Trükitud vooluahela (PCB) juhtmestik mängib võtmerolli kiiretes vooluahelates, kuid see on sageli üks viimaseid ahelate projekteerimisprotsessis. Kiire PCB juhtmestikuga on palju probleeme ja sellel teemal on kirjutatud palju kirjandust. Selles artiklis käsitletakse peamiselt kiirete vooluringide juhtmeid praktilisest vaatenurgast. Peamine eesmärk on aidata uutel kasutajatel pöörata tähelepanu paljudele erinevatele probleemidele, mida tuleb kiire ringraja PCB paigutuste kujundamisel arvestada. Teine eesmärk on pakkuda ülevaatusmaterjali klientidele, kes pole mõnda aega PCB -juhtmeid puudutanud. Piiratud paigutuse tõttu ei saa see artikkel kõiki küsimusi üksikasjalikult arutada, kuid arutame peamisi osi, millel on kõige suurem mõju vooluringi jõudluse parandamisel, disaini aja lühendamisel ja muutmise aja säästmiseks.

Ehkki siin on põhirõhk kiirete operatiivsete võimenditega seotud vooluringidel, on siin käsitletud probleemid ja meetodid üldiselt rakendatavad juhtmestiku jaoks, mida kasutatakse enamikus teistes kiiretes analoogvooluahelates. Kui operatiivne võimendi töötab väga kõrge raadiosagedussagedussagedusribaga, sõltub vooluahela jõudlus suuresti PCB paigutusest. Suure jõudlusega vooluahela kujundused, mis näevad “joonistel” head välja, saavad tavapäraseid jõudlust ainult siis, kui neid mõjutab juhtmestiku ajal hoolimatus. Eeltimaterjali ja tähelepanu olulistele detailidele kogu juhtmestiku protsessis aitavad tagada vooluahela eeldatava jõudluse.

Skemaatiline skeem

Ehkki hea skemaatiline ei saa tagada head juhtmestikku, algab hea juhtmestik hea skeemiga. Mõelge skemaatilise joonistamisel hoolikalt ja peate arvestama kogu vooluahela signaalivooguga. Kui skeemis on normaalne ja stabiilne signaalivool vasakult paremale, peaks PCB -l olema sama hea signaalivoog. Andke skemaatiliselt võimalikult palju kasulikku teavet. Kuna mõnikord pole vooluahela disainiinsenerit seal, paluvad kliendid meil ahelaprobleemi lahendada, selle tööga tegelevad disainerid, tehnikud ja insenerid on väga tänulikud, sealhulgas meie.

Millist teavet tuleks skemaatiliselt anda lisaks tavalistele võrdlusnäitajatele, energiatarbimisele ja vigade tolerantsile? Siin on mõned soovitused muuta tavaline skeem esmaklassiliseks skeemiks. Lisage lainekujud, mehaaniline teave kesta kohta, trükitud joonte pikkus, tühjad alad; märkige, millised komponendid tuleb PCB -le panna; Andke korrigeerimise teavet, komponentide väärtuse vahemikke, soojuse hajumise teavet, juhtimistakistuse trükitud read, kommentaarid ja lühikesed vooluahelad Toimingu kirjeldus… (ja teised).
Ära usu kedagi

Kui te ei kujunda juhtmestikku ise, lubage kindlasti piisavalt aega juhtmestiku kujunduse hoolikalt kontrollimiseks. Väike ennetamine on praegusel hetkel sada korda suurem kui abinõu. Ärge oodake, et juhtmestik saab teie ideedest aru. Teie arvamus ja juhised on juhtmestiku kujundamise protsessi varases etapis kõige olulisemad. Mida rohkem teavet saate pakkuda ja mida rohkem sekkute kogu juhtmestiku protsessi, seda parem on sellest tulenev PCB. Seadke juhtmestiku disaini inseneri-Quicki kontrollimise esialgne lõpuleviimise punkt vastavalt soovitud juhtmestiku arenguaruandele. See "suletud silmus" meetod hoiab ära juhtmestiku eksimise, minimeerides sellega ümbertegemise võimalust.

Juhised, mis tuleb juhtmestiku insenerile anda, hõlmavad: vooluahela funktsiooni lühikirjeldus, PCB skemaatiline diagramm, mis näitab sisend- ja väljundpositsioone, PCB virnastamise teavet (näiteks kui paks tahvel on, kui palju kihte on, ja üksikasjalik teave iga signaali kihi ja maapinnaga tasapinnalise toite tarbimine, jahvatatud juhtme, analoogsignaal ja rf signaal); Millised signaalid on vaja iga kihi jaoks; nõuavad oluliste komponentide paigutamist; möödavoolukomponentide täpne asukoht; Millised trükitud jooned on olulised; Millised jooned peavad kontrollima impedantsi trükitud jooni; Millised jooned peavad vastama pikkusele; komponentide suurus; millised trükitud jooned peavad olema üksteisele kaugel (või lähedased); Millised jooned peavad olema üksteisele kaugel (või lähedased); millised komponendid peavad olema üksteisele kaugel (või sulgevad); millised komponendid tuleb asetada PCB ülaosale, millised on paigutatud alla. Ärge kunagi kurdage, et teiste jaoks on liiga palju teavet liiga vähe? Kas see on liiga palju? Mitte.

