पीसीबी ( छापील सर्कीट बोर्ड ) हाय-स्पीड सर्किटमध्ये वायरिंग महत्वाची भूमिका बजावते. हा पेपर प्रामुख्याने व्यावहारिक दृष्टिकोनातून हाय-स्पीड सर्किट्सच्या वायरिंग समस्येवर चर्चा करतो. नवीन वापरकर्त्यांना हाय-स्पीड सर्किटसाठी पीसीबी वायरिंगची रचना करताना विचारात घ्याव्या लागणाऱ्या अनेक वेगवेगळ्या समस्यांविषयी जागरूक होण्यास मदत करणे हा मुख्य उद्देश आहे. आणखी एक हेतू आहे की ज्या ग्राहकांना काही काळ पीसीबी वायरिंगचा सामना करावा लागला नाही त्यांच्यासाठी रिफ्रेशर मटेरियल प्रदान करणे. मर्यादित जागेमुळे, या लेखात सर्व मुद्दे तपशीलवार कव्हर करणे शक्य नाही, परंतु सर्किट कार्यप्रदर्शन सुधारणे, डिझाईन वेळ कमी करणे आणि सुधारणा वेळ वाचवण्यावर सर्वात जास्त परिणाम करणाऱ्या मुख्य भागांवर आम्ही चर्चा करू.

व्यावहारिक दृष्टिकोनातून पीसीबीची रचना कशी करावी

जरी येथे फोकस हाय स्पीड ऑपरेशनल अॅम्प्लीफायर्सशी संबंधित सर्किट्सवर आहे, परंतु येथे चर्चा केलेल्या समस्या आणि पद्धती सामान्यतः इतर हायस्पीड अॅनालॉग सर्किट्ससाठी वायरिंगवर लागू होतात. जेव्हा ऑपरेशनल एम्पलीफायर्स खूप उच्च रेडिओ फ्रिक्वेंसी (आरएफ) बँडमध्ये काम करतात, तेव्हा सर्किटची कामगिरी मुख्यत्वे पीसीबी वायरिंगवर अवलंबून असते. “ड्रॉइंग बोर्ड” वर चांगल्या हाय-परफॉर्मन्स सर्किट डिझाईनसारखे दिसणारे ते स्लॉपी वायरिंगमुळे ग्रस्त असल्यास सामान्य कामगिरीसह समाप्त होऊ शकते. पूर्व-विचार आणि संपूर्ण वायरिंग प्रक्रियेत महत्त्वाच्या तपशीलांकडे लक्ष इच्छित सर्किट कामगिरी सुनिश्चित करण्यात मदत करेल.

योजनाबद्ध आकृती

चांगले स्कीमॅटिक्स चांगल्या वायरिंगची हमी देत ​​नसले तरी चांगल्या वायरिंगची सुरुवात चांगल्या स्कीमॅटिक्सने होते. योजनाबद्ध आकृती काळजीपूर्वक काढली पाहिजे आणि संपूर्ण सर्किटची सिग्नल दिशा विचारात घेणे आवश्यक आहे. जर तुमच्याकडे योजनेनुसार डावीकडून उजवीकडे सामान्य, स्थिर सिग्नल प्रवाह असेल, तर तुमच्याकडे पीसीबीवर चांगला सिग्नल प्रवाह असावा. योजनाबद्ध वर शक्य तितकी उपयुक्त माहिती द्या. कारण कधीकधी सर्किट डिझाईन इंजिनीअर उपलब्ध नसतो, ग्राहक आम्हाला सर्किटची समस्या सोडवण्यासाठी मदत करण्यास सांगेल. हे काम करणारे डिझायनर, तंत्रज्ञ आणि अभियंते आमच्यासह खूप आभारी असतील.

नेहमीच्या संदर्भ अभिज्ञापक, वीज वापर आणि त्रुटी सहनशीलता या पलीकडे, योजनाबद्ध इतर कोणती माहिती दिली पाहिजे? सामान्य योजनाबद्धला प्रथम श्रेणीच्या योजनाबद्ध करण्यासाठी येथे काही सूचना आहेत. वेव्हफॉर्म जोडा, शेलविषयी यांत्रिक माहिती, छापील ओळीची लांबी, रिक्त क्षेत्र; पीसीबीवर कोणते घटक ठेवणे आवश्यक आहे ते सूचित करा; समायोजन माहिती द्या, घटक मूल्य श्रेणी, उष्णता अपव्यय माहिती, नियंत्रण प्रतिबाधा छापील ओळी, नोट्स, संक्षिप्त सर्किट कृती वर्णन … (इतर).

