Hoewel printplaat (PCB-)bedrading speelt een sleutelrol in high-speed circuits, het is vaak slechts een van de laatste stappen in het circuitontwerpproces. Er zijn veel aspecten van high-speed PCB-bedrading. Er is veel literatuur over dit onderwerp ter referentie. Dit artikel bespreekt voornamelijk de bedradingsproblemen van hogesnelheidscircuits vanuit een praktisch oogpunt. Het belangrijkste doel is om nieuwe gebruikers te helpen aandacht te schenken aan veel verschillende problemen waarmee rekening moet worden gehouden bij het ontwerpen van PCB-bedrading met hoge snelheid. Een ander doel is om een ​​beoordelingsmateriaal te bieden voor klanten die de bedrading van PCB’s een tijdje niet hebben aangeraakt. Beperkt door de lay-out van het artikel, kan dit artikel niet alle problemen in detail bespreken, maar het artikel zal de belangrijkste onderdelen bespreken die het grootste effect hebben op het verbeteren van de circuitprestaties, het verkorten van de ontwerptijd en het besparen van modificatietijd.

Hoewel dit artikel zich richt op circuits die verband houden met snelle operationele versterkers, zijn de problemen en methoden die in dit artikel worden besproken, over het algemeen van toepassing op bedrading die wordt gebruikt in de meeste andere snelle analoge circuits. Wanneer de operationele versterker in een zeer hoge radiofrequentie (RF) frequentieband werkt, hangt de prestatie van de schakeling grotendeels af van de PCB-layout. Het hoogwaardige circuitontwerp dat er op de tekening goed uitziet, kan alleen normale prestaties krijgen als het wordt beïnvloed door onzorgvuldige en onzorgvuldige bedrading. Daarom zullen pre-overweging en aandacht voor belangrijke details tijdens het hele bedradingsproces helpen om de verwachte circuitprestaties te garanderen. Schema Hoewel een goed schema geen goede bedrading garandeert, begint een goede bedrading met een goed schema. Bij het tekenen van het schematische diagram moeten we goed nadenken en rekening houden met de signaalrichting van het hele circuit. Als er een normale en stabiele signaalstroom van links naar rechts in het schema is, dan zou er een even goede signaalstroom op de print moeten zijn. Geef zoveel mogelijk nuttige informatie op het schema. Op deze manier kunnen klanten, zelfs als sommige problemen niet door de circuitontwerpingenieur kunnen worden opgelost, ook andere kanalen zoeken om de circuitproblemen op te lossen. Welke andere informatie moet er, naast de algemene referentie-ID’s, energieverbruik en fouttolerantie, in het schema worden vermeld? Hieronder vindt u enkele suggesties om gewone schema’s om te zetten in de beste schema’s. Voeg golfvormen, mechanische informatie over de behuizing, lengte van afgedrukte lijnen en lege gebieden toe; aangeven welke componenten op de print moeten worden geplaatst; geef afstelinformatie, componentwaardebereiken, warmtedissipatie-informatie, regelimpedantie gedrukte lijnen, opmerkingen en korte circuits Beschrijving van de actie en andere informatie, enz. Denk niet dat als u de bedrading niet zelf ontwerpt, u ​​voldoende tijd moet nemen om het ontwerp van de bedradingspersoon zorgvuldig te controleren. Een kleine preventie kan honderd keer de remedie waard zijn. Verwacht niet dat de bedradingspersoon de ideeën van de ontwerper begrijpt. Vroege meningen en begeleiding bij het ontwerpproces van de bedrading zijn het belangrijkst. Hoe meer informatie er kan worden verstrekt en hoe meer betrokken bij het hele bedradingsproces, hoe beter de resulterende PCB zal zijn. Stel een voorlopig voltooiingspunt in voor de bedradingsontwerper en controleer snel volgens het gewenste bedradingsvoortgangsrapport. Deze gesloten-lusmethode kan voorkomen dat de bedrading verdwaalt, waardoor de mogelijkheid van herontwerp wordt geminimaliseerd. De instructies die aan de bedradingsingenieur moeten worden gegeven, omvatten: een korte beschrijving van de circuitfunctie, een schematisch diagram van de PCB met de invoer- en uitvoerlocaties, PCB-stapelinformatie (bijvoorbeeld hoe dik het bord is, hoeveel lagen er is gedetailleerde informatie over elke signaallaag en grondvlak: stroomverbruik, aardingsdraad, analoog