Ožičenje tiskane ploče (PCB) igra ključnu ulogu u brzim strujnim krugovima, ali je često jedan od posljednjih koraka u procesu projektiranja kruga. Mnogo je problema s PCB ožičenjem velike brzine, a o ovoj temi napisano je mnogo literature. Ovaj članak uglavnom govori o ožičenju strujnih krugova velike brzine iz praktične perspektive. Glavna je svrha pomoći novim korisnicima da obrate pozornost na mnoga različita pitanja koja se trebaju uzeti u obzir pri projektiranju rasporeda PCB sklopova velike brzine. Druga svrha je osigurati materijal za recenziju za korisnike koji neko vrijeme nisu dodirnuli PCB ožičenje. Zbog ograničenog rasporeda, ovaj članak ne može detaljno raspravljati o svim problemima, ali ćemo raspravljati o ključnim dijelovima koji imaju najveći učinak na poboljšanje performansi kruga, skraćivanje vremena dizajna i uštedu vremena modifikacije.

Iako je ovdje glavni fokus na sklopovima koji se odnose na operacijska pojačala velike brzine, problemi i metode o kojima se ovdje govori općenito su primjenjivi na ožičenje koje se koristi u većini drugih analognih sklopova velike brzine. Kada operacijsko pojačalo radi u frekvencijskom pojasu vrlo visoke radiofrekvencije (RF), performanse sklopa uvelike ovise o rasporedu PCB-a. Nacrti strujnih krugova visokih performansi koji dobro izgledaju na "crtežima" mogu dobiti uobičajene performanse samo ako na njih utječe nepažnja tijekom ožičenja. Prethodno razmatranje i obraćanje pažnje na važne detalje tijekom procesa ožičenja pomoći će osigurati očekivanu izvedbu kruga.

Shematski dijagram

Iako dobra shema ne može jamčiti dobro ožičenje, dobro ožičenje počinje s dobrom shemom. Dobro razmislite kada crtate shemu i morate uzeti u obzir protok signala u cijelom krugu. Ako postoji normalan i stabilan protok signala slijeva nadesno u shemi, tada bi trebao postojati isti dobar protok signala na PCB-u. Dajte što više korisnih informacija o shemi. Budući da ponekad inženjer dizajna strujnog kruga nije tu, klijenti će od nas tražiti pomoć u rješavanju problema sa strujnim krugom, dizajneri, tehničari i inženjeri uključeni u ovaj posao bit će nam vrlo zahvalni, uključujući i nas.

Uz obične referentne identifikatore, potrošnju energije i toleranciju na pogreške, koje informacije treba dati u shemi? Evo nekoliko prijedloga za pretvaranje običnih shema u prvoklasne sheme. Dodajte valne oblike, mehaničke informacije o ljusci, duljinu ispisanih linija, prazna područja; naznačiti koje komponente je potrebno postaviti na PCB; daju informacije o prilagodbi, raspone vrijednosti komponenti, informacije o disipaciji topline, upravljačku impedanciju tiskane linije, komentare i kratke spojeve Opis radnje... (i drugo).
Ne vjeruj nikome

Ako ne projektirate sami ožičenje, svakako ostavite dovoljno vremena da pažljivo provjerite nacrt osobe za ožičenje. Mala prevencija u ovom trenutku vrijedi sto puta više od lijeka. Ne očekujte da će osoba koja postavlja žice razumjeti vaše ideje. Vaše mišljenje i smjernice najvažniji su u ranim fazama procesa projektiranja ožičenja. Što više informacija možete pružiti i što više intervenirate u cijelom procesu ožičenja, to će rezultirajuća PCB biti bolja. Postavite privremenu točku završetka za inženjersku brzu provjeru dizajna ožičenja prema željenom izvješću o napretku ožičenja. Ova metoda "zatvorene petlje" sprječava da ožičenje zaluta, čime se smanjuje mogućnost prerade.

Upute koje treba dati inženjeru ožičenja uključuju: kratak opis funkcije strujnog kruga, shematski dijagram PCB-a koji pokazuje ulazne i izlazne položaje, informacije o slaganju PCB-a (na primjer, koliko je ploča debela, koliko slojeva) postoje detaljne informacije o svakom sloju signala i funkciji uzemljenja Potrošnja energije, žica za uzemljenje, analogni signal, digitalni signal i RF signal); koji su signali potrebni za svaki sloj; zahtijevaju postavljanje važnih komponenti; točan položaj komponenti premosnice; koji su tiskani redovi važni; koji vodovi trebaju kontrolirati impedanciju tiskanih vodova; Koje linije trebaju odgovarati duljini; veličina komponenti; koji tiskani redovi trebaju biti međusobno udaljeni (ili blizu); koje linije trebaju biti daleko (ili blizu) jedna drugoj; koje komponente trebaju biti daleko (ili blizu) jedna drugoj; koje komponente treba postaviti na vrh PCB-a, koje se nalaze ispod. Nikad se ne žalite da ima previše informacija za druge - premalo? Je li previše? nemojte

Iskustvo učenja: Prije otprilike 10 godina dizajnirao sam višeslojnu tiskanu ploču za površinsku montažu - postoje komponente na obje strane ploče. Upotrijebite puno vijaka za fiksiranje ploče u pozlaćenu aluminijsku školjku (jer postoje vrlo strogi antivibracijski indikatori). Pinovi koji osiguravaju prednapon prolaze kroz ploču. Ovaj pin je spojen na PCB lemljenjem žica. Ovo je vrlo kompliciran uređaj. Neke komponente na ploči koriste se za postavljanje testa (SAT). Ali ja sam jasno definirao mjesto ovih komponenti. Možete li pogoditi gdje su ove komponente instalirane? Usput, ispod daske. Kad su proizvodni inženjeri i tehničari morali rastaviti cijeli uređaj i ponovno ga sastaviti nakon dovršetka postavki, činilo se da su vrlo nezadovoljni. Od tada više nisam napravio ovu grešku.

