Spausdintinės plokštės (PCB) laidai vaidina pagrindinį vaidmenį didelės spartos grandinėse, tačiau dažnai tai yra vienas iš paskutinių žingsnių grandinės projektavimo procese. Yra daug problemų, susijusių su didelės spartos PCB laidais, ir šia tema parašyta daug literatūros. Šiame straipsnyje daugiausia aptariamas didelės spartos grandinių laidų išdėstymas iš praktinės perspektyvos. Pagrindinis tikslas yra padėti naujiems vartotojams atkreipti dėmesį į daugybę skirtingų klausimų, į kuriuos reikia atsižvelgti kuriant didelės spartos grandinių PCB išdėstymą. Kitas tikslas – pateikti apžvalginę medžiagą klientams, kurie kurį laiką nelietė PCB laidų. Dėl riboto išdėstymo šiame straipsnyje negalima išsamiai aptarti visų klausimų, tačiau aptarsime pagrindines dalis, kurios turi didžiausią poveikį gerinant grandinės veikimą, sutrumpinant projektavimo laiką ir taupant modifikavimo laiką.

Nors pagrindinis dėmesys čia skiriamas grandinėms, susijusioms su didelės spartos operaciniais stiprintuvais, čia aptartos problemos ir metodai paprastai taikomi laidams, naudojamiems daugelyje kitų didelės spartos analoginių grandinių. Kai operacinis stiprintuvas veikia labai aukšto radijo dažnio (RF) dažnių juostoje, grandinės veikimas labai priklauso nuo PCB išdėstymo. Didelio našumo grandinių dizainas, gerai atrodantis „brėžiniuose“, gali pasiekti įprastą veikimą tik tuo atveju, jei juos paveikė neatsargumas laidų sujungimo metu. Išankstinis svarstymas ir dėmesys svarbioms detalėms visame laidų sujungimo procese padės užtikrinti laukiamą grandinės veikimą.

Scheminė diagrama

Nors gera schema negali garantuoti gero laidų sujungimo, geras laidas prasideda nuo geros schemos. Braižydami schemą gerai pagalvokite ir turite atsižvelgti į visos grandinės signalo srautą. Jei schemoje yra normalus ir stabilus signalo srautas iš kairės į dešinę, tada PCB turėtų būti toks pat geras signalo srautas. Pateikite schemoje kuo daugiau naudingos informacijos. Kadangi kartais grandinės projektavimo inžinieriaus nėra, klientai paprašys mūsų padėti išspręsti grandinės problemą, projektuotojai, technikai ir inžinieriai, užsiimantys šiuo darbu, bus labai dėkingi, įskaitant mus.

Kokia informacija, be įprastų atskaitos identifikatorių, energijos suvartojimo ir klaidų tolerancijos, turėtų būti pateikta schemoje? Štai keletas pasiūlymų, kaip įprastas schemas paversti pirmos klasės schemomis. Pridėkite bangų formas, mechaninę informaciją apie apvalkalą, spausdintų linijų ilgį, tuščias sritis; nurodyti, kuriuos komponentus reikia įdėti į PCB; pateikite reguliavimo informaciją, komponentų verčių diapazonus, šilumos išsklaidymo informaciją, valdymo varžos spausdintas eilutes, komentarus ir trumpas grandines Veiksmo aprašymas... (ir kt.).
Niekuo netiki

Jei patys neprojektuojate laidų, būtinai skirkite pakankamai laiko atidžiai patikrinti laidų projektą. Šiuo metu nedidelė prevencija yra šimtą kartų didesnė už priemonę. Nesitikėkite, kad laidų vedėjas supras jūsų idėjas. Jūsų nuomonė ir patarimai yra svarbiausi ankstyvose laidų projektavimo proceso stadijose. Kuo daugiau informacijos galėsite pateikti ir kuo daugiau įsikišite į visą laidų prijungimo procesą, tuo geresnė bus PCB. Nustatykite preliminarų laidų projektavimo inžinieriaus greitos patikros pabaigos tašką pagal norimą laidų pažangos ataskaitą. Šis „uždarojo ciklo“ metodas neleidžia laidams suklysti ir taip sumažina pakartotinio apdorojimo galimybę.

