Cablajul de circuit imprimat (PCB) joacă un rol cheie în circuitele de mare viteză, dar este adesea unul dintre ultimii pași în procesul de proiectare a circuitului. Există multe probleme cu cablarea PCB de mare viteză și a fost scrisă o mulțime de literatură pe acest subiect. Acest articol discută în principal cablarea circuitelor de mare viteză dintr-o perspectivă practică. Scopul principal este de a ajuta noii utilizatori să acorde atenție multor probleme diferite care trebuie luate în considerare atunci când proiectăm machete PCB de mare viteză. Un alt scop este de a oferi un material de revizuire clienților care nu au atins cablurile PCB de ceva vreme. Datorită aspectului limitat, acest articol nu poate discuta în detaliu toate problemele, dar vom discuta despre părțile cheie care au cel mai mare efect asupra îmbunătățirii performanței circuitului, a scurterii timpului de proiectare și a timpului de economisire a timpului de modificare.

Deși principalul obiectiv aici este pe circuitele legate de amplificatoare operaționale de mare viteză, problemele și metodele discutate aici sunt în general aplicabile cablurilor utilizate în majoritatea altor circuite analogice de mare viteză. Când amplificatorul operațional funcționează într -o bandă de frecvență radio foarte ridicată (RF), performanța circuitului depinde în mare măsură de aspectul PCB. Proiectele de circuit de înaltă performanță care arată bine pe „desenele” pot obține performanțe obișnuite numai dacă sunt afectate de nepăsare în timpul cablurilor. Pre-considerarea și atenția la detalii importante pe parcursul procesului de cablare vor ajuta la asigurarea performanței preconizate a circuitului.

Diagrama schematică

Deși o schemă bună nu poate garanta o cablare bună, o cablare bună începe cu o schemă bună. Gândiți -vă cu atenție atunci când desenați schema și trebuie să luați în considerare fluxul de semnal al întregului circuit. Dacă există un flux de semnal normal și stabil de la stânga la dreapta în schemă, atunci ar trebui să existe același flux de semnal bun pe PCB. Oferiți cât mai multe informații utile despre schemă. Deoarece uneori inginerul de proiectare a circuitului nu este acolo, clienții ne vor cere să contribuim la rezolvarea problemei circuitului, proiectanții, tehnicienii și inginerii angajați în această lucrare vor fi foarte recunoscători, inclusiv noi.

Pe lângă identificatorii de referință obișnuiți, consumul de energie și toleranța la erori, ce informații ar trebui să fie date în schemă? Iată câteva sugestii pentru a transforma schemele obișnuite în scheme de primă clasă. Adăugați forme de undă, informații mecanice despre coajă, lungimea liniilor tipărite, zone goale; Indicați ce componente trebuie să fie plasate pe PCB; Oferiți informații de ajustare, intervale de valori ale componentelor, informații despre disiparea căldurii, linii tipărite cu impedanță de control, comentarii și scurte circuite de acțiune Descriere ... (și altele).
Nu crede pe nimeni

Dacă nu proiectați singur cablarea, asigurați -vă că permiteți timp suficient pentru a verifica cu atenție designul persoanei de cablare. O prevenire mică valorează de o sută de ori remediul în acest moment. Nu vă așteptați ca persoana de cablare să vă înțeleagă ideile. Opinia și îndrumarea dvs. sunt cele mai importante în primele etape ale procesului de proiectare a cablajului. Cu cât puteți furniza mai multe informații și cu cât interveniți mai mult în întregul proces de cablare, cu atât va fi mai bun PCB -ul rezultat. Setați un punct de finalizare tentativ pentru verificarea inginerului de proiectare a cablajului în conformitate cu raportul de progres al cablului pe care îl doriți. Această metodă „buclă închisă” împiedică să se rătăcească cablarea, minimizând astfel posibilitatea refacerii.

Instrucțiunile care trebuie date inginerului de cablare includ: o scurtă descriere a funcției circuitului, o diagramă schematică a PCB care indică pozițiile de intrare și ieșire, informații de stivuire a PCB (de exemplu, cât de gros este placa, câte straturi există, și informații detaliate despre fiecare strat de semnal și consum de alimentare a planului de la sol, consum de putere de sol, semnal analog, semnal digital și semnal RF); care semnale sunt necesare pentru fiecare strat; necesită plasarea unor componente importante; Locația exactă a componentelor bypass; care linii tipărite sunt importante; care linii trebuie să controleze liniile tipărite cu impedanță; Ce linii trebuie să se potrivească cu lungimea; dimensiunea componentelor; care linii tipărite trebuie să fie departe (sau aproape) reciproc; care linii trebuie să fie departe (sau aproape) reciproc; care componente trebuie să fie departe (sau să se apropie) între ele; Ce componente trebuie să fie plasate pe partea de sus a PCB, care sunt plasate mai jos. Nu vă plângeți niciodată că există prea multe informații pentru alții prea puțin? Este prea mult? Nu.

