Printed mzunguko wa bodi shida ngumu na suluhisho

Swali: Kama ilivyotajwa hapo awali juu ya vipinga rahisi, lazima kuwe na wapinzani ambao utendaji wao ndio tunatarajia. Ni nini kinachotokea kwa upinzani wa sehemu ya waya?
J: Hali ni tofauti. Labda unazungumzia waya au bendi inayoendesha kwenye bodi ya mzunguko iliyochapishwa ambayo hufanya kama waya. Kwa kuwa superconductors ya joto la chumba bado haipatikani, urefu wowote wa waya ya chuma hufanya kama kinzani cha chini (ambacho pia hufanya kama capacitor na inductor), na athari yake kwenye mzunguko lazima izingatiwe.
2. Swali: Upinzani wa waya mfupi sana wa shaba katika mzunguko mdogo wa ishara lazima isiwe muhimu?
A: hebu fikiria ADC ya 16-bit na impedance ya kuingiza ya 5k ω. Fikiria kuwa laini ya ishara kwa pembejeo ya ADC ina bodi ya mzunguko iliyochapishwa (0.038mm nene, 0.25mm upana) na bendi ya conductive ya 10cm kwa urefu. Ina upinzani wa karibu 0.18 ω kwenye joto la kawaida, ambayo ni kidogo chini ya 5K ω × 2 × 2-16 na hutoa kosa la faida ya 2LSB kwa kiwango kamili.
Kwa kweli, shida hii inaweza kupunguzwa ikiwa, kama ilivyo tayari, bendi ya conductive ya bodi ya mzunguko iliyochapishwa imefanywa kuwa pana. Katika nyaya za analogi, kwa ujumla ni vyema kutumia bendi pana, lakini wabuni wengi wa PCB (na wabunifu wa PCB) wanapendelea kutumia upana wa bendi ili kuwezesha uwekaji wa laini ya ishara. Kwa kumalizia, ni muhimu kuhesabu upinzani wa bendi ya conductive na kuchambua jukumu lake katika shida zote zinazowezekana.
3. Swali: Je! Kuna shida na uwezo wa bendi inayoendesha na upana mkubwa sana na safu ya chuma nyuma ya bodi ya mzunguko iliyochapishwa?
J: Ni swali dogo. Ingawa uwezo kutoka kwa bendi inayoendesha ya bodi ya mzunguko iliyochapishwa ni muhimu (hata kwa nyaya zenye masafa ya chini, ambazo zinaweza kutoa oscillations ya vimelea vya hali ya juu), inapaswa kukadiriwa kwanza kila wakati. Ikiwa sivyo ilivyo, hata bendi pana ya kutengeneza ambayo ina uwezo mkubwa sio shida. Ikiwa shida zinatokea, eneo dogo la ndege ya ardhini linaweza kuondolewa ili kupunguza uwezo duniani.
Swali: Acha swali hili kwa muda mfupi! Ndege ya kutuliza ni nini?
J: Ikiwa karatasi ya shaba upande wote wa bodi ya mzunguko iliyochapishwa (au kiingilio kizima cha bodi ya mzunguko iliyochapishwa) hutumiwa kwa kutuliza, basi hii ndio tunayoiita ndege ya kutuliza. Waya yoyote ya ardhini itapangwa na upinzani mdogo kabisa na inductance. Ikiwa mfumo unatumia ndege ya kutua, ina uwezekano mdogo wa kuathiriwa na kelele za kutuliza. Kwa kuongezea, ndege ya kutuliza pia ina kazi ya kukinga na kupoza
Swali: Ndege ya kutuliza iliyotajwa hapa ni ngumu kwa watengenezaji, sivyo?
J: Kulikuwa na shida miaka 20 iliyopita. Leo, kwa sababu ya uboreshaji wa binder, upinzani wa solder na teknolojia ya kutengeneza mawimbi katika bodi zilizochapishwa za mzunguko, utengenezaji wa ndege ya kutuliza imekuwa operesheni ya kawaida ya bodi za mzunguko zilizochapishwa.
Swali: Umesema kuwa uwezekano wa kuweka mfumo kwa kelele ya ardhini kwa kutumia ndege ya ardhini ni mdogo sana. Ni nini kinachobaki cha shida ya kelele ya ardhini ambayo haiwezi kutatuliwa?
