પ્રિન્ટેડ સર્કિટ બોર્ડ (PCB) વાયરિંગ હાઇ-સ્પીડ સર્કિટ્સમાં મુખ્ય ભૂમિકા ભજવે છે, પરંતુ તે ઘણીવાર સર્કિટ ડિઝાઇન પ્રક્રિયાના છેલ્લા તબક્કામાંનું એક છે. હાઇ-સ્પીડ પીસીબી વાયરિંગમાં ઘણી સમસ્યાઓ છે, અને આ વિષય પર ઘણું સાહિત્ય લખવામાં આવ્યું છે. આ લેખ મુખ્યત્વે વ્યવહારિક દ્રષ્ટિકોણથી હાઇ-સ્પીડ સર્કિટના વાયરિંગની ચર્ચા કરે છે. મુખ્ય હેતુ એ છે કે નવા વપરાશકર્તાઓને હાઇ-સ્પીડ સર્કિટ PCB લેઆઉટ ડિઝાઇન કરતી વખતે ધ્યાનમાં લેવાની જરૂર હોય તેવા વિવિધ મુદ્દાઓ પર ધ્યાન આપવામાં મદદ કરવી. અન્ય હેતુ એવા ગ્રાહકો માટે સમીક્ષા સામગ્રી પ્રદાન કરવાનો છે કે જેમણે થોડા સમય માટે PCB વાયરિંગને સ્પર્શ કર્યો નથી. મર્યાદિત લેઆઉટને કારણે, આ લેખ તમામ મુદ્દાઓની વિગતવાર ચર્ચા કરી શકતો નથી, પરંતુ અમે મુખ્ય ભાગોની ચર્ચા કરીશું કે જે સર્કિટની કામગીરીમાં સુધારો કરવા, ડિઝાઈનનો સમય ઘટાડવા અને ફેરફારનો સમય બચાવવા પર સૌથી વધુ અસર કરે છે.

જો કે અહીં મુખ્ય ધ્યાન હાઇ-સ્પીડ ઓપરેશનલ એમ્પ્લીફાયર્સથી સંબંધિત સર્કિટ પર છે, અહીં ચર્ચા કરવામાં આવેલી સમસ્યાઓ અને પદ્ધતિઓ સામાન્ય રીતે મોટાભાગના અન્ય હાઇ-સ્પીડ એનાલોગ સર્કિટમાં ઉપયોગમાં લેવાતા વાયરિંગને લાગુ પડે છે. જ્યારે ઓપરેશનલ એમ્પ્લીફાયર ખૂબ ઊંચી રેડિયો ફ્રીક્વન્સી (RF) ફ્રીક્વન્સી બેન્ડમાં કામ કરે છે, ત્યારે સર્કિટનું પ્રદર્શન મોટાભાગે PCB લેઆઉટ પર આધાર રાખે છે. ઉચ્ચ-પ્રદર્શન સર્કિટ ડિઝાઇન કે જે "ડ્રોઇંગ્સ" પર સારી દેખાય છે તે માત્ર ત્યારે જ સામાન્ય પ્રદર્શન મેળવી શકે છે જો તેઓ વાયરિંગ દરમિયાન બેદરકારીથી પ્રભાવિત થાય. વાયરિંગ પ્રક્રિયા દરમિયાન મહત્વપૂર્ણ વિગતો પર પૂર્વ-વિચારણા અને ધ્યાન અપેક્ષિત સર્કિટ કામગીરીને સુનિશ્ચિત કરવામાં મદદ કરશે.

યોજનાકીય રેખાકૃતિ

જો કે સારી યોજના સારી વાયરિંગની બાંયધરી આપી શકતી નથી, સારી વાયરિંગ સારી યોજના સાથે શરૂ થાય છે. યોજનાકીય દોરતી વખતે કાળજીપૂર્વક વિચારો, અને તમારે સમગ્ર સર્કિટના સિગ્નલ પ્રવાહને ધ્યાનમાં લેવો આવશ્યક છે. જો યોજનાકીયમાં ડાબેથી જમણે સામાન્ય અને સ્થિર સિગ્નલ પ્રવાહ હોય, તો PCB પર સમાન સારો સિગ્નલ પ્રવાહ હોવો જોઈએ. યોજનાકીય પર શક્ય તેટલી ઉપયોગી માહિતી આપો. કારણ કે કેટલીકવાર સર્કિટ ડિઝાઇન એન્જિનિયર ત્યાં ન હોય, ગ્રાહકો અમને સર્કિટ સમસ્યા ઉકેલવામાં મદદ કરવા માટે પૂછશે, અમારા સહિત આ કાર્યમાં રોકાયેલા ડિઝાઇનર્સ, ટેકનિશિયન અને એન્જિનિયરો ખૂબ આભારી રહેશે.

