Shtypura qark bordit probleme dhe zgjidhje të vështira

Pyetje: Siç u përmend më herët për rezistorët e thjeshtë, duhet të ketë disa rezistorë, performanca e të cilëve është pikërisht ajo që ne presim. Çfarë ndodh me rezistencën e një pjese teli?
A: Situata është e ndryshme. Me sa duket ju i referoheni një teli ose një brezi përçues në një tabelë qarku të shtypur që vepron si një tel. Meqenëse superpërcjellësit e temperaturës së dhomës nuk janë ende në dispozicion, çdo gjatësi e telit metalik vepron si një rezistencë me rezistencë të ulët (e cila gjithashtu vepron si një kondensator dhe induktor), dhe efekti i tij në qark duhet të merret parasysh.
2. P: Rezistenca e një teli bakri shumë të shkurtër në një qark të vogël sinjali nuk duhet të jetë i rëndësishëm?
A: le të marrim parasysh një ADC 16-bit me një rezistencë hyrëse prej 5k ω. Supozoni se linja e sinjalit në hyrjen ADC përbëhet nga një tabelë tipike e qarkut të shtypur (0.038mm e trashë, 0.25mm e gjerë) me një brez përçues prej 10cm në gjatësi. Ajo ka një rezistencë prej rreth 0.18 ω në temperaturën e dhomës, e cila është pak më pak se 5K ω × 2 × 2-16 dhe prodhon një gabim fitimi prej 2LSB në shkallë të plotë.
Me siguri, ky problem mund të zbutet nëse, siç është tashmë, brezi përçues i tabelës së shtypur të qarkut bëhet më i gjerë. Në qarqet analoge, në përgjithësi është e preferueshme të përdoret një brez më i gjerë, por shumë stilistë të PCB -ve (dhe dizajnerëve të PCB -ve) preferojnë të përdorin një gjerësi minimale të brezit për të lehtësuar vendosjen e linjës së sinjalit. Si përfundim, është e rëndësishme të llogaritet rezistenca e brezit përçues dhe të analizohet roli i tij në të gjitha problemet e mundshme.
3. Pyetje: A ka ndonjë problem me kapacitetin e brezit përçues me gjerësi shumë të madhe dhe shtresën metalike në pjesën e pasme të tabelës së QARKUT TIN SHTYPUR?
A: It’sshtë një pyetje e vogël. Megjithëse kapaciteti nga brezi përçues i tabelës së shtypur është i rëndësishëm (edhe për qarqet me frekuencë të ulët, të cilat mund të prodhojnë lëkundje parazitare me frekuencë të lartë), gjithmonë duhet të vlerësohet së pari. Nëse nuk është kështu, edhe një brez i gjerë përçues që formon një kapacitet të madh nuk është problem. Nëse shfaqen probleme, një zonë e vogël e rrafshit tokësor mund të hiqet për të zvogëluar kapacitetin në tokë.
Pyetje: Lëreni këtë pyetje për një moment! Çfarë është aeroplani i tokëzimit?
Përgjigje: Nëse fleta bakri në të gjithë anën e një bordi qark të SHTYPUR (ose e gjithë shtresës së një bordi qark të shtypur me shumë shtresa) përdoret për tokëzim, atëherë kjo është ajo që ne e quajmë një aeroplan tokëzimi. Çdo tel tokësor duhet të rregullohet me rezistencën dhe induktancën më të vogël të mundshme. Nëse një sistem përdor një rrafsh tokëzimi, ka më pak gjasa të preket nga zhurma e tokëzimit. Përveç kësaj, aeroplani i tokëzimit gjithashtu ka funksionin e mbrojtjes dhe ftohjes
Pyetje: Avioni i tokëzimit i përmendur këtu është i vështirë për prodhuesit, apo jo?
A: Kishte disa probleme 20 vjet më parë. Sot, për shkak të përmirësimit të lidhësit, rezistencës së saldimit dhe teknologjisë së bashkimit të valëve në pllakat e qarkut të shtypur, prodhimi i aeroplanit të tokëzimit është bërë një operacion rutinë i bordeve të qarkut të shtypur.
Pyetje: Ju thatë se mundësia e ekspozimit të një sistemi ndaj zhurmës së tokës duke përdorur një aeroplan tokësor është shumë e vogël. Çfarë mbetet nga problemi i zhurmës në tokë që nuk mund të zgjidhet?
