PCB ( papan litar bercetak ) pendawaian memainkan peranan penting dalam litar berkelajuan tinggi. Makalah ini terutama membincangkan masalah pendawaian litar berkelajuan tinggi dari sudut praktikal. Tujuan utamanya adalah untuk membantu pengguna baru menyedari banyak masalah yang perlu dipertimbangkan semasa merancang pendawaian PCB untuk litar berkelajuan tinggi. Tujuan lain adalah untuk menyediakan bahan penyegaran bagi pelanggan yang telah lama tidak terdedah kepada pendawaian PCB. Oleh kerana ruang yang terhad, tidak mungkin untuk membahas semua masalah secara terperinci dalam artikel ini, tetapi kami akan membincangkan bahagian-bahagian penting yang mempunyai kesan terbesar dalam meningkatkan prestasi litar, mengurangkan masa reka bentuk, dan menjimatkan masa pengubahsuaian.

Cara merancang PCB dari sudut praktikal

Walaupun fokus di sini adalah pada litar yang berkaitan dengan penguat operasi berkelajuan tinggi, masalah dan kaedah yang dibincangkan di sini biasanya berlaku untuk pendawaian untuk kebanyakan litar analog berkelajuan tinggi yang lain. Apabila penguat operasi beroperasi dalam jalur frekuensi radio (RF) yang sangat tinggi, prestasi litar sangat bergantung pada pendawaian PCB. Apa yang kelihatan seperti reka bentuk litar berprestasi tinggi yang baik di “papan lukisan” boleh berakhir dengan prestasi biasa-biasa saja jika mengalami pendawaian yang ceroboh. Pra-pertimbangan dan perhatian terhadap perincian penting sepanjang proses pendawaian akan membantu memastikan prestasi litar yang diinginkan.

Gambar rajah skema

Walaupun skema yang baik tidak menjamin pendawaian yang baik, pendawaian yang baik bermula dengan skema yang baik. The schematic diagram must be carefully drawn and the signal direction of the entire circuit must be considered. Sekiranya anda mempunyai aliran isyarat yang normal dan stabil dari kiri ke kanan dalam skema, anda seharusnya mempunyai aliran isyarat yang baik pada PCB. Berikan seberapa banyak maklumat berguna pada skema. Kerana kadangkala jurutera reka bentuk litar tidak tersedia, pelanggan akan meminta kami untuk membantu menyelesaikan masalah litar. Pereka, juruteknik dan jurutera yang melakukan kerja ini akan sangat berterima kasih, termasuk kami.

Di luar pengecam rujukan biasa, penggunaan kuasa, dan toleransi ralat, apa maklumat lain yang harus diberikan dalam skema? Berikut adalah beberapa cadangan untuk mengubah skema biasa menjadi skema kelas pertama. Tambahkan bentuk gelombang, maklumat mekanikal mengenai cengkerang, panjang garisan bercetak, kawasan kosong; Nyatakan komponen mana yang perlu diletakkan di PCB; Berikan maklumat pelarasan, julat nilai komponen, maklumat pelesapan haba, garis impedans kawalan, nota, penerangan tindakan litar ringkas… (dalam kalangan yang lain).

Jangan mempercayai sesiapa

Sekiranya anda tidak merancang pendawaian anda sendiri, pastikan anda meluangkan banyak masa untuk memeriksa semula reka bentuk kabel. Sedikit pencegahan bernilai XNUMX kali sebagai ubat di sini. Jangan mengharapkan orang yang dapat memahami apa yang anda fikirkan. Input dan bimbingan anda paling penting pada awal proses reka bentuk pendawaian. Semakin banyak maklumat yang dapat anda berikan dan semakin banyak anda terlibat dalam proses pendawaian, semakin baik hasilnya PCB. Tetapkan tentatif titik penyelesaian untuk jurutera reka bentuk kabel – semak cepat laporan kemajuan pemasangan kabel yang anda mahukan. Pendekatan “loop tertutup” ini menghalang pendawaian daripada tersasar dan dengan itu meminimumkan kemungkinan kerja semula.

Petunjuk kepada jurutera pendawaian termasuk: penerangan ringkas mengenai fungsi litar, lakaran PCB yang menunjukkan kedudukan input dan output, maklumat lata PCB (contohnya, berapa tebal papan, berapa banyak lapisan yang ada, perincian setiap lapisan isyarat dan bidang pembumian – penggunaan kuasa , isyarat tanah, analog, digital dan RF); Lapisan memerlukan isyarat tersebut; Memerlukan penempatan komponen penting; The exact location of the bypass element; Garis bercetak mana yang penting; Garis mana yang perlu mengawal garis bercetak impedans; Garisan mana yang perlu dipadankan dengan panjang; Dimensi komponen; Garis bercetak mana yang mesti jauh (atau berdekatan) antara satu sama lain; Garisan mana yang mesti jauh (atau berdekatan) antara satu sama lain; Komponen mana yang perlu berada jauh (atau berdekatan) antara satu sama lain; Komponen mana yang harus diletakkan di atas dan yang mana di bahagian bawah PCB? Tidak pernah mengeluh kerana memberi terlalu banyak maklumat kepada seseorang – terlalu sedikit? Adakah; Terlalu banyak? Bukan pada semua.

