Bosilgan elektron karta murakkab muammolar va echimlar

Savol: Oddiy rezistorlar haqida yuqorida aytib o’tganimizdek, ba’zi rezistorlar bo’lishi kerak, ularning ishlashi biz kutgandek bo’ladi. Tel kesimining qarshiligi bilan nima sodir bo’ladi?
Javob: Vaziyat boshqacha. Ehtimol, siz sim sifatida ishlaydigan bosilgan platadagi sim yoki o’tkazgich tasmasini nazarda tutyapsiz. Xona haroratidagi supero’tkazgichlar hali mavjud emasligi sababli, har qanday uzunlikdagi metall simlar past qarshilikli rezistor vazifasini bajaradi (u ham kondansatkich va induktor vazifasini bajaradi) va uning kontaktlarning zanglashiga ta’sirini hisobga olish kerak.
2. Savol: Kichik signal pallasida juda qisqa mis simning qarshiligi muhim bo’lmasligi kerakmi?
Javob: kirish empedansi 16k ω bo’lgan 5-bitli ADCni ko’rib chiqaylik. Faraz qilaylik, ADC kirishiga signal chizig’i 0.038 sm uzunlikdagi o’tkazgichli tarmoqli (qalinligi 0.25 mm, kengligi 10 mm) tipik bosilgan elektron platadan iborat. U xona haroratida qariyb 0.18 resistance qarshilikka ega, bu 5K ω × 2 × 2-16 dan bir oz pastroq va to’liq darajada 2LSB daromadli xato hosil qiladi.
Shubhasiz, agar PRINTED elektron platasining o’tkazgich tasmasi kengroq bo’lsa, bu muammoni yumshatish mumkin. Analog davralarda odatda kengroq diapazondan foydalanish afzalroq, lekin ko’p PCB dizaynerlari (va PCB dizaynerlari) signal chizig’ining joylashishini engillashtirish uchun minimal tarmoqli kengligidan foydalanishni afzal ko’rishadi. Xulosa qilib aytganda, Supero’tkazuvchilar tarmoqli qarshiligini hisoblash va uning barcha mumkin bo’lgan muammolarda rolini tahlil qilish muhimdir.
3. Savol: Kengligi juda katta bo’lgan Supero’tkazuvchilar tarmoqli va PRINTED platasining orqa qismidagi metall qatlamning sig’imi bilan bog’liq muammo bormi?
Javob: Bu kichik savol. PRINTED elektron platasining o’tkazuvchan tarmoqli sig’imi muhim bo’lsa-da (yuqori chastotali parazitar tebranishlarni ishlab chiqarishi mumkin bo’lgan past chastotali davrlar uchun ham), uni har doim birinchi bo’lib baholash kerak. Agar bunday bo’lmasa, hatto katta sig’im hosil qiluvchi keng o’tkazgich tasmasi ham muammo emas. Agar muammolar yuzaga kelsa, er sig’imini kamaytirish uchun er tekisligining kichik bir qismini olib tashlash mumkin.
Savol: Bu savolni bir lahzaga qoldiring! Topraklama samolyoti nima?
Javob: Agar topraklama uchun bosilgan elektron kartaning (yoki ko’p qatlamli bosilgan elektron kartaning butun qatlami) mis qirg’og’i ishlatilsa, biz buni topraklama tekisligi deymiz. Har qanday tuproqli sim eng kichik qarshilik va indüktans bilan o’rnatilishi kerak. Agar tizim topraklama tekisligidan foydalansa, unga topraklama shovqini kamroq ta’sir qiladi. Bundan tashqari, topraklama tekisligi ekranlash va sovutish funktsiyasiga ham ega
Savol: Bu erda aytilgan topraklama samolyoti ishlab chiqaruvchilar uchun qiyin, to’g’rimi?
Javob: 20 yil oldin ba’zi muammolar bo’lgan. Bugungi kunda bosma platalarda bog’lovchi, lehim qarshiligi va to’lqinli lehimlash texnologiyasi yaxshilanganligi sababli, topraklama tekisligi ishlab chiqarish bosilgan elektron platalarning odatiy ishiga aylandi.
Savol: Siz aytdingizki, er usti tekisligi yordamida tizimni shovqin ta’siriga tushirish ehtimoli juda kichik. Erdagi shovqin muammosidan nima hal qilinmaydi?