O experiență de învățare: în urmă cu aproximativ 10 ani, am proiectat o placă de circuit de montare a suprafeței multistrat-există componente pe ambele părți ale plăcii. Folosiți o mulțime de șuruburi pentru a repara placa într-o coajă de aluminiu placat cu aur (deoarece există indicatori anti-vibrație foarte stricți). Pinii care furnizează prejudecăți trecând prin bord. Acest pin este conectat la PCB prin fire de lipit. Acesta este un dispozitiv foarte complicat. Unele componente de pe tablă sunt utilizate pentru setarea testării (SAT). Dar am definit clar locația acestor componente. Puteți ghici unde sunt instalate aceste componente? Apropo, sub consiliu. Când inginerii de produse și tehnicienii au trebuit să dezasambleze întregul dispozitiv și să -i reasambleze după finalizarea setărilor, păreau foarte nefericiți. De atunci nu am mai făcut această greșeală.

Poziţie

La fel ca într -un PCB, locația este totul. Unde să puneți un circuit pe PCB, unde să instalați componentele sale specifice de circuit și care sunt alte circuite adiacente, toate fiind foarte importante.

De obicei, pozițiile de intrare, ieșire și alimentare sunt predeterminate, dar circuitul dintre ele trebuie să „joace propria creativitate”. Acesta este motivul pentru care acordarea atenției la detaliile de cablare va produce randamente uriașe. Începeți cu locația componentelor cheie și luați în considerare circuitul specific și întregul PCB. Specificarea locației componentelor cheie și a căilor de semnal de la început ajută la asigurarea că proiectarea îndeplinește obiectivele de lucru așteptate. Obținerea proiectării corecte pentru prima dată poate reduce costurile și presiunea și poate scurta ciclul de dezvoltare.

Bypass Power

Ocolirea sursei de alimentare pe partea de alimentare a amplificatorului pentru a reduce zgomotul este un aspect foarte important în procesul de proiectare PCB, incluzând amplificatoare operaționale de mare viteză sau alte circuite de mare viteză. Există două metode comune de configurare pentru ocolirea amplificatoarelor operaționale de mare viteză.

Îmbunătățirea terminalului de alimentare cu energie: Această metodă este cea mai eficientă în majoritatea cazurilor, folosind mai mulți condensatori paraleli pentru a pune întejită direct pinul de alimentare a amplificatorului operațional. În general, doi condensatori paraleli sunt suficienți, dar adăugarea de condensatoare paralele pot beneficia de unele circuite.

Conectarea paralelă a condensatoarelor cu diferite valori de capacitate ajută la asigurarea faptului că se poate observa doar o impedanță de curent alternativ scăzut (AC) pe știftul de alimentare pe o bandă de frecvență largă. Acest lucru este deosebit de important la frecvența de atenuare a raportului de respingere a sursei de energie a amplificatorului operațional (PSR). Acest condensator ajută la compensarea PSR redusă a amplificatorului. Menținerea unei căi de sol cu ​​impedanță scăzută în multe intervale de zece ocave va ajuta la asigurarea faptului că zgomotul dăunător nu poate intra în amplificatorul OP. Figura 1 prezintă avantajele utilizării mai multor condensatoare în paralel. La frecvențe joase, condensatoarele mari oferă o cale de sol cu ​​impedanță scăzută. Dar, odată ce frecvența atinge propria lor frecvență rezonantă, capacitatea condensatorului va slăbi și va apărea treptat inductivă. Acesta este motivul pentru care este important să folosiți mai mulți condensatori: când răspunsul la frecvență al unui condensator începe să scadă, răspunsul la frecvență al celuilalt condensator începe să funcționeze, astfel încât poate menține o impedanță de curent alternativ foarte scăzută în multe intervale de zece ocave.

Începeți direct cu pinii de alimentare a amplificatorului OP; Condensatorul cu cea mai mică capacitate și cea mai mică dimensiune fizică ar trebui să fie plasată pe aceeași parte a PCB -ului ca AMP -ul OP - și cât mai aproape de amplificator. Terminalul măcinat al condensatorului trebuie să fie conectat direct la planul solului cu cel mai scurt știft sau sârmă imprimată. Conexiunea de la sol de mai sus ar trebui să fie cât mai apropiată de terminalul de încărcare al amplificatorului pentru a reduce interferența dintre terminalul de putere și terminalul solului.

Acest proces ar trebui repetat pentru condensatoarele cu următoarea cea mai mare valoare de capacitate. Cel mai bine este să începeți cu valoarea minimă de capacitate de 0,01 µF și să așezați un condensator electrolitic de 2,2 µF (sau mai mare), cu rezistență la serii echivalente scăzute (ESR) aproape de acesta. Condensatorul de 0,01 µF cu dimensiunea carcasei 0508 are o inductanță în serie foarte mică și o performanță excelentă de înaltă frecvență.

Sursa de alimentare la alimentarea cu energie: O altă metodă de configurare folosește unul sau mai mulți condensatori de bypass conectați pe terminalele de alimentare pozitive și negative ale amplificatorului operațional. Această metodă este de obicei folosită atunci când este dificil să configurați patru condensatoare din circuit. Dezavantajul său este că dimensiunea cazului condensatorului poate crește, deoarece tensiunea de pe condensator este de două ori mai mare decât valoarea de tensiune în metoda de bypass cu o singură aprovizionare. Creșterea tensiunii necesită creșterea tensiunii de defalcare nominale a dispozitivului, adică creșterea dimensiunii carcasei. Cu toate acestea, această metodă poate îmbunătăți performanța PSR și distorsiune.

Deoarece fiecare circuit și cablare este diferit, valoarea de configurație, număr și capacitate a condensatoarelor ar trebui să fie determinată în funcție de cerințele circuitului real.