Papan sirkuit cetak (PCB) kabel memainkan peran kunci dalam sirkuit berkecepatan tinggi, tetapi seringkali merupakan salah satu langkah terakhir dalam proses desain sirkuit. Ada banyak masalah dengan kabel PCB berkecepatan tinggi, dan banyak literatur telah ditulis tentang topik ini. Artikel ini terutama membahas kabel sirkuit berkecepatan tinggi dari perspektif praktis. Tujuan utamanya adalah untuk membantu pengguna baru memperhatikan banyak masalah berbeda yang perlu dipertimbangkan saat merancang tata letak PCB sirkuit berkecepatan tinggi. Tujuan lain adalah untuk menyediakan materi ulasan untuk pelanggan yang belum menyentuh kabel PCB untuk sementara waktu. Karena tata letak yang terbatas, artikel ini tidak dapat membahas semua masalah secara rinci, tetapi kami akan membahas bagian -bagian utama yang memiliki efek terbesar pada peningkatan kinerja sirkuit, memperpendek waktu desain, dan menghemat waktu modifikasi.

Meskipun fokus utama di sini adalah pada sirkuit yang terkait dengan amplifier operasional berkecepatan tinggi, masalah dan metode yang dibahas di sini umumnya berlaku untuk kabel yang digunakan di sebagian besar sirkuit analog berkecepatan tinggi lainnya. Ketika penguat operasional bekerja dalam pita frekuensi frekuensi radio (RF) yang sangat tinggi, kinerja sirkuit sebagian besar tergantung pada tata letak PCB. Desain sirkuit berkinerja tinggi yang terlihat bagus pada "gambar" hanya bisa mendapatkan kinerja biasa jika mereka dipengaruhi oleh kecerobohan selama kabel. Pra-pertimbangan dan perhatian terhadap detail penting di seluruh proses kabel akan membantu memastikan kinerja sirkuit yang diharapkan.

Diagram skematik

Meskipun skema yang baik tidak dapat menjamin kabel yang baik, kabel yang baik dimulai dengan skema yang baik. Pikirkan baik -baik saat menggambar skema, dan Anda harus mempertimbangkan aliran sinyal dari seluruh sirkuit. Jika ada aliran sinyal yang normal dan stabil dari kiri ke kanan dalam skema, maka harus ada aliran sinyal yang sama yang sama pada PCB. Berikan informasi sebanyak mungkin pada skema. Karena kadang -kadang insinyur desain sirkuit tidak ada di sana, pelanggan akan meminta kami untuk membantu menyelesaikan masalah sirkuit, para desainer, teknisi, dan insinyur yang terlibat dalam pekerjaan ini akan sangat berterima kasih, termasuk kami.

Selain pengidentifikasi referensi biasa, konsumsi daya, dan toleransi kesalahan, informasi apa yang harus diberikan dalam skema? Berikut adalah beberapa saran untuk mengubah skema biasa menjadi skema kelas satu. Tambahkan bentuk gelombang, informasi mekanis tentang shell, panjang garis cetak, area kosong; menunjukkan komponen mana yang perlu ditempatkan pada PCB; Berikan informasi penyesuaian, rentang nilai komponen, informasi disipasi panas, garis cetak impedansi kontrol, komentar, dan deskripsi tindakan sirkuit singkat ... (dan lainnya).
Jangan percaya siapa pun

Jika Anda tidak merancang sendiri kabel, pastikan untuk memberikan waktu yang cukup untuk memeriksa desain orang yang berkabel dengan hati -hati. Pencegahan kecil bernilai seratus kali obat pada saat ini. Jangan berharap orang kabel memahami ide -ide Anda. Pendapat dan bimbingan Anda adalah yang paling penting pada tahap awal proses desain kabel. Semakin banyak informasi yang dapat Anda berikan, dan semakin banyak Anda campur tangan dalam seluruh proses kabel, semakin baik PCB yang dihasilkan. Tetapkan titik penyelesaian tentatif untuk pemeriksaan insinyur desain kabel-cepat sesuai dengan laporan kemajuan kabel yang Anda inginkan. Metode "loop tertutup" ini mencegah kabel agar tidak tersesat, sehingga meminimalkan kemungkinan pengerjaan ulang.

Instruksi yang perlu diberikan kepada insinyur kabel meliputi: deskripsi singkat dari fungsi sirkuit, diagram skematik dari PCB yang menunjukkan posisi input dan output, informasi susun PCB (misalnya, seberapa tebal papan, berapa banyak lapisan yang ada, dan informasi terperinci tentang setiap sinyal sinyal dan konsumsi daya fungsi-fungsi dasar, kawat ground, ground wire, analog, analog, analog, dan sinyal digital; Sinyal mana yang diperlukan untuk setiap lapisan; membutuhkan penempatan komponen penting; lokasi persis komponen bypass; Garis cetak mana yang penting; Baris mana yang perlu mengendalikan garis cetak impedansi; Baris mana yang perlu sesuai dengan panjangnya; ukuran komponen; Garis cetak mana yang harus jauh (atau dekat) satu sama lain; Baris mana yang harus jauh (atau dekat) satu sama lain; Komponen mana yang harus jauh (atau dekat) satu sama lain; Komponen mana yang perlu ditempatkan di bagian atas PCB, mana yang ditempatkan di bawah ini. Tidak pernah mengeluh bahwa ada terlalu banyak informasi untuk orang lain yang terlalu sedikit? Apakah terlalu banyak? Tidak.

