PCB ( baskılı devre kartı ) kablolama, yüksek hızlı devrelerde önemli bir rol oynar. Bu makale temel olarak yüksek hızlı devrelerin kablolama problemini pratik bir bakış açısıyla tartışmaktadır. Ana amaç, yeni kullanıcıların yüksek hızlı devreler için PCB kabloları tasarlarken göz önünde bulundurulması gereken birçok farklı sorunun farkına varmalarına yardımcı olmaktır. Diğer bir amaç ise, bir süredir PCB kablolarına maruz kalmayan müşteriler için tazeleme materyali sağlamaktır. Sınırlı alan nedeniyle, bu makalede tüm konuları ayrıntılı olarak ele almak mümkün değildir, ancak devre performansını iyileştirmede, tasarım süresini kısaltmada ve değişiklik zamanından tasarruf etmede en büyük etkiye sahip olan kilit parçaları tartışacağız.

Pratik bir bakış açısıyla PCB nasıl tasarlanır

Buradaki odak, yüksek hızlı işlemsel yükselteçlerle ilgili devreler olmasına rağmen, burada tartışılan problemler ve yöntemler, genellikle diğer yüksek hızlı analog devrelerin çoğu için kablolamaya uygulanabilir. İşlemsel yükselteçler çok yüksek radyo frekansı (RF) bantlarında çalıştığında, devrenin performansı büyük ölçüde PCB kablolamasına bağlıdır. “Çizim tahtasında” iyi bir yüksek performanslı devre tasarımı gibi görünen şey, özensiz kablolamadan muzdaripse vasat bir performansla sonuçlanabilir. Kablolama işlemi boyunca ön değerlendirme ve önemli ayrıntılara dikkat edilmesi, istenen devre performansının sağlanmasına yardımcı olacaktır.

Şematik diyagram

İyi şemalar iyi kablolamayı garanti etmese de, iyi kablolama iyi şemalarla başlar. Şematik diyagram dikkatlice çizilmeli ve tüm devrenin sinyal yönü dikkate alınmalıdır. Şematikte soldan sağa normal, sabit bir sinyal akışınız varsa, PCB’de de aynı derecede iyi sinyal akışına sahip olmalısınız. Şematik hakkında mümkün olduğunca çok yararlı bilgi verin. Bazen devre tasarım mühendisi müsait olmadığı için müşteri bizden devre problemini çözmemize yardım etmemizi isteyecektir. Bu işi yapan tasarımcılar, teknisyenler ve mühendisler, bizler de dahil olmak üzere çok minnettar olacaktır.

Genel referans tanımlayıcıların, güç tüketiminin ve hata toleranslarının ötesinde, bir şemada başka hangi bilgiler verilmelidir? Sıradan bir şemayı birinci sınıf bir şemaya dönüştürmek için bazı öneriler. Dalga formu, kabuk hakkında mekanik bilgiler, yazdırılan satır uzunluğu, boş alan ekleyin; PCB’ye hangi bileşenlerin yerleştirilmesi gerektiğini belirtin; Ayar bilgisi, bileşen değer aralığı, ısı dağılımı bilgisi, kontrol empedansı basılı çizgiler, notlar, kısa devre eylem açıklaması verin… (diğerleri arasında).

Kimseye güvenme

Kendi kablo tesisatınızı tasarlamıyorsanız, kablo tesisatının tasarımını iki kez kontrol etmek için bolca zaman ayırdığınızdan emin olun. Burada küçük bir önlem, yüz kez bir çareye bedeldir. Kablolama yapan kişinin ne düşündüğünüzü anlamasını beklemeyin. Girişiniz ve yönlendirmeniz, kablolama tasarım sürecinin başlangıcında çok önemlidir. Ne kadar çok bilgi verebilirseniz ve kablolama sürecine ne kadar dahil olursanız, sonuç olarak PCB o kadar iyi olur. Kablolama tasarım mühendisi için geçici bir tamamlama noktası belirleyin – istediğiniz kablolama ilerleme raporunun hızlı bir kontrolü. Bu “kapalı döngü” yaklaşımı, kabloların yoldan çıkmasını önler ve böylece yeniden çalışma olasılığını en aza indirir.