Instrukcijos, kurias reikia duoti laidų inžinieriui, apima: trumpą grandinės funkcijos aprašymą, schemą PCB, nurodantį įvesties ir išvesties vietas, informaciją apie PCB sudėtį (pvz., plokštės storio, kiek sluoksnių). yra ir išsami informacija apie kiekvieną signalo sluoksnį ir įžeminimo plokštumos funkciją Energijos suvartojimas, įžeminimo laidas, analoginis signalas, skaitmeninis signalas ir RF signalas); kokie signalai reikalingi kiekvienam sluoksniui; reikalauti svarbių komponentų išdėstymo; tiksli aplinkkelio komponentų vieta; kurios spausdintos eilutės yra svarbios; kurios linijos turi kontroliuoti varžos spausdintas linijas; Kurios linijos turi atitikti ilgį; komponentų dydis; kurios spausdinamos eilutės turi būti toli (arba arti) viena nuo kitos; kurios linijos turi būti toli (arba arti) viena nuo kitos; kurie komponentai turi būti toli (arba arti) vienas nuo kito; kuriuos komponentus reikia dėti Ant PCB viršaus, kurie – žemiau. Niekada nesiskundžia, kad informacijos kitiems per daug – per mažai? Ar tai per daug? Negalima.

Mokymosi patirtis: Maždaug prieš 10 metų sukūriau daugiasluoksnę paviršiaus montavimo plokštę – komponentai yra abiejose plokštės pusėse. Norėdami pritvirtinti plokštę į auksu dengtą aliuminio apvalkalą, naudokite daug varžtų (nes yra labai griežti antivibracijos indikatoriai). Smeigtukai, užtikrinantys įstrižainę, praeina per plokštę. Šis kaištis yra prijungtas prie PCB litavimo laidais. Tai labai sudėtingas įrenginys. Kai kurie plokštės komponentai naudojami bandymo nustatymui (SAT). Bet aš aiškiai apibrėžiau šių komponentų vietą. Ar galite atspėti, kur šie komponentai yra įdiegti? Beje, po lenta. Kai gaminių inžinieriai ir technikai, atlikę nustatymus, turėjo išardyti visą įrenginį ir vėl juos surinkti, jie atrodė labai nepatenkinti. Nuo to laiko daugiau šios klaidos nepadariau.

Padėtis

Kaip ir PCB, vieta yra viskas. Kur dėti grandinę ant PCB, kur įdiegti konkrečius jos grandinės komponentus ir kokios kitos gretimos grandinės – visa tai labai svarbu.

Paprastai įvesties, išvesties ir maitinimo šaltinio padėtys yra iš anksto nustatytos, tačiau grandinė tarp jų turi „žaisti savo kūrybiškumą“. Štai kodėl atkreipdami dėmesį į laidų detales, gausite didžiulę grąžą. Pradėkite nuo pagrindinių komponentų vietos ir apsvarstykite konkrečią grandinę bei visą PCB. Nuo pat pradžių nurodant pagrindinių komponentų vietą ir signalo kelius padedama užtikrinti, kad projektas atitiks numatytus darbo tikslus. Pirmą kartą pasirinkus tinkamą dizainą, galima sumažinti išlaidas ir spaudimą bei sutrumpinti kūrimo ciklą.

Apėjimo galia

Maitinimo šaltinio apėjimas stiprintuvo galios pusėje, siekiant sumažinti triukšmą, yra labai svarbus PCB projektavimo proceso aspektas, įskaitant didelės spartos operacinius stiprintuvus ar kitas didelės spartos grandines. Yra du bendri konfigūravimo metodai, skirti apeiti didelės spartos operacinius stiprintuvus.