Položaj

Baš kao u PCB-u, lokacija je sve. Gdje staviti krug na tiskanu ploču, gdje instalirati njegove specifične komponente kruga i koji su drugi susjedni krugovi, a sve je to vrlo važno.

Obično su položaji ulaza, izlaza i napajanja unaprijed određeni, ali strujni krug između njih mora "igrati vlastitu kreativnost". Zbog toga će obraćanje pozornosti na detalje ožičenja donijeti velike povrate. Počnite s položajem ključnih komponenti i razmotrite određeni strujni krug i cijelu PCB. Određivanje položaja ključnih komponenti i putova signala od početka pomaže osigurati da dizajn ispunjava očekivane radne ciljeve. Dobivanje pravog dizajna prvi put može smanjiti troškove i pritisak - i skratiti razvojni ciklus.

Napajanje premosnice

Zaobilaženje napajanja na strani snage pojačala kako bi se smanjio šum vrlo je važan aspekt u procesu dizajna PCB-a - uključujući brza operacijska pojačala ili druge brze sklopove. Postoje dvije uobičajene konfiguracijske metode za zaobilaženje brzih operacijskih pojačala.

Uzemljenje terminala napajanja: Ova metoda je najučinkovitija u većini slučajeva, korištenjem više paralelnih kondenzatora za izravno uzemljenje pina napajanja operacijskog pojačala. Općenito govoreći, dva paralelna kondenzatora su dovoljna - ali dodavanje paralelnih kondenzatora može koristiti nekim krugovima.

Paralelno spajanje kondenzatora s različitim vrijednostima kapacitivnosti pomaže osigurati da se samo niska impedancija izmjenične struje (AC) može vidjeti na pinu napajanja u širokom frekvencijskom pojasu. Ovo je posebno važno na frekvenciji prigušenja omjera odbacivanja napajanja operacijskog pojačala (PSR). Ovaj kondenzator pomaže kompenzirati smanjeni PSR pojačala. Održavanje puta uzemljenja niske impedancije u mnogim rasponima od deset oktava pomoći će osigurati da štetna buka ne može ući u operacijsko pojačalo. Slika 1 prikazuje prednosti paralelnog korištenja više kondenzatora. Na niskim frekvencijama, veliki kondenzatori osiguravaju put uzemljenja niske impedancije. Ali kad frekvencija dosegne vlastitu rezonantnu frekvenciju, kapacitet kondenzatora će oslabiti i postupno će se činiti induktivnim. Zbog toga je važno koristiti više kondenzatora: kada frekvencijski odziv jednog kondenzatora počne padati, frekvencijski odziv drugog kondenzatora počinje raditi, tako da može održavati vrlo nisku izmjeničnu impedanciju u mnogim rasponima od deset oktava.

Počnite izravno s pinovima napajanja operacijskog pojačala; kondenzator s najmanjim kapacitetom i najmanjom fizičkom veličinom trebao bi biti postavljen na istu stranu PCB-a kao operacijsko pojačalo—i što je moguće bliže pojačalu. Priključak za uzemljenje kondenzatora trebao bi biti izravno spojen na ravninu uzemljenja najkraćom iglom ili tiskanom žicom. Nadzemni priključak treba biti što je moguće bliže priključku opterećenja pojačala kako bi se smanjile smetnje između priključka napajanja i priključka uzemljenja.

Ovaj postupak treba ponoviti za kondenzatore sa sljedećom najvećom vrijednošću kapaciteta. Najbolje je započeti s minimalnom vrijednošću kapacitivnosti od 0,01 µF i postaviti elektrolitski kondenzator od 2,2 µF (ili veći) s niskim ekvivalentnim serijskim otporom (ESR) blizu njega. Kondenzator od 0,01 µF s veličinom kućišta 0508 ima vrlo nisku serijsku induktivnost i izvrsne visokofrekventne performanse.

Napajanje na napajanje: Druga metoda konfiguracije koristi jedan ili više premosnih kondenzatora povezanih preko pozitivnih i negativnih priključaka napajanja operacijskog pojačala. Ova metoda se obično koristi kada je teško konfigurirati četiri kondenzatora u krugu. Nedostatak mu je što se veličina kućišta kondenzatora može povećati jer je napon na kondenzatoru dvostruko veći od vrijednosti napona u metodi premosnice s jednim napajanjem. Povećanje napona zahtijeva povećanje nazivnog probojnog napona uređaja, odnosno povećanje veličine kućišta. Međutim, ova metoda može poboljšati PSR i performanse izobličenja.

Budući da su svaki krug i ožičenje različiti, konfiguraciju, broj i vrijednost kapaciteta kondenzatora treba odrediti prema zahtjevima stvarnog kruga.