How to design PCB from a practical point of view?

PCB ( printed circuit board ) ang mga kable ay may pangunahing papel sa mga bilis ng takbo. Pangunahin na tinatalakay ng papel na ito ang problema sa mga kable ng mga bilis ng takbo mula sa isang praktikal na pananaw. Ang pangunahing layunin ay upang matulungan ang mga bagong gumagamit na magkaroon ng kamalayan ng maraming iba’t ibang mga isyu na kailangang isaalang-alang kapag nagdidisenyo ng mga kable ng PCB para sa mga mabilis na circuit. Another purpose is to provide a refresher material for customers who have not been exposed to PCB wiring for some time. Due to limited space, it is not possible to cover all the issues in detail in this article, but we will discuss the key parts that have the greatest impact on improving circuit performance, reducing design time, and saving modification time.

ipcb

How to design PCB from a practical point of view

Although the focus here is on circuits related to high speed operational amplifiers, the problems and methods discussed here are generally applicable to wiring for most other high speed analog circuits. When operational amplifiers operate in very high radio frequency (RF) bands, the performance of the circuit is largely dependent on PCB wiring. Kung ano ang mukhang isang mahusay na disenyo ng circuit na may mahusay na pagganap sa “pagguhit ng board” ay maaaring magtapos sa walang pagganap na pagganap kung naghihirap ito mula sa mga sloppy na kable. Ang paunang pagsasaalang-alang at pansin sa mga mahahalagang detalye sa buong proseso ng mga kable ay makakatulong na matiyak ang nais na pagganap ng circuit.

eskematiko diagram

Bagaman ang magagaling na eskematiko ay hindi ginagarantiyahan ang mahusay na mga kable, ang mahusay na mga kable ay nagsisimula sa mahusay na mga eskematiko. The schematic diagram must be carefully drawn and the signal direction of the entire circuit must be considered. If you have normal, steady signal flow from left to right in the schematic, you should have just as good signal flow on the PCB. Magbigay ng maraming kapaki-pakinabang na impormasyon hangga’t maaari sa eskematiko. Because sometimes the circuit design engineer is not available, the customer will ask us to help solve the problem of the circuit. The designers, technicians and engineers who do this work will be very grateful, including us.

Higit pa sa karaniwang mga pagkakakilanlan ng sanggunian, pagkonsumo ng kuryente, at mga pagpapaubaya sa error, anong iba pang impormasyon ang dapat ibigay sa isang eskematiko? Narito ang ilang mga mungkahi para sa paggawa ng isang ordinaryong eskematiko sa isang iskemang pang-klase. Add waveform, mechanical information about the shell, printed line length, blank area; Ipahiwatig kung aling mga sangkap ang kailangang ilagay sa PCB; Give adjustment information, component value range, heat dissipation information, control impedance printed lines, notes, concise circuit action description… (Bukod sa iba pa).

Huwag magtiwala sa sinuman

Kung hindi ka nagdidisenyo ng iyong sariling mga kable, siguraduhing payagan ang maraming oras upang i-double check ang disenyo ng cabler. A little prevention is worth a hundred times a remedy here. Huwag asahan na maunawaan ng tao sa paglalagay ng kable ang iniisip mo. Ang iyong input at patnubay ay pinakamahalaga sa simula ng proseso ng disenyo ng mga kable. Ang mas maraming impormasyong maaari mong ibigay at mas maraming kasangkot sa proseso ng mga kable, mas mahusay ang PCB ay magiging isang resulta. Set a tentative completion point for the cabling design engineer – a quick check of the cabling progress report you want. Ang pamamaraang “sarado na loop” na ito ay humahadlang sa mga kable na naligaw at sa gayon ay nai-minimize ang posibilidad ng muling pag-rework.

Ang mga tagubilin sa mga inhinyero ng kable ay kinabibilangan ng: isang maikling paglalarawan ng mga pagpapaandar ng circuit, mga PCB sketch na nagpapahiwatig ng mga posisyon ng pag-input at output, impormasyon ng cascading ng PCB (hal, kung gaano kakapal ang board, kung gaano karaming mga layer ang may, mga detalye ng bawat layer ng signal at saligan na eroplano – pagkonsumo ng kuryente , ground, analog, digital at RF signal); The layers need those signals; Require the placement of important components; The exact location of the bypass element; Which printed lines are important; Aling mga linya ang kailangang kontrolin ang mga naka-print na linya ng impedance; Aling mga linya ang kailangang tumugma sa haba; Dimensions of components; Aling mga naka-print na linya ang kailangang malayo (o malapit) mula sa bawat isa; Which lines need to be far (or near) from each other; Aling mga bahagi ang kailangang matatagpuan malayo sa (o malapit) sa bawat isa; Which components should be placed on top and which on the bottom of the PCB? Never complain about having to give someone too much information — too little? Ay; Sobra? Hindi sa lahat.

