A nyomtatott áramköri lapok (PCB) huzalozása kulcsszerepet játszik a nagy sebességű áramkörökben, de gyakran ez az egyik utolsó lépés az áramkör tervezési folyamatában. A nagy sebességű NYÁK-kábelezéssel sok probléma van, és sok szakirodalom született már erről a témáról. Ez a cikk elsősorban a nagy sebességű áramkörök bekötését tárgyalja gyakorlati szempontból. A fő cél az, hogy segítsen az új felhasználóknak figyelni sok különböző kérdésre, amelyeket figyelembe kell venni a nagy sebességű áramkörök PCB-elrendezéseinek tervezésekor. Egy másik cél, hogy áttekintő anyagot biztosítsanak azoknak az ügyfeleknek, akik egy ideje nem nyúltak a PCB vezetékekhez. A korlátozott elrendezés miatt ez a cikk nem tárgyalja részletesen az összes kérdést, de megvitatjuk azokat a kulcsfontosságú részeket, amelyek a legnagyobb hatással vannak az áramkör teljesítményének javítására, a tervezési idő lerövidítésére és a módosítási idő megtakarítására.

Bár itt a fő hangsúly a nagy sebességű műveleti erősítőkhöz kapcsolódó áramkörökön van, az itt tárgyalt problémák és módszerek általában alkalmazhatók a legtöbb más nagy sebességű analóg áramkörben használt vezetékekre. Ha a műveleti erősítő nagyon magas rádiófrekvenciás (RF) frekvenciasávban működik, az áramkör teljesítménye nagymértékben függ a PCB elrendezésétől. A nagy teljesítményű áramkörök, amelyek jól mutatnak a „rajzokon”, csak akkor tudnak normális teljesítményt elérni, ha a vezetékezés során gondatlanság éri őket. Az előre megfontolt és a fontos részletekre való odafigyelés a huzalozási folyamat során segít biztosítani az áramkör elvárt teljesítményét.

Sematikus diagram

Bár egy jó kapcsolási rajz nem garantálja a jó bekötést, a jó vezetékezés egy jó kapcsolási rajzzal kezdődik. A kapcsolási rajz rajzolásakor alaposan gondolja át, és figyelembe kell vennie a teljes áramkör jelfolyamát. Ha a kapcsolási rajzon normális és stabil jeláramlás van balról jobbra, akkor a NYÁK-on ugyanolyan jó jeláramlásnak kell lennie. Adjon meg a lehető legtöbb hasznos információt a kapcsolási rajzon. Mivel az áramkör-tervező mérnök néha nincs jelen, az ügyfelek megkérnek minket, hogy segítsünk megoldani az áramköri problémát, ezért az ebben a munkában részt vevő tervezők, technikusok és mérnökök nagyon hálásak lesznek, köztük mi is.

A szokásos referenciaazonosítókon, az energiafogyasztáson és a hibatűrésen kívül milyen információkat kell megadni a kapcsolási rajzon? Íme néhány javaslat a közönséges kapcsolási rajzok első osztályú kapcsolási rajzokká alakításához. Adjon hozzá hullámformákat, mechanikai információkat a héjról, a nyomtatott vonalak hosszáról, üres területekről; jelezze, mely alkatrészeket kell a PCB-re helyezni; adjon meg beállítási információkat, alkatrészérték-tartományokat, hőleadási információkat, vezérlő impedancia nyomtatott sorokat, megjegyzéseket és rövid áramköröket Művelet leírása… (és egyebek).
Ne higgy senkinek

Ha nem saját maga tervezi meg a kábelezést, ügyeljen arra, hogy hagyjon elegendő időt a vezetékezés személyének gondos ellenőrzésére. Egy kis megelőzés ezen a ponton a gyógymód százszorosát éri. Ne várd el, hogy a kábelező személy megértse az elképzeléseidet. Az Ön véleménye és útmutatása a legfontosabb a huzalozás tervezési folyamatának korai szakaszában. Minél több információt tud megadni, és minél jobban beavatkozik a teljes huzalozási folyamatba, annál jobb lesz a kapott PCB. Állítsa be a kábelezési tervezőmérnöki gyorsellenőrzés kezdeti befejezési pontját a kívánt huzalozási előrehaladási jelentésnek megfelelően. Ez a „zárt hurkú” módszer megakadályozza, hogy a vezetékek eltévedjenek, ezáltal minimalizálva az átdolgozás lehetőségét.