Javob: Tuproqli shovqin tizimining asosiy sxemasi er tekisligiga ega, lekin uning qarshiligi va indüktansı nolga teng emas – agar tashqi oqim manbai etarlicha kuchli bo’lsa, u aniq signallarga ta’sir qiladi. Chop etilgan elektron platalarni to’g’ri tartibga solish orqali bu muammoni minimallashtirish mumkin, shunda yuqori oqim aniq signallarning topraklama kuchlanishiga ta’sir qiladigan joylarga tushmaydi. Ba’zida er tekisligida uzilish yoki yoriq katta topraklama tokini sezgir joydan burib yuborishi mumkin, lekin er tekisligini majburan o’zgartirish ham signalni sezgir maydonga yo’naltirishi mumkin, shuning uchun bunday texnikadan ehtiyotkorlik bilan foydalanish kerak.
Savol: Tuproqli tekislikda hosil bo’lgan kuchlanish pasayishini qanday bilsam bo’ladi?
Javob: Odatda kuchlanish pasayishini o’lchash mumkin, lekin ba’zida topraklama tekisligidagi materialning qarshiligiga (nominal 1 untsiya mis 0 ω /of qarshilikka ega) va uning uzunligiga qarab hisob -kitoblarni amalga oshirish mumkin. hisob -kitoblar murakkab bo’lishi mumkin bo’lsa -da, oqim o’tadigan Supero’tkazuvchilar tarmoqli. Shahardagi past chastotali (45 kHz) diapazonidagi kuchlanishni AMP50 yoki AD02 kabi asboblar kuchaytirgichlari yordamida o’lchash mumkin.
Kuchaytirgichning kuchayishi 1000 ga o’rnatildi va 5mV/div sezuvchanligi bilan osiloskopga ulandi. Kuchaytirgich tekshirilayotgan zanjir bilan bir xil quvvat manbaidan yoki o’z quvvat manbaidan ta’minlanishi mumkin. Ammo, agar kuchaytirgich erini uning quvvat bazasidan ajratsa, osiloskop ishlatilgan quvvat zanjirining quvvat bazasiga ulangan bo’lishi kerak.
Er tekisligidagi har qanday ikkita nuqta orasidagi qarshilikni ikkita nuqtaga prob qo’shib o’lchash mumkin. Kuchaytirgichning kuchayishi va osiloskop sezgirligining kombinatsiyasi o’lchov sezgirligini 5 mV/div ga etkazish imkonini beradi. Kuchaytirgichning shovqini osiloskopning to’lqin shakli egri chizig’ining kengligini taxminan 3 mV ga oshiradi, lekin shunga qaramay, taxminan 1 mV bo’lgan aniqlikka erishish mumkin – bu 80% ishonch bilan er osti shovqinlarining ko’pini ajratish uchun etarli.
Savol: Yuqoridagi test usuli haqida nimalarga e’tibor qaratish lozim?
Javob: Har qanday o’zgaruvchan magnit maydon zondning kuchlanishini keltirib chiqaradi, uni problarni bir-biriga qisqa tutashtirib (va er qarshiligiga burilish yo’lini ta’minlash) va osiloskop to’lqin shaklini kuzatish orqali tekshirish mumkin. Kuzatilgan o’zgaruvchan to’lqin shakli induktsiya tufayli yuzaga keladi va uni qo’rg’oshinning o’rnini o’zgartirish yoki magnit maydonini yo’q qilish orqali kamaytirish mumkin. Bunga qo’shimcha ravishda, kuchaytirgichning topraklanmasının tizimning topraklanmasına ulanishini ta’minlash kerak. Agar kuchaytirgichda bunday aloqa bo’lsa, burilishning qaytish yo’li yo’q va kuchaytirgich ishlamaydi. Topraklama, shuningdek, ishlatiladigan topraklama usuli, sinov ostida bo’lgan kontaktlarning zanglashiga xalaqit bermasligini ta’minlashi kerak.
Savol: Yuqori chastotali topraklama shovqinini qanday o’lchash mumkin?
Javob: Tegishli keng polosali asboblar kuchaytirgichi bilan er osti shovqinini o’lchash qiyin, shuning uchun hf va VHF passiv problari mos keladi. U har birida 6 ~ 8 burilishli ikkita rulonli ferrit magnitli halqadan (tashqi diametri 6-10 mm) iborat. Yuqori chastotali izolyatsion transformatorni hosil qilish uchun bitta bobin spektr analizatorining kirishiga, ikkinchisi esa probga ulanadi.
