Проводка печатной платы (PCB) играет ключевую роль в высокоскоростных цепях, но часто она является одним из последних шагов в процессе проектирования схемы. Существует много проблем с высокоскоростной проводкой ПХБ, и на этой теме было написано много литературы. В этой статье в основном обсуждается проводка высокоскоростных цепей с практической точки зрения. Основная цель состоит в том, чтобы помочь новым пользователям обратить внимание на множество различных проблем, которые необходимо учитывать при разработке высокоскоростных схем схемы печатных плат. Другая цель - предоставить обзорный материал для клиентов, которые некоторое время не касались проводки PCB. Из -за ограниченного макета эта статья не может обсудить все вопросы подробно, но мы обсудим ключевые части, которые оказывают наибольшее влияние на повышение производительности цепи, сокращение времени проектирования и сохранение времени модификации.

Хотя основное внимание здесь уделяется схемам, связанным с высокоскоростными рабочими усилителями, обсуждаемые здесь проблемы и методы, как правило, применимы к проводке, используемой в большинстве других высокоскоростных аналоговых цепей. Когда оперативный усилитель работает в очень высокой радиочастотной (РЧ) полосе частот, производительность цепи в значительной степени зависит от макета печатной платы. Высокопроизводительные конструкции схемы, которые хорошо выглядят на «чертежах», могут получить обычную производительность, только если на них влияет небрежность во время проводки. Предварительное согласие и внимание к важным деталям в процессе проводки помогут обеспечить ожидаемую производительность цепи.

Схематическая диаграмма

Хотя хорошая схема не может гарантировать хорошую проводку, хорошая проводка начинается с хорошей схемы. Тщательно подумайте при рисовании схемы, и вы должны рассмотреть поток сигнала всей схемы. Если в схеме есть нормальный и стабильный поток сигнала слева направо, то на печатной плате должен быть такой же хороший поток сигнала. Дайте как можно больше полезной информации на схеме. Поскольку иногда нет инженера по проектированию схемы, клиентов попросят нас помочь решить проблему схемы, дизайнеры, техники и инженеры, занятые этой работой, будут очень благодарны, включая нас.

В дополнение к обычным эталонным идентификаторам, энергопотреблению и допуска ошибок, какая информация должна быть предоставлена ​​в схеме? Вот несколько предложений, чтобы превратить обычные схемы в первоклассную схемы. Добавить формы волны, механическую информацию о оболочке, длину печатных линий, пустые участки; Укажите, какие компоненты необходимо размещать на печатной плате; Сообщите информацию о корректировке, диапазоны значения компонента, информацию о рассеивании тепла, печать управляющего импеданса, комментарии и краткие схемы Описание действия… (и другие).
Никому не верьте

Если вы сами не проектируете проводку, обязательно дайте достаточно времени, чтобы тщательно проверить дизайн проводки. Небольшая профилактика стоит в сто раз превышать лекарство на данный момент. Не ожидайте, что проводка поймет ваши идеи. Ваше мнение и руководство являются наиболее важными на ранних стадиях процесса проектирования проводки. Чем больше информации вы можете предоставить, и чем больше вы вмешиваетесь во всем процессе проводки, тем лучше будет полученная печатная плата. Установите предварительную точку завершения для проверки инженера-проектирования проводки в соответствии с отчетом о прогрессе проводки, который вы хотите. Этот метод «закрытого петли» не позволяет проводке сбиваться с пути, тем самым сводя к минимуму возможность переработки.

Инструкции, которые необходимо дать инженеру-проводке, включают в себя: краткое описание функции схемы, схематическую диаграмму печатной платы, указывающая на положения ввода и вывода, информацию о уклании печатных плат (например, насколько толстая плата, сколько слоев есть и подробная информация о каждом сложном сигнале и потреблении силовой функции плоскости, заземляющем проводе, аналоговом сигнале, цифровом сигнале и сигнале RF); какие сигналы требуются для каждого слоя; требовать размещения важных компонентов; точное местоположение обходных компонентов; какие печатные линии важны; Какие линии должны контролировать импедансные линии; Какие линии должны соответствовать длине; размер компонентов; какие печатные линии должны быть далеко (или близко) друг от друга; Какие линии должны быть далеко (или близко) друг друга; какие компоненты должны быть далеко (или близко) друг к другу; Какие компоненты должны быть размещены в верхней части печатной платы, которая размещена ниже. Никогда не жалуйтесь, что для других слишком много информации? Это слишком много? Не.

