ბეჭდური მიკროსქემის (PCB) გაყვანილობა მნიშვნელოვან როლს ასრულებს მაღალსიჩქარიან სქემებში, მაგრამ ეს ხშირად ერთ-ერთი ბოლო ნაბიჯია მიკროსქემის დიზაინის პროცესში. მაღალი სიჩქარით PCB გაყვანილობასთან დაკავშირებით ბევრი პრობლემაა და ამ თემაზე უამრავი ლიტერატურა დაიწერა. ეს სტატია ძირითადად განიხილავს მაღალსიჩქარიანი სქემების გაყვანილობას პრაქტიკული პერსპექტივიდან. მთავარი მიზანია დაეხმაროს ახალ მომხმარებლებს ყურადღება მიაქციონ ბევრ განსხვავებულ საკითხს, რომლებიც გასათვალისწინებელია მაღალსიჩქარიანი მიკროსქემის PCB განლაგების შექმნისას. კიდევ ერთი მიზანია მიაწოდოს მიმოხილვის მასალა იმ მომხმარებლებისთვის, რომლებსაც გარკვეული დროით არ შეეხო PCB გაყვანილობა. შეზღუდული განლაგების გამო, ეს სტატია ვერ განიხილავს ყველა საკითხს დეტალურად, მაგრამ განვიხილავთ ძირითად ნაწილებს, რომლებიც ყველაზე დიდ გავლენას ახდენენ მიკროსქემის მუშაობის გაუმჯობესებაზე, დიზაინის დროის შემცირებაზე და მოდიფიკაციის დროის დაზოგვაზე.

მიუხედავად იმისა, რომ აქ მთავარი აქცენტი კეთდება მაღალსიჩქარიან ოპერაციულ გამაძლიერებლებთან დაკავშირებულ სქემებზე, აქ განხილული პრობლემები და მეთოდები ზოგადად გამოიყენება გაყვანილობაზე, რომელიც გამოიყენება სხვა მაღალსიჩქარიანი ანალოგური სქემების უმეტესობაში. როდესაც ოპერაციული გამაძლიერებელი მუშაობს ძალიან მაღალი რადიოსიხშირის (RF) სიხშირის ზოლში, მიკროსქემის მუშაობა დიდწილად დამოკიდებულია PCB განლაგებაზე. მაღალი ხარისხის მიკროსქემის დიზაინები, რომლებიც კარგად გამოიყურება "ნახატებზე", შეუძლიათ მიიღონ ჩვეულებრივი შესრულება მხოლოდ იმ შემთხვევაში, თუ მათზე გავლენას მოახდენს უყურადღებობა გაყვანილობის დროს. გაყვანილობის პროცესის განმავლობაში მნიშვნელოვანი დეტალების წინასწარ განხილვა და ყურადღების მიქცევა ხელს შეუწყობს მიკროსქემის მოსალოდნელი მუშაობის უზრუნველყოფას.

სქემატური დიაგრამა

მიუხედავად იმისა, რომ კარგი სქემა ვერ უზრუნველყოფს კარგი გაყვანილობის გარანტიას, კარგი გაყვანილობა იწყება კარგი სქემით. სქემის შედგენისას კარგად დაფიქრდით და უნდა გაითვალისწინოთ მთელი მიკროსქემის სიგნალის ნაკადი. თუ სქემაში არის ნორმალური და სტაბილური სიგნალის ნაკადი მარცხნიდან მარჯვნივ, მაშინ უნდა იყოს იგივე კარგი სიგნალის ნაკადი PCB-ზე. მიეცით რაც შეიძლება მეტი სასარგებლო ინფორმაცია სქემაზე. იმის გამო, რომ ზოგჯერ მიკროსქემის დიზაინის ინჟინერი იქ არ არის, მომხმარებლები გვთხოვენ, რომ დაგვეხმაროს მიკროსქემის პრობლემის გადაჭრაში, ამ საქმეში ჩართული დიზაინერები, ტექნიკოსები და ინჟინრები ძალიან მადლობლები იქნებიან, მათ შორის ჩვენც.