Satu pelajaran pembelajaran: Kira-kira 10 tahun yang lalu, saya merancang papan litar permukaan permukaan pelbagai lapisan – papan mempunyai komponen di kedua-dua belah pihak. Plat dilekatkan pada shell aluminium berlapis emas (kerana spesifikasi kalis kejutan yang ketat). Pin yang memberikan umpan masuk bias melalui papan. Pin disambungkan ke PCB dengan wayar kimpalan. Ia adalah peranti yang sangat rumit. Some of the components on the board are used for test setting (SAT). But I’ve defined exactly where these components are. Bolehkah anda meneka di mana komponen ini dipasang? Di bawah papan, by the way. Jurutera dan juruteknik produk tidak senang apabila mereka harus membongkar semuanya dan menyatukannya semula setelah mereka selesai menyiapkannya. Saya tidak melakukan kesilapan itu sejak itu.

lokasi

Seperti dalam PCB, lokasi adalah segalanya. Di mana litar diletakkan di PCB, di mana komponen litar khususnya dipasang, dan litar lain yang berdekatan dengannya semuanya sangat penting.

Biasanya, kedudukan input, output dan bekalan kuasa telah ditentukan, tetapi litar di antara mereka harus “kreatif”. Inilah sebabnya mengapa memperhatikan perincian pendawaian dapat memberikan dividen yang besar. Mulakan dengan lokasi komponen utama, pertimbangkan litar dan keseluruhan PCB. Menentukan lokasi komponen utama dan jalur isyarat dari awal membantu memastikan bahawa reka bentuk berfungsi seperti yang diharapkan. Mendapatkan reka bentuk dengan betul pada kali pertama mengurangkan kos dan tekanan – dan dengan itu kitaran pembangunan.

Langkau bekalan kuasa

Mengabaikan sisi daya penguat untuk mengurangkan kebisingan adalah aspek penting dalam proses reka bentuk PCB – baik untuk penguat operasi berkelajuan tinggi dan litar berkelajuan tinggi yang lain. Terdapat dua konfigurasi biasa penguat operasi berkelajuan tinggi bypass.

Pembumian kuasa: Kaedah ini paling cekap dalam kebanyakan kes, menggunakan kapasitor berbilang untuk secara langsung membumikan pin kuasa pada amp. Two shunt capacitors are generally sufficient – but adding shunt capacitors may be beneficial for some circuits.

Kapasitor selari dengan nilai kapasitansi yang berbeza membantu memastikan bahawa pin bekalan kuasa hanya melihat impedans AC rendah pada jalur lebar. Hal ini sangat penting pada frekuensi peleburan nisbah penolakan daya penguat operasi (PSR). Kapasitor membantu mengimbangi pengurangan PSR penguat. Grounding paths that maintain low impedance over many tenx ranges will help ensure that harmful noise does not enter the operational amplifier. Rajah 1 menggambarkan kelebihan menggunakan beberapa bekas elektrik serentak. Pada frekuensi rendah, kapasitor besar memberikan akses tanah impedans rendah. Tetapi apabila frekuensi mencapai frekuensi resonan, kapasitor menjadi kurang kapasitif dan lebih sensitif. Inilah sebabnya mengapa penting untuk mempunyai beberapa kapasitor: ketika tindak balas frekuensi satu kapasitor mulai menurun, tindak balas frekuensi kapasitor yang lain dimainkan, sehingga mengekalkan impedansi AC yang sangat rendah selama sepuluh oktaf.

Mulakan terus dari pin kuasa penguat operasi; Kapasitor dengan kapasitansi minimum dan ukuran fizikal minimum harus diletakkan di sisi PCB yang sama dengan penguat operasi – sedekat mungkin dengan penguat. Terminal pembumian kapasitor hendaklah dihubungkan terus ke satah pembumian dengan pin terpendek atau wayar bercetak. Sambungan pembumian yang disebutkan di atas hendaklah sedekat mungkin dengan ujung beban penguat untuk meminimumkan gangguan antara daya dan hujung pembumian. Rajah 2 menggambarkan kaedah penyambungan ini.

Proses ini harus diulang untuk kapasitor sublarge. Sebaiknya mulakan dengan kapasitansi minimum 0.01 μF dan letakkan kapasitor elektrolitik dengan rintangan siri setara rendah (ESR) 2.2 μF (atau lebih) berdekatan dengannya. Kapasitor 0.01 μF dengan ukuran perumahan 0508 mempunyai induktansi siri yang sangat rendah dan prestasi frekuensi tinggi yang sangat baik.

Kuasa ke kuasa: Konfigurasi lain menggunakan satu atau lebih kapasitor pintasan yang dihubungkan antara hujung kuasa positif dan negatif penguat operasi. Kaedah ini sering digunakan apabila sukar untuk mengkonfigurasi empat kapasitor dalam litar. Kelemahannya ialah saiz perumahan kapasitor boleh meningkat kerana voltan merentasi kapasitor adalah dua kali ganda nilai kaedah pintasan kuasa tunggal. Meningkatkan voltan memerlukan peningkatan voltan kerosakan peranti, yang bermaksud meningkatkan ukuran perumahan. Walau bagaimanapun, pendekatan ini dapat meningkatkan prestasi PSR dan distorsi.

Kerana setiap litar dan pendawaian berbeza, konfigurasi, bilangan, dan nilai kapasitor kapasitor akan bergantung pada keperluan litar sebenar.

Kesan parasit

Kesan parasit secara harfiah gangguan yang menyelinap ke PCB anda dan menimbulkan malapetaka, sakit kepala, dan malapetaka yang tidak dapat dijelaskan di litar. Mereka adalah kapasitor dan induktor parasit tersembunyi yang merembes ke litar berkelajuan tinggi. Yang merangkumi induktansi parasit yang dibentuk oleh pin bungkusan dan wayar bercetak terlalu lama; Kapasitansi parasit terbentuk antara pad ke tanah, satah ke daya dan pad ke garis cetak; Interaksi antara lubang melalui, dan banyak kemungkinan kesan lain.