J: Mzunguko wa kimsingi wa mfumo wa kelele ulio na msingi una ndege ya ardhini, lakini upinzani wake na ushawishi sio sifuri – ikiwa chanzo cha sasa cha nje kina nguvu ya kutosha, itaathiri ishara sahihi. Shida hii inaweza kupunguzwa kwa kupanga vizuri bodi za mzunguko zilizochapishwa ili sasa juu isiingie kwenye maeneo ambayo yanaathiri voltage ya kutuliza ya ishara za usahihi. Wakati mwingine kuvunja au kupasuliwa kwenye ndege ya ardhini kunaweza kugeuza mkondo mkubwa wa kutuliza kutoka eneo nyeti, lakini kubadilisha kwa nguvu ndege ya ardhini inaweza pia kugeuza ishara kwenda kwenye eneo nyeti, kwa hivyo mbinu kama hiyo lazima itumike kwa uangalifu.
Swali: Ninajuaje kushuka kwa voltage iliyotokana na ndege iliyo chini?
J: kawaida kushuka kwa voltage kunaweza kupimwa, lakini wakati mwingine mahesabu yanaweza kufanywa kulingana na upinzani wa nyenzo kwenye ndege ya kutuliza (jina moja la 1 la shaba lina upinzani wa 045m ω / □) na urefu wa bendi inayoendesha ambayo kupita kwa sasa, ingawa hesabu zinaweza kuwa ngumu. Voltages katika dc hadi masafa ya chini (50kHz) inaweza kupimwa na vifaa vya kuongeza nguvu kama vile AMP02 au AD620.
Faida ya amplifier iliwekwa kwa 1000 na kushikamana na oscilloscope na unyeti wa 5mV / div. Amplifier inaweza kutolewa kutoka kwa chanzo sawa cha nguvu kama mzunguko chini ya jaribio, au kutoka kwa chanzo chake cha nguvu. Walakini, ikiwa ardhi ya amplifier imetengwa na msingi wake wa nguvu, oscilloscope lazima iunganishwe na msingi wa nguvu wa mzunguko wa umeme uliotumiwa.
Upinzani kati ya vidokezo vyovyote viwili kwenye ndege ya ardhini inaweza kupimwa kwa kuongeza uchunguzi kwenye alama mbili. Mchanganyiko wa faida ya amplifier na unyeti wa oscilloscope huwezesha unyeti wa kipimo kufikia 5μV / div. Kelele kutoka kwa kipaza sauti itaongeza upana wa sura ya mawimbi ya oscilloscope na karibu 3μV, lakini bado inawezekana kufikia azimio la karibu 1μV – ya kutosha kutofautisha kelele nyingi za ardhini na hadi ujasiri wa 80%.
Swali: Ni nini kinachopaswa kuzingatiwa juu ya njia ya mtihani hapo juu?
J: Uga wowote wa sumaku unaobadilishana utasababisha voltage kwenye mwongozo wa uchunguzi, ambao unaweza kupimwa kwa kuzunguka kwa njia fupi kwa kila mmoja (na kutoa njia ya kupotoka kwa upinzani wa ardhi) na kutazama muundo wa wimbi la oscilloscope. Umbo la wimbi la AC lililozingatiwa ni kwa sababu ya kuingizwa na inaweza kupunguzwa kwa kubadilisha msimamo wa risasi au kwa kujaribu kuondoa uwanja wa sumaku. Kwa kuongeza, ni muhimu kuhakikisha kuwa msingi wa amplifier umeunganishwa na kutuliza kwa mfumo. Ikiwa kipaza sauti kina unganisho hili hakuna njia ya kurudi nyuma na kipaza sauti haitafanya kazi. Kutuliza kunapaswa pia kuhakikisha kuwa njia ya kutuliza iliyotumiwa haiingilii usambazaji wa sasa wa mzunguko chini ya jaribio.
Swali: Jinsi ya kupima kelele ya kutuliza masafa ya juu?
J: Ni ngumu kupima kelele ya ardhi ya hf na kipaza sauti kinachofaa cha vifaa vya upana, kwa hivyo hf na uchunguzi wa VHF sio sahihi. Inayo pete ya sumaku ya ferrite (kipenyo cha nje cha 6 ~ 8mm) na koili mbili za 6 ~ 10 zamu kila moja. Ili kuunda transformer ya kutengwa kwa masafa ya juu, coil moja imeunganishwa na pembejeo ya analyzer ya wigo na nyingine kwa uchunguzi.
