PCB (Printed Circuit Board) 배선은 고속 회로에서 중요한 역할을하지만 종종 회로 설계 프로세스의 마지막 단계 중 하나입니다. 고속 PCB 배선에는 많은 문제가 있으며이 주제에 대해 많은 문헌이 작성되었습니다. 이 기사는 주로 실용적인 관점에서 고속 회로의 배선에 대해 설명합니다. 주요 목적은 신규 사용자가 고속 회로 PCB 레이아웃을 설계 할 때 고려해야 할 많은 다양한 문제에주의를 기울이는 것입니다. 또 다른 목적은 PCB 배선을 한동안 만지지 않은 고객에게 검토 자료를 제공하는 것입니다. 제한된 레이아웃으로 인해이 기사에서는 모든 문제를 자세히 논의 할 수는 없지만 회로 성능 향상, 설계 시간 단축 및 수정 시간 절약에 가장 큰 영향을 미치는 주요 부분에 대해 논의합니다.

여기서 주요 초점은 고속 작동 증폭기와 관련된 회로에 중점을두고 있지만, 여기에서 논의 된 문제와 방법은 일반적으로 대부분의 다른 고속 아날로그 회로에 사용되는 배선에 적용 할 수 있습니다. 작동 증폭기가 매우 높은 무선 주파수 (RF) 주파수 대역에서 작동하면 회로의 성능은 크게 PCB 레이아웃에 따라 다릅니다. "도면"에서 좋아 보이는 고성능 회로 설계는 배선 중 부주의로 영향을받는 경우에만 일반적인 성능을 얻을 수 있습니다. 배선 프로세스 전반에 걸쳐 중요한 세부 사항에 대한 사전 소형 및주의는 예상 회로 성능을 보장하는 데 도움이됩니다.

도식 다이어그램

좋은 회로도는 좋은 배선을 보장 할 수는 없지만 좋은 배선은 좋은 회로도로 시작합니다. 회로도를 그릴 때 신중하게 생각하면 전체 회로의 신호 흐름을 고려해야합니다. 회로도에서 왼쪽에서 오른쪽으로 정상적이고 안정적인 신호 흐름이있는 경우 PCB에 동일한 양호한 신호 흐름이 있어야합니다. 회로도에 대해 가능한 많은 유용한 정보를 제공하십시오. 때로는 회로 설계 엔지니어가 없기 때문에 고객은 회로 문제를 해결하도록 요청할 것입니다.이 작업에 종사하는 설계자, 기술자 및 엔지니어는 우리를 포함하여 매우 감사 할 것입니다.

일반적인 참조 식별자, 전력 소비 및 오류 허용 범위 외에도 회로도에 어떤 정보가 제공되어야합니까? 다음은 일반 회로도를 일류 회로도로 바꾸는 몇 가지 제안입니다. 파형, 쉘에 대한 기계적 정보, 인쇄 선 길이, 빈 영역을 추가하십시오. PCB에 배치해야 할 구성 요소를 표시하십시오. 조정 정보, 구성 요소 값 범위, 열 소산 정보, 제어 임피던스 인쇄 라인, 댓글 및 간단한 회로 조치 설명… (및 기타)를 제공하십시오.
아무도 믿지 마세요

배선을 직접 설계하지 않으면 배선 담당자의 디자인을주의 깊게 확인할 수있는 충분한 시간을 허용하십시오. 작은 예방은이 시점에서 구제책의 100 배의 가치가 있습니다. 배선 담당자가 귀하의 아이디어를 이해하기를 기대하지 마십시오. 귀하의 의견과 지침은 배선 설계 프로세스의 초기 단계에서 가장 중요합니다. 더 많은 정보를 제공 할 수 있고 전체 배선 프로세스에 더 많이 개입할수록 PCB가 더 좋을 것입니다. 원하는 배선 진행 보고서에 따라 배선 설계 엔지니어 Quick 점검의 임시 완료점을 설정하십시오. 이 "폐쇄 루프"방법은 배선이 타락하는 것을 방지하여 재 작업 가능성을 최소화합니다.

배선 엔지니어에게 제공되어야하는 지침에는 회로 기능에 대한 간단한 설명, 입력 및 출력 위치를 나타내는 PCB의 개략도, PCB 스택 정보 (예 : 보드의 두께, 얼마나 많은 층이 얼마나 많은지, 각 신호 평면-기능 전력 소비, 접지 및 접지 와이어 및 아날로그 신호, 디지털 신호 및 RF 신호에 대한 자세한 정보); 각 계층에 필요한 신호; 중요한 구성 요소의 배치가 필요합니다. 바이 패스 구성 요소의 정확한 위치; 인쇄 된 라인이 중요합니다. 임피던스 인쇄 라인을 제어 해야하는 라인; 길이와 일치 해야하는 선; 구성 요소의 크기; 인쇄 된 라인은 서로 멀리 떨어져 있어야합니다. 어떤 줄이 서로 멀리 떨어져 있어야합니다. 어떤 구성 요소가 서로 멀리 떨어져 있어야하는지; PCB 상단에 배치 해야하는 구성 요소는 아래에 배치됩니다. 다른 사람들에 대한 정보가 너무 많다고 불평하지 않습니까? 너무 많아? 하지 마십시오.