Isang aralin sa pag-aaral: Mga 10 taon na ang nakaraan, nagdisenyo ako ng isang multi-layer na ibabaw na mount circuit board – ang board ay may mga bahagi sa magkabilang panig. Ang mga plate ay naka-bolt sa isang gintong ginto na tubong aluminyo (dahil sa mahigpit na mga shockproof na pagtutukoy). Ang mga pin na nagbibigay ng bias feed-through ay dumadaan sa board. Ang pin ay konektado sa PCB ng isang welding wire. It’s a very complicated device. Some of the components on the board are used for test setting (SAT). But I’ve defined exactly where these components are. Can you guess where these components are installed? Sa ilalim ng board, nga pala. Product engineers and technicians are not happy when they have to take the whole thing apart and put it back together after they’ve finished setting it up. Hindi ko pa nagagawa ang pagkakamaling iyon mula noon.

lugar

As in PCB, location is everything. Where a circuit is placed on the PCB, where its specific circuit components are installed, and what other circuits are adjacent to it are all very important.

Karaniwan, ang input, output at mga posisyon ng supply ng kuryente ay paunang natukoy, ngunit ang circuitry sa pagitan nila ay kailangang “malikhain”. Ito ang dahilan kung bakit ang pagbibigay pansin sa mga detalye ng mga kable ay maaaring magbayad ng malaking dividend. Magsimula sa lokasyon ng mga pangunahing sangkap, isaalang-alang ang circuit at ang buong PCB. Specifying the location of key components and the path of signals from the beginning helps ensure that the design works as intended. Getting the design right the first time reduces cost and stress — and thus development cycles.

Bypass ang supply ng kuryente

Bypassing the power side of the amplifier to reduce noise is an important aspect of the PCB design process — both for high-speed operational amplifiers and other high-speed circuits. There are two common configurations of bypass high speed operational amplifiers.

Power grounding: This method is most efficient in most cases, using multiple shunt capacitors to directly ground the power pins of the op amp. Two shunt capacitors are generally sufficient – but adding shunt capacitors may be beneficial for some circuits.

Paralleling capacitors with different capacitance values helps ensure that the power supply pins see only low AC impedance over a wide band. This is especially important at the operational amplifier power rejection ratio (PSR) attenuation frequency. Tumutulong ang capacitor na magbayad para sa nabawasan na PSR ng amplifier. Grounding paths that maintain low impedance over many tenx ranges will help ensure that harmful noise does not enter the operational amplifier. Figure 1 illustrates the advantages of using multiple concurrent electrical containers. Sa mababang mga frequency, ang mga malalaking capacitor ay nagbibigay ng mababang impedance ground access. But once the frequencies reach their resonant frequency, capacitors become less capacitive and take on more sensuality. This is why it is important to have multiple capacitors: as the frequency response of one capacitor begins to decline, the frequency response of the other capacitor comes into play, thus maintaining a very low AC impedance over many ten-octaves.

Magsimula nang direkta mula sa power pin ng pagpapatakbo ng amplifier; Capacitors with minimum capacitance and minimum physical size should be placed on the same side of the PCB as the operational amplifier — as close to the amplifier as possible. The grounding terminal of the capacitor shall be directly connected to the grounding plane with the shortest pin or printed wire. The grounding connection mentioned above shall be as close to the load end of the amplifier as possible to minimize interference between the power and grounding end. Inilalarawan ng Larawan 2 ang pamamaraang koneksyon na ito.

Ang prosesong ito ay dapat na ulitin para sa mga sublarge capacitor. Mahusay na magsimula sa isang minimum na capacitance na 0.01 μF at ilagay ang isang electrolytic capacitor na may mababang katumbas na resistensya ng serye (ESR) na 2.2 μF (o higit pa) na malapit dito. The 0.01 μF capacitor with 0508 housing size has very low series inductance and excellent high frequency performance.

Power-to-power: Ang isa pang pagsasaayos ay gumagamit ng isa o higit pang mga bypass capacitor na konektado sa pagitan ng positibo at negatibong kapangyarihan na nagtatapos ng pagpapatakbo ng amplifier. Ang pamamaraang ito ay madalas na ginagamit kapag mahirap i-configure ang apat na capacitor sa isang circuit. Ang kawalan ay ang laki ng pabahay ng capacitor ay maaaring tumaas dahil ang boltahe sa buong kapasitor ay dalawang beses ang halaga ng solong-kapangyarihan na bypass na pamamaraan. Ang pagdaragdag ng boltahe ay nangangailangan ng pagtaas ng rate ng boltahe ng pagkasira ng aparato, na nangangahulugang pagdaragdag ng laki ng pabahay. Gayunpaman, ang pamamaraang ito ay maaaring mapabuti ang pagganap ng PSR at pagbaluktot.

Dahil ang bawat circuit at mga kable ay magkakaiba, ang pagsasaayos, numero, at halaga ng capacitance ng mga capacitor ay depende sa mga kinakailangan ng aktwal na circuit.

Parasitic effects

Ang mga epekto ng parasitiko ay literal na mga glitches na lumusot sa iyong PCB at nakakapinsala, pananakit ng ulo, at hindi maipaliwanag na kalituhan sa circuit. Ang mga ito ay mga nakatagong mga parasitiko capacitor at inductor na tumagos sa mga bilis ng takbo. Na kinabibilangan ng parasitic inductance na nabuo ng package pin at naka-print na wire na masyadong mahaba; Parasitiko capacitance nabuo sa pagitan ng pad sa lupa, pad sa kapangyarihan eroplano at pad upang i-print ang linya; Mga pakikipag-ugnayan sa pagitan ng mga butas, at maraming iba pang mga posibleng epekto.