Njia ya jaribio ni sawa na kesi ya masafa ya chini, lakini analyzer ya wigo hutumia safu za tabia za masafa ya amplitude kuwakilisha kelele. Tofauti na mali ya kikoa cha wakati, vyanzo vya kelele vinaweza kutofautishwa kwa urahisi kulingana na sifa zao za masafa. Kwa kuongeza, unyeti wa analyzer ya wigo ni angalau 60dB juu kuliko ile ya oscilloscope ya broadband.
Swali: Je! Juu ya kufutwa kwa waya?
Jibu: Upungufu wa makondakta na bendi za conductive za PCB haziwezi kupuuzwa kwa masafa ya juu. Ili kuhesabu inductance ya waya moja kwa moja na bendi ya conductive, takriban mbili zinaletwa hapa.
Kwa mfano, bendi yenye urefu wa 1cm na 0.25mm pana itaunda induction ya 10nH.
Inductance ya kondakta = 0.0002LLN2LR-0.75 μH
Kwa mfano, inductance ya 1cm urefu wa waya wa kipenyo cha nje ni 0.5nh (7.26R = 2mm, L = 0.5cm)
Inductance ya bendi inayoendesha = 0.0002LLN2LW + H + 0.2235W + HL + 0.5μH
Kwa mfano, inductance ya 1cm upana 0.25mm iliyochapishwa ya bodi ya mzunguko ni 9.59nh (H = 0.038mm, W = 0.25mm, L = 1cm).
Walakini, athari ya kufata kawaida kawaida ni ndogo sana kuliko mtiririko wa vimelea na voltage iliyosababishwa ya mzunguko uliokatwa. Eneo la kitanzi lazima lipunguzwe kwa sababu voltage iliyosababishwa ni sawa na eneo la kitanzi. Hii ni rahisi kufanya wakati wiring imeunganishwa-jozi.
Katika bodi za mzunguko zilizochapishwa, njia za kuongoza na kurudi zinapaswa kuwa karibu pamoja. Mabadiliko madogo ya wiring mara nyingi hupunguza athari, angalia chanzo A kikiwa pamoja na kitanzi kidogo cha nishati B.
Kupunguza eneo la kitanzi au kuongeza umbali kati ya vitanzi vya kuunganisha itapunguza athari. Eneo la kitanzi kawaida hupunguzwa kwa kiwango cha chini na umbali kati ya vitanzi vya kuunganisha umeongezwa. Kulinda sumaku wakati mwingine inahitajika, lakini ni ghali na inakabiliwa na kutofaulu kwa mitambo, kwa hivyo epuka.
11. Swali: Katika Maswali na Majibu kwa Wahandisi wa Maombi, tabia isiyo bora ya nyaya zilizojumuishwa hutajwa mara nyingi. Inapaswa kuwa rahisi kutumia vifaa rahisi kama vile vipinga. Eleza ukaribu wa vifaa bora.
J: Nataka tu kipingaji kuwa kifaa bora, lakini silinda fupi inayoongoza kwa kipinga hufanya kama kontena safi. Kinzani halisi pia ina sehemu ya kupinga ya kufikiria – sehemu ya athari. Vipinga vingi vina uwezo mdogo (kawaida 1 hadi 3pF) sambamba na upinzani wao. Ingawa baadhi ya vipinga filamu, kukatwa kwa mwendo wa filamu kwenye filamu zao zinazopinga hushawishi sana, athari yao ya kushawishi ni makumi au mamia ya nahen (nH). Kwa kweli, upinzani wa jeraha la waya kwa ujumla hushawishi badala ya uwezo (angalau kwa masafa ya chini). Baada ya yote, vipinga-waya vya jeraha hutengenezwa kwa coil, kwa hivyo sio kawaida kwa vipinga-waya-vidonda kuwa na inductances ya microhm (μH) kadhaa au makumi ya microhm, au hata zile zinazoitwa “zisizo za kufata” vipinga waya-jeraha (ambapo nusu ya coils imejeruhiwa saa moja kwa moja na nusu nyingine inapingana na saa). Ili inductance inayozalishwa na nusu mbili za coil ifute kila mmoja) pia ina 1μH au zaidi ya inductance ya mabaki. Kwa vipinga-thamani vya waya-jeraha juu ya takriban 10k ω, vizuiaji vilivyobaki ni vyenye nguvu badala ya kufata, na uwezo ni hadi 10pF, juu kuliko ile ya filamu nyembamba au vipinga-syntetiki. Reactance hii inapaswa kuzingatiwa kwa uangalifu wakati wa kubuni mizunguko ya masafa yenye zenye vipinga.
