Papan sirkuit anu dicitak masalah sareng solusi anu sesah

Q: Sakumaha parantos disebatkeun tadi ngeunaan résistor saderhana, kedah aya sababaraha résistor anu performa na persis anu urang ngarepkeun. Naon kajadian ka résistansi bagian kawat?
A: kaayaan na mah béda. Sigana anjeun nuju ngarujuk kana kawat atanapi pita konduktif dina papan sirkuit cetak anu bertindak salaku kawat. Kusabab superconduktor suhu kamar teu sayogi, panjangna kawat logam janten résistor résistansi rendah (anu ogé bertindak salaku kapasitor sareng induktor), sareng pangaruhna kana sirkuit kedah diperhatoskeun.
2. Q: Résistansi kawat tambaga anu pondok pisan dina sirkuit sinyal alit henteu kedah penting?
A: hayu urang nimbangkeun ADC 16-bit kalayan impedansi input 5k ω. Anggap yén garis sinyal ka input ADC diwangun ku papan sirkuit anu dicetak khas (kandelna 0.038mm, lega 0.25mm) kalayan pita konduktif anu panjangna 10cm. Éta ngagaduhan résistansi sakitar 0.18 ω dina suhu kamar, anu sakedik kirang ti 5K ω × 2 × 2-16 sareng ngahasilkeun error gain 2LSB dina gelar lengkep.
Bisa dibantah, masalah ieu tiasa diréduksi upami, sapertos anu parantos aya, pita konduktif tina sirkuit PRINTED dijantenkeun langkung lega. Dina sirkuit analog, umumna langkung resep nganggo band anu langkung lega, tapi seueur désainer PCB (sareng désainer PCB) langkung milih ngagunakeun lébar pita minimum pikeun mempermudah panempatan garis sinyal. Kasimpulanana, penting pikeun ngitung résistansi pita konduktif sareng nganalisis peranana dina sadaya kamungkinan masalah.
3. Q: Naha aya masalah sareng kapasitansi pita konduktif kalayan lébar ageung teuing sareng lapisan logam dina tonggong papan sirkuit PRINTED?
A: Éta patarosan alit. Sanaos kapasitansi tina pita konduktif papan sirkuit PRINTED penting (bahkan pikeun sirkuit frékuénsi rendah, anu tiasa ngahasilkeun osilasi parasit frékuénsi luhur), éta kedahna diperkirakeun heula. Upami ieu sanés masalahna, bahkan pita konduktif lega ngawangun kapasitansi ageung sanés masalah. Upami aya masalah, daérah alit tina pesawat darat tiasa dipiceun kanggo ngirangan kapasitansi bumi.
P: Ninggalkeun patarosan ieu sakedap! Naon pesawat grounding?
A: Upami foil tambaga dina sadaya sisi papan sirkuit PRINTED (atanapi sadayana interlayer papan sirkuit anu dicetak multilayer) dianggo pikeun grounding, maka ieu anu disebat pesawat grounding. Sagala kawat taneuh kedah ditata ku résistansi pangleutikna sareng induktansi. Upami sistem nganggo pesawat bumi, éta sigana moal kapangaruhan ku noise bumi. Salaku tambahan, pesawat grounding ogé ngagaduhan fungsi taméng sareng pendinginan
T: Pesawat grounding anu disebatkeun di dieu hésé pikeun pabrik, leres?
A: Aya sababaraha masalah 20 taun ka pengker. Kiwari, kusabab ningkatna binder, résistansi solder sareng téknologi soldering gelombang dina papan sirkuit cetak, pembuatan pesawat grounding parantos janten operasi rutin tina papan sirkuit cetak.
T: Anjeun nyarios yén kamungkinan ngalaan sistem kana ground noise ku ngagunakeun pesawat ground sangat alit. Naon sésana tina masalah noise ground anu teu tiasa direngsekeun?
