site logo

Як оформити друковану плату з практичної точки зору?

PCB ( друкована плата ) електропроводка відіграє ключову роль у швидкісних ланцюгах. У цій статті в основному з практичної точки зору обговорюється проблема електропроводки швидкісних схем. Основна мета-допомогти новим користувачам усвідомити безліч різних питань, які необхідно враховувати при проектуванні електропроводки для друкованої плати для високошвидкісних схем. Інша мета – надати освіжаючий матеріал для клієнтів, які деякий час не піддавалися проводам на друкованій платі. Через обмежений простір неможливо детально висвітлити всі питання в цій статті, але ми обговоримо ключові частини, які мають найбільший вплив на поліпшення продуктивності схеми, скорочення часу проектування та економію часу модифікації.

ipcb

Як спроектувати друковану плату з практичної точки зору

Хоча тут основна увага приділяється схемам, пов’язаним з високошвидкісними операційними підсилювачами, розглянуті тут проблеми та методи загалом застосовні до електропроводки для більшості інших високошвидкісних аналогових схем. Коли операційні підсилювачі працюють у дуже високих радіочастотних (РЧ) діапазонах, продуктивність схеми значною мірою залежить від розводки друкованої плати. Те, що виглядає як хороша високопродуктивна схема на “дошці для малювання”, може закінчитися посередньою продуктивністю, якщо вона страждає від неакуратної проводки. Попередній розгляд та увага до важливих деталей у процесі електропроводки допоможе забезпечити бажану продуктивність схеми.

Принципова схема

Хоча хороші схеми не гарантують хорошої проводки, хороша проводка починається з хороших схем. Принципову схему необхідно ретельно скласти і врахувати напрямок сигналу всієї схеми. Якщо на схемі у вас нормальний, постійний потік сигналу зліва направо, ви повинні мати настільки ж хороший потік сигналу на друкованій платі. Надайте якомога більше корисної інформації про схему. Оскільки інженер -конструктор схеми іноді недоступний, замовник попросить нас допомогти вирішити проблему схеми. Дизайнери, техніки та інженери, які виконують цю роботу, будуть дуже вдячні, в тому числі і ми.

Яка інша інформація, окрім звичайних довідкових ідентифікаторів, споживання електроенергії та допусків помилок, має бути наведена у схемі? Ось кілька пропозицій щодо перетворення звичайної схеми на першокласну схему. Додати форму хвилі, механічну інформацію про оболонку, довжину друкованого рядка, порожню область; Вкажіть, які компоненти потрібно розмістити на друкованій платі; Надайте інформацію про налаштування, діапазон значень компонентів, інформацію про тепловіддачу, друковані рядки контрольного імпедансу, примітки, стислий опис дії схеми… (серед інших).

Не вірте нікому

Якщо ви не розробляєте власну електропроводку, обов’язково дайте достатньо часу, щоб двічі перевірити конструкцію кабеля. Невелика профілактика коштує в сто разів ліків тут. Не очікуйте, що кабельна особа зрозуміє, про що ви думаєте. Ваш внесок та керівництво є найважливішим на початку процесу проектування електропроводки. Чим більше інформації ви зможете надати і чим більше ви будете залучені до процесу підключення, тим краще буде друкована плата. Встановіть орієнтовну точку завершення для інженера -конструктора кабелів – швидка перевірка потрібного звіту про проходження кабелю. Такий підхід «замкнутого циклу» запобігає збитку проводки і таким чином мінімізує можливість переробки.

Інструкції для інженерів з електропроводки включають: короткий опис функцій схеми, ескізи друкованої плати, що вказують положення входу та виходу, інформацію про каскад друкованої плати (наприклад, яка товщина плати, скільки шарів, деталі кожного шару сигналу та площини заземлення – споживання електроенергії) , наземні, аналогові, цифрові та радіочастотні сигнали); Шари потребують цих сигналів; Вимагати розміщення важливих компонентів; Точне розташування елемента обходу; Які друковані рядки важливі; Які лінії повинні контролювати імпедансні друковані лінії; Які лінії повинні відповідати довжині; Розміри компонентів; Які друковані рядки повинні бути далеко (або близько) один від одного; Які лінії повинні бути далеко (або близько) один від одного; Які компоненти необхідно розташовувати подалі один від одного (або поблизу); Які компоненти слід розмістити зверху, а які знизу на друкованій платі? Ніколи не скаржись на те, що комусь потрібно передавати занадто багато інформації – занадто мало? Є; Забагато? Зовсім ні.

Один урок: близько 10 років тому я розробив багатошарову плату для поверхневого монтажу-плата мала компоненти з обох сторін. Пластини прикріплені до позолоченої алюмінієвої оболонки (через суворі ударостійкі специфікації). Через плату проходять штифти, що забезпечують упереджене проходження. Штифт з’єднаний з друкованою платою за допомогою зварювального дроту. Це дуже складний пристрій. Деякі компоненти на платі використовуються для тестового налаштування (SAT). Але я точно визначив, де ці компоненти. Чи можете ви здогадатися, де встановлені ці компоненти? Під дошкою, до речі. Інженери та технічні працівники не щасливі, коли їм доводиться розбирати ці речі і складати їх знову після того, як вони закінчили налаштування. З тих пір я не допустив цієї помилки.