સામાન્ય સંદર્ભ ઓળખકર્તાઓ, પાવર વપરાશ અને ભૂલ સહિષ્ણુતા ઉપરાંત, યોજનાકીયમાં કઈ માહિતી આપવી જોઈએ? સામાન્ય સ્કીમેટિક્સને ફર્સ્ટ-ક્લાસ સ્કીમેટિક્સમાં ફેરવવા માટે અહીં કેટલાક સૂચનો છે. વેવફોર્મ્સ, શેલ વિશે યાંત્રિક માહિતી, મુદ્રિત રેખાઓની લંબાઈ, ખાલી વિસ્તારો ઉમેરો; પીસીબી પર કયા ઘટકો મૂકવાની જરૂર છે તે સૂચવો; એડજસ્ટમેન્ટ માહિતી, ઘટક મૂલ્ય શ્રેણી, ગરમીના વિસર્જનની માહિતી, નિયંત્રણ અવરોધ પ્રિન્ટેડ રેખાઓ, ટિપ્પણીઓ અને સંક્ષિપ્ત સર્કિટ ક્રિયા વર્ણન આપો... (અને અન્ય).
કોઈની વાત માનશો નહીં

જો તમે વાયરિંગ જાતે ડિઝાઇન કરી રહ્યાં નથી, તો ખાતરી કરો કે વાયરિંગ વ્યક્તિની ડિઝાઇન કાળજીપૂર્વક તપાસવા માટે પૂરતો સમય આપો. આ સમયે એક નાનું નિવારણ એ ઉપાય કરતાં સો ગણું મૂલ્યવાન છે. વાયરિંગ કરનાર વ્યક્તિ તમારા વિચારોને સમજે તેવી અપેક્ષા રાખશો નહીં. વાયરિંગ ડિઝાઇન પ્રક્રિયાના પ્રારંભિક તબક્કામાં તમારો અભિપ્રાય અને માર્ગદર્શન સૌથી મહત્વપૂર્ણ છે. તમે જેટલી વધુ માહિતી પૂરી પાડી શકશો અને વાયરિંગની સમગ્ર પ્રક્રિયામાં તમે જેટલી વધુ હસ્તક્ષેપ કરશો, તેટલું સારું પરિણામી PCB હશે. વાયરિંગ ડિઝાઇન ઇજનેર-તમે ઇચ્છો તે મુજબ વાયરિંગ પ્રોગ્રેસ રિપોર્ટ મુજબ ઝડપી તપાસ માટે કામચલાઉ પૂર્ણતા બિંદુ સેટ કરો. આ "બંધ લૂપ" પદ્ધતિ વાયરિંગને ભટકી જતા અટકાવે છે, જેનાથી પુનઃકાર્યની શક્યતા ઓછી થાય છે.