A: Sirkuit dasar sistem noise grounded gaduh pesawat ground, tapi résistansi sareng induktansi na henteu nol – upami sumber arus éksternal cukup kuat, éta bakal mangaruhan sinyal anu pas. Masalah ieu tiasa diminimalkeun ku leres nyusun papan sirkuit anu dicetak supados arus tinggi henteu ngalir ka daerah anu mangaruhan tegangan grounding tina sinyal presisi. Kadang-kadang istirahat atanapi celah dina pesawat darat tiasa ngalihkeun arus grounding ageung tina daérah anu sénsitip, tapi sacara paksa ngarobah pesawat ground ogé tiasa ngalihkeun sinyalna kana daérah anu sénsitip, janten téhnik sapertos kitu kedah dianggo kalayan ati-ati.
T: Kumaha kuring terang turunna voltase anu dihasilkeun dina pesawat anu grounded?
A: biasana turunna voltase tiasa diukur, tapi kadang perhitungan tiasa dilakukeun dumasar kana résistansi bahan dina pesawat grounding (nominal 1 ons tambaga gaduh résistansi 045m ω / □) sareng panjang pita konduktif ngalangkungan arus anu ayeuna, sanaos itungan tiasa rumit. Tegangan dina dc kana frékuénsi low (50kHz) kisaran tiasa diukur ku amplifier instrumentasi sapertos AMP02 atanapi AD620.
Gain panguat disetél dina 1000 sareng dihubungkeun sareng osiloskop kalayan sensitipitas 5mV / div. Panguat tiasa disayogikeun tina sumber kakuatan anu sami sareng sirkuit dina uji, atanapi tina sumber listrikna nyalira. Nanging, upami taneuh panguat dipisahkeun tina dasar kakuatan na, osiloskop kedah disambungkeun kana dasar kakuatan sirkuit listrik anu dianggo.
Résistansi antara dua titik dina pesawat dasar tiasa diukur ku nambihan usik kana dua titik. Kombinasi kauntungan panguat sareng sensitipitas osiloskop ngamungkinkeun sensitipitas pangukuran dugi ka 5μV / div. Sora tina amplifier bakal ningkatkeun lebar kurva bentuk osiloskop sakitar 3μV, tapi masih mungkin pikeun ngahontal résolusi sakitar 1μV – cekap ngabédakeun kalolobaan noise ground kalayan kapercayaan 80%.
T: Naon anu kedah diperhatoskeun ngeunaan metode tés di luhur?
A: Sagala medan magnét bolak bakal nyababkeun voltase dina kalungguhan usik, anu tiasa diuji ku cara pondok-ngalirkeun usik pikeun silih (sareng nyayogikeun jalur defleksi kana résistansi taneuh) sareng niténan bentuk gelombang oscilloscope. Bentuk gelombang AC anu dititénan kusabab induksi sareng tiasa diminimalkeun ku ngarobih posisi kalungguhan atanapi ku nyobian ngaleungitkeun médan magnét. Salaku tambahan, perlu mastikeun yén grounding tina panguat disambungkeun kana grounding sistem. Upami amplifier gaduh sambungan ieu teu aya jalan balikna deflection sareng amplifier moal jalan. Grounding ogé kedah mastikeun yén metode grounding anu dianggo henteu ngaganggu distribusi sirkuit anu ayeuna diuji.
Q: Kumaha ngukur noise grounding frékuénsi luhur?
A: Hésé pikeun ngukur hf ground ground ku amplifier instrumentasi wideband anu cocog, janten hf sareng VHF usik pasip anu pas. Éta diwangun ku cincin magnét ferit (diaméter luar 6 ~ 8mm) kalayan dua coil masing-masing 6 ~ 10. Pikeun ngabentuk trafo isolasi frékuénsi luhur, hiji coil disambungkeun kana input spéster analis sareng anu sanés kana usik.