розташування

Як і в друкованій платі, розташування – це все. Дуже важливо, коли ланцюг розміщена на друкованій платі, де встановлені її специфічні компоненти схеми та які інші схеми прилягають до неї.

Зазвичай положення входу, виходу та джерела живлення визначені заздалегідь, але схема між ними повинна бути «творчою». Ось чому звернення уваги на деталі електропроводки може принести величезні дивіденди. Почніть з розташування ключових компонентів, розгляньте схему та всю друковану плату. Визначення розташування ключових компонентів та шлях сигналів з самого початку допомагає гарантувати, що дизайн працює належним чином. Отримання правильного дизайну з першого разу зменшує витрати та стрес – а отже, і цикли розвитку.

Обходьте блок живлення

Обхід сторони живлення підсилювача для зменшення шуму є важливим аспектом процесу проектування друкованої плати-як для високошвидкісних операційних підсилювачів, так і для інших швидкісних схем. Існує дві поширені конфігурації обхідних високошвидкісних операційних підсилювачів.

Заземлення живлення: Цей метод є найбільш ефективним у більшості випадків, використовуючи декілька шунтуючих конденсаторів для прямого заземлення штирів живлення операційного підсилювача. Загалом достатньо двох шунтуючих конденсаторів, але додавання шунтуючих конденсаторів може бути корисним для деяких схем.

Паралельні конденсатори з різними значеннями ємності допомагають гарантувати, що контакти джерела живлення бачать лише низький опір змінного струму в широкій смузі. Це особливо важливо при частоті ослаблення коефіцієнта відключення потужності операційного підсилювача (PSR). Конденсатор допомагає компенсувати зменшений PSR підсилювача. Траси заземлення, які підтримують низький опір у багатьох діапазонах тенкс, допоможуть уникнути попадання шкідливого шуму в операційний підсилювач. Малюнок 1 ілюструє переваги використання декількох одночасно електричних контейнерів. На низьких частотах великі конденсатори забезпечують доступ до землі з низьким опором. Але як тільки частоти досягають своєї резонансної частоти, конденсатори стають менш ємними і набувають більшої чуттєвості. Ось чому важливо мати декілька конденсаторів: коли частотна характеристика одного конденсатора починає падати, частотна характеристика іншого конденсатора вступає в дію, тим самим підтримуючи дуже низький імпеданс змінного струму протягом багатьох десяти октав.

Почніть безпосередньо з контакту живлення операційного підсилювача; Конденсатори з мінімальною ємністю та мінімальним фізичним розміром слід розміщувати на тій же стороні друкованої плати, що і операційний підсилювач – якомога ближче до підсилювача. Клемма заземлення конденсатора повинна бути безпосередньо з’єднана з площиною заземлення за допомогою найкоротшого штиря або надрукованого дроту. З’єднання заземлення, зазначене вище, повинно бути якомога ближче до навантажувального кінця підсилювача, щоб мінімізувати перешкоди між живленням і кінцем заземлення. Малюнок 2 ілюструє цей спосіб підключення.

Цей процес слід повторити для великих конденсаторів. Найкраще починати з мінімальної ємності 0.01 мкФ і розміщувати біля неї електролітичний конденсатор з низьким еквівалентним послідовним опором (ШОЕ) 2.2 мкФ (або більше). Конденсатор 0.01 мкФ з розміром корпусу 0508 має дуже низьку послідовну індуктивність та чудову високу частоту.

Потужність до живлення: інша конфігурація використовує один або декілька обхідних конденсаторів, підключених між позитивними та негативними кінцями потужності операційного підсилювача. Цей метод часто використовується, коли важко налаштувати чотири конденсатора в ланцюзі. Недоліком є ​​те, що розмір корпусу конденсатора може збільшитися, оскільки напруга на конденсаторі вдвічі перевищує значення методу обходу однієї потужності. Підвищення напруги вимагає збільшення номінальної напруги пробою пристрою, що означає збільшення розміру корпусу. Однак такий підхід може покращити показники PSR та спотворення.

Оскільки кожна схема та проводка різні, конфігурація, кількість та значення ємності конденсаторів будуть залежати від вимог фактичної схеми.

Паразитарні ефекти

Паразитарні ефекти – це буквально збої, які проникають у вашу друковану плату і завдають хаосу, головного болю та незрозумілої хаосу в ланцюзі. Це приховані паразитні конденсатори та індуктори, які проникають у високошвидкісні ланцюги. Що включає паразитну індуктивність, утворену штифтом упаковки та надрукованим дротом; Паразитна ємність, утворена між колодкою до землі, площадкою до площини живлення та майданчиком до лінії друку; Взаємодія між наскрізними отворами та багато інших можливих ефектів.