A fiação da placa de circuito impressa (PCB) desempenha um papel fundamental nos circuitos de alta velocidade, mas geralmente é uma das últimas etapas no processo de design do circuito. Existem muitos problemas com a fiação de PCB de alta velocidade, e muita literatura foi escrita sobre esse tópico. Este artigo discute principalmente a fiação de circuitos de alta velocidade de uma perspectiva prática. O principal objetivo é ajudar os novos usuários a prestar atenção a muitos problemas diferentes que precisam ser considerados ao projetar layouts de PCB de circuito de alta velocidade. Outro objetivo é fornecer um material de revisão para clientes que não tocam na fiação de PCB há algum tempo. Devido ao layout limitado, este artigo não pode discutir todos os problemas em detalhes, mas discutiremos as principais partes que têm o maior efeito na melhoria do desempenho do circuito, reduzindo o tempo de design e a economia de tempo de modificação.

Embora o foco principal aqui esteja nos circuitos relacionados a amplificadores operacionais de alta velocidade, os problemas e métodos discutidos aqui geralmente são aplicáveis ​​à fiação usada na maioria dos outros circuitos analógicos de alta velocidade. Quando o amplificador operacional funciona em uma banda de frequência de radiofrequência (RF) muito alta, o desempenho do circuito depende em grande parte do layout da PCB. Os projetos de circuitos de alto desempenho que ficam bem nos "desenhos" só podem obter desempenho comum se forem afetados pelo descuido durante a fiação. A pré-consideração e a atenção a detalhes importantes ao longo do processo de fiação ajudarão a garantir o desempenho esperado do circuito.

Diagrama esquemático

Embora um bom esquema não possa garantir uma boa fiação, uma boa fiação começa com um bom esquema. Pense com cuidado ao desenhar o esquema e você deve considerar o fluxo de sinal de todo o circuito. Se houver um fluxo de sinal normal e estável da esquerda para a direita no esquema, deve haver o mesmo bom fluxo de sinal na PCB. Dê o máximo de informações úteis possível no esquema. Como às vezes o engenheiro de design de circuitos não está lá, os clientes nos pedem para ajudar a resolver o problema do circuito, os designers, técnicos e engenheiros envolvidos neste trabalho ficarão muito agradecidos, incluindo nós.

Além dos identificadores de referência comuns, consumo de energia e tolerância a erros, que informações devem ser fornecidas no esquema? Aqui estão algumas sugestões para transformar esquemas comuns em esquemas de primeira classe. Adicione formas de onda, informações mecânicas sobre a concha, comprimento das linhas impressas, áreas em branco; indicar quais componentes precisam ser colocados na PCB; Forneça informações de ajuste, intervalos de valor do componente, informações sobre dissipação de calor, linhas impressas de impedância de controle, comentários e breves circuitos de descrição da ação… (e outros).
Não acredite em ninguém

Se você não estiver projetando a fiação, não deixe de permitir tempo suficiente para verificar cuidadosamente o design da pessoa da fiação. Uma pequena prevenção vale cem vezes o remédio neste momento. Não espere que a pessoa da fiação entenda suas idéias. Sua opinião e orientação são as mais importantes nos estágios iniciais do processo de design de fiação. Quanto mais informações você pode fornecer e quanto mais você intervir em todo o processo de fiação, melhor será a PCB resultante. Defina um ponto de conclusão provisório para a verificação engenheiro de design de fiação de acordo com o relatório de progresso da fiação que você deseja. Esse método de “loop fechado” impede que a fiação se desvie, minimizando assim a possibilidade de retrabalhar.

As instruções que precisam ser dadas ao engenheiro de fiação incluem: Uma breve descrição da função do circuito, um diagrama esquemático da PCB indicando as posições de entrada e saída, informações de empilhamento de PCB (por exemplo, quão espessos a placa, quantas camadas existem e informações detalhadas sobre sinalização e sinalização de sinalização e sinalização de sinalização); quais sinais são necessários para cada camada; exigir a colocação de componentes importantes; a localização exata dos componentes de desvio; quais linhas impressas são importantes; quais linhas precisam controlar as linhas impressas da impedância; Quais linhas precisam corresponder ao comprimento; o tamanho dos componentes; que as linhas impressas precisam estar longe (ou próximas) uma da outra; Quais linhas precisam estar longe (ou próximas) uma à outra; quais componentes precisam estar longe (ou próximos) entre si; Quais componentes precisam ser colocados na parte superior do PCB, quais são colocados abaixo. Nunca reclame que há muita informação para os outros-pouco? É demais? Não.