कोणावर विश्वास ठेवू नका

जर तुम्ही तुमच्या स्वतःच्या वायरिंगची रचना करत नसाल तर, केबलरचे डिझाईन तपासण्यासाठी भरपूर वेळ देण्याची खात्री करा. थोडे प्रतिबंध येथे शंभर पटीने मोलाचे आहे. आपण काय विचार करत आहात हे केबलिंग व्यक्तीने समजून घ्यावे अशी अपेक्षा करू नका. वायरिंग डिझाईन प्रक्रियेच्या सुरुवातीला तुमचे इनपुट आणि मार्गदर्शन सर्वात महत्वाचे आहे. आपण जितकी अधिक माहिती प्रदान करू शकता आणि वायरिंग प्रक्रियेत आपण जितके अधिक सहभागी व्हाल तितके पीसीबी अधिक चांगले होईल. केबलिंग डिझाईन इंजिनिअरसाठी तात्पुरते पूर्ण होण्याचा बिंदू सेट करा – तुम्हाला हव्या असलेल्या केबलिंग प्रगती अहवालाची द्रुत तपासणी. हा “क्लोज्ड लूप” दृष्टिकोन वायरिंगला भरकटण्यापासून प्रतिबंधित करतो आणि अशा प्रकारे पुन्हा काम करण्याची शक्यता कमी करते.

वायरिंग अभियंत्यांना दिलेल्या सूचनांमध्ये हे समाविष्ट आहे: सर्किट फंक्शन्सचे संक्षिप्त वर्णन, इनपुट आणि आउटपुट पोझिशन्स दर्शविणारे पीसीबी स्केचेस, पीसीबी कॅस्केडिंग माहिती (उदा. बोर्ड किती जाड आहे, किती स्तर आहेत, प्रत्येक सिग्नल लेयर आणि ग्राउंडिंग प्लेनचा तपशील – वीज वापर , ग्राउंड, अॅनालॉग, डिजिटल आणि आरएफ सिग्नल); थरांना त्या संकेतांची गरज असते; महत्वाच्या घटकांची नियुक्ती आवश्यक आहे; बायपास घटकाचे अचूक स्थान; कोणत्या छापील ओळी महत्त्वाच्या आहेत; कोणत्या ओळींना प्रतिबाधा छापील ओळी नियंत्रित करणे आवश्यक आहे; कोणत्या ओळी लांबीशी जुळणे आवश्यक आहे; घटकांची परिमाणे; कोणत्या मुद्रित रेषा एकमेकांपासून दूर (किंवा जवळ) असणे आवश्यक आहे; कोणत्या रेषा एकमेकांपासून दूर (किंवा जवळ) असणे आवश्यक आहे; कोणते घटक एकमेकांपासून दूर (किंवा जवळ) स्थित असणे आवश्यक आहे; कोणते घटक पीसीबीच्या वर आणि कोणत्या तळाशी ठेवावेत? कोणालाही खूप जास्त माहिती देण्याची तक्रार करू नका – खूप कमी? आहे; खूप जास्त? मुळीच नाही.

एक शिकण्याचा धडा: सुमारे 10 वर्षांपूर्वी, मी मल्टी लेयर पृष्ठभाग माउंट सर्किट बोर्ड डिझाइन केले-बोर्डमध्ये दोन्ही बाजूंनी घटक होते. प्लेट्स सोन्याच्या मुलामा असलेल्या अॅल्युमिनियमच्या शेलवर (कडक शॉकप्रूफ वैशिष्ट्यांमुळे) जोडलेल्या असतात. बायस फीड-थ्रू प्रदान करणाऱ्या पिन बोर्डमधून पास होतात. पिन वेल्डिंग वायरद्वारे पीसीबीशी जोडलेले आहे. हे एक अतिशय क्लिष्ट उपकरण आहे. बोर्डवरील काही घटक चाचणी सेटिंग (SAT) साठी वापरले जातात. पण हे घटक नेमके कुठे आहेत ते मी निश्चित केले आहे. आपण हे घटक कुठे स्थापित केले आहेत याचा अंदाज लावू शकता? बोर्ड अंतर्गत, तसे. उत्पादन अभियंते आणि तंत्रज्ञ आनंदी नसतात जेव्हा त्यांना संपूर्ण गोष्ट वेगळी करावी लागते आणि ते सेट अप केल्यानंतर ते पुन्हा एकत्र ठेवावे लागते. तेव्हापासून मी ती चूक केली नाही.

