เกิดอะไรขึ้นกับการเดินสาย PCB?

ถาม: แน่นอนว่าความต้านทานของลวดทองแดงที่สั้นมากในวงจรสัญญาณขนาดเล็กนั้นไม่สำคัญใช่หรือไม่

A: เมื่อแถบนำไฟฟ้าของการพิมพ์ PCB บอร์ด ถูกทำให้กว้างขึ้น ข้อผิดพลาดในการรับจะลดลง ในวงจรแอนะล็อก โดยทั่วไปแล้วควรใช้แบนด์ที่กว้างกว่า แต่ผู้ออกแบบ PCB จำนวนมาก (และนักออกแบบ PCB) ต้องการใช้ความกว้างแบนด์ขั้นต่ำเพื่ออำนวยความสะดวกในการจัดวางสายสัญญาณ โดยสรุป การคำนวณความต้านทานของแถบนำไฟฟ้าและวิเคราะห์บทบาทในปัญหาที่เป็นไปได้ทั้งหมดเป็นสิ่งสำคัญ

ipcb

ถาม: ดังที่ได้กล่าวไว้ก่อนหน้านี้เกี่ยวกับตัวต้านทานแบบง่าย จะต้องมีตัวต้านทานบางตัวที่ประสิทธิภาพตรงตามที่เราคาดหวังไว้ เกิดอะไรขึ้นกับความต้านทานของส่วนของเส้นลวด?

ตอบ: สถานการณ์แตกต่างกัน คุณกำลังหมายถึงตัวนำหรือแถบนำไฟฟ้าใน PCB ที่ทำหน้าที่เป็นตัวนำ เนื่องจากยังไม่มีตัวนำยิ่งยวดที่อุณหภูมิห้อง ความยาวใดๆ ของลวดโลหะจึงทำหน้าที่เป็นตัวต้านทานความต้านทานต่ำ (ซึ่งทำหน้าที่เป็นตัวเก็บประจุและตัวเหนี่ยวนำด้วย) และต้องคำนึงถึงผลกระทบต่อวงจรด้วย

เกิดอะไรขึ้นกับการเดินสาย PCB

ถาม: ความจุของแถบนำไฟฟ้าที่มีความกว้างมากเกินไปและชั้นโลหะที่ด้านหลังของแผงวงจรพิมพ์มีปัญหาหรือไม่

ตอบ: เป็นคำถามเล็กน้อย แม้ว่าความจุจากแถบนำไฟฟ้าของแผงวงจรพิมพ์จะมีความสำคัญ แต่ก็ควรประมาณไว้ก่อนเสมอ หากไม่เป็นเช่นนั้น แม้แต่แถบนำไฟฟ้าที่กว้างซึ่งสร้างความจุขนาดใหญ่ก็ไม่ใช่ปัญหา หากเกิดปัญหาขึ้น สามารถนำพื้นที่เล็กๆ ของระนาบพื้นออกได้เพื่อลดความจุลงสู่พื้นโลก

ถาม: เครื่องบินกราวด์คืออะไร?

ตอบ: หากใช้ฟอยล์ทองแดงที่ด้านทั้งหมดของแผงวงจรพิมพ์ (หรือแผ่นวงจรพิมพ์หลายชั้นทั้งหมด) สำหรับการต่อสายดิน นี่คือสิ่งที่เรียกว่าระนาบการต่อลงดิน สายกราวด์ใด ๆ จะต้องจัดวางด้วยความต้านทานและการเหนี่ยวนำที่น้อยที่สุด หากระบบใช้ระนาบการต่อลงดิน จะมีโอกาสน้อยที่จะได้รับผลกระทบจากสัญญาณรบกวนของสายดิน และระนาบกราวด์มีหน้าที่ในการป้องกันและกระจายความร้อน

ถาม: เครื่องบินกราวด์ที่กล่าวถึงในที่นี้เป็นเรื่องยากสำหรับผู้ผลิตใช่ไหม

ตอบ: มีปัญหาบางอย่างเมื่อ 20 ปีที่แล้ว ทุกวันนี้ เนื่องจากการปรับปรุงสารยึดประสาน ความต้านทานการบัดกรี และเทคโนโลยีการบัดกรีด้วยคลื่นในแผงวงจรพิมพ์ การผลิตระนาบกราวด์จึงกลายเป็นงานประจำของแผงวงจรพิมพ์

ถาม: คุณบอกว่าระบบจะไม่ได้รับเสียงรบกวนจากพื้นโดยใช้ระนาบกราวด์ ปัญหาเสียงกราวด์ที่ยังแก้ไขไม่ได้คืออะไร?