Përgjigje: Qarku bazë i një sistemi të zhurmës së bazuar ka një rrafsh tokësor, por rezistenca dhe induktiviteti i tij nuk janë zero – nëse burimi i jashtëm i rrymës është mjaft i fortë, ai do të ndikojë në sinjalet e sakta. Ky problem mund të minimizohet duke rregulluar siç duhet tabelat e qarkut të shtypur në mënyrë që rryma e lartë të mos rrjedhë në zonat që ndikojnë në tensionin e tokëzimit të sinjaleve të sakta. Ndonjëherë një thyerje ose çarje në rrafshin e tokës mund të devijojë një rrymë të madhe tokëzimi nga zona e ndjeshme, por ndryshimi me forcë i rrafshit të tokës gjithashtu mund të devijojë sinjalin në zonën e ndjeshme, kështu që një teknikë e tillë duhet të përdoret me kujdes.
Pyetje: Si mund ta di rënien e tensionit të gjeneruar në një aeroplan të bazuar?
A: zakonisht rënia e tensionit mund të matet, por ndonjëherë llogaritjet mund të bëhen bazuar në rezistencën e materialit në rrafshin e tokëzimit (1 nominale nominale e bakrit ka një rezistencë prej 045m ω /□) dhe gjatësinë e brez përçues përmes të cilit kalon rryma, edhe pse llogaritjet mund të jenë të komplikuara. Tensionet në gamën e frekuencave të ulëta (50kHz) mund të maten me përforcues instrumentesh të tillë si AMP02 ose AD620.
Fitimi i amplifikatorit u vendos në 1000 dhe u lidh me një oshiloskop me një ndjeshmëri prej 5mV/div. Përforcuesi mund të furnizohet nga i njëjti burim energjie si qarku në provë, ose nga burimi i tij i energjisë. Sidoqoftë, nëse toka e amplifikatorit është e ndarë nga baza e saj e fuqisë, oshiloskopi duhet të lidhet me bazën e fuqisë të qarkut të energjisë të përdorur.
Rezistenca midis dy pikave në rrafshin tokësor mund të matet duke shtuar një sondë në të dy pikat. Kombinimi i fitimit të amplifikatorit dhe ndjeshmërisë së oshiloskopit mundëson që ndjeshmëria e matjes të arrijë 5μV/div. Zhurma nga amplifikatori do të rrisë gjerësinë e kurbës së formës valore të oshiloskopit me rreth 3μV, por është ende e mundur të arrihet një rezolutë prej rreth 1μV – e mjaftueshme për të dalluar shumicën e zhurmës së tokës me besim deri në 80%.
Pyetje: Çfarë duhet të theksohet në lidhje me metodën e mësipërme të provës?
Përgjigje: Çdo fushë magnetike e alternuar do të shkaktojë një tension në plumbin e sondës, i cili mund të testohet duke lidhur qarkun e shkurtër të sondave me njëri-tjetrin (dhe duke siguruar një rrugë devijimi në rezistencën e tokës) dhe duke vëzhguar formën e valës së oshiloskopit. Forma e vëzhguar e valës AC është për shkak të induksionit dhe mund të minimizohet duke ndryshuar pozicionin e plumbit ose duke u përpjekur të eliminojë fushën magnetike. Përveç kësaj, është e nevojshme të sigurohet që tokëzimi i amplifikatorit të jetë i lidhur me tokëzimin e sistemit. Nëse përforcuesi ka këtë lidhje, nuk ka rrugë kthimi devijimi dhe amplifikatori nuk do të funksionojë. Tokëzimi gjithashtu duhet të sigurojë që metoda e tokëzimit e përdorur të mos ndërhyjë në shpërndarjen aktuale të qarkut në provë.
Pyetje: Si të matni zhurmën e tokëzimit me frekuencë të lartë?
Përgjigje: isshtë e vështirë të matet zhurma e tokës me një përforcues të përshtatshëm të instrumenteve me brez të gjerë, kështu që sondat pasive të hf dhe VHF janë të përshtatshme. Përbëhet nga një unazë magnetike ferrite (diametri i jashtëm 6 ~ 8mm) me dy mbështjellje me 6 ~ 10 kthesa secila. Për të formuar një transformator izolimi me frekuencë të lartë, një spirale është e lidhur me hyrjen e analizuesit të spektrit dhe tjetra me sondën.