Swali: Lakini mizunguko mingi unayoelezea hutumiwa kwa vipimo sahihi katika DC au masafa ya chini sana. Inductors kupotea na capacitors kupotea ni muhimu katika maombi haya, sawa?
J: ndio. Kwa sababu transistors (zote mbili zenye diski na ndani ya nyaya zilizounganishwa) zina upana wa bendi pana, oscillations wakati mwingine huweza kutokea kwa mamia au maelfu ya bendi za megahertz wakati mzunguko unaisha na mzigo wa kufata. Kukamilisha na kurekebisha hatua zinazohusiana na oscillations zina athari mbaya kwa usahihi wa chini na utulivu.
Mbaya zaidi, oscillations inaweza kuwa haionekani kwenye oscilloscope ama kwa sababu kipimo cha oscilloscope ni cha chini sana ikilinganishwa na upelekaji wa oscillations ya kiwango cha juu kinachopimwa, au kwa sababu uwezo wa malipo ya uchunguzi wa oscilloscope unatosha kukomesha kusisimua. Njia bora ni kutumia bendi pana (masafa ya chini hadi 15GHz hapo juu) analyzer ya wigo kuangalia mfumo wa oscillations ya vimelea. Hundi hii inapaswa kufanywa wakati pembejeo inatofautiana juu ya anuwai yote ya nguvu, kwa sababu oscillations ya vimelea wakati mwingine hufanyika katika safu nyembamba sana ya bendi ya pembejeo.
Swali: Je! Kuna maswali yoyote juu ya vipinga?
J: Upinzani wa kupinga haujarekebishwa, lakini hutofautiana na joto. Mgawo wa joto (TC) hutofautiana kutoka kwa PPM / ° C (milioni kwa digrii Celsius) hadi elfu kadhaa PPM / ° C. Kuzuia imara zaidi ni vidonda vya waya au filamu za chuma, na mbaya zaidi ni vipinga-filamu vya kaboni.
Coefficients kubwa za joto wakati mwingine zinaweza kuwa na faida (kontena la + 3500ppm / ° C linaweza kutumika kulipia kT / Q katika usawa wa tabia ya diode, kama ilivyotajwa hapo awali katika Q&AS kwa Wahandisi wa Maombi). Lakini kwa ujumla upinzani na joto inaweza kuwa chanzo cha makosa katika mizunguko ya usahihi.
Ikiwa usahihi wa mzunguko unategemea mechi ya vipinga viwili na mgawo tofauti wa joto, basi haijalishi inalingana vizuri kwa joto moja, hailingani na nyingine. Hata kama mgawo wa joto wa vipinga viwili unalingana, hakuna hakikisho kwamba watabaki kwenye joto moja. Joto la kibinafsi linalotokana na matumizi ya nguvu ya ndani au joto la nje linaloambukizwa kutoka chanzo cha joto kwenye mfumo linaweza kusababisha kutolingana kwa joto, na kusababisha upinzani. Hata vipinga vya ubora wa waya-jeraha au chuma-filamu vinaweza kuwa na makosa ya joto ya mamia (au hata maelfu) PPM / ℃. Suluhisho la wazi ni kutumia vipinga mbili vilivyojengwa ili wote wako karibu sana na tumbo moja, ili usahihi wa mfumo huo uendane vizuri wakati wote. Sehemu ndogo inaweza kuwa kaki za silicon ambazo zinaiga mizunguko sahihi iliyojumuishwa, kaki za glasi au filamu za chuma. Bila kujali substrate, vipinzani viwili vinaendana vizuri wakati wa utengenezaji, vina viwango vya joto vinavyolingana vizuri, na vina joto sawa (kwa sababu viko karibu sana).