signaal, digitaal signaal en RF-signaal, enz.); welke signalen per laag nodig zijn; de plaatsing van belangrijke componenten is vereist; de exacte locatie van bypass-componenten; die gedrukte lijnen zijn belangrijk; welke lijnen moeten de impedantie van gedrukte lijnen regelen; Welke lijnen moeten passen bij de lengte; de grootte van de componenten; welke afgedrukte lijnen ver van elkaar (of dichtbij) moeten zijn; welke lijnen ver van elkaar (of dichtbij) moeten zijn; welke componenten ver van elkaar (of dichtbij) moeten zijn; welke componenten op de print moeten worden geplaatst Boven, welke hieronder. Bedradingsontwerpers mogen nooit klagen over te veel informatie die moet worden gegeven. Er is nooit teveel informatie. Vervolgens zal ik een leerervaring delen: ongeveer 10 jaar geleden voerde ik een ontwerpproject uit van een meerlaagse printplaat voor opbouwmontage met componenten aan beide zijden van de printplaat. Gebruik veel schroeven om het bord in een vergulde aluminium behuizing te bevestigen (want er zijn zeer strenge normen voor schokbestendigheid). De pinnen die voor bias-doorvoer zorgen, gaan door het bord. Deze pin is met soldeerdraden verbonden met de printplaat. Dit is een zeer ingewikkeld apparaat. Sommige componenten op het bord worden gebruikt voor testinstelling (SAT). Maar de ingenieur heeft de locatie van deze componenten duidelijk gedefinieerd. Waar zijn deze componenten geïnstalleerd? Net onder het bord. Wanneer productingenieurs en technici het hele apparaat moeten demonteren en weer in elkaar moeten zetten na het voltooien van de instellingen, wordt deze procedure erg ingewikkeld. Dergelijke fouten moeten daarom zoveel mogelijk worden geminimaliseerd. Positie is net als in de PCB, positie is alles. Waar een circuit op de PCB moet worden geplaatst, waar de specifieke circuitcomponenten moeten worden geïnstalleerd en wat andere aangrenzende circuits zijn, die allemaal erg belangrijk zijn. Meestal zijn de posities van input, output en voeding vooraf bepaald, maar de circuits ertussen moeten creatief zijn. Dit is de reden waarom aandacht voor bedradingsdetails een aanzienlijke invloed zal hebben op de latere productie. Begin met de locatie van de belangrijkste componenten en overweeg het specifieke circuit en de hele PCB. Het specificeren van de locatie van de belangrijkste componenten en het pad van het signaal vanaf het begin helpt ervoor te zorgen dat het ontwerp de verwachte werkdoelen bereikt. Eenmalig het juiste ontwerp kan kosten en druk verlagen en daarmee de ontwikkelcyclus verkorten. Bypass-voeding Het instellen van een bypass-voeding aan de voedingszijde van de versterker om ruis te verminderen, is een zeer belangrijke richting in het PCB-ontwerpproces, ook voor snelle operationele versterkers en andere snelle circuits. Er zijn twee algemene configuratiemethoden voor het omzeilen van snelle operationele versterkers. * Deze methode voor het aarden van de voedingsaansluiting is in de meeste gevallen het meest effectief, waarbij meerdere parallelle condensatoren worden gebruikt om de voedingspin van de operationele versterker direct te aarden. Over het algemeen zijn twee parallelle condensatoren voldoende, maar het toevoegen van parallelle condensatoren kan voor sommige circuits voordelen opleveren. Parallelschakeling van condensatoren met verschillende capaciteitswaarden helpt ervoor te zorgen dat de voedingspin een zeer lage wisselstroomimpedantie (AC) heeft over een brede frequentieband. Dit is vooral belangrijk bij de verzwakkingsfrequentie van de operationele versterker onderdrukkingsverhouding (PSR). Deze condensator helpt de verminderde PSR van de versterker te compenseren. Door een grondpad met lage impedantie in vele bereiken van tien octaven te behouden, wordt ervoor gezorgd dat schadelijke ruis de op-versterker niet kan binnendringen. (Afbeelding 1) toont de voordelen van het parallel gebruiken van meerdere condensatoren. Bij lage frequenties zorgen grote condensatoren voor een aardingspad met lage impedantie. Maar zodra de frequentie hun eigen resonantiefrequentie bereikt, zal de compatibiliteit van de condensator worden verzwakt en geleidelijk inductief lijken.