Metoda e testimit është e ngjashme me rastin e frekuencës së ulët, por analizuesi i spektrit përdor kurba karakteristike të amplitudës-frekuencës për të përfaqësuar zhurmën. Ndryshe nga vetitë e fushës kohore, burimet e zhurmës mund të dallohen lehtësisht në bazë të karakteristikave të tyre të frekuencës. Për më tepër, ndjeshmëria e analizuesit të spektrit është të paktën 60dB më e lartë se ajo e oshiloskopit me brez të gjerë.
Pyetje: Po në lidhje me induktancën e një teli?
A: Induktiviteti i përcjellësve dhe brezave përcjellës të PCB nuk mund të injorohet në frekuenca më të larta. Për të llogaritur induktancën e një teli të drejtë dhe një brezi përçues, këtu futen dy përafrime.
Për shembull, një brez përçues 1cm i gjatë dhe 0.25mm i gjerë do të formojë një induktancë prej 10nH.
Induktiviteti i përcjellësit = 0.0002LLN2LR-0.75 μH
Për shembull, induktiviteti i një teli me diametër të jashtëm të gjatë 1cm është 0.5nh (7.26R = 2mm, L = 0.5cm)
Induktiviteti i brezit përçues = 0.0002LLN2LW+H+0.2235W+HL+0.5μH
Për shembull, induktiviteti i brezit përçues të bordit të qarkut të printuar 1cm të gjerë 0.25mm është 9.59nh (H = 0.038mm, W = 0.25mm, L = 1cm).
Sidoqoftë, reaktanca induktive është zakonisht shumë më e vogël se fluksi parazitar dhe tensioni i induktuar i qarkut induktiv të prerë. Zona e lakut duhet të minimizohet sepse tensioni i induktuar është proporcional me zonën e lakut. Kjo është e lehtë të bëhet kur instalimet elektrike janë të përdredhura.
Në bordet e qarkut të shtypur, shtigjet e drejtimit dhe kthimit duhet të jenë afër së bashku. Ndryshimet e vogla të telave shpesh minimizojnë ndikimin, shihni burimin A të shoqëruar me lakin B.
Reduktimi i zonës së lakut ose rritja e distancës midis sytheve të bashkimit do të minimizojë efektin. Zona e lakut zakonisht zvogëlohet në minimum dhe distanca midis sytheve të bashkimit është maksimizuar. Mburoja magnetike ndonjëherë kërkohet, por është e shtrenjtë dhe e prirur për dështim mekanik, prandaj shmangeni atë.
11. Pyetje: Në Pyetje dhe Përgjigje për Inxhinierët e Aplikimit, shpesh përmendet sjellja jo ideale e qarqeve të integruara. Duhet të jetë më e lehtë të përdorësh përbërës të thjeshtë siç janë rezistencat. Shpjegoni afërsinë e përbërësve idealë.
Përgjigje: Unë thjesht dua që një rezistencë të jetë një pajisje ideale, por cilindri i shkurtër në krye të një rezistori vepron saktësisht si një rezistencë e pastër. Rezistenca aktuale gjithashtu përmban komponentin e rezistencës imagjinare – komponentin e reaktancës. Shumica e rezistorëve kanë një kapacitet të vogël (zakonisht 1 deri në 3pF) paralelisht me rezistencën e tyre. Edhe pse disa rezistencë filmash, prerja e brazdës spirale në filmat e tyre rezistues është kryesisht induktive, reaktanca e tyre induktive është dhjetëra ose qindra nahen (nH). Sigurisht, rezistencat e plagëve të telit janë përgjithësisht induktive sesa kapacitive (të paktën në frekuenca të ulëta). Në fund të fundit, rezistorët e mbështjellë me tela janë bërë nga mbështjellje, kështu që nuk është e pazakontë që rezistorët e mbështjellë me tela të kenë induktueshmëri prej disa mikrohm (μH) ose dhjetëra mikrohm, apo edhe të ashtuquajturit rezistorë “jo-induktiv” të telave (ku gjysma e mbështjelljeve janë të mbështjellura në drejtim të akrepave të orës dhe gjysma tjetër në drejtim të kundërt). Kështu që induktiviteti i prodhuar nga dy gjysmat e spirales anulon njëra -tjetrën) gjithashtu ka 1μH ose më shumë induktancë të mbetur. Për rezistorët me vlerë të lartë të mbështjellë me tela mbi përafërsisht 10k ω, rezistorët e mbetur janë kryesisht kapacitivë sesa induktivë, dhe kapaciteti është deri në 10pF, më i lartë se ai i filmit standard të hollë ose rezistencave sintetike. Kjo reaktancë duhet të merret parasysh me kujdes kur dizajnohen qarqe me frekuencë të lartë që përmbajnë rezistorë.