Pengalaman belajar: Sekitar 10 tahun yang lalu, saya merancang papan sirkuit pemasangan permukaan multilayer-ada komponen di kedua sisi papan. Gunakan banyak sekrup untuk memperbaiki papan dalam cangkang aluminium berlapis emas (karena ada indikator anti-getaran yang sangat ketat). Pin yang menyediakan umpan bias melewati papan. Pin ini terhubung ke PCB dengan kabel solder. Ini adalah perangkat yang sangat rumit. Beberapa komponen di papan digunakan untuk pengaturan uji (SAT). Tetapi saya telah jelas mendefinisikan lokasi komponen -komponen ini. Bisakah Anda menebak di mana komponen -komponen ini diinstal? Ngomong -ngomong, di bawah papan. Ketika insinyur dan teknisi produk harus membongkar seluruh perangkat dan memasang kembali mereka setelah menyelesaikan pengaturan, mereka tampak sangat tidak bahagia. Saya belum membuat kesalahan ini lagi sejak saat itu.

Posisi

Sama seperti di PCB, lokasi adalah segalanya. Tempat meletakkan sirkuit di PCB, di mana memasang komponen sirkuit spesifiknya, dan apa sirkuit yang berdekatan, yang semuanya sangat penting.

Biasanya, posisi input, output, dan catu daya telah ditentukan sebelumnya, tetapi sirkuit di antara mereka perlu "memainkan kreativitas mereka sendiri." Inilah sebabnya mengapa memperhatikan detail kabel akan menghasilkan pengembalian besar. Mulailah dengan lokasi komponen utama dan pertimbangkan sirkuit spesifik dan seluruh PCB. Menentukan lokasi komponen utama dan jalur sinyal dari awal membantu memastikan bahwa desain memenuhi tujuan kerja yang diharapkan. Mendapatkan desain yang tepat saat pertama kali dapat mengurangi biaya dan tekanan-dan mempersingkat siklus pengembangan.

Daya bypass

Melewati catu daya pada sisi daya amplifier untuk mengurangi kebisingan adalah aspek yang sangat penting dalam proses desain PCB-termasuk amplifier operasional berkecepatan tinggi atau sirkuit berkecepatan tinggi lainnya. Ada dua metode konfigurasi umum untuk melewati amplifier operasional berkecepatan tinggi.

Landasan Terminal Catu Daya: Metode ini adalah yang paling efektif dalam banyak kasus, menggunakan beberapa kapasitor paralel untuk secara langsung mendarat pin catu daya dari penguat operasional. Secara umum, dua kapasitor paralel cukup-tetapi menambahkan kapasitor paralel dapat menguntungkan beberapa sirkuit.

Sambungan paralel kapasitor dengan nilai kapasitansi yang berbeda membantu memastikan bahwa hanya impedansi arus bolak -balik (AC) yang rendah yang dapat dilihat pada pin catu daya di atas pita frekuensi yang luas. Ini sangat penting pada frekuensi atenuasi dari rasio penolakan catu daya penguat operasional (PSR). Kapasitor ini membantu mengimbangi pengurangan PSR dari penguat. Mempertahankan jalur tanah impedansi rendah di banyak rentang sepuluh oktaf akan membantu memastikan bahwa kebisingan berbahaya tidak dapat memasuki op amp. Gambar 1 menunjukkan keunggulan menggunakan beberapa kapasitor secara paralel. Pada frekuensi rendah, kapasitor besar menyediakan jalur tanah impedansi rendah. Tetapi begitu frekuensi mencapai frekuensi resonansi mereka sendiri, kapasitansi kapasitor akan melemah dan secara bertahap tampak induktif. Inilah sebabnya mengapa penting untuk menggunakan beberapa kapasitor: ketika respons frekuensi dari satu kapasitor mulai turun, respons frekuensi kapasitor lainnya mulai bekerja, sehingga dapat mempertahankan impedansi AC yang sangat rendah dalam banyak rentang sepuluh oktaf.

Mulailah secara langsung dengan pin catu daya OP amp; Kapasitor dengan kapasitansi terkecil dan ukuran fisik terkecil harus ditempatkan di sisi yang sama dari PCB dengan op amp - dan sedekat mungkin dengan amplifier. Terminal tanah kapasitor harus terhubung langsung ke bidang tanah dengan pin terpendek atau kawat cetak. Koneksi ground di atas harus sedekat mungkin dengan terminal beban amplifier untuk mengurangi gangguan antara terminal daya dan terminal ground.

Proses ini harus diulangi untuk kapasitor dengan nilai kapasitansi terbesar berikutnya. Yang terbaik adalah memulai dengan nilai kapasitansi minimum 0,01 μF dan menempatkan kapasitor elektrolitik 2,2 μF (atau lebih besar) dengan resistansi seri setara rendah (ESR) yang dekat dengannya. Kapasitor 0,01 μF dengan ukuran kasus 0508 memiliki induktansi seri yang sangat rendah dan kinerja frekuensi tinggi yang sangat baik.

Catu daya ke catu daya: Metode konfigurasi lain menggunakan satu atau lebih kapasitor bypass yang terhubung melintasi terminal catu daya positif dan negatif dari penguat operasional. Metode ini biasanya digunakan ketika sulit untuk mengkonfigurasi empat kapasitor di sirkuit. Kerugiannya adalah bahwa ukuran kasus kapasitor dapat meningkat karena tegangan di seluruh kapasitor adalah dua kali nilai tegangan dalam metode bypass pasokan tunggal. Meningkatkan tegangan membutuhkan peningkatan tegangan perincian perangkat, yaitu, meningkatkan ukuran perumahan. Namun, metode ini dapat meningkatkan kinerja PSR dan distorsi.

Karena setiap sirkuit dan kabel berbeda, konfigurasi, jumlah dan nilai kapasitansi kapasitor harus ditentukan sesuai dengan persyaratan sirkuit aktual.