Gedrukte stroombaan (PCB) bedrading speel 'n sleutelrol in hoëspoedstroombane, maar dit is dikwels een van die laaste stappe in die stroombaanontwerpproses. Daar is baie probleme met hoëspoed-PCB-bedrading, en baie literatuur is oor hierdie onderwerp geskryf. Hierdie artikel bespreek hoofsaaklik die bedrading van hoëspoedkringe vanuit 'n praktiese perspektief. Die hoofdoel is om nuwe gebruikers te help om aandag te gee aan baie verskillende kwessies wat in ag geneem moet word wanneer hoëspoedkring-PCB-uitlegte ontwerp word. Nog 'n doel is om 'n resensiemateriaal te verskaf vir kliënte wat vir 'n rukkie nie aan PCB-bedrading geraak het nie. Weens die beperkte uitleg kan hierdie artikel nie al die kwessies in detail bespreek nie, maar ons sal die sleutelonderdele bespreek wat die grootste effek het op die verbetering van kringwerkverrigting, die verkorting van ontwerptyd en die besparing van wysigingstyd.

Alhoewel die hooffokus hier is op stroombane wat verband hou met hoëspoed operasionele versterkers, is die probleme en metodes wat hier bespreek word oor die algemeen van toepassing op bedrading wat in die meeste ander hoëspoed analoog stroombane gebruik word. Wanneer die operasionele versterker in 'n baie hoë radiofrekwensie (RF) frekwensieband werk, hang die werkverrigting van die stroombaan grootliks af van die PCB-uitleg. Hoëprestasiekringontwerpe wat goed lyk op die "tekeninge" kan net gewone werkverrigting kry as dit deur onverskilligheid tydens bedrading geraak word. Voorafoorweging en aandag aan belangrike besonderhede regdeur die bedradingsproses sal help om die verwagte stroombaanprestasie te verseker.

Skematiese diagram

Alhoewel 'n goeie skema nie 'n goeie bedrading kan waarborg nie, begin 'n goeie bedrading met 'n goeie skema. Dink mooi wanneer jy die skema teken, en jy moet die seinvloei van die hele stroombaan in ag neem. As daar 'n normale en stabiele seinvloei van links na regs in die skema is, dan behoort daar dieselfde goeie seinvloei op die PCB te wees. Gee soveel nuttige inligting as moontlik oor die skema. Omdat die kringontwerpingenieur soms nie daar is nie, sal kliënte ons vra om te help om die kringprobleem op te los, die ontwerpers, tegnici en ingenieurs wat by hierdie werk betrokke is, sal baie dankbaar wees, insluitend ons.

Benewens gewone verwysingsidentifiseerders, kragverbruik en fouttoleransie, watter inligting moet in die skema gegee word? Hier is 'n paar voorstelle om gewone skemas in eersteklas skemas te verander. Voeg golfvorms, meganiese inligting oor die dop, lengte van gedrukte lyne, leë areas by; aan te dui watter komponente op die PCB geplaas moet word; gee verstellingsinligting, komponentwaardereekse, hitteafvoerinligting, beheerimpedansie gedrukte lyne, opmerkings en kort stroombane Aksiebeskrywing... (en ander).
Glo niemand nie

As jy nie self die bedrading ontwerp nie, maak seker dat jy genoeg tyd toelaat om die ontwerp van die bedradingspersoon noukeurig na te gaan. 'N Klein voorkoming is op hierdie stadium honderd keer die middel werd. Moenie van die bedradingspersoon verwag om jou idees te verstaan ​​nie. Jou mening en leiding is die belangrikste in die vroeë stadiums van die bedradingontwerpproses. Hoe meer inligting jy kan verskaf, en hoe meer jy in die hele bedradingsproses ingryp, hoe beter sal die resulterende PCB wees. Stel 'n voorlopige voltooiingspunt vir die bedradingontwerpingenieur-vinnige tjek volgens die bedradingvorderingsverslag wat jy wil hê. Hierdie "geslote lus"-metode verhoed dat bedrading dwaal, waardeur die moontlikheid van herbewerking tot die minimum beperk word.

Die instruksies wat aan die bedradingsingenieur gegee moet word, sluit in: 'n kort beskrywing van die stroombaanfunksie, 'n skematiese diagram van die PCB wat die inset- en uitsetposisies aandui, PCB-stapelinligting (byvoorbeeld hoe dik die bord is, hoeveel lae daar is, en gedetailleerde inligting oor elke seinlaag en grondvlakfunksie Kragverbruik, gronddraad, analoogsein, digitale sein en RF-sein); watter seine vir elke laag benodig word; vereis die plasing van belangrike komponente; die presiese ligging van verbyvloeikomponente; watter gedrukte lyne belangrik is; watter lyne benodig om impedansie gedrukte lyne te beheer; Watter lyne moet by die lengte pas; die grootte van die komponente; watter gedrukte lyne ver weg (of naby) mekaar moet wees; watter lyne ver weg (of naby) mekaar moet wees; watter komponente ver weg (of naby) aan mekaar moet wees; watter komponente moet bo-op die PCB geplaas word, watter word hieronder geplaas. Moet nooit kla dat daar te veel inligting vir ander is nie - te min? Is dit te veel? Moenie.