स्थान

पीसीबी प्रमाणे, स्थान सर्वकाही आहे. पीसीबीवर सर्किट कोठे ठेवले जाते, त्याचे विशिष्ट सर्किट घटक कोठे बसवले जातात आणि इतर सर्किट त्याच्या शेजारी आहेत हे सर्व खूप महत्वाचे आहेत.

साधारणपणे, इनपुट, आउटपुट आणि वीज पुरवठा पोझिशन्स पूर्वनिश्चित असतात, परंतु त्यांच्यातील सर्किटरी “सर्जनशील” असणे आवश्यक आहे. म्हणूनच वायरिंगच्या तपशीलांकडे लक्ष दिल्यास प्रचंड लाभांश मिळू शकतो. मुख्य घटकांच्या स्थानासह प्रारंभ करा, सर्किट आणि संपूर्ण पीसीबीचा विचार करा. मुख्य घटकांचे स्थान आणि सुरुवातीपासून सिग्नलचा मार्ग निर्दिष्ट केल्याने डिझाइन हेतूनुसार कार्य करते हे सुनिश्चित करण्यात मदत होते. पहिल्यांदा डिझाइन मिळवल्याने खर्च आणि ताण कमी होतो – आणि अशा प्रकारे विकास चक्र.

वीज पुरवठा बायपास करा

आवाज कमी करण्यासाठी अॅम्प्लीफायरच्या पॉवर साइडला बायपास करणे पीसीबी डिझाइन प्रक्रियेचा एक महत्त्वाचा पैलू आहे-दोन्ही हाय-स्पीड ऑपरेशनल एम्पलीफायर्स आणि इतर हाय-स्पीड सर्किट्ससाठी. बायपास हाय स्पीड ऑपरेशनल अॅम्प्लीफायर्सचे दोन सामान्य कॉन्फिगरेशन आहेत.

पॉवर ग्राउंडिंग: बहुतांश घटनांमध्ये ही पद्धत सर्वात प्रभावी आहे, एकाधिक शंट कॅपेसिटरचा वापर करून ऑप अॅम्पच्या पॉवर पिन थेट ग्राउंड करण्यासाठी. दोन शंट कॅपेसिटर साधारणपणे पुरेसे असतात – परंतु शंट कॅपेसिटर जोडणे काही सर्किट्ससाठी फायदेशीर ठरू शकते.

वेगवेगळ्या कॅपेसिटन्स मूल्यांसह समांतर कॅपेसिटर हे सुनिश्चित करण्यात मदत करतात की वीज पुरवठा पिन एका विस्तृत बँडवर फक्त कमी एसी प्रतिबाधा पाहतात. ऑपरेशनल एम्पलीफायर पॉवर रिजेक्शन रेशो (PSR) क्षीणता वारंवारता येथे हे विशेषतः महत्वाचे आहे. कॅपेसिटर एम्पलीफायरच्या कमी झालेल्या पीएसआरची भरपाई करण्यास मदत करतो. ग्राउंडिंग पथ जे अनेक टेन्क्स श्रेणींमध्ये कमी प्रतिबाधा राखतात हे सुनिश्चित करण्यात मदत करतात की हानिकारक आवाज ऑपरेशनल एम्पलीफायरमध्ये प्रवेश करत नाही. आकृती 1 अनेक समवर्ती विद्युत कंटेनर वापरण्याचे फायदे स्पष्ट करते. कमी फ्रिक्वेन्सीवर, मोठे कॅपेसिटर कमी प्रतिबाधा ग्राउंड प्रवेश प्रदान करतात. परंतु एकदा फ्रिक्वेन्सी त्यांच्या अनुनाद फ्रिक्वेन्सीपर्यंत पोहोचल्यावर, कॅपेसिटर कमी कॅपेसिटिव्ह होतात आणि अधिक कामुकता घेतात. म्हणूनच एकाधिक कॅपेसिटर असणे महत्वाचे आहे: जसे एका कॅपेसिटरचा फ्रिक्वेंसी प्रतिसाद कमी होण्यास सुरुवात होते, दुसऱ्या कॅपेसिटरचा फ्रिक्वेंसी रिस्पॉन्स खेळात येतो, अशा प्रकारे अनेक दहा-अष्टकांवर खूप कमी एसी प्रतिबाधा कायम ठेवते.