Maitinimo šaltinio gnybto įžeminimas: šis metodas yra efektyviausias daugeliu atvejų, kai naudojami keli lygiagrečiai kondensatoriai, kad būtų galima tiesiogiai įžeminti operacinio stiprintuvo maitinimo kaištį. Paprastai tariant, pakanka dviejų lygiagrečių kondensatorių, tačiau lygiagrečių kondensatorių pridėjimas gali būti naudingas kai kurioms grandinėms.

Lygiagretus skirtingų talpos reikšmių kondensatorių sujungimas padeda užtikrinti, kad ant maitinimo šaltinio kaiščio plačioje dažnių juostoje būtų matoma tik maža kintamosios srovės (AC) varža. Tai ypač svarbu esant operacinio stiprintuvo maitinimo šaltinio atmetimo koeficiento (PSR) slopinimo dažniui. Šis kondensatorius padeda kompensuoti sumažėjusį stiprintuvo PSR. Mažos varžos įžeminimo trajektorijos palaikymas daugelyje dešimties oktavų diapazonų padės užtikrinti, kad žalingas triukšmas nepatektų į operacinį stiprintuvą. 1 paveiksle parodyti kelių kondensatorių lygiagrečio naudojimo pranašumai. Esant žemiems dažniams, dideli kondensatoriai užtikrina žemos varžos įžeminimo kelią. Tačiau kai dažnis pasieks savo rezonansinį dažnį, kondensatoriaus talpa susilpnės ir palaipsniui pasirodys indukcinė. Štai kodėl svarbu naudoti kelis kondensatorius: kai vieno kondensatoriaus dažnio charakteristika pradeda kristi, kito kondensatoriaus dažnio charakteristika pradeda veikti, todėl jis gali išlaikyti labai mažą kintamosios srovės varžą daugelyje dešimties oktavų diapazonų.

Pradėkite tiesiai nuo operatyvinio stiprintuvo maitinimo kaiščių; Mažiausios talpos ir mažiausio fizinio dydžio kondensatorius turi būti dedamas toje pačioje PCB pusėje kaip ir operacinės stiprintuvas – ir kuo arčiau stiprintuvo. Kondensatoriaus įžeminimo gnybtas turi būti tiesiogiai prijungtas prie įžeminimo plokštės trumpiausiu kaiščiu arba atspausdintu laidu. Aukščiau esanti įžeminimo jungtis turi būti kuo arčiau stiprintuvo apkrovos gnybto, kad būtų sumažinti trukdžiai tarp maitinimo gnybto ir įžeminimo gnybto.

Šis procesas turėtų būti kartojamas kondensatoriams, kurių talpos vertė yra kita didžiausia. Geriausia pradėti nuo minimalios 0,01 µF talpos vertės ir šalia jo pastatyti 2,2 µF (ar didesnį) elektrolitinį kondensatorių su maža ekvivalentine serijine varža (ESR). 0,01 µF kondensatorius su 0508 korpuso dydžiu turi labai mažą nuoseklųjį induktyvumą ir puikų aukšto dažnio veikimą.

Maitinimas į maitinimo šaltinį: kitu konfigūravimo būdu naudojamas vienas ar daugiau apėjimo kondensatorių, prijungtų per teigiamą ir neigiamą operacinio stiprintuvo maitinimo gnybtus. Šis metodas dažniausiai naudojamas, kai grandinėje sunku sukonfigūruoti keturis kondensatorius. Jo trūkumas yra tas, kad kondensatoriaus korpuso dydis gali padidėti, nes kondensatoriaus įtampa yra dvigubai didesnė už įtampos vertę naudojant vieno maitinimo apėjimo metodą. Norint padidinti įtampą, reikia padidinti vardinę įrenginio gedimo įtampą, tai yra, padidinti korpuso dydį. Tačiau šis metodas gali pagerinti PSR ir iškraipymo efektyvumą.

Kadangi kiekviena grandinė ir laidai yra skirtingi, kondensatorių konfigūracija, skaičius ir talpos vertė turėtų būti nustatomi pagal tikrosios grandinės reikalavimus.