A kábelezési mérnöknek meg kell adni az alábbi utasításokat: az áramkör funkciójának rövid leírása, a NYÁK vázlatos diagramja, amely jelzi a bemeneti és kimeneti pozíciókat, a nyomtatott áramköri lapok egymásra helyezésére vonatkozó információkat (például, milyen vastag a kártya, hány réteg minden jelrétegről és alapsík-funkcióról részletes információk találhatók Energiafogyasztás, földvezeték, analóg jel, digitális jel és RF jel); mely jelek szükségesek az egyes rétegekhez; megköveteli a fontos alkatrészek elhelyezését; a bypass alkatrészek pontos elhelyezkedése; mely nyomtatott sorok fontosak; mely vonalakra van szükség az impedancia nyomtatott vonalak vezérléséhez; Mely soroknak kell egyeznie a hosszukkal; az alkatrészek mérete; mely nyomtatott soroknak kell távol (vagy közel) lenniük egymástól; mely vonalaknak kell távol (vagy közel) lenniük egymástól; mely összetevőknek kell távol (vagy közel) lenniük egymástól; mely alkatrészeket kell elhelyezni A NYÁK tetején, melyeket alul. Soha ne panaszkodj amiatt, hogy túl sok az információ mások számára – túl kevés? Ez túl sok? Nem.

Tanulási tapasztalat: Körülbelül 10 évvel ezelőtt terveztem egy többrétegű, felületre szerelhető áramköri kártyát – a kártya mindkét oldalán vannak alkatrészek. Sok csavarral rögzítse a táblát egy aranyozott alumínium héjban (mert nagyon szigorú rezgéscsillapító jelzések vannak). Az előfeszítést biztosító csapok áthaladnak a táblán. Ez a tüske forrasztási vezetékekkel csatlakozik a PCB-hez. Ez egy nagyon bonyolult készülék. Az alaplap egyes alkatrészei tesztbeállításra (SAT) használatosak. De egyértelműen meghatároztam ezeknek az alkatrészeknek a helyét. Kitalálod, hogy ezek az összetevők hol vannak telepítve? Egyébként a tábla alatt. Amikor a termékmérnököknek és technikusoknak az egész készüléket szét kellett szedniük, majd a beállítások elvégzése után újra össze kellett szerelniük, nagyon boldogtalannak tűntek. Azóta nem követtem el még egyszer ezt a hibát.

Pozíció

Csakúgy, mint a PCB-nél, itt is a hely a lényeg. Hova helyezzünk áramkört a NYÁK-ra, hova telepítsük az adott áramköri alkatrészeit, és milyen más szomszédos áramkörök vannak, ezek mind nagyon fontosak.

Általában a bemenet, a kimenet és a tápegység pozíciói előre meghatározottak, de a köztük lévő áramkörnek „saját kreativitását kell játszania”. Ez az oka annak, hogy a vezetékezés részleteire való odafigyelés hatalmas megtérülést eredményez. Kezdje a kulcselemek elhelyezkedésével, és vegye figyelembe az adott áramkört és a teljes PCB-t. A kulcsfontosságú alkatrészek és jelutak helyének kezdettől fogva történő megadása segít abban, hogy a tervezés megfeleljen az elvárt munkacéloknak. A megfelelő tervezéssel az első alkalommal csökkentheti a költségeket és a nyomást – és lerövidítheti a fejlesztési ciklust.

