Tulostetulla piirilevyllä (PCB) -johdotuksella on avainrooli nopeassa piireissä, mutta se on usein yksi viimeisimmistä vaiheista piirisuunnitteluprosessissa. Nopean piirilevyjen johdotuksessa on monia ongelmia, ja tästä aiheesta on kirjoitettu paljon kirjallisuutta. Tässä artikkelissa keskustellaan pääasiassa nopean piireiden johdotuksesta käytännöllisestä näkökulmasta. Päätarkoitus on auttaa uusia käyttäjiä kiinnittämään huomiota moniin erilaisiin ongelmiin, jotka on otettava huomioon suunnitellessasi nopeaa piirin piirilevyjä. Toinen tarkoitus on tarjota tarkistusmateriaali asiakkaille, jotka eivät ole koskettaneet piirilevyn johdotusta hetkeksi. Rajoitetun asettelun vuoksi tässä artikkelissa ei voida keskustella kaikista yksityiskohtaisista asioista, mutta keskustelemme keskeisistä osista, joilla on suurin vaikutus piirin suorituskyvyn parantamiseen, suunnitteluajan lyhentämiseen ja muokkausajan säästämiseen.
Vaikka pääpaino tässä on nopeaan operatiivisiin vahvistimiin liittyviin piireihin, tässä käsitellyt ongelmat ja menetelmät ovat yleensä sovellettavissa johdotukseen, jota käytetään useimmissa muissa nopeissa analogisissa piireissä. Kun operatiivinen vahvistin toimii erittäin korkealla radiotaajuustaajuustaajuudella, piirin suorituskyky riippuu suurelta osin piirilevyn asettelusta. Korkean suorituskyvyn piirisuunnitelmat, jotka näyttävät hyvältä ”piirustuksista”, voivat saada tavallisen suorituskyvyn vain, jos huolimattomuus vaikuttaa niihin johdotuksen aikana. Ennakkoilu ja huomio tärkeisiin yksityiskohtiin koko johdotusprosessin ajan auttaa varmistamaan odotettavissa olevan piirin suorituskyvyn.
Kaavio
Vaikka hyvä kaavio ei voi taata hyvää johdotusta, hyvä johdotus alkaa hyvällä kaaviolla. Ajattele huolellisesti piirtäessäsi kaaviota, ja sinun on harkittava koko piirin signaalivirtausta. Jos kaaviossa on normaali ja vakaa signaalin virtaus vasemmalta oikealle, piirilevyllä tulisi olla sama hyvä signaalin virtaus. Anna mahdollisimman paljon hyödyllistä tietoa kaaviosta. Koska joskus piirisuunnittelija ei ole siellä, asiakkaat pyytävät meitä auttamaan piirin ongelman ratkaisemisessa, suunnittelijat, teknikot ja työhön osallistuvat insinöörit ovat erittäin kiitollisia, mukaan lukien me.
Mitä tietoja kaaviossa tulisi antaa tavanomaisten viitetunnisteiden, virrankulutuksen ja virhetoleranssin lisäksi? Tässä on joitain ehdotuksia tavallisten kaavioiden muuttamiseksi ensiluokkaiseksi kaavioksi. Lisää aaltomuodot, mekaaniset tiedot kuoresta, tulostettujen linjojen pituus, tyhjät alueet; ilmoita, mitkä komponentit on asetettava piirilevylle; Anna säätötiedot, komponentti -arvoalueet, lämmön hajoamistiedot, ohjausimpedanssipainetut rivit, kommentit ja lyhyet piirit toiminnan kuvaus… (ja muut).
Älä usko ketään
Jos et suunnittele johdotusta itse, muista antaa runsaasti aikaa tarkistaa johdotushenkilön suunnittelu huolellisesti. Pieni ennaltaehkäisy on sata kertaa korjaa tässä vaiheessa. Älä odota, että johdotushenkilö ymmärtää ideoitasi. Mielipiteesi ja ohjauksesi ovat tärkeimmät johdotussuunnitteluprosessin varhaisessa vaiheessa. Mitä enemmän tietoa voit tarjota ja mitä enemmän puuttuu koko johdotusprosessiin, sitä parempi tuloksena oleva piirilevy on. Aseta alustava valmistuspiste johdotussinööri-nopeasti tarkistukselle haluamasi johdotuksen etenemisraportin mukaan. Tämä ”suljettu silmukka” -menetelmä estää johdotuksen harhaan menemästä, minimoimalla siten uusinnan mahdollisuuden.