Kablolama mühendislerine yönelik talimatlar şunları içerir: devre fonksiyonlarının kısa bir açıklaması, giriş ve çıkış konumlarını gösteren PCB çizimleri, PCB basamaklı bilgileri (örn. , toprak, analog, dijital ve RF sinyalleri); Katmanların bu sinyallere ihtiyacı var; Önemli bileşenlerin yerleştirilmesini gerektirir; Baypas elemanının tam yeri; Hangi basılı satırlar önemlidir; Hangi hatların empedans baskılı hatları kontrol etmesi gerekir; Hangi çizgilerin uzunlukla eşleşmesi gerekir; Bileşenlerin boyutları; Hangi basılı satırların birbirinden uzak (veya yakın) olması gerekir; Hangi hatların birbirinden uzak (veya yakın) olması gerekir; Hangi bileşenlerin birbirinden uzağa (veya yakına) yerleştirilmesi gerekir; Hangi bileşenler PCB’nin üstüne ve hangileri altına yerleştirilmelidir? Birine çok fazla bilgi vermek zorunda olmaktan asla şikayet etmeyin – çok az mı? NS; Çok fazla? Hiç de değil.

Bir öğrenme dersi: Yaklaşık 10 yıl önce, çok katmanlı bir yüzeye monte devre kartı tasarladım – kartın her iki tarafında da bileşenler vardı. Plakalar, altın kaplamalı alüminyum bir kabuğa vidalanmıştır (sıkı darbeye dayanıklı özellikler nedeniyle). Önyargı beslemesi sağlayan pimler karttan geçer. Pim, bir kaynak teli ile PCB’ye bağlanır. Bu çok karmaşık bir cihaz. Kart üzerindeki bileşenlerin bir kısmı test ayarı (SAT) için kullanılmaktadır. Ama bu bileşenlerin tam olarak nerede olduğunu tanımladım. Bu bileşenlerin nereye kurulduğunu tahmin edebilir misiniz? Bu arada, tahtanın altında. Ürün mühendisleri ve teknisyenleri, kurulumu tamamladıktan sonra her şeyi parçalara ayırıp tekrar bir araya getirmek zorunda kaldıklarında mutlu olmazlar. O zamandan beri bu hatayı yapmadım.

yer

PCB’de olduğu gibi, konum her şeydir. PCB’de bir devrenin nereye yerleştirildiği, özel devre bileşenlerinin nereye kurulduğu ve ona bitişik olan diğer devrelerin hepsi çok önemlidir.

Normalde giriş, çıkış ve güç kaynağı konumları önceden belirlenir, ancak aralarındaki devrenin “yaratıcı” olması gerekir. Bu nedenle, kablolamanın ayrıntılarına dikkat etmek büyük kazançlar sağlayabilir. Anahtar bileşenlerin konumuyla başlayın, devreyi ve tüm PCB’yi düşünün. Anahtar bileşenlerin konumunu ve sinyallerin yolunu baştan belirtmek, tasarımın amaçlandığı gibi çalışmasını sağlamaya yardımcı olur. Tasarımı ilk seferde doğru yapmak, maliyeti ve stresi ve dolayısıyla geliştirme döngülerini azaltır.

Güç kaynağını atla

Gürültüyü azaltmak için amplifikatörün güç tarafını atlamak, hem yüksek hızlı işlemsel amplifikatörler hem de diğer yüksek hızlı devreler için PCB tasarım sürecinin önemli bir yönüdür. Baypas yüksek hızlı işlemsel yükselteçlerin iki yaygın konfigürasyonu vardır.

Güç topraklaması: Bu yöntem çoğu durumda en verimlidir, op ampin güç pinlerini doğrudan topraklamak için birden fazla şönt kapasitör kullanır. İki şönt kapasitör genellikle yeterlidir – ancak bazı devreler için şönt kapasitör eklemek faydalı olabilir.