વાયરિંગ એન્જિનિયરને જે સૂચનાઓ આપવાની જરૂર છે તેમાં નીચેનાનો સમાવેશ થાય છે: સર્કિટ ફંક્શનનું ટૂંકું વર્ણન, ઇનપુટ અને આઉટપુટ સ્થિતિ દર્શાવતો PCBનો સ્કીમેટિક ડાયાગ્રામ, PCB સ્ટેકીંગ માહિતી (ઉદાહરણ તરીકે, બોર્ડ કેટલું જાડું છે, કેટલા સ્તરો છે. ત્યાં છે, અને દરેક સિગ્નલ લેયર અને ગ્રાઉન્ડ પ્લેન-ફંક્શન પાવર વપરાશ, ગ્રાઉન્ડ વાયર, એનાલોગ સિગ્નલ, ડિજિટલ સિગ્નલ અને આરએફ સિગ્નલ વિશે વિગતવાર માહિતી છે); દરેક સ્તર માટે કયા સંકેતો જરૂરી છે; મહત્વપૂર્ણ ઘટકોની પ્લેસમેન્ટની જરૂર છે; બાયપાસ ઘટકોનું ચોક્કસ સ્થાન; કઈ મુદ્રિત રેખાઓ મહત્વપૂર્ણ છે; કઈ લીટીઓએ ઇમ્પીડેન્સ પ્રિન્ટેડ લીટીઓને નિયંત્રિત કરવાની જરૂર છે; કઈ રેખાઓને લંબાઈ સાથે મેચ કરવાની જરૂર છે; ઘટકોનું કદ; જે મુદ્રિત રેખાઓ એકબીજાથી દૂર (અથવા નજીક) હોવી જરૂરી છે; કઈ રેખાઓ એકબીજાથી દૂર (અથવા નજીક) હોવી જોઈએ; કયા ઘટકો એકબીજાથી દૂર (અથવા નજીક) હોવા જોઈએ; કયા ઘટકોને PCB ની ટોચ પર મૂકવાની જરૂર છે, કયા ઘટકો નીચે મૂકવામાં આવ્યા છે. ક્યારેય ફરિયાદ કરશો નહીં કે અન્ય લોકો માટે ઘણી બધી માહિતી છે-ખૂબ ઓછી? તે ખૂબ છે? ના કરો.

શીખવાનો અનુભવ: લગભગ 10 વર્ષ પહેલાં, મેં મલ્ટિલેયર સરફેસ માઉન્ટ સર્કિટ બોર્ડ ડિઝાઇન કર્યું હતું-બોર્ડની બંને બાજુએ ઘટકો છે. ગોલ્ડ પ્લેટેડ એલ્યુમિનિયમ શેલમાં બોર્ડને ઠીક કરવા માટે ઘણા બધા સ્ક્રૂનો ઉપયોગ કરો (કારણ કે ત્યાં ખૂબ જ કડક એન્ટિ-વાઇબ્રેશન ઇન્ડિકેટર્સ છે). પિન કે જે બાયસ ફીડથ્રુ પ્રદાન કરે છે તે બોર્ડમાંથી પસાર થાય છે. આ પિન સોલ્ડરિંગ વાયર દ્વારા PCB સાથે જોડાયેલ છે. આ એક ખૂબ જ જટિલ ઉપકરણ છે. બોર્ડ પરના કેટલાક ઘટકોનો ઉપયોગ ટેસ્ટ સેટિંગ (SAT) માટે થાય છે. પરંતુ મેં આ ઘટકોનું સ્થાન સ્પષ્ટપણે વ્યાખ્યાયિત કર્યું છે. શું તમે અનુમાન કરી શકો છો કે આ ઘટકો ક્યાં ઇન્સ્ટોલ કરેલા છે? માર્ગ દ્વારા, બોર્ડ હેઠળ. જ્યારે પ્રોડક્ટ એન્જીનિયરો અને ટેકનિશિયનને સમગ્ર ઉપકરણને ડિસએસેમ્બલ કરવું પડ્યું અને સેટિંગ્સ પૂર્ણ કર્યા પછી તેને ફરીથી એસેમ્બલ કરવું પડ્યું, ત્યારે તેઓ ખૂબ જ નાખુશ દેખાતા હતા. ત્યાર બાદ મેં આ ભૂલ ફરી નથી કરી.

પદ

પીસીબીની જેમ, સ્થાન એ બધું છે. PCB પર સર્કિટ ક્યાં મૂકવી, તેના ચોક્કસ સર્કિટ ઘટકો ક્યાં સ્થાપિત કરવા અને અન્ય સંલગ્ન સર્કિટ કયા છે, આ બધું ખૂબ જ મહત્વપૂર્ણ છે.