Áthidaló áram

Az erősítő tápoldali tápellátásának megkerülése a zaj csökkentése érdekében nagyon fontos szempont a PCB tervezési folyamatában, beleértve a nagy sebességű műveleti erősítőket vagy más nagy sebességű áramköröket. Két általános konfigurációs módszer létezik a nagy sebességű műveleti erősítők megkerülésére.

A tápegység kivezetésének földelése: Ez a módszer a legtöbb esetben a leghatékonyabb, több párhuzamos kondenzátort használnak a műveleti erősítő tápegység érintkezőjének közvetlen földelésére. Általánosságban elmondható, hogy két párhuzamos kondenzátor elegendő, de a párhuzamos kondenzátorok hozzáadása bizonyos áramkörök számára előnyös lehet.

A különböző kapacitásértékű kondenzátorok párhuzamos csatlakoztatása segít abban, hogy széles frekvenciasávban csak alacsony váltakozó áramú (AC) impedancia legyen látható a táp érintkezőjén. Ez különösen fontos a műveleti erősítő tápegység elutasítási arányának (PSR) csillapítási frekvenciájánál. Ez a kondenzátor segít kompenzálni az erősítő csökkentett PSR-jét. Az alacsony impedanciájú földelési út fenntartása sok tízoktávos tartományban segít abban, hogy káros zaj ne kerülhessen be a műveleti erősítőbe. Az 1. ábra a több kondenzátor párhuzamos használatának előnyeit mutatja be. Alacsony frekvenciákon a nagy kondenzátorok alacsony impedanciájú földelési utat biztosítanak. De amint a frekvencia eléri a saját rezonanciafrekvenciáját, a kondenzátor kapacitása gyengül, és fokozatosan induktívvá válik. Éppen ezért fontos a több kondenzátor használata: amikor az egyik kondenzátor frekvenciamenete csökkenni kezd, a másik kondenzátor frekvenciamenete elkezd működni, így nagyon alacsony váltakozó áramú impedanciát tud fenntartani sok tízoktávos tartományban.

Kezdje közvetlenül a műveleti erősítő tápegység érintkezőivel; a legkisebb kapacitású és legkisebb fizikai méretű kondenzátort a NYÁK-nak a műveleti erősítővel azonos oldalára kell helyezni – és a lehető legközelebb az erősítőhöz. A kondenzátor földelési kivezetését közvetlenül a legrövidebb tűvel vagy nyomtatott vezetékkel kell az alaplaphoz csatlakoztatni. A fenti földelési csatlakozásnak a lehető legközelebb kell lennie az erősítő terhelési kivezetéséhez, hogy csökkentse az interferenciát a tápkapocs és a testkapocs között.

Ezt a folyamatot meg kell ismételni a következő legnagyobb kapacitású kondenzátorok esetében. A legjobb a 0,01 µF minimális kapacitásértékkel kezdeni, és a közelébe helyezni egy 2,2 µF (vagy nagyobb) elektrolit kondenzátort alacsony egyenértékű soros ellenállással (ESR). A 0,01 µF-os kondenzátor 0508-as házmérettel nagyon alacsony soros induktivitással és kiváló nagyfrekvenciás teljesítménnyel rendelkezik.

Tápellátás a tápegységhez: Egy másik konfigurációs módszer egy vagy több bypass kondenzátort használ, amelyek a műveleti erősítő pozitív és negatív tápellátási kapcsaira vannak csatlakoztatva. Ezt a módszert általában akkor használják, ha nehéz négy kondenzátort konfigurálni az áramkörben. Hátránya, hogy a kondenzátor házának mérete megnőhet, mivel a kondenzátor feszültsége kétszerese az egyellátású bypass módszer feszültségértékének. A feszültség növeléséhez a készülék névleges áttörési feszültségének növelése, vagyis a ház méretének növelése szükséges. Ezzel a módszerrel azonban javítható a PSR és a torzítási teljesítmény.

Mivel minden áramkör és vezeték más és más, a kondenzátorok konfigurációját, számát és kapacitásértékét az aktuális áramkör követelményei szerint kell meghatározni.