Η καλωδίωση τυπωμένου κυκλώματος (PCB) παίζει βασικό ρόλο στα κυκλώματα υψηλής ταχύτητας, αλλά είναι συχνά ένα από τα τελευταία βήματα στη διαδικασία σχεδιασμού κυκλώματος. Υπάρχουν πολλά προβλήματα με την καλωδίωση υψηλής ταχύτητας PCB και έχει γραφτεί μεγάλη λογοτεχνία σε αυτό το θέμα. Αυτό το άρθρο εξετάζει κυρίως την καλωδίωση κυκλωμάτων υψηλής ταχύτητας από πρακτική προοπτική. Ο κύριος σκοπός είναι να βοηθήσουμε τους νέους χρήστες να δώσουν προσοχή σε πολλά διαφορετικά ζητήματα που πρέπει να ληφθούν υπόψη κατά το σχεδιασμό διατάξεων PCB υψηλής ταχύτητας PCB. Ένας άλλος σκοπός είναι να παρέχει ένα υλικό αναθεώρησης για τους πελάτες που δεν έχουν αγγίξει την καλωδίωση PCB για λίγο. Λόγω της περιορισμένης διάταξης, αυτό το άρθρο δεν μπορεί να συζητήσει λεπτομερώς όλα τα ζητήματα, αλλά θα συζητήσουμε τα βασικά μέρη που έχουν τη μεγαλύτερη επίδραση στη βελτίωση της απόδοσης του κυκλώματος, τη μείωση του χρόνου σχεδιασμού και την εξοικονόμηση χρόνου τροποποίησης.

Παρόλο που η κύρια εστίαση εδώ είναι τα κυκλώματα που σχετίζονται με λειτουργικούς ενισχυτές υψηλής ταχύτητας, τα προβλήματα και οι μέθοδοι που συζητούνται εδώ ισχύουν γενικά για την καλωδίωση που χρησιμοποιείται στα περισσότερα άλλα αναλογικά κυκλώματα υψηλής ταχύτητας. Όταν ο λειτουργικός ενισχυτής λειτουργεί σε μια πολύ υψηλή ζώνη συχνοτήτων ραδιοσυχνότητας (RF), η απόδοση του κυκλώματος εξαρτάται σε μεγάλο βαθμό από τη διάταξη PCB. Τα σχέδια κυκλωμάτων υψηλής απόδοσης που φαίνονται καλά στα "σχέδια" μπορούν να αποκτήσουν μόνο συνήθη απόδοση εάν επηρεάζονται από απροσεξία κατά τη διάρκεια της καλωδίωσης. Η προ-επιτόπια και η προσοχή σε σημαντικές λεπτομέρειες σε όλη τη διαδικασία καλωδίωσης θα συμβάλουν στην εξασφάλιση της αναμενόμενης απόδοσης του κυκλώματος.

Σχηματικό διάγραμμα

Αν και ένα καλό σχηματικό δεν μπορεί να εγγυηθεί μια καλή καλωδίωση, μια καλή καλωδίωση ξεκινά με ένα καλό σχηματικό. Σκεφτείτε προσεκτικά όταν σχεδιάζετε το σχηματικό και πρέπει να εξετάσετε τη ροή σήματος ολόκληρου του κυκλώματος. Εάν υπάρχει κανονική και σταθερή ροή σήματος από αριστερά προς τα δεξιά στο σχηματικό, τότε θα πρέπει να υπάρχει η ίδια καλή ροή σήματος στο PCB. Δώστε όσο το δυνατόν πιο χρήσιμες πληροφορίες στο σχηματικό σχήμα. Επειδή μερικές φορές ο μηχανικός σχεδιασμού κυκλώματος δεν είναι εκεί, οι πελάτες θα μας ζητήσουν να βοηθήσουμε στην επίλυση του προβλήματος του κυκλώματος, οι σχεδιαστές, οι τεχνικοί και οι μηχανικοί που ασχολούνται με αυτό το έργο θα είναι πολύ ευγνώμονες, συμπεριλαμβανομένων μας.