સામાન્ય રીતે, ઇનપુટ, આઉટપુટ અને પાવર સપ્લાયની સ્થિતિ પૂર્વનિર્ધારિત હોય છે, પરંતુ તેમની વચ્ચેના સર્કિટને "પોતાની પોતાની સર્જનાત્મકતા રમવાની" જરૂર છે. આ કારણે વાયરિંગની વિગતો પર ધ્યાન આપવાથી જંગી વળતર મળશે. મુખ્ય ઘટકોના સ્થાનથી પ્રારંભ કરો અને ચોક્કસ સર્કિટ અને સમગ્ર પીસીબીને ધ્યાનમાં લો. શરૂઆતથી મુખ્ય ઘટકો અને સિગ્નલ પાથનું સ્થાન સ્પષ્ટ કરવું એ સુનિશ્ચિત કરવામાં મદદ કરે છે કે ડિઝાઇન અપેક્ષિત કાર્ય લક્ષ્યોને પૂર્ણ કરે છે. પ્રથમ વખત યોગ્ય ડિઝાઇન મેળવવાથી ખર્ચ અને દબાણ ઘટાડી શકાય છે-અને વિકાસ ચક્રને ટૂંકું કરી શકાય છે.

બાયપાસ પાવર

અવાજ ઘટાડવા માટે એમ્પ્લીફાયરની પાવર સાઇડ પર પાવર સપ્લાયને બાયપાસ કરવું એ PCB ડિઝાઇન પ્રક્રિયામાં ખૂબ જ મહત્વપૂર્ણ પાસું છે - જેમાં હાઇ-સ્પીડ ઓપરેશનલ એમ્પ્લીફાયર અથવા અન્ય હાઇ-સ્પીડ સર્કિટનો સમાવેશ થાય છે. હાઇ-સ્પીડ ઓપરેશનલ એમ્પ્લીફાયર્સને બાયપાસ કરવા માટે બે સામાન્ય રૂપરેખાંકન પદ્ધતિઓ છે.

પાવર સપ્લાય ટર્મિનલને ગ્રાઉન્ડિંગ: ઓપરેશનલ એમ્પ્લીફાયરના પાવર સપ્લાય પિનને સીધું ગ્રાઉન્ડ કરવા માટે બહુવિધ સમાંતર કેપેસિટરનો ઉપયોગ કરીને આ પદ્ધતિ મોટાભાગના કિસ્સાઓમાં સૌથી અસરકારક છે. સામાન્ય રીતે કહીએ તો, બે સમાંતર કેપેસિટર્સ પૂરતા છે-પરંતુ સમાંતર કેપેસિટર્સ ઉમેરવાથી કેટલાક સર્કિટને ફાયદો થઈ શકે છે.

વિવિધ કેપેસીટન્સ મૂલ્યો સાથે કેપેસિટરનું સમાંતર જોડાણ એ સુનિશ્ચિત કરવામાં મદદ કરે છે કે વિશાળ આવર્તન બેન્ડ પર પાવર સપ્લાય પિન પર માત્ર નીચા વૈકલ્પિક પ્રવાહ (AC) અવરોધ જ જોઈ શકાય છે. ઓપરેશનલ એમ્પ્લીફાયર પાવર સપ્લાય રિજેક્શન રેશિયો (PSR) ની એટેન્યુએશન આવર્તન પર આ ખાસ કરીને મહત્વપૂર્ણ છે. આ કેપેસિટર એમ્પ્લીફાયરના ઘટાડેલા PSRને વળતર આપવામાં મદદ કરે છે. ઘણી દસ-ઓક્ટેવ રેન્જમાં નીચા અવબાધ ગ્રાઉન્ડ પાથને જાળવી રાખવાથી એ સુનિશ્ચિત કરવામાં મદદ મળશે કે હાનિકારક અવાજ ઓપ એમ્પમાં પ્રવેશી શકશે નહીં. આકૃતિ 1 સમાંતરમાં બહુવિધ કેપેસિટરનો ઉપયોગ કરવાના ફાયદા દર્શાવે છે. ઓછી ફ્રીક્વન્સીઝ પર, મોટા કેપેસિટર્સ નીચા અવબાધનો ગ્રાઉન્ડ પાથ પૂરો પાડે છે. પરંતુ એકવાર આવર્તન તેમની પોતાની રેઝોનન્ટ આવર્તન સુધી પહોંચે છે, કેપેસિટરની ક્ષમતા નબળી પડી જશે અને ધીમે ધીમે પ્રેરક દેખાશે. તેથી જ બહુવિધ કેપેસિટરનો ઉપયોગ કરવો મહત્વપૂર્ણ છે: જ્યારે એક કેપેસિટરનો આવર્તન પ્રતિભાવ ઘટવા લાગે છે, ત્યારે બીજા કેપેસિટરનો આવર્તન પ્રતિભાવ કામ કરવાનું શરૂ કરે છે, તેથી તે ઘણી દસ-ઓક્ટેવ શ્રેણીઓમાં ખૂબ જ ઓછી AC અવરોધ જાળવી શકે છે.