ตอบ: แม้ว่าจะมีระนาบพื้น แต่ความต้านทานและความเหนี่ยวนำไม่เป็นศูนย์ ถ้าแหล่งจ่ายกระแสภายนอกแรงพอก็จะส่งผลต่อสัญญาณที่แม่นยำ ปัญหานี้สามารถลดได้โดยการจัดวางแผงวงจรพิมพ์อย่างเหมาะสม เพื่อไม่ให้กระแสไฟสูงไหลไปยังบริเวณที่ส่งผลต่อแรงดันกราวด์ของสัญญาณที่แม่นยำ บางครั้งการแตกหรือรอยแยกในระนาบพื้นสามารถเบี่ยงเบนกระแสกราวด์ขนาดใหญ่จากพื้นที่อ่อนไหวได้ แต่การเปลี่ยนระนาบกราวด์อย่างบังคับก็สามารถเปลี่ยนสัญญาณไปยังพื้นที่อ่อนไหวได้ ดังนั้นเทคนิคดังกล่าวจึงต้องใช้ด้วยความระมัดระวัง

ถาม: ฉันจะทราบได้อย่างไรว่าแรงดันตกคร่อมที่เกิดขึ้นในระนาบที่ต่อลงดิน

ตอบ: โดยปกติสามารถวัดแรงดันตกคร่อมได้ แต่บางครั้งสามารถคำนวณได้จากความต้านทานของวัสดุระนาบที่ต่อสายดินและความยาวของแถบนำไฟฟ้าที่กระแสไหลผ่าน แม้ว่าการคำนวณจะซับซ้อนก็ตาม แอมพลิฟายเออร์เครื่องมือสามารถใช้สำหรับแรงดันไฟฟ้าในช่วง dc ถึงความถี่ต่ำ (50kHz) หากกราวด์ของเครื่องขยายเสียงแยกจากฐานกำลังของมัน ออสซิลโลสโคปจะต้องเชื่อมต่อกับฐานกำลังของวงจรไฟฟ้าที่ใช้ไฟ LED

สามารถวัดความต้านทานระหว่างจุดสองจุดใดๆ บนระนาบพื้นได้โดยการเพิ่มโพรบไปที่จุดสองจุด การผสมผสานระหว่างเกนของแอมพลิฟายเออร์และความไวของออสซิลโลสโคปช่วยให้ความไวในการวัดสูงถึง5μV/div สัญญาณรบกวนจากแอมพลิฟายเออร์จะเพิ่มความกว้างของเส้นโค้งรูปคลื่นของออสซิลโลสโคปได้ประมาณ 3μV แต่ก็ยังเป็นไปได้ที่จะได้ความละเอียดประมาณ 1μV ซึ่งเพียงพอที่จะแยกแยะสัญญาณรบกวนภาคพื้นดินส่วนใหญ่ได้อย่างมั่นใจถึง 80%

ถาม: จะวัดเสียงกราวด์ความถี่สูงได้อย่างไร

ตอบ: เป็นการยากที่จะวัดเสียงกราวด์ hf ด้วยแอมพลิฟายเออร์เครื่องมือวัดแบบไวด์แบนด์ที่เหมาะสม ดังนั้นโพรบแบบพาสซีฟ hf และ VHF จึงเหมาะสม ประกอบด้วยวงแหวนแม่เหล็กเฟอร์ไรท์ (เส้นผ่านศูนย์กลางภายนอก 6 ~ 8 มม.) โดยแต่ละขดลวดมีขดลวด 6 ~ 10 รอบ ในการสร้างหม้อแปลงแยกความถี่สูง ขดลวดตัวหนึ่งเชื่อมต่อกับอินพุตของเครื่องวิเคราะห์สเปกตรัมและอีกขดลวดหนึ่งเชื่อมต่อกับโพรบ วิธีการทดสอบคล้ายกับกรณีความถี่ต่ำ แต่เครื่องวิเคราะห์สเปกตรัมใช้เส้นโค้งลักษณะเฉพาะของแอมพลิจูด-ความถี่เพื่อแสดงสัญญาณรบกวน แตกต่างจากคุณสมบัติของโดเมนเวลา แหล่งกำเนิดเสียงสามารถแยกแยะได้ง่ายตามลักษณะความถี่ นอกจากนี้ ความไวของเครื่องวิเคราะห์สเปกตรัมจะสูงกว่าออสซิลโลสโคปแบบบรอดแบนด์อย่างน้อย 60 เดซิเบล