Sinov usuli past chastotali holatga o’xshaydi, lekin spektr analizatori shovqinni ifodalash uchun amplitudali chastotali xarakterli egri chiziqlardan foydalanadi. Vaqt domenining xususiyatlaridan farqli o’laroq, shovqin manbalarini ularning chastotali xususiyatlariga qarab osongina ajratish mumkin. Bundan tashqari, spektr analizatorining sezuvchanligi keng polosali osiloskopga qaraganda kamida 60dB yuqori.
Savol: Telning indüktansı haqida nima deyish mumkin?
Javob: Supero’tkazuvchilar va PCB o’tkazgichlarining indüktansını yuqori chastotalarda e’tiborsiz qoldirib bo’lmaydi. To’g’ridan -to’g’ri sim va Supero’tkazuvchilar tarmoqning indüktansını hisoblash uchun bu erda ikkita yaqinlashuv kiritiladi.
Masalan, uzunligi 1 sm va kengligi 0.25 mm bo’lgan Supero’tkazuvchilar tarmoqli 10nH indüktans hosil qiladi.
Supero’tkazuvchilar indüktans = 0.0002LLN2LR-0.75 mHH
Masalan, 1 sm uzunlikdagi 0.5 mm tashqi diametrli simning indüktansı 7.26 nh (2R = 0.5 mm, L = 1 sm)
Supero’tkazuvchilar tarmoqli indüktans = 0.0002LLN2LW+H+0.2235W+HL+0.5 mH
Masalan, 1 sm kenglikdagi 0.25 mm bosilgan elektron plataning o’tkazuvchan bantining indüktansi 9.59nh (H = 0.038 mm, V = 0.25 mm, L = 1 sm).
Biroq, induktiv reaktivlik odatda parazitar oqim va kesilgan induktiv zanjirning induksion kuchlanishidan ancha kichikdir. Loop maydonini minimallashtirish kerak, chunki induktsiya qilingan kuchlanish pastadir maydoniga mutanosib. Agar simlar o’ralgan bo’lsa, buni qilish oson.
Bosilgan elektron platalarda olib borish va qaytarish yo’llari bir -biriga yaqin bo’lishi kerak. Kichik simlar o’zgarishi ko’pincha ta’sirni kamaytiradi, qarang: A manbai past energiyali B bilan bog’langan.
Loop maydonini qisqartirish yoki biriktiruvchi halqalar orasidagi masofani oshirish ta’sirni kamaytiradi. Loop maydoni odatda minimal darajaga tushiriladi va ulash halqalari orasidagi masofa maksimal darajaga ko’tariladi. Magnit ekranlash ba’zan talab qilinadi, lekin qimmat va mexanik shikastlanishga moyil, shuning uchun undan qoching.
11. Savol: Dastur muhandislari uchun savol-javobda ko’pincha integral mikrosxemalarning ideal bo’lmagan xatti-harakatlari tilga olinadi. Rezistorlar kabi oddiy komponentlardan foydalanish osonroq bo’lishi kerak. Ideal komponentlarning yaqinligini tushuntiring.
Javob: Men faqat rezistorni ideal qurilma bo’lishini xohlayman, lekin rezistor boshidagi qisqa tsilindr xuddi aynan rezistor kabi ishlaydi. Haqiqiy qarshilik, shuningdek, xayoliy qarshilik komponentini – reaktiv komponentni ham o’z ichiga oladi. Ko’pchilik rezistorlar qarshilik bilan parallel ravishda kichik sig’imga ega (odatda 1 dan 3 pF gacha). Garchi ba’zi plyonkali rezistorlar, ularning rezistiv plyonkalarida spiral yivni kesish asosan induktiv bo’lsa -da, ularning induktiv reaktivligi o’nlab yoki yuzlab nahen (nH) dir. Albatta, simli yara qarshiligi sig’imli emas, balki induktiv bo’ladi (hech bo’lmaganda past chastotalarda). Oxir-oqibat, simli rezistorlar rulonlardan yasalgan, shuning uchun simli rezistorlar bir necha mikron (mH) yoki o’nlab mikrokm, hatto “induktiv bo’lmagan” simli o’ralgan rezistorlar indüktansiga ega bo’lishi odatiy hol emas. (bu erda rulonlarning yarmi soat yo’nalishi bo’yicha, qolgan yarmi esa soat sohasi farqli o’ralgan). Shunday qilib, bobinning ikki yarmi tomonidan ishlab chiqarilgan indüktans bir -birini bekor qiladi) 1 mH yoki undan ko’p qoldiq indüktansa ega. Taxminan 10k above dan yuqori bo’lgan simli o’ralgan rezistorlar uchun qolgan rezistorlar induktiv emas, balki asosan sig’imlidir va sig’imi 10pF gacha, standart yupqa plyonka yoki sintetik rezistorlardan yuqori. Rezistorlar o’z ichiga olgan yuqori chastotali zanjirlarni loyihalashda bu reaktivlikni diqqat bilan ko’rib chiqish kerak.