ઓપ એમ્પના પાવર સપ્લાય પિનથી સીધું પ્રારંભ કરો; સૌથી નાનું કેપેસીટન્સ અને સૌથી નાનું ભૌતિક કદ ધરાવતું કેપેસિટર PCB ની એ જ બાજુએ op amp-અને એમ્પ્લીફાયરની શક્ય તેટલું નજીક હોવું જોઈએ. કેપેસિટરનું ગ્રાઉન્ડ ટર્મિનલ ટૂંકી પિન અથવા પ્રિન્ટેડ વાયર સાથે સીધા જ ગ્રાઉન્ડ પ્લેન સાથે જોડાયેલ હોવું જોઈએ. પાવર ટર્મિનલ અને ગ્રાઉન્ડ ટર્મિનલ વચ્ચેના વિક્ષેપને ઘટાડવા માટે ઉપરોક્ત ગ્રાઉન્ડ કનેક્શન એમ્પ્લીફાયરના લોડ ટર્મિનલની શક્ય તેટલું નજીક હોવું જોઈએ.

આ પ્રક્રિયા આગામી સૌથી મોટી કેપેસીટન્સ મૂલ્ય ધરાવતા કેપેસિટર્સ માટે પુનરાવર્તિત થવી જોઈએ. 0.01 µF ના ન્યૂનતમ કેપેસીટન્સ મૂલ્યથી પ્રારંભ કરવું અને તેની નજીક નીચા સમકક્ષ શ્રેણી પ્રતિકાર (ESR) સાથે 2.2 µF (અથવા મોટું) ઇલેક્ટ્રોલિટીક કેપેસિટર મૂકવું શ્રેષ્ઠ છે. 0508 કેસ સાઈઝ સાથે 0.01 µF કેપેસિટર ખૂબ જ ઓછી શ્રેણી ઇન્ડક્ટન્સ અને ઉત્તમ ઉચ્ચ આવર્તન પ્રદર્શન ધરાવે છે.

પાવર સપ્લાયને પાવર સપ્લાય: અન્ય રૂપરેખાંકન પદ્ધતિ ઓપરેશનલ એમ્પ્લીફાયરના હકારાત્મક અને નકારાત્મક પાવર સપ્લાય ટર્મિનલ્સમાં જોડાયેલા એક અથવા વધુ બાયપાસ કેપેસિટરનો ઉપયોગ કરે છે. આ પદ્ધતિનો ઉપયોગ સામાન્ય રીતે થાય છે જ્યારે સર્કિટમાં ચાર કેપેસિટરને ગોઠવવાનું મુશ્કેલ હોય છે. તેનો ગેરલાભ એ છે કે કેપેસિટરના કેસનું કદ વધી શકે છે કારણ કે કેપેસિટરમાં વોલ્ટેજ સિંગલ-સપ્લાય બાયપાસ પદ્ધતિમાં વોલ્ટેજ મૂલ્ય કરતાં બમણું છે. વોલ્ટેજ વધારવા માટે ઉપકરણના રેટેડ બ્રેકડાઉન વોલ્ટેજને વધારવું જરૂરી છે, એટલે કે, હાઉસિંગનું કદ વધારવું. જો કે, આ પદ્ધતિ PSR અને વિકૃતિ પ્રદર્શનને સુધારી શકે છે.

કારણ કે દરેક સર્કિટ અને વાયરિંગ અલગ છે, કેપેસિટરનું રૂપરેખાંકન, સંખ્યા અને કેપેસીટન્સ મૂલ્ય વાસ્તવિક સર્કિટની જરૂરિયાતો અનુસાર નક્કી કરવું જોઈએ.