Uma experiência de aprendizado: cerca de 10 anos atrás, eu projetei uma placa de circuito de montagem de superfície multicamada-há componentes em ambos os lados da placa. Use muitos parafusos para consertar a placa em uma concha de alumínio banhada a ouro (porque existem indicadores antivibrações muito rígidos). Os pinos que fornecem uma alimentação de viés passam pela placa. Este pino está conectado ao PCB por fios de solda. Este é um dispositivo muito complicado. Alguns componentes da placa são usados ​​para configuração de teste (SAT). Mas eu defini claramente a localização desses componentes. Você consegue adivinhar onde esses componentes estão instalados? A propósito, sob o conselho. Quando os engenheiros e técnicos de produtos tiveram que desmontar o dispositivo inteiro e remontá -los depois de concluir as configurações, eles pareciam muito infelizes. Eu não cometi esse erro novamente desde então.

Posição

Assim como em um PCB, a localização é tudo. Onde colocar um circuito no PCB, onde instalar seus componentes de circuito específicos e quais outros circuitos adjacentes são, todos muito importantes.

Geralmente, as posições de entrada, saída e fonte de alimentação são predeterminadas, mas o circuito entre elas precisa "jogar sua própria criatividade". É por isso que prestar atenção aos detalhes da fiação renderá grandes retornos. Comece com a localização dos componentes -chave e considere o circuito específico e a PCB inteira. A especificação da localização dos principais componentes e caminhos de sinalização desde o início ajuda a garantir que o design atinja as metas de trabalho esperadas. Obter o design certo pela primeira vez pode reduzir custos e pressionar e reduzir o ciclo de desenvolvimento.

Power de ignição

Itimizar a fonte de alimentação no lado de energia do amplificador para reduzir o ruído é um aspecto muito importante no processo de design de PCB, incluindo amplificadores operacionais de alta velocidade ou outros circuitos de alta velocidade. Existem dois métodos de configuração comuns para ignorar amplificadores operacionais de alta velocidade.

Aterramento do terminal da fonte de alimentação: esse método é o mais eficaz na maioria dos casos, usando vários capacitores paralelos para aterrar diretamente o pino da fonte de alimentação do amplificador operacional. De um modo geral, dois capacitores paralelos são suficientes, mas a adição de capacitores paralelos podem beneficiar alguns circuitos.

A conexão paralela de capacitores com diferentes valores de capacitância ajuda a garantir que apenas a impedância de baixa corrente alternada (AC) possa ser vista no pino da fonte de alimentação em uma banda de frequência ampla. Isso é especialmente importante na frequência de atenuação da taxa de rejeição da fonte de alimentação do amplificador operacional (PSR). Este capacitor ajuda a compensar o PSR reduzido do amplificador. A manutenção de um caminho terrestre de baixa impedância em muitas faixas de dez oitavas ajudará a garantir que o ruído prejudicial não possa entrar no amplificador operacional. A Figura 1 mostra as vantagens do uso de vários capacitores em paralelo. Em baixas frequências, os grandes capacitores fornecem um caminho terrestre de baixa impedância. Mas uma vez que a frequência atinge sua própria frequência ressonante, a capacitância do capacitor enfraquecerá e gradualmente parecerá indutiva. É por isso que é importante usar vários capacitores: quando a resposta de frequência de um capacitor começa a cair, a resposta de frequência do outro capacitor começa a funcionar, para que possa manter uma impedância AC muito baixa em muitos intervalos de dez oitavas.

Comece diretamente com os pinos da fonte de alimentação do amplificador op; O capacitor com menor capacitância e menor tamanho físico deve ser colocado no mesmo lado do PCB que o amplificador OP - e o mais próximo possível do amplificador. O terminal de aterramento do capacitor deve ser conectado diretamente ao plano de terra com o pino mais curto ou o fio impresso. A conexão acima do solo deve estar o mais próxima possível do terminal de carga do amplificador, a fim de reduzir a interferência entre o terminal de potência e o terminal de terra.

Esse processo deve ser repetido para os capacitores com o próximo maior valor de capacitância. É melhor começar com o valor mínimo de capacitância de 0,01 µF e colocar um capacitor eletrolítico de 2,2 µF (ou maior) com baixa resistência à série equivalente (ESR) próxima a ele. O capacitor de 0,01 µF com um tamanho de caixa 0508 tem indutância em série muito baixa e excelente desempenho de alta frequência.

Fonte de alimentação para fonte de alimentação: Outro método de configuração usa um ou mais capacitores de desvio conectados nos terminais de fonte de alimentação positivos e negativos do amplificador operacional. Esse método é geralmente usado quando é difícil configurar quatro capacitores no circuito. Sua desvantagem é que o tamanho do caso do capacitor pode aumentar porque a tensão no capacitor é o dobro do valor de tensão no método de desvio de suprimento único. Aumentar a tensão requer aumentar a tensão de quebra nominal do dispositivo, ou seja, aumentando o tamanho da caixa. No entanto, esse método pode melhorar o PSR e o desempenho da distorção.

Como cada circuito e fiação são diferentes, a configuração, número e valor da capacitância dos capacitores devem ser determinados de acordo com os requisitos do circuito real.