Опыт обучения: около 10 лет назад я разработал многослойную плату поверхностного монтажа-есть компоненты с обеих сторон доски. Используйте множество винтов, чтобы починить плату в золота-алюминиевой оболочке (потому что есть очень строгие антивибрационные индикаторы). Булавки, которые обеспечивают предвзятость, проходят через доску. Этот вывод подключен к печатной плате путем пайки проводов. Это очень сложное устройство. Некоторые компоненты на плате используются для настройки тестирования (SAT). Но я четко определил местоположение этих компонентов. Можете ли вы угадать, где установлены эти компоненты? Кстати, под правлением. Когда инженеры -продукты и техники должны были разобрать все устройство и собрать их после завершения настройки, они казались очень несчастными. С тех пор я больше не совершил эту ошибку.

Позиция

Как и в печатной плате, расположение - это все. Где поместить схему на печатную плату, где установить его конкретные компоненты схемы, и какие другие соседние цепи, все из которых очень важны.

Обычно позиции ввода, вывода и источника питания предопределены, но схема между ними должна «воспроизводить свой собственный творческий потенциал». Вот почему обращение внимания на детали проводки принесет огромную прибыль. Начните с местоположения компонентов ключа и рассмотрите конкретную схему и всю печатную плату. Указание местоположения ключевых компонентов и сигнальных путей с самого начала помогает обеспечить, чтобы дизайн соответствовал ожидаемым рабочим целям. Получение правильной конструкции в первый раз может снизить затраты и давление и сократить цикл разработки.

Обходная сила

Обход питания на стороне питания усилителя с целью уменьшения шума является очень важным аспектом в процессе проектирования ПХБ, включая высокоскоростные операционные усилители или другие высокоскоростные цепи. Существует два общих метода конфигурации для обхода высокоскоростных рабочих усилителей.

Заземление терминала источника питания: этот метод является наиболее эффективным в большинстве случаев, используя несколько параллельных конденсаторов, чтобы непосредственно заземлить штифт питания рабочего усилителя. Вообще говоря, два параллельных конденсатора достаточно, но добавление параллельных конденсаторов может принести пользу некоторым схемам.

Параллельное соединение конденсаторов с различными значениями емкости помогает гарантировать, что на штифте источника питания можно увидеть лишь низкий результат переменного тока (AC). Это особенно важно при частоте ослабления коэффициента отторжения источника питания операционного усилителя (PSR). Этот конденсатор помогает компенсировать снижение PSR усилителя. Поддержание дорожного пути заземления с низким импедансом во многих десяти-октавных диапазонах поможет гарантировать, что вредный шум не может войти в OP AMP. На рисунке 1 показаны преимущества использования нескольких конденсаторов параллельно. На низких частотах крупные конденсаторы обеспечивают низкий путь импеданса. Но как только частота достигнет своей собственной резонансной частоты, емкость конденсатора ослабнет и постепенно кажутся индуктивными. Вот почему важно использовать несколько конденсаторов: когда частотная характеристика одного конденсатора начинает падать, частотная характеристика другого конденсатора начинает работать, поэтому он может поддерживать очень низкий импеданс переменного тока во многих десятикотящих диапазонах.

Начните непосредственно с булавок питания OP AMP; Конденсатор с наименьшей емкостью и наименьшим физическим размером должен быть размещен на той же стороне печатной платы, что и OP AMP, и как можно ближе к усилителю. Заземляющий терминал конденсатора должен быть непосредственно подключен к плоскости заземления с помощью самого короткого штифта или печатного провода. Приведенное выше подключение к земле должно быть как можно ближе к терминалу нагрузки усилителя, чтобы уменьшить помехи между терминалом мощности и терминалом заземления.

Этот процесс следует повторять для конденсаторов со следующей по величине значением емкости. Лучше всего начинать с минимального значения емкости 0,01 мкФ и поместить электролитический конденсатор 2,2 мкФ (или больший) с низким эквивалентным серийным сопротивлением (ESR) близко к нему. Конденсатор 0,01 мкФ с размером корпуса 0508 имеет очень низкую индуктивность последовательности и превосходную высокочастотную производительность.

Питание питания для питания: в другом методе конфигурации используется один или несколько обходных конденсаторов, подключенных к положительным и отрицательным клеммам питания оперативного усилителя. Этот метод обычно используется, когда трудно настроить четыре конденсатора в цепи. Его недостаток заключается в том, что размер случая конденсатора может увеличиваться, поскольку напряжение на конденсаторе вдвое превышает значение напряжения в методе обхода в одном положении. Увеличение напряжения требует увеличения номинального напряжения разбивки устройства, то есть увеличения размера корпуса. Однако этот метод может улучшить производительность PSR и искажения.

Поскольку каждая цепь и проводка различны, конфигурация, число и емкость конденсаторов должны быть определены в соответствии с требованиями фактической схемы.