Savol: Lekin siz tasvirlab beradigan ko’plab sxemalar shaharda yoki juda past chastotalarda aniq o’lchash uchun ishlatiladi. Bu dasturlarda adashgan induktor va adashgan kondansatkichlarning ahamiyati yo’q, to’g’rimi?
Javob: ha. Transistorlar (ham diskret, ham integral mikrosxemalar ichida) tarmoqli kengligi juda keng bo’lganligi sababli, induktiv yuk bilan tugaganda, ba’zida yuzlab yoki minglab megagertsli diapazonlarda tebranishlar sodir bo’lishi mumkin. Tebranishlar bilan bog’liq ofset va to’g’rilash harakatlari past chastotali aniqlik va barqarorlikka yomon ta’sir ko’rsatadi.
Bundan ham yomoni, tebranishlar osiloskopda ko’rinmasligi mumkin, chunki osiloskopning o’tkazish qobiliyati o’lchanayotgan yuqori chastotali tebranishlar o’tkazuvchanligi bilan solishtirganda juda past, yoki osiloskop zondining zaryad hajmi tebranishlarni to’xtatish uchun etarli. Eng yaxshi usul – bu tizimni parazitar tebranishlar uchun tekshirish uchun keng diapazonli (past chastotali 15GGts gacha) spektr analizatoridan foydalanish. Bu tekshirish butun dinamik diapazonda o’zgarganda amalga oshirilishi kerak, chunki parazitar tebranishlar ba’zida kirish diapazonining juda tor diapazonida sodir bo’ladi.
Savol: Rezistorlar haqida savollar bormi?
Javob: Rezistorning qarshiligi o’zgarmaydi, lekin haroratga qarab o’zgaradi. Harorat koeffitsienti (TC) bir necha PPM /° C dan (bir daraja Selsiy bo’yicha milliondan biridan) bir necha ming PPM /° S gacha o’zgarib turadi. Eng barqaror rezistorlar simli yoki metall plyonkali rezistorlar, eng yomoni esa sintetik uglerodli plyonkali rezistorlardir.
Ba’zida katta harorat koeffitsientlari foydali bo’lishi mumkin (ilgari dastur muhandislari uchun savol -javoblarda aytib o’tilganidek, +3500ppm/ ° C rezistor birlashma diodli xarakteristik tenglamada kT/ Q o’rnini qoplash uchun ishlatilishi mumkin). Ammo, odatda, haroratga qarshilik aniq davrlarda xato manbai bo’lishi mumkin.
Agar sxemaning aniqligi har xil harorat koeffitsientli ikkita rezistorning mosligiga bog’liq bo’lsa, u holda bir haroratda qanchalik mos kelmasin, u boshqasiga to’g’ri kelmaydi. Ikkita rezistorning harorat koeffitsientlari mos kelsa ham, ular bir xil haroratda qolishiga kafolat yo’q. Ichki quvvat iste’moli yoki tizimdagi issiqlik manbaidan uzatiladigan tashqi issiqlik natijasida hosil bo’ladigan o’z-o’zidan issiqlik haroratning mos kelmasligiga olib kelishi mumkin, natijada qarshilik paydo bo’ladi. Hatto yuqori sifatli simli yoki metall plyonkali rezistorlar ham yuzlab (yoki hatto minglab) PPM / temperature haroratga mos kelmasligi mumkin. Aniq echim – bu ikkita matritsaga juda yaqin bo’lgan ikkita rezistorni ishlatish, shuning uchun tizim aniqligi har doim yaxshi mos keladi. Substrat aniq integral mikrosxemalar, shisha gofretlar yoki metall plyonkalarni simulyatsiya qiladigan kremniy plastinalar bo’lishi mumkin. Substratdan qat’i nazar, ikkita rezistor ishlab chiqarish jarayonida bir-biriga juda mos keladi, mos keladigan harorat koeffitsientlariga ega va deyarli bir xil haroratda (chunki ular juda yaqin).