Pyetje: Por shumë prej qarqeve që ju përshkruani përdoren për matje të sakta në frekuenca DC ose shumë të ulëta. Induktorët e humbur dhe kondensatorët e humbur janë të parëndësishëm në këto aplikime, apo jo?
A: po Për shkak se transistorët (si qarqet diskrete ashtu edhe brenda qarqeve të integruara) kanë gjerësi brezi shumë të gjerë, luhatjet ndonjëherë mund të ndodhin në qindra ose mijëra breza megahertz kur qarku përfundon me një ngarkesë induktive. Veprimet e kompensimit dhe korrigjimit që lidhen me lëkundjet kanë efekte të këqija në saktësinë dhe qëndrueshmërinë e frekuencës së ulët.
Më keq, lëkundjet mund të mos jenë të dukshme në një oshiloskop ose sepse gjerësia e brezit të oshiloskopit është shumë e ulët në krahasim me gjerësinë e brezit të luhatjeve me frekuencë të lartë që maten, ose sepse kapaciteti ngarkues i sondës së oshiloskopit është i mjaftueshëm për të ndaluar luhatjet. Metoda më e mirë është përdorimi i një analizuesi të spektrit me një brez të gjerë (frekuencë të ulët në 15GHz më lart) për të kontrolluar sistemin për luhatjet parazitare. Ky kontroll duhet të bëhet kur hyrja ndryshon në të gjithë gamën dinamike, sepse luhatjet parazitare ndonjëherë ndodhin në një gamë shumë të ngushtë të brezit hyrës.
Pyetje: A ka ndonjë pyetje në lidhje me rezistorët?
A: Rezistenca e një rezistence nuk është fikse, por ndryshon me temperaturën. Koeficienti i temperaturës (TC) ndryshon nga disa PPM /° C (milionat për gradë Celsius) në disa mijëra PPM /° C. Rezistencat më të qëndrueshme janë rezistencat me tela ose filmat metalikë, dhe më të këqijtë janë rezistencat sintetike të filmit të karbonit.
Koeficientët e mëdhenj të temperaturës ndonjëherë mund të jenë të dobishëm (një rezistencë +3500ppm/ ° C mund të përdoret për të kompensuar kT/ Q në ekuacionin karakteristik të diodës së kryqëzimit, siç u përmend më parë në Pyetje dhe Vlerësim për Inxhinierët e Aplikimit). Por në përgjithësi rezistenca me temperaturën mund të jetë një burim gabimi në qarqet precize.
Nëse saktësia e qarkut varet nga përputhja e dy rezistencave me koeficientë të ndryshëm të temperaturës, atëherë pavarësisht sa mirë përputhet në një temperaturë, nuk do të përputhet në tjetrën. Edhe nëse koeficientët e temperaturës së dy rezistorëve përputhen, nuk ka asnjë garanci që ata do të mbeten në të njëjtën temperaturë. Vetë-nxehtësia e gjeneruar nga konsumi i brendshëm i energjisë ose nxehtësia e jashtme e transmetuar nga një burim nxehtësie në sistem mund të shkaktojë mospërputhje të temperaturës, duke rezultuar në rezistencë. Edhe rezistencat me cilësi të lartë të mbështjellura me tela ose film-metal mund të kenë mospërputhje të temperaturës prej qindra (apo edhe mijëra) PPM /. Zgjidhja e qartë është përdorimi i dy rezistencave të ndërtuara në mënyrë që të dyja të jenë shumë afër të njëjtës matricë, në mënyrë që saktësia e sistemit të përputhet mirë në çdo kohë. Nënshtresa mund të jetë wafers silikoni që simulojnë qarqe të sakta të integruara, wafers qelqi ose filma metalikë. Pavarësisht nga substrati, dy rezistorët përputhen mirë gjatë prodhimit, kanë koeficientë të temperaturës të përputhur mirë dhe janë pothuajse në të njëjtën temperaturë (sepse janë aq afër).