ჩვეულებრივი საცნობარო იდენტიფიკატორების, ენერგიის მოხმარებისა და შეცდომის ტოლერანტობის გარდა, რა ინფორმაცია უნდა იყოს მოცემული სქემაში? აქ მოცემულია რამდენიმე წინადადება ჩვეულებრივი სქემების პირველი კლასის სქემებად გადაქცევისთვის. დაამატეთ ტალღის ფორმები, მექანიკური ინფორმაცია გარსის შესახებ, დაბეჭდილი ხაზების სიგრძე, ცარიელი ადგილები; მიუთითეთ რომელი კომპონენტები უნდა განთავსდეს PCB-ზე; მიეცით კორექტირების ინფორმაცია, კომპონენტის მნიშვნელობების დიაპაზონი, სითბოს გაფრქვევის ინფორმაცია, წინაღობის კონტროლის დაბეჭდილი ხაზები, კომენტარები და მოკლე სქემები მოქმედების აღწერა... (და სხვა).
არავის არ დაუჯერო

თუ თქვენ თავად არ აწარმოებთ გაყვანილობას, დარწმუნდით, რომ დაუთმეთ საკმარისი დრო, რათა ყურადღებით შეამოწმოთ გაყვანილობის პირის დიზაინი. მცირე პრევენცია ამ ეტაპზე წამალზე ასჯერ ღირს. ნუ ელით, რომ გაყვანილობის პირი გაიგებს თქვენს იდეებს. თქვენი აზრი და მითითებები ყველაზე მნიშვნელოვანია გაყვანილობის დიზაინის პროცესის ადრეულ ეტაპებზე. რაც უფრო მეტი ინფორმაციის მიწოდება შეგიძლიათ და რაც უფრო მეტს ჩარევთ გაყვანილობის მთელ პროცესში, მით უკეთესი იქნება PCB. დააყენეთ სავარაუდო დასრულების წერტილი გაყვანილობის დიზაინის ინჟინრის სწრაფი შემოწმებისთვის, თქვენთვის სასურველი გაყვანილობის პროგრესის ანგარიშის მიხედვით. ეს "დახურული მარყუჟის" მეთოდი ხელს უშლის გაყვანილობის შეცდომას, რითაც ამცირებს ხელახალი მუშაობის შესაძლებლობას.

ინსტრუქციები, რომლებიც უნდა მიეცეს გაყვანილობის ინჟინერს, მოიცავს: მიკროსქემის ფუნქციის მოკლე აღწერას, PCB-ის სქემატურ დიაგრამას, რომელიც მიუთითებს შეყვანის და გამომავალი პოზიციების შესახებ, PCB დაწყობის ინფორმაცია (მაგალითად, რამდენად სქელია დაფა, რამდენი ფენა. არსებობს და დეტალური ინფორმაცია თითოეული სიგნალის ფენისა და მიწის სიბრტყის ფუნქციის შესახებ ენერგიის მოხმარება, დამიწების მავთული, ანალოგური სიგნალი, ციფრული სიგნალი და RF სიგნალი); რომელი სიგნალებია საჭირო თითოეული ფენისთვის; მოითხოვოს მნიშვნელოვანი კომპონენტების განთავსება; შემოვლითი კომპონენტების ზუსტი მდებარეობა; რომელი დაბეჭდილი ხაზებია მნიშვნელოვანი; რომელი ხაზები უნდა აკონტროლონ წინაღობის დაბეჭდილი ხაზები; რომელი ხაზები უნდა შეესაბამებოდეს სიგრძეს; კომპონენტების ზომა; რომელი დაბეჭდილი ხაზები უნდა იყოს შორს (ან ახლოს) ერთმანეთთან; რომელი ხაზები უნდა იყოს შორს (ან ახლოს) ერთმანეთთან; რომელი კომპონენტები უნდა იყოს შორს (ან ახლოს) ერთმანეთთან; რომელი კომპონენტები უნდა განთავსდეს PCB-ის თავზე, რომელია მოთავსებული ქვემოთ. არასოდეს იწუწუნოთ, რომ ბევრი ინფორმაციაა სხვებისთვის - ძალიან ცოტა? ძალიან ბევრია? ნუ.

