतेवर वाईट परिणाम होतो.
सर्वात वाईट म्हणजे, दोलन ऑसिलोस्कोपवर दिसू शकत नाही कारण ऑसिलोस्कोपची बँडविड्थ मोजल्या जाणाऱ्या उच्च फ्रिक्वेन्सी ऑसिलेशनच्या बँडविड्थच्या तुलनेत खूप कमी आहे किंवा ऑसिलोस्कोप प्रोबची चार्ज क्षमता दोलन थांबवण्यासाठी पुरेसे आहे. परजीवी ओसीलेशनसाठी प्रणाली तपासण्यासाठी विस्तृत बँड (कमी वारंवारता 15GHz वर) स्पेक्ट्रम विश्लेषक वापरणे ही सर्वोत्तम पद्धत आहे. जेव्हा इनपुट संपूर्ण डायनॅमिक रेंजमध्ये बदलते तेव्हा ही तपासणी केली पाहिजे, कारण कधीकधी इनपुट बँडच्या अगदी अरुंद श्रेणीमध्ये परजीवी दोलन होते.
प्रश्न: प्रतिरोधकांबद्दल काही प्रश्न आहेत का?
ए: रेझिस्टरचा प्रतिकार निश्चित नाही, परंतु तापमानानुसार बदलतो. तापमान गुणांक (TC) काही PPM /° C (millionths per degree Celsius) पासून कित्येक हजार PPM /° C पर्यंत बदलतो. सर्वात स्थिर प्रतिरोधक वायर जखमेच्या किंवा मेटल फिल्म प्रतिरोधक आहेत, आणि सर्वात वाईट कृत्रिम कार्बन फिल्म प्रतिरोधक आहेत.
मोठे तापमान गुणांक कधीकधी उपयुक्त ठरू शकतात (जंक्शन डायोड वैशिष्ट्यपूर्ण समीकरणात केटी/ क्यूची भरपाई करण्यासाठी ए +3500ppm/ ° C रेझिस्टरचा वापर केला जाऊ शकतो, जसे की आधी अनुप्रयोग अभियंत्यांसाठी प्रश्नोत्तरांमध्ये नमूद केले आहे). परंतु तपमानासह सामान्य प्रतिकार परिशुद्धता सर्किटमध्ये त्रुटीचा स्रोत असू शकतो.
जर सर्किटची सुस्पष्टता भिन्न तापमान गुणांक असलेल्या दोन प्रतिरोधकांच्या जुळण्यावर अवलंबून असेल, तर एका तापमानात कितीही जुळले तरी ते दुसऱ्याशी जुळणार नाही. जरी दोन रेझिस्टरचे तापमान गुणांक जुळत असले तरी ते एकाच तापमानावर राहतील याची शाश्वती नाही. अंतर्गत वीज वापरामुळे निर्माण होणारी स्वयं-उष्णता किंवा प्रणालीतील उष्णता स्त्रोतापासून प्रसारित होणारी बाह्य उष्णता तापमानात विसंगती निर्माण करू शकते, परिणामी प्रतिकार होतो. अगदी उच्च-गुणवत्तेच्या वायर-जखमेच्या किंवा मेटल-फिल्म प्रतिरोधकांमध्ये शेकडो (किंवा हजारो) पीपीएम / temperature चे तापमान विसंगत असू शकते. स्पष्ट उपाय म्हणजे बांधलेले दोन प्रतिरोधक वापरणे जेणेकरून ते दोन्ही एकाच मॅट्रिक्सच्या अगदी जवळ असतील, जेणेकरून सिस्टमची अचूकता प्रत्येक वेळी चांगली जुळेल. सब्सट्रेट सिलिकॉन वेफर्स असू शकते जे अचूक इंटिग्रेटेड सर्किट, ग्लास वेफर्स किंवा मेटल फिल्मचे अनुकरण करते. सब्सट्रेटची पर्वा न करता, दोन प्रतिरोधक उत्पादनादरम्यान चांगले जुळतात, चांगले जुळणारे तापमान गुणांक असतात आणि जवळजवळ समान तापमानात असतात (कारण ते खूप जवळ आहेत).