ऑपरेशनल एम्पलीफायरच्या पॉवर पिनपासून थेट प्रारंभ करा; कमीतकमी कॅपेसिटन्स आणि किमान भौतिक आकार असलेले कॅपेसिटर पीसीबीच्या त्याच बाजूला ऑपरेशनल एम्पलीफायरच्या रूपात ठेवावेत – शक्य तितक्या एम्पलीफायरच्या जवळ. कॅपेसिटरचे ग्राउंडिंग टर्मिनल थेट सर्वात लहान पिन किंवा प्रिंटेड वायरने ग्राउंडिंग प्लेनशी जोडलेले असेल. पॉवर आणि ग्राउंडिंग एंडमधील हस्तक्षेप कमी करण्यासाठी वर नमूद केलेले ग्राउंडिंग कनेक्शन एम्पलीफायरच्या लोड एंडच्या शक्य तितक्या जवळ असेल. आकृती 2 ही कनेक्शन पद्धत स्पष्ट करते.

सबलार्ज कॅपेसिटरसाठी ही प्रक्रिया पुन्हा करावी. 0.01 μF च्या किमान कॅपेसिटन्ससह प्रारंभ करणे आणि 2.2 μF (किंवा अधिक) च्या कमी समतुल्य मालिका प्रतिरोध (ESR) असलेले इलेक्ट्रोलाइटिक कॅपेसिटर ठेवणे चांगले. 0.01 μF कॅपेसिटर 0508 हाऊसिंग आकारासह खूप कमी मालिका इंडक्टन्स आणि उत्कृष्ट उच्च वारंवारता कार्यक्षमता आहे.

पॉवर-टू-पॉवर: दुसरे कॉन्फिगरेशन ऑपरेशनल एम्पलीफायरच्या सकारात्मक आणि नकारात्मक पॉवर एंड्स दरम्यान जोडलेले एक किंवा अधिक बायपास कॅपेसिटर वापरते. जेव्हा सर्किटमध्ये चार कॅपेसिटर कॉन्फिगर करणे कठीण असते तेव्हा ही पद्धत बर्याचदा वापरली जाते. गैरसोय म्हणजे कॅपेसिटर गृहनिर्माण आकार वाढू शकतो कारण कॅपेसिटरमधील व्होल्टेज सिंगल-पॉवर बायपास पद्धतीच्या दुप्पट आहे. व्होल्टेज वाढवण्यासाठी डिव्हाइसचे रेटेड ब्रेकडाउन व्होल्टेज वाढवणे आवश्यक आहे, याचा अर्थ गृहनिर्माण आकार वाढवणे. तथापि, हा दृष्टिकोन PSR आणि विकृती कार्यप्रदर्शन सुधारू शकतो.

कारण प्रत्येक सर्किट आणि वायरिंग वेगळे आहे, कॉन्फिगरेशन, संख्या आणि कॅपेसिटरचे कॅपेसिटन्स मूल्य वास्तविक सर्किटच्या आवश्यकतांवर अवलंबून असेल.

परजीवी प्रभाव

परजीवी प्रभाव म्हणजे अक्षरशः आपल्या पीसीबीमध्ये डोकावणाऱ्या चुका आणि सर्किटवर कहर, डोकेदुखी आणि अस्पष्ट कहर. ते लपलेले परजीवी कॅपेसिटर आणि इंडक्टर आहेत जे हाय-स्पीड सर्किटमध्ये शिरतात. ज्यात पॅकेज पिन आणि प्रिंटेड वायरद्वारे बनवलेल्या परजीवी प्रेरणांचा समावेश आहे; पॅड ते ग्राउंड, पॅड ते पॉवर प्लेन आणि पॅड टू प्रिंट लाइन दरम्यान पॅरासाइटिक कॅपेसिटन्स तयार झाले; थ्रू-होल्स आणि इतर अनेक संभाव्य प्रभावांमधील संवाद.