'n Leerervaring: Ongeveer 10 jaar gelede het ek 'n multilaag-oppervlakgemonteerde stroombaanbord ontwerp - daar is komponente aan beide kante van die bord. Gebruik baie skroewe om die bord in 'n vergulde aluminiumdop vas te maak (want daar is baie streng anti-vibrasie-aanwysers). Die penne wat vooroordeel-deurvoer verskaf, gaan deur die bord. Hierdie pen word aan die PCB gekoppel deur soldeerdrade. Dit is 'n baie ingewikkelde toestel. Sommige komponente op die bord word gebruik vir toetsinstelling (SAT). Maar ek het die ligging van hierdie komponente duidelik omskryf. Kan jy raai waar hierdie komponente geïnstalleer is? Terloops, onder die bord. Toe produkingenieurs en -tegnici die hele toestel moes uitmekaar haal en weer bymekaar moes maak nadat die instellings voltooi is, het hulle baie ongelukkig gelyk. Ek het sedertdien nie weer hierdie fout gemaak nie.

Posisie

Net soos in 'n PCB, is ligging alles. Waar om 'n stroombaan op die PCB te plaas, waar om sy spesifieke stroombaankomponente te installeer, en wat ander aangrensende stroombane is, wat alles baie belangrik is.

Gewoonlik is die posisies van inset, uitset en kragtoevoer vooraf bepaal, maar die stroombaan tussen hulle moet "hulle eie kreatiwiteit speel." Dit is hoekom aandag aan bedradingbesonderhede groot opbrengste sal lewer. Begin met die ligging van sleutelkomponente en oorweeg die spesifieke stroombaan en die hele PCB. Deur die ligging van sleutelkomponente en seinpaaie van die begin af te spesifiseer, help dit om te verseker dat die ontwerp aan die verwagte werkdoelwitte voldoen. Om die regte ontwerp die eerste keer te kry, kan koste en druk verminder - en die ontwikkelingsiklus verkort.

Omseil krag

Om die kragtoevoer aan die kragkant van die versterker te omseil om geraas te verminder, is 'n baie belangrike aspek in die PCB-ontwerpproses, insluitend hoëspoed-operasionele versterkers of ander hoëspoedkringe. Daar is twee algemene konfigurasiemetodes om hoëspoed-operasionele versterkers te omseil.

Aarding van die kragtoevoerterminaal: Hierdie metode is in die meeste gevalle die doeltreffendste, deur veelvuldige parallelle kapasitors te gebruik om die kragtoevoerpen van die operasionele versterker direk te aard. Oor die algemeen is twee parallelle kapasitors voldoende, maar die byvoeging van parallelle kapasitors kan sommige stroombane bevoordeel.

Parallelle verbinding van kapasitors met verskillende kapasitansiewaardes help om te verseker dat slegs lae wisselstroom (AC) impedansie op die kragtoevoerpen oor 'n wye frekwensieband gesien kan word. Dit is veral belangrik by die verswakkingsfrekwensie van die operasionele versterkerkragtoevoerverwerpingsverhouding (PSR). Hierdie kapasitor help om te kompenseer vir die verminderde PSR van die versterker. Die handhawing van 'n lae impedansie grondpad in baie tien-oktaafreekse sal help om te verseker dat skadelike geraas nie die opversterker kan binnedring nie. Figuur 1 toon die voordele van die gebruik van veelvuldige kapasitors in parallel. By lae frekwensies bied groot kapasitors 'n lae impedansie grondpad. Maar sodra die frekwensie hul eie resonante frekwensie bereik, sal die kapasitansie van die kapasitor verswak en geleidelik induktief voorkom. Dit is hoekom dit belangrik is om veelvuldige kapasitors te gebruik: wanneer die frekwensierespons van een kapasitor begin daal, begin die frekwensierespons van die ander kapasitor werk, sodat dit 'n baie lae AC-impedansie in baie tien-oktaafreekse kan handhaaf.

Begin direk met die kragtoevoerpenne van die opversterker; die kapasitor met die kleinste kapasitansie en kleinste fisiese grootte moet aan dieselfde kant van die PCB as die opversterker geplaas word—en so na as moontlik aan die versterker. Die grondterminal van die kapasitor moet direk met die kortste pen of gedrukte draad aan die grondvlak gekoppel word. Die bogrondse verbinding moet so na as moontlik aan die lasterminaal van die versterker wees om die steuring tussen die kragterminaal en die grondterminaal te verminder.

Hierdie proses moet herhaal word vir kapasitors met die volgende grootste kapasitansiewaarde. Dit is die beste om met die minimum kapasitansiewaarde van 0.01 µF te begin en 'n 2.2 µF (of groter) elektrolitiese kapasitor met lae ekwivalente reeksweerstand (ESR) naby dit te plaas. Die 0.01 µF-kapasitor met 'n 0508-omhulselgrootte het baie lae reeksinduktansie en uitstekende hoëfrekwensie-werkverrigting.

Kragtoevoer na kragtoevoer: 'n Ander konfigurasiemetode gebruik een of meer verbyvloeikapasitors wat oor die positiewe en negatiewe kragtoevoerterminale van die operasionele versterker gekoppel is. Hierdie metode word gewoonlik gebruik wanneer dit moeilik is om vier kapasitors in die stroombaan te konfigureer. Die nadeel daarvan is dat die omhulselgrootte van die kapasitor kan toeneem omdat die spanning oor die kapasitor twee keer die spanningwaarde in die enkeltoevoer-omleidingsmetode is. Om die spanning te verhoog, vereis die verhoging van die gegradeerde afbreekspanning van die toestel, dit wil sê, die verhoging van die behuisingsgrootte. Hierdie metode kan egter PSR en vervormingsprestasie verbeter.

Omdat elke stroombaan en bedrading anders is, moet die konfigurasie, aantal en kapasitansiewaarde van kapasitors bepaal word volgens die vereistes van die werklike stroombaan.