Εκτός από τα συνηθισμένα αναγνωριστικά αναφοράς, την κατανάλωση ενέργειας και την ανοχή σφάλματος, ποιες πληροφορίες πρέπει να δοθούν στο σχηματικό; Ακολουθούν μερικές προτάσεις για να μετατρέψετε τα συνηθισμένα σχήματα σε σχήματα πρώτης κατηγορίας. Προσθέστε κυματομορφές, μηχανικές πληροφορίες σχετικά με το κέλυφος, μήκος τυπωμένων γραμμών, κενές περιοχές. υποδείξτε ποια εξαρτήματα πρέπει να τοποθετηθούν στο PCB. Δώστε πληροφορίες προσαρμογής, εύρος τιμών εξαρτημάτων, πληροφορίες διάχυσης θερμότητας, τυπωμένες γραμμές εμπλοκής ελέγχου, σχόλια και σύντομη περιγραφή δράσης ... (και άλλα).
Μην πιστεύετε σε κανέναν

Εάν δεν σχεδιάζετε τον εαυτό σας την καλωδίωση, φροντίστε να επιτρέψετε άφθονο χρόνο για να ελέγξετε προσεκτικά το σχεδιασμό του καλωδίου. Μια μικρή πρόληψη αξίζει εκατό φορές το φάρμακο σε αυτό το σημείο. Μην περιμένετε από το άτομο καλωδίωσης να κατανοήσει τις ιδέες σας. Η γνώμη και η καθοδήγησή σας είναι η πιο σημαντική στα αρχικά στάδια της διαδικασίας σχεδιασμού καλωδίωσης. Όσο περισσότερες πληροφορίες μπορείτε να παρέχετε και όσο περισσότερο παρέμβετε σε ολόκληρη τη διαδικασία καλωδίωσης, τόσο καλύτερη θα είναι η προκύπτουσα PCB. Ρυθμίστε ένα δοκιμαστικό σημείο ολοκλήρωσης για τον έλεγχο του μηχανικού σχεδιασμού καλωδίωσης σύμφωνα με την αναφορά προόδου καλωδίωσης που θέλετε. Αυτή η μέθοδος "κλειστού βρόχου" εμποδίζει την παραμόρφωση της καλωδίωσης, ελαχιστοποιώντας έτσι τη δυνατότητα αναθεώρησης.

Οι οδηγίες που πρέπει να δοθούν στον μηχανικό καλωδίωσης περιλαμβάνουν: μια σύντομη περιγραφή της συνάρτησης κυκλώματος, ένα σχηματικό διάγραμμα του PCB που υποδεικνύει τις θέσεις εισόδου και εξόδου, το σήμα PCB και το σήμα RF). Ποια σήματα απαιτούνται για κάθε στρώμα · απαιτούν την τοποθέτηση σημαντικών εξαρτημάτων · την ακριβή θέση των εξαρτημάτων παράκαμψης. ποιες τυπωμένες γραμμές είναι σημαντικές. ποιες γραμμές πρέπει να ελέγχουν τις τυπωμένες γραμμές αντίστασης · Ποιες γραμμές πρέπει να ταιριάζουν με το μήκος. το μέγεθος των εξαρτημάτων. ποιες τυπωμένες γραμμές πρέπει να είναι μακριά (ή κοντά) ο ένας στον άλλο. Ποιες γραμμές πρέπει να είναι μακριά (ή κοντά) ο ένας στον άλλο. Ποια εξαρτήματα πρέπει να είναι μακριά (ή κοντά) ο ένας στον άλλο. Ποια εξαρτήματα πρέπει να τοποθετηθούν στην κορυφή του PCB, ποια είναι τοποθετημένα παρακάτω. Ποτέ μην διαμαρτύρονται ότι υπάρχουν πάρα πολλές πληροφορίες για τους άλλους πολύ λίγο; Είναι πάρα πολύ; Μη.