Johdotusinsinöörille on annettava ohjeet: Lyhyt kuvaus piiritoiminnosta, piirilevyn kaavio, joka osoittaa tulo- ja lähtöasennot, piirilevyn pinoamistiedot (esimerkiksi kuinka paksu levy on, kuinka monta kerrosta on ja yksityiskohtaista tietoa jokaisesta signaalikerroksesta ja maataso-toimintojen voimankulutuksesta, maajohdotuksesta, analogisesta signaalista, digitaalisesta signaalista ja RF-signaalista); mitkä signaalit vaaditaan jokaiselle kerrokselle; edellyttää tärkeiden komponenttien sijoittamista; ohituskomponenttien tarkka sijainti; mitkä painettujen linjat ovat tärkeitä; mitkä linjojen on hallittava impedanssipainetut linjat; Mitkä linjojen on vastattava pituutta; komponenttien koko; jonka tulostettujen rivien on oltava kaukana (tai lähellä) toisiaan; mitkä linjojen on oltava kaukana (tai lähellä) toisiaan; minkä komponenttien on oltava kaukana (tai suljettava) toisiinsa; Mitkä komponentit on asetettava piirilevyn päälle, jotka on sijoitettu alapuolelle. Älä koskaan valita siitä, että muille on liian paljon tietoa liian vähän? Onko se liikaa? Älä.
Oppimiskokemus: Noin 10 vuotta sitten suunnittelin monikerroksisen pinta-asennuspiirilevyn-on komponentteja levyn molemmilla puolilla. Käytä paljon ruuveja kiinnittämään levy kullattuun alumiinikuoreen (koska on erittäin tiukat värähtelyn vastaiset indikaattorit). Tappit, jotka tarjoavat puolueellisuuden läpimurto, kulkevat hallituksen läpi. Tämä PIN -koodi on kytketty piirilevyyn juottamalla johtoja. Tämä on erittäin monimutkainen laite. Joitakin levyn komponentteja käytetään testiasetukseen (SAT). Mutta olen selvästi määritellyt näiden komponenttien sijainnin. Voitko arvata, mihin nämä komponentit on asennettu? Muuten, hallituksen alla. Kun tuote -insinöörien ja teknikkojen oli purettava koko laite ja koota ne uudelleen asetusten valmistumisen jälkeen, ne näyttivät olevan erittäin onneton. En ole tehnyt tätä virhettä uudelleen siitä lähtien.
Sijainti
Aivan kuten piirilevyssä, sijainti on kaikki. Mihin piirilevy laittaa piirilevylle, mihin sen erityiset piirikomponentit asennetaan ja mitkä ovat muut vierekkäiset piirit, jotka kaikki ovat erittäin tärkeitä.
Yleensä syöttö-, lähtö- ja virtalähteen sijainti on ennalta määrätty, mutta niiden välisen piirin on "pelattava omaa luovuuttaan". Siksi kytkentätietojen huomiota kiinnittäminen tuottaa valtavia palautuksia. Aloita avainkomponenttien sijainnista ja harkitse erityistä piiriä ja koko piirilevyä. Keskeisten komponenttien ja signaalireittien sijainnin määrittäminen alusta alkaen auttaa varmistamaan, että suunnittelu saavuttaa odotetut työtavoitteet. Oikean suunnittelun saaminen ensimmäistä kertaa voi vähentää kustannuksia ja painostaa ja lyhentää kehitysjaksoa.
Ohitusvoima
Virtalähteen ohittaminen vahvistimen voimapuolelle melun vähentämiseksi on erittäin tärkeä näkökohta PCB: n suunnitteluprosessissa, mukaan lukien nopean toiminnan vahvistimet tai muut nopeat piirit. Nopean operatiivisten vahvistimien ohittamisessa on kaksi yleistä konfiguraatiomenetelmää.