სწავლის გამოცდილება: დაახლოებით 10 წლის წინ მე დავაპროექტე მრავალშრიანი ზედაპირის სამონტაჟო მიკროსქემის დაფა - დაფის ორივე მხარეს არის კომპონენტები. გამოიყენეთ ბევრი ხრახნები დაფის დასამაგრებლად მოოქროვილი ალუმინის გარსში (რადგან არის ძალიან მკაცრი ვიბრაციის საწინააღმდეგო ინდიკატორები). ქინძისთავები, რომლებიც უზრუნველყოფენ მიკერძოებულ მიწოდებას, გადის დაფაზე. ეს პინი უკავშირდება PCB-ს შედუღების სადენებით. ეს ძალიან რთული მოწყობილობაა. დაფაზე ზოგიერთი კომპონენტი გამოიყენება ტესტის დასაყენებლად (SAT). მაგრამ მე მკაფიოდ განვსაზღვრე ამ კომპონენტების მდებარეობა. შეგიძლიათ გამოიცნოთ სად არის დაყენებული ეს კომპონენტები? სხვათა შორის, დაფის ქვეშ. როდესაც პროდუქტის ინჟინრებს და ტექნიკოსებს მოუწიათ მთელი მოწყობილობის დაშლა და პარამეტრების დასრულების შემდეგ მათი ხელახლა აწყობა, ისინი ძალიან უკმაყოფილო ჩანდნენ. მას შემდეგ ეს შეცდომა აღარ გამიკეთებია.

თანამდებობა

ისევე, როგორც PCB-ში, ადგილმდებარეობა არის ყველაფერი. სად უნდა დააყენოთ წრე PCB-ზე, სად დააინსტალიროთ მისი სპეციფიკური მიკროსქემის კომპონენტები და რა არის სხვა მიმდებარე სქემები, ეს ყველაფერი ძალიან მნიშვნელოვანია.

ჩვეულებრივ, შეყვანის, გამომავალი და ელექტრომომარაგების პოზიციები წინასწარ არის განსაზღვრული, მაგრამ მათ შორის წრე უნდა „ითამაშოს საკუთარი კრეატიულობა“. სწორედ ამიტომ, გაყვანილობის დეტალებზე ყურადღების მიქცევა დიდ შემოსავალს მოიტანს. დაიწყეთ ძირითადი კომპონენტების მდებარეობით და განიხილეთ კონკრეტული წრე და მთლიანი PCB. ძირითადი კომპონენტების ადგილმდებარეობისა და სიგნალის ბილიკების თავიდანვე დაზუსტება დაგეხმარებათ იმის უზრუნველსაყოფად, რომ დიზაინი აკმაყოფილებს სამუშაოს მოსალოდნელ მიზნებს. პირველად სწორი დიზაინის მიღებამ შეიძლება შეამციროს ხარჯები და ზეწოლა - და შეამციროს განვითარების ციკლი.

დენის გვერდის ავლით

გამაძლიერებლის ელექტრომომარაგების გვერდის ავლით ხმაურის შესამცირებლად არის ძალიან მნიშვნელოვანი ასპექტი PCB დიზაინის პროცესში, მათ შორის მაღალსიჩქარიანი ოპერაციული გამაძლიერებლები ან სხვა მაღალსიჩქარიანი სქემები. არსებობს კონფიგურაციის ორი საერთო მეთოდი მაღალსიჩქარიანი ოპერაციული გამაძლიერებლების გვერდის ავლით.

ელექტრომომარაგების ტერმინალის დამიწება: ეს მეთოდი ყველაზე ეფექტურია უმეტეს შემთხვევაში, მრავალჯერადი პარალელური კონდენსატორების გამოყენებით, ოპერაციული გამაძლიერებლის კვების წყაროს პირდაპირ დასამიწებლად. ზოგადად რომ ვთქვათ, ორი პარალელური კონდენსატორი საკმარისია, მაგრამ პარალელური კონდენსატორების დამატება შეიძლება სასარგებლო იყოს ზოგიერთი სქემისთვის.