학습 경험 : 약 10 년 전, 나는 다층 표면 마운트 회로 보드를 설계했습니다. 보드 양쪽에 구성 요소가 있습니다. 많은 나사를 사용하여 금도금 알루미늄 껍질로 보드를 고정하십시오 (매우 엄격한 안티 진동 지표가 있기 때문에). 바이어스 피드 스루를 제공하는 핀은 보드를 통과합니다. 이 핀은 와이어를 납땜하여 PCB에 연결됩니다. 이것은 매우 복잡한 장치입니다. 보드의 일부 구성 요소는 테스트 설정 (SAT)에 사용됩니다. 그러나이 구성 요소의 위치를 ​​명확하게 정의했습니다. 이 구성 요소가 어디에 설치되어 있는지 추측 할 수 있습니까? 그건 그렇고, 이사회 아래. 제품 엔지니어와 기술자가 전체 장치를 분해하여 설정을 완료 한 후에 다시 조립해야했을 때, 그들은 매우 불행 해 보였습니다. 나는 그 이후 로이 실수를 다시하지 않았다.

위치

PCB와 마찬가지로 위치는 전부입니다. PCB에 회로를 넣을 위치, 특정 회로 구성 요소를 설치할 위치 및 기타 인접 회로가 무엇인지, 모두 매우 중요합니다.

일반적으로 입력, 출력 및 전원 공급 장치의 위치는 사전 결정되지만 그들 사이의 회로는“자신의 창의성을 연주해야합니다”. 그렇기 때문에 배선 세부 사항에주의를 기울이면 막대한 수익을 얻을 수 있습니다. 주요 구성 요소의 위치부터 시작하여 특정 회로 및 전체 PCB를 고려하십시오. 처음부터 주요 구성 요소 및 신호 경로의 위치를 ​​지정하면 설계가 예상 작업 목표를 충족하는지 확인하는 데 도움이됩니다. 올바른 디자인을 처음으로 얻으면 비용이 줄어들고 압력을 줄이고 개발주기를 단축 할 수 있습니다.

권력을 우회합니다

노이즈를 줄이기 위해 앰프의 전원 측면에서 전원 공급 장치를 우회하는 것은 고속 작동 증폭기 또는 기타 고속 회로를 포함하여 PCB 설계 프로세스에서 매우 중요한 측면입니다. 고속 작동 증폭기를 우회하기위한 두 가지 일반적인 구성 방법이 있습니다.

전원 공급 장치 접지 :이 방법은 대부분의 경우 여러 병렬 커패시터를 사용하여 작동 증폭기의 전원 공급 장치 핀을 직접 접지하기 위해 가장 효과적입니다. 일반적으로, 2 개의 병렬 커패시터는 충분하지만 병렬 커패시터를 첨가하면 일부 회로에 도움이 될 수 있습니다.

커패시턴스 값이 다른 커패시터의 병렬 연결은 넓은 주파수 대역을 통해 전원 공급 장치 핀에서 낮은 교대 전류 (AC) 임피던스 만 볼 수 있도록하는 데 도움이됩니다. 이는 운영 앰프 전원 공급 장치 제거 비율 (PSR)의 감쇠 빈도에서 특히 중요합니다. 이 커패시터는 앰프의 감소 된 PSR을 보상하는 데 도움이됩니다. 많은 Ten-Octave 범위에서 낮은 임피던스 접지 경로를 유지하면 유해한 소음이 OP 앰프에 들어갈 수 없도록하는 데 도움이됩니다. 그림 1은 여러 커패시터를 병렬로 사용하는 이점을 보여줍니다. 저주파에서 큰 커패시터는 낮은 임피던스 접지 경로를 제공합니다. 그러나 주파수가 자체 공진 주파수에 도달하면 커패시터의 커패시턴스가 약화되고 점차 유도 된 것처럼 보입니다. 그렇기 때문에 여러 커패시터를 사용하는 것이 중요합니다. 하나의 커패시터의 주파수 응답이 떨어지기 시작하면 다른 커패시터의 주파수 응답이 작동하기 시작하므로 많은 10 개 옥수수 범위에서 매우 낮은 AC 임피던스를 유지할 수 있습니다.

OP AMP의 전원 공급 장치 핀으로 직접 시작하십시오. 가장 작은 커패시턴스와 가장 작은 물리적 크기를 갖는 커패시터는 OP AMP와 PCB의 동일한쪽에 있고 앰프에 가능한 한 가깝게 배치되어야합니다. 커패시터의 접지 터미널은 가장 짧은 핀 또는 인쇄 와이어로 접지 평면에 직접 연결해야합니다. 상기지면 연결은 전력 단자와 접지 단자 사이의 간섭을 줄이기 위해 앰프의 하중 단자에 가능한 한 가깝게되어야합니다.

이 과정은 다음으로 가장 큰 커패시턴스 값을 가진 커패시터에 대해 반복해야합니다. 최소 커패시턴스 값이 0.01 µF로 시작하고 낮은 등가 직렬 저항 (ESR)을 갖는 2.2 µF (또는 더 큰) 전해 커패시터를 배치하는 것이 가장 좋습니다. 0508 케이스 크기의 0.01 µF 커패시터는 직렬 인덕턴스가 매우 낮고 우수한 고주파 성능을 갖습니다.

전원 공급 장치에 대한 전원 공급 장치 : 다른 구성 방법은 작동 증폭기의 양수 및 음수 전원 공급 장치 터미널에 연결된 하나 이상의 우회 커패시터를 사용합니다. 이 방법은 일반적으로 회로에서 4 개의 커패시터를 구성하기 어려운 경우 사용됩니다. 단점은 커패시터의 전압이 단일 공급 우회 방법에서 전압 값의 두 배이기 때문에 커패시터의 케이스 크기가 증가 할 수 있다는 것입니다. 전압을 늘리려면 장치의 정격 파괴 전압, 즉 하우징 크기가 증가해야합니다. 그러나이 방법은 PSR 및 왜곡 성능을 향상시킬 수 있습니다.

각 회로 및 배선은 다르기 때문에 커패시터의 구성, 수 및 커패시턴스 값은 실제 회로의 요구 사항에 따라 결정되어야합니다.