Õppekogemus: umbes 10 aastat tagasi kujundasin mitmekihilise pinna kinnituslaua-nende mõlemal küljel on komponendid. Kasutage palju kruvisid, et kinnitada tahvli kullatud alumiiniumkoorega (kuna seal on väga ranged vibratsioonivastased näitajad). Nööpnõelad, mis pakuvad eelarvamusi, läbivad tahvli. See tihvt ühendatakse PCB -ga juhtmete jootmisega. See on väga keeruline seade. Mõnda tahvli komponenti kasutatakse testi seadistamiseks (SAT). Kuid ma olen nende komponentide asukoha selgelt määratlenud. Kas oskate arvata, kuhu need komponendid on installitud? Muide, juhatuse all. Kui tooteinsenerid ja tehnikud pidid kogu seadme lahti ühendama ja pärast seadete valmimist need uuesti kokku panema, tundusid nad väga õnnetud. Pärast seda pole ma seda viga enam teinud.

Positsioon

Nii nagu PCB -s, on asukoht kõik. Kuhu panna PCB vooluring, kuhu selle konkreetseid vooluahela komponente paigaldada ja millised on muud külgnevad vooluringid, mis kõik on väga olulised.

Tavaliselt on sisendi, väljundi ja toiteallika positsioonid etteantud, kuid nendevaheline vooluring peab „mängima oma loovust”. Seetõttu annab juhtmestiku detailidele tähelepanu pööramine tohutu tulu. Alustage võtmekomponentide asukohast ja kaaluge konkreetset vooluringi ja kogu PCB -d. Võtmekomponentide ja signaaliteede asukoha määramine algusest peale aitab tagada, et disain vastab eeldatavatele tööeesmärkidele. Õige disaini saamine esmakordselt võib vähendada kulusid ja survet ja lühendada arendustsüklit.

Ülemvõim

PCB kavandamise protsessis, sealhulgas kiirete operatiivsete võimendite või muude kiirete vooluahelate, on väga oluline aspekt müra vähendamiseks toiteallikast möödasõidu toiteallikast. Kiire operatiivsete võimendite ületamiseks on kaks ühist konfiguratsioonimeetodit.

Toiteallika terminali maandamine: see meetod on enamikul juhtudel kõige tõhusam, kasutades mitu paralleelset kondensaatorit töötava võimendi toitenõela otse jahvatamiseks. Üldiselt on piisav kaks paralleelset kondensaatorit, kuid paralleelsete kondensaatorite lisamine võib mõnele vooluahelale kasu olla.

Erinevate mahtuvuse väärtustega kondensaatorite paralleelne ühendus aitab tagada, et toiteallika tihvtil võib laias sagedusribal näha ainult madala vahelduva voolu (AC) impedantsi. See on eriti oluline operatiivvõimendi toiteallika tagasilükkamise suhte (PSR) sumbumissagedusel. See kondensaator aitab kompenseerida võimendi vähendatud PSR -i. Madala impedantsi maapealse tee säilitamine paljudes kümne oktaavivahemikes aitab tagada, et kahjulik müra ei saa siseneda OP-amprit. Joonis 1 näitab mitme kondensaatori paralleelse kasutamise eeliseid. Madalatel sagedustel pakuvad suured kondensaatorid madala impedantsi maapinna tee. Kuid kui sagedus jõuab oma resonantssageduseni, nõrgeneb kondensaatori mahtuvus ja on järk -järgult induktiivne. Seetõttu on oluline kasutada mitut kondensaatorit: kui ühe kondensaatori sagedusreaktsioon hakkab langema, hakkab teise kondensaatori sagedusreaktsioon toimima, nii et see võib säilitada paljudes kümne oktaavivahemikes väga madala vahelduvvoolu impedantsi.

Alustage otse OP -ampri toitenõeladega; Kondensaator, millel on väikseim mahtuvus ja väikseim füüsiline suurus, tuleks asetada PCB samale küljele kui OP -võimendi ja võimalikult lähedale võimendile. Kondensaatori maapinna klemm peaks olema otse maapinnaga ühendatud lühima tihvti või trükitud traadiga. Maapealne ühendus peaks olema võimendi koormuse klemmile võimalikult lähedal, et vähendada toite klemmi ja maapealse klemmi vahelist häiret.

Seda protsessi tuleks korrata kondensaatoritele, kellel on järgmine suurim mahtuvusväärtus. Kõige parem on alustada minimaalse mahtuvuse väärtusega 0,01 µF ja asetada selle lähedal 2,2 µF (või suurema) elektrolüütilise kondensaator, mille lähedal on madala samaväärse seeria takistus (ESR). 0,01 µF kondensaatoril, millel on 0508 juhtumi suurusega, on väga madal seeria induktiivsus ja suurepärane kõrgsageduslik jõudlus.

Toiteallika toiteallikaks: teises konfiguratsioonimeetodis kasutatakse ühte või mitut ümbersõidukondensaatorit, mis on ühendatud töövõimendi positiivsetes ja negatiivsetes toiteallikate terminalides. Seda meetodit kasutatakse tavaliselt siis, kui vooluringis on keeruline nelja kondensaatorit konfigureerida. Selle puuduseks on see, et kondensaatori korpuse suurus võib suureneda, kuna kondensaatori pinge on ühekordse ümbersõidumeetodil kaks korda suurem kui pinge väärtus. Pinge suurendamine nõuab seadme nimiväärtuse suurendamist, see tähendab korpuse suuruse suurendamist. See meetod võib siiski parandada PSR -i ja moonutuste jõudlust.

Kuna iga vooluring ja juhtmestik on erinev, tuleks kondensaatorite konfiguratsioon, arv ja mahtuvusväärtus kindlaks määrata vastavalt tegeliku vooluringi nõuetele.