Μια μαθησιακή εμπειρία: Περίπου 10 χρόνια πριν, σχεδίασα ένα πλακέτα κυκλώματος πολλαπλών στρώσεων επιφανείας-υπάρχουν εξαρτήματα και στις δύο πλευρές του διοικητικού συμβουλίου. Χρησιμοποιήστε πολλές βίδες για να διορθώσετε το σκάφος σε ένα επιχρυσωμένο κέλυφος αλουμινίου (επειδή υπάρχουν πολύ αυστηροί δείκτες κατά της εμμονής). Οι καρφίτσες που παρέχουν τροφοδοσία μεροληψίας περνούν από το σκάφος. Αυτός ο πείρος συνδέεται με το PCB με καλώδια συγκόλλησης. Αυτή είναι μια πολύ περίπλοκη συσκευή. Ορισμένα εξαρτήματα στον πίνακα χρησιμοποιούνται για τη ρύθμιση δοκιμών (SAT). Αλλά έχω καθορίσει σαφώς τη θέση αυτών των εξαρτημάτων. Μπορείτε να μαντέψετε πού είναι εγκατεστημένα αυτά τα εξαρτήματα; Παρεμπιπτόντως, κάτω από το διοικητικό συμβούλιο. Όταν οι μηχανικοί προϊόντων και οι τεχνικοί έπρεπε να αποσυναρμολογήσουν ολόκληρη τη συσκευή και να τους επανασυναρμολογήσουν μετά την ολοκλήρωση των ρυθμίσεων, φάνηκαν πολύ δυσαρεστημένοι. Από τότε δεν έχω κάνει αυτό το λάθος.

Θέση

Ακριβώς όπως σε ένα PCB, η τοποθεσία είναι όλα. Πού να τοποθετήσετε ένα κύκλωμα στο PCB, πού να εγκαταστήσετε τα συγκεκριμένα στοιχεία του κυκλώματος και ποια άλλα γειτονικά κυκλώματα είναι, τα οποία είναι πολύ σημαντικά.

Συνήθως, οι θέσεις εισόδου, εξόδου και τροφοδοσίας είναι προκαθορισμένες, αλλά το κύκλωμα μεταξύ τους πρέπει να «παίξει τη δική τους δημιουργικότητα». Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο η προσοχή στις λεπτομέρειες καλωδίωσης θα αποφέρει τεράστιες αποδόσεις. Ξεκινήστε με τη θέση των βασικών εξαρτημάτων και εξετάστε το συγκεκριμένο κύκλωμα και ολόκληρο το PCB. Ο καθορισμός της θέσης των βασικών εξαρτημάτων και των διαδρομών σήματος από την αρχή βοηθά να διασφαλιστεί ότι ο σχεδιασμός πληροί τους αναμενόμενους στόχους εργασίας. Η λήψη του σωστού σχεδίου την πρώτη φορά μπορεί να μειώσει το κόστος και να μειώσει και να συντομεύσει τον κύκλο ανάπτυξης.

Παράκαμψη

Η παράκαμψη της τροφοδοσίας στην πλευρά της ισχύος του ενισχυτή προκειμένου να μειωθεί ο θόρυβος είναι μια πολύ σημαντική πτυχή της διαδικασίας σχεδιασμού PCB, ενισχυτές υψηλής ταχύτητας επιχειρησιακών ενισχυτών ή άλλων κυκλωμάτων υψηλής ταχύτητας. Υπάρχουν δύο κοινές μεθόδους διαμόρφωσης για την παράκαμψη των επιχειρησιακών ενισχυτών υψηλής ταχύτητας.

Γείωση του ακροδέκτη τροφοδοσίας: Αυτή η μέθοδος είναι η πιο αποτελεσματική στις περισσότερες περιπτώσεις, χρησιμοποιώντας πολλαπλούς παράλληλους πυκνωτές για να γειωθεί άμεσα ο ακροδέκτης τροφοδοσίας του επιχειρησιακού ενισχυτή. Σε γενικές γραμμές, δύο παράλληλοι πυκνωτές είναι επαρκείς--η προσθήκη παράλληλων πυκνωτών μπορεί να ωφελήσει ορισμένα κυκλώματα.