Métode tés sami sareng kasus frékuénsi rendah, tapi spéker analis ngagunakeun kurva karakteristik amplitudo-frékuénsi pikeun ngagambarkeun noise. Beda sareng sipat domain waktos, sumber sora tiasa gampang dibédakeun dumasar kana ciri frékuénsi na. Salaku tambahan, sensitipitas analis spéktrum sahenteuna 60dB langkung luhur tibatan osiloskop broadband.
Q: Kumaha upami induktansi kawat?
A: Induktansi konduktor sareng pita konduktif PCB henteu tiasa dipaliré dina frékuénsi anu langkung luhur. Dina raraga ngitung induktansi kawat lempeng sareng pita konduktif, dua perkiraan diwanohkeun di dieu.
Salaku conto, pita konduktif 1cm panjang sareng lébar 0.25mm bakal ngawangun induktansi 10nH.
Konduktor konduktor = 0.0002LLN2LR-0.75 μH
Salaku conto, induktansi kawat diaméter luar 1cm panjangna 0.5cm nyaéta 7.26nh (2R = 0.5mm, L = 1cm)
Induktansi band konduktif = 0.0002LLN2LW + H + 0.2235W + HL + 0.5μH
Salaku conto, induktansi pita konduktif papan sirkuit dicitak 1cm lega nyaéta 0.25nh (H = 9.59mm, W = 0.038mm, L = 0.25cm).
Nanging, réaktansi induktif biasana langkung alit tibatan fluks parasit sareng tegangan anu diinduksi tina sirkuit induktif cut. Daérah gelung kedah diminimalkeun sabab tegangan anu diinduksi sabanding sareng daérah gelung. Ieu gampang dilakukeun nalika kabel dipintal-pasang.
Dina papan sirkuit anu dicitak, jalur kalungguhan sareng balik kedah caket babarengan. Parobihan kabel leutik sering ngirangan pangaruhna, tingali sumber A gandeng kana loop énergi rendah B.
Ngurangan area loop atanapi ningkatkeun jarak antara puteran gandeng bakal ngaleutikan pangaruhna. Area loop biasana diréduksi janten minimum sareng jarak antara puteran gandeng dimaksimalkeun. Pelindung magnét sakapeung diperyogikeun, tapi mahal sareng rawan gagal mékanis, maka hindarkeun.
11. Q: Dina Q&A pikeun Aplikasi Insinyur, tingkah laku anu henteu ideal tina sirkuit terintegrasi sering disebatkeun. Kedahna langkung gampil nganggo komponén saderhana sapertos résistor. Ngajelaskeun deukeutna komponén idéal.
A: Kuring ngan ukur hoyong résistor janten alat idéal, tapi silinder pondok dina kalungguhan résistor sapertos polah résistor murni. Résistor anu leres ogé ngandung komponén résistansi imajiner – komponén réaktansi. Kaseueuran résistor gaduh kapasitansi alit (ilaharna 1 dugi ka 3pF) sajajar sareng résistansi na. Sanaos sawatara resistor pilem, motong alur hélik dina pilem résistip na kalolobaanana induktif, réaktansi induktifna nyaéta puluhan atanapi ratusan nahen (nH). Tangtosna, resistansi tatu kawat umumna induktif tibatan kapasitif (sahenteuna dina frékuénsi rendah). Barina ogé, résistor tatu-kawat didamel tina gulungan, janten teu umum pikeun résistor kawat-tatu gaduh induktansi sababaraha microhm (μH) atanapi puluhan mikrohm, atanapi bahkan résistor kawat-tatu anu disebut “non-induktif” (dimana satengah tina coilna jarum jam tatu sareng anu sanés satengahna jarum jam). Sangkan induktansi anu dihasilkeun ku dua beulahan coil saling ngabatalkeun) ogé ngagaduhan 1μH atanapi langkung induktansi résidu. Pikeun résistor kawat-tatu nilai luhur di luhur sakitar 10k ω, résistor résiko sésana langkung kapasitif tibatan induktif, sareng kapasitansi dugi ka 10pF, langkung luhur tibatan pilem ipis standar atanapi résistor sintétik. Réaktansi ieu kedah diperhatoskeun sacara ati-ati nalika ngarancang sirkuit frékuénsi luhur anu ngandung résistor.