კონდენსატორების პარალელური შეერთება სხვადასხვა ტევადობის მნიშვნელობებით გვეხმარება იმის უზრუნველსაყოფად, რომ მხოლოდ დაბალი ალტერნატიული დენის (AC) წინაღობა ჩანს ელექტრომომარაგების პინზე ფართო სიხშირის დიაპაზონში. ეს განსაკუთრებით მნიშვნელოვანია ოპერაციული გამაძლიერებლის დენის მიწოდების უარყოფის კოეფიციენტის (PSR) შესუსტების სიხშირეზე. ეს კონდენსატორი ხელს უწყობს გამაძლიერებლის შემცირებული PSR-ის კომპენსირებას. დაბალი წინაღობის სახმელეთო ბილიკის შენარჩუნება ბევრ ათი ოქტავის დიაპაზონში დაგვეხმარება იმის უზრუნველსაყოფად, რომ მავნე ხმაური ვერ მოხვდება ოპერაციულ გამაძლიერებელში. სურათი 1 გვიჩვენებს რამდენიმე კონდენსატორის პარალელურად გამოყენების უპირატესობებს. დაბალ სიხშირეებზე დიდი კონდენსატორები უზრუნველყოფენ დაბალი წინაღობის მიწის გზას. მაგრამ როგორც კი სიხშირე მიაღწევს საკუთარ რეზონანსულ სიხშირეს, კონდენსატორის ტევადობა შესუსტდება და თანდათან ინდუქციური გახდება. ამიტომ მნიშვნელოვანია მრავალი კონდენსატორის გამოყენება: როდესაც ერთი კონდენსატორის სიხშირის პასუხი იწყებს ვარდნას, მეორე კონდენსატორის სიხშირის პასუხი იწყებს მუშაობას, ასე რომ მას შეუძლია შეინარჩუნოს ძალიან დაბალი AC წინაღობა მრავალი ათოქტავის დიაპაზონში.

დაიწყეთ უშუალოდ ოპ გამაძლიერებლის კვების წყაროებით; უმცირესი ტევადობის და უმცირესი ფიზიკური ზომის მქონე კონდენსატორი უნდა განთავსდეს PCB-ის იმავე მხარეს, როგორც ოპერაციული გამაძლიერებელი - და რაც შეიძლება ახლოს გამაძლიერებელთან. კონდენსატორის დამიწების ტერმინალი პირდაპირ უნდა იყოს დაკავშირებული მიწის სიბრტყესთან უმოკლესი ქინძისთავით ან დაბეჭდილი მავთულით. მიწისზედა კავშირი მაქსიმალურად ახლოს უნდა იყოს გამაძლიერებლის დატვირთვის ტერმინალთან, რათა შემცირდეს ჩარევა დენის ტერმინალსა და მიწის ტერმინალს შორის.

ეს პროცესი უნდა განმეორდეს შემდეგი უდიდესი ტევადობის მნიშვნელობის მქონე კონდენსატორებისთვის. უმჯობესია დაიწყოთ მინიმალური ტევადობის მნიშვნელობით 0,01 μF და მოათავსოთ 2,2 μF (ან უფრო დიდი) ელექტროლიტური კონდენსატორი დაბალი ექვივალენტური სერიის წინააღმდეგობით (ESR). 0.01 μF კონდენსატორი 0508 ქეისის ზომით აქვს ძალიან დაბალი სერიის ინდუქციურობა და მაღალი სიხშირის შესანიშნავი შესრულება.

ელექტროენერგიის მიწოდება: სხვა კონფიგურაციის მეთოდი იყენებს ერთი ან მეტი შემოვლითი კონდენსატორი, რომლებიც დაკავშირებულია ოპერაციული გამაძლიერებლის პოზიტიურ და უარყოფით ელექტრომომარაგების ტერმინალებზე. ეს მეთოდი ჩვეულებრივ გამოიყენება, როდესაც რთულია წრეში ოთხი კონდენსატორის კონფიგურაცია. მისი მინუსი არის ის, რომ კონდენსატორის ზომა შეიძლება გაიზარდოს, რადგან ძაბვა კონდენსატორზე ორჯერ აღემატება ძაბვის მნიშვნელობას ერთჯერადი მიწოდების შემოვლითი მეთოდით. ძაბვის გაზრდა მოითხოვს მოწყობილობის ნომინალური ავარიის ძაბვის გაზრდას, ანუ კორპუსის ზომის გაზრდას. თუმცა, ამ მეთოდს შეუძლია გააუმჯობესოს PSR და დამახინჯების შესრულება.

იმის გამო, რომ თითოეული წრე და გაყვანილობა განსხვავებულია, კონდენსატორების კონფიგურაცია, რაოდენობა და ტევადობის მნიშვნელობა უნდა განისაზღვროს ფაქტობრივი მიკროსქემის მოთხოვნების შესაბამისად.