Η παράλληλη σύνδεση των πυκνωτών με διαφορετικές τιμές χωρητικότητας βοηθά να διασφαλιστεί ότι μόνο η αντίσταση χαμηλού εναλλασσόμενου ρεύματος (AC) μπορεί να παρατηρηθεί στον ακροδέκτη τροφοδοσίας σε μια ευρεία ζώνη συχνοτήτων. Αυτό είναι ιδιαίτερα σημαντικό στη συχνότητα εξασθένησης του λόγου απόρριψης τροφοδοσίας λειτουργικού ενισχυτή (PSR). Αυτός ο πυκνωτής βοηθά στην αντιστάθμιση του μειωμένου PSR του ενισχυτή. Η διατήρηση μιας διαδρομής εδάφους χαμηλής σύνθετης αντίστασης σε πολλές σειρές δέκα οκτάβων θα βοηθήσει να διασφαλιστεί ότι ο επιβλαβής θόρυβος δεν μπορεί να εισέλθει στον ενισχυτή OP. Το σχήμα 1 δείχνει τα πλεονεκτήματα της χρήσης πολλαπλών πυκνωτών παράλληλα. Σε χαμηλές συχνότητες, οι μεγάλοι πυκνωτές παρέχουν μια διαδρομή εδάφους χαμηλής σύνθετης αντίστασης. Αλλά μόλις η συχνότητα φτάσει στη δική του συχνότητα συντονισμού, η χωρητικότητα του πυκνωτή θα αποδυναμώσει και θα εμφανιστεί σταδιακά επαγωγική. Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο είναι σημαντικό να χρησιμοποιηθούν πολλαπλοί πυκνωτές: Όταν αρχίζει να πέφτει η απόκριση συχνότητας ενός πυκνωτή, η απόκριση συχνότητας του άλλου πυκνωτή αρχίζει να λειτουργεί, ώστε να μπορεί να διατηρήσει μια πολύ χαμηλή αντίσταση AC σε πολλές σειρές δέκα οκτάβων.

Ξεκινήστε απευθείας με τους ακροδέκτες τροφοδοσίας του ενισχυτή OP. Ο πυκνωτής με τη μικρότερη χωρητικότητα και το μικρότερο φυσικό μέγεθος θα πρέπει να τοποθετηθεί στην ίδια πλευρά του PCB με τον ενισχυτή OP - και όσο το δυνατόν πιο κοντά στον ενισχυτή. Ο ακροδέκτης εδάφους του πυκνωτή θα πρέπει να συνδέεται απευθείας με το επίπεδο του εδάφους με το συντομότερο πείρο ή τυπωμένο σύρμα. Η παραπάνω σύνδεση εδάφους θα πρέπει να είναι όσο το δυνατόν πιο κοντά στον ακροδέκτη φορτίου του ενισχυτή, προκειμένου να μειωθεί η παρεμβολή μεταξύ του ακροδέκτη ισχύος και του ακροδέκτη εδάφους.

Αυτή η διαδικασία θα πρέπει να επαναλαμβάνεται για πυκνωτές με την επόμενη μεγαλύτερη τιμή χωρητικότητας. Είναι καλύτερο να ξεκινήσετε με την ελάχιστη τιμή χωρητικότητας 0,01 μF και να τοποθετήσετε έναν ηλεκτρολυτικό πυκνωτή 2,2 μF (ή μεγαλύτερη) με χαμηλή αντίσταση ισοδύναμες σειρές (ESR) κοντά σε αυτό. Ο πυκνωτής 0,01 μF με μέγεθος θήκης 0508 έχει πολύ χαμηλή αυταγωγική σειρά και εξαιρετική απόδοση υψηλής συχνότητας.

Τροφοδοσία ρεύματος σε τροφοδοτικό: Μια άλλη μέθοδος διαμόρφωσης χρησιμοποιεί έναν ή περισσότερους πυκνωτές παράκαμψης που συνδέονται σε όλα τα θετικά και αρνητικά τερματικά τροφοδοσίας του επιχειρησιακού ενισχυτή. Αυτή η μέθοδος χρησιμοποιείται συνήθως όταν είναι δύσκολο να διαμορφώσουμε τέσσερις πυκνωτές στο κύκλωμα. Το μειονέκτημα του είναι ότι το μέγεθος της θήκης του πυκνωτή μπορεί να αυξηθεί επειδή η τάση σε όλο τον πυκνωτή είναι διπλάσια από την τιμή τάσης στη μέθοδο παράκαμψης μιας προσφοράς. Η αύξηση της τάσης απαιτεί την αύξηση της ονομαστικής τάσης διάσπασης της συσκευής, δηλαδή την αύξηση του μεγέθους του περιβλήματος. Ωστόσο, αυτή η μέθοδος μπορεί να βελτιώσει την απόδοση PSR και παραμόρφωσης.

Επειδή κάθε κύκλωμα και καλωδίωση είναι διαφορετικό, η διαμόρφωση, ο αριθμός και η τιμή χωρητικότητας των πυκνωτών θα πρέπει να καθορίζονται σύμφωνα με τις απαιτήσεις του πραγματικού κυκλώματος.