Farklı kapasitans değerlerine sahip paralel kapasitörler, güç kaynağı pinlerinin geniş bir bant üzerinde yalnızca düşük AC empedansını görmesini sağlamaya yardımcı olur. Bu, özellikle işlemsel yükseltici güç reddetme oranı (PSR) zayıflama frekansında önemlidir. Kondansatör, amplifikatörün azaltılmış PSR’sini telafi etmeye yardımcı olur. Birçok tenx aralığında düşük empedansı koruyan topraklama yolları, operasyonel amplifikatöre zararlı gürültünün girmemesini sağlamaya yardımcı olacaktır. Şekil 1, birden çok eşzamanlı elektrikli konteyner kullanmanın avantajlarını göstermektedir. Düşük frekanslarda, büyük kapasitörler düşük empedanslı zemin erişimi sağlar. Ancak frekanslar rezonans frekansına ulaştığında, kapasitörler daha az kapasitif hale gelir ve daha fazla duygusallık kazanır. Bu nedenle birden fazla kapasitöre sahip olmak önemlidir: bir kapasitörün frekans yanıtı azalmaya başladığında, diğer kapasitörün frekans yanıtı devreye girer, böylece birçok on oktav üzerinde çok düşük bir AC empedansı korunur.

Doğrudan işlemsel yükselticinin güç piminden başlayın; Minimum kapasitans ve minimum fiziksel boyuta sahip kapasitörler, PCB’nin işlemsel yükselteçle aynı tarafına, yükselticiye mümkün olduğunca yakın yerleştirilmelidir. Kondansatörün topraklama terminali, en kısa pim veya baskılı tel ile doğrudan topraklama düzlemine bağlanacaktır. Yukarıda bahsedilen topraklama bağlantısı, güç ve topraklama ucu arasındaki paraziti en aza indirmek için amplifikatörün yük ucuna mümkün olduğunca yakın olmalıdır. Şekil 2, bu bağlantı yöntemini göstermektedir.

Bu işlem sublarge kapasitörler için tekrarlanmalıdır. Minimum 0.01 μF kapasitans ile başlamak ve yakınına 2.2 μF (veya daha fazla) düşük eşdeğer seri dirençli (ESR) bir elektrolitik kapasitör yerleştirmek en iyisidir. 0.01 gövde boyutuna sahip 0508 μF kapasitör, çok düşük seri endüktansa ve mükemmel yüksek frekans performansına sahiptir.

Güçten güce: Başka bir konfigürasyon, işlemsel yükselticinin pozitif ve negatif güç uçları arasına bağlı bir veya daha fazla baypas kapasitörü kullanır. Bu yöntem genellikle bir devrede dört kapasitör yapılandırmanın zor olduğu durumlarda kullanılır. Dezavantajı, kapasitör üzerindeki voltajın tek güç baypas yönteminin değerinin iki katı olması nedeniyle kapasitör muhafaza boyutunun artabilmesidir. Voltajın arttırılması, cihazın anma arıza voltajının arttırılmasını gerektirir, bu da muhafaza boyutunun arttırılması anlamına gelir. Ancak bu yaklaşım, PSR ve bozulma performansını iyileştirebilir.

Her devre ve kablolama farklı olduğundan, kondansatörlerin konfigürasyonu, sayısı ve kapasitans değeri gerçek devrenin gereksinimlerine bağlı olacaktır.

parazitik etkiler

Parazitik etkiler, PCB’nize gizlice giren ve devrede hasara, baş ağrısına ve açıklanamayan hasara yol açan tam anlamıyla aksaklıklardır. Bunlar, yüksek hızlı devrelere sızan gizli parazitik kapasitörler ve indüktörlerdir. Paket pimi ve baskılı telin oluşturduğu parazit endüktansı çok uzun olan; Ped-toprak, ped-güç düzlemi ve ped-print hattı arasında oluşan parazitik kapasitans; Açık delikler arasındaki etkileşimler ve diğer birçok olası etki.