T: Tapi seueur sirkuit anu anjeun nerangkeun dianggo pikeun ukuran anu tepat dina DC atanapi frékuénsi anu lemah pisan. Induktor sesat sareng kapasitor sesat henteu relevan dina aplikasi ieu, leres?
A: enya. Kusabab transistor (duanana diskrit sareng dina sirkuit terintegrasi) ngagaduhan lebar band anu lega pisan, osilasi kadang-kadang tiasa lumangsung dina ratusan atanapi rébuan pita megahertz nalika sirkuit dipungkas ku beban induktif. Kalakuan offset sareng koréksi anu pakait sareng osilasi gaduh pangaruh goréng kana akurasi frékuénsi rendah sareng stabilitas.
Anu langkung parah, osilasi mungkin henteu katingali dina osiloskop naha kusabab bandwidth osiloskop teuing handap dibandingkeun sareng bandwidth osilasi frekuensi tinggi anu diukur, atanapi kusabab kapasitas muatan tina usik oscilloscope cekap pikeun ngeureunkeun osilasi. Cara anu pangsaéna nyaéta nganggo pita lebar (frékuénsi handap dugi ka 15GHz di luhur) spéker analisa pikeun mariksa sistem osilasi parasit. Cék ieu kedah dilakukeun nalika inputna beda-beda dina sadaya rentang dinamis, kusabab osilasi parasit kadang-kadang lumangsung dina kisaran sempit input band.
Q: Naha aya patarosan ngeunaan résistor?
A: résistansi résistor henteu dibereskeun, tapi bénten-bénten sareng suhu. Koéfisién suhu (TC) beda-beda ti sababaraha PPM / ° C (sajuta per darajat Celsius) nepi ka sababaraha rébu PPM / ° C. Résistor anu paling stabil nyaéta tatu kawat atanapi résistor pilem logam, sareng anu paling parah nyaéta résistor pilem karbon sintétis.
Koéfisién suhu anu ageung kadang-kadang tiasa manpaat (résistor + 3500ppm / ° C tiasa dianggo pikeun ngimbangan kT / Q dina persamaan ciri dioda simpang, sapertos anu parantos disebatkeun dina Q&AS pikeun Aplikasi Insinyur). Tapi sacara umum tahan sareng suhu tiasa janten sumber kasalahan dina sirkuit presisi.
Upami presisi sirkuit gumantung kana pertandingan dua résistor sareng koefisien suhu anu béda, maka henteu paduli kumaha cocog sareng hiji suhu, éta moal cocog sareng anu sanésna. Komo upami koefisien suhu dua résistor cocog, teu aya jaminan yén aranjeunna bakal tetep dina suhu anu sami. Panas-diri dihasilkeun ku konsumsi kakuatan internal atanapi panas luar anu dikirimkeun tina sumber panas dina sistem tiasa nyababkeun patandingan suhu, hasilna résistansi. Malah resistor kawat-tatu atanapi logam-pilem kualitas luhur tiasa gaduh teu cocog sareng suhu ratusan (atanapi bahkan rébuan) PPM / ℃. Solusi anu jelas nyaéta ngagunakeun dua résistor anu diwangun sahingga duanana caket pisan kana matrix anu sami, sahingga akurasi sistem cocog sareng cocog sepanjang waktos. Substrat tiasa wafer silikon anu mensimulasikeun sirkuit terintegrasi anu tepat, wafer kaca atanapi pilem logam. Henteu paduli substrat, dua résistor cocog sareng pas nalika didamel, ngagaduhan koefisien suhu anu pas, sareng dina suhu anu hampir sami (sabab caket pisan).