Virtalähteen päätelaitteen maadoittaminen: Tämä menetelmä on useimmissa tapauksissa tehokkain käyttämällä useita rinnakkaisia kondensaattoreita toiminnan vahvistimen virransyöttötapin suoraan maadoittamiseksi. Yleisesti ottaen kaksi rinnakkaista kondensaattoria ovat riittäviä, mutta lisäämällä rinnakkaisia kondensaattoreita voi hyötyä joistakin piireistä.
Kondensaattorien rinnakkaisliitännät, joilla on erilaiset kapasitanssiarvot, auttaa varmistamaan, että virtalähde -nastalla voidaan nähdä vain alhainen vaihtovirta (AC) -impedanssi laajalla taajuuskaistalla. Tämä on erityisen tärkeää operatiivisen vahvistimen virtalähteen hylkäämissuhteen (PSR) vaimennustaajuudella. Tämä kondensaattori auttaa kompensoimaan vahvistimen vähentyneen PSR: n. Matalan impedanssin maapallon reitin ylläpitäminen monilla kymmenen oktaaveilla auttaa varmistamaan, että haitallinen melu ei pääse OP-vahvistimeen. Kuvio 1 näyttää edut useiden kondensaattorien käytön rinnakkain. Matalalla taajuuksilla suuret kondensaattorit tarjoavat matalan impedanssin maantietä. Mutta kun taajuus saavuttaa oman resonanssitaajuuden, kondensaattorin kapasitanssi heikenee ja näyttää vähitellen induktiiviselta. Siksi on tärkeää käyttää useita kondensaattoreita: Kun yhden kondensaattorin taajuusvaste alkaa pudota, toisen kondensaattorin taajuusvaste alkaa toimia, joten se voi ylläpitää erittäin matalaa vaihtovirta-impedanssia monilla kymmenen oktaavalueilla.
Aloita suoraan OP AMP: n virtalähde -tapilla; Kondensaattori, jolla on pienin kapasitanssi ja pienin fysikaalinen koko, tulisi asettaa PCB: n samalla puolella kuin OP AMP - ja mahdollisimman lähellä vahvistimelle. Kondensaattorin maanpääte on kytketty suoraan maatasoon lyhyimmällä nastalla tai tulostetulla johdolla. Maapallon liitäntä tulisi olla mahdollisimman lähellä vahvistimen kuormitusliittimelle tehopäätteiden ja maanpäätteen välisten häiriöiden vähentämiseksi.
Tämä prosessi tulisi toistaa kondensaattoreille, joilla on seuraava suurin kapasitanssiarvo. On parasta aloittaa minimikapasitanssiarvolla 0,01 µF ja sijoittaa 2,2 uf (tai suurempi) elektrolyyttinen kondensaattori, jolla on alhainen ekvivalentti sarjankestävyys (ESR) lähellä sitä. 0508 -koon 0508 -kondensaattorilla 0508 on erittäin matala -sarjan induktanssi ja erinomainen korkeataajuinen suorituskyky.
Virtalähde virransyöttöön: Toinen konfigurointimenetelmä käyttää yhtä tai useampaa ohituskondensaattoria, jotka on kytketty toiminnallisen vahvistimen positiivisiin ja negatiivisiin virtalähteet. Tätä menetelmää käytetään yleensä, kun piirin neljä kondensaattoria on vaikea määrittää. Sen haitta on, että kondensaattorin tapauskoko voi kasvaa, koska kondensaattorin välinen jännite on kaksinkertainen jännitearvo yksisyynnin ohitusmenetelmässä. Jännitteen lisääminen vaatii laitteen nimellis- ja hajoamisjännitteen lisäämistä, toisin sanoen kotelon koon lisääminen. Tämä menetelmä voi kuitenkin parantaa PSR: n ja vääristymien suorituskykyä.
Koska jokainen piiri ja johdotus ovat erilaisia, kondensaattorien kokoonpano, luku- ja kapasitanssiarvo on määritettävä todellisen piirin vaatimusten mukaisesti.