Vedenie dosky s tlačenými obvodmi (PCB) hrá kľúčovú úlohu vo vysokorýchlostných obvodoch, ale často je to jeden z posledných krokov v procese navrhovania obvodov. Existuje veľa problémov s vysokorýchlostným zapojením PCB a na túto tému bolo napísaných veľa literatúry. Tento článok pojednáva hlavne o zapojení vysokorýchlostných obvodov z praktického hľadiska. Hlavným cieľom je pomôcť novým používateľom venovať pozornosť mnohým rôznym problémom, ktoré je potrebné zohľadniť pri navrhovaní rozloženia PCB vysokorýchlostných obvodov. Ďalším cieľom je poskytnúť recenzný materiál pre zákazníkov, ktorí sa na chvíľu nedotkli zapojenia PCB. Z dôvodu obmedzeného rozloženia tento článok nemôže podrobne diskutovať o všetkých problémoch, ale budeme diskutovať o kľúčových častiach, ktoré majú najväčší vplyv na zlepšenie výkonu obvodu, skrátenie času návrhu a čas na úpravu času.

Aj keď sa tu hlavným zameraním zameriava na obvody súvisiace s vysokorýchlostnými prevádzkovými zosilňovačmi, problémy a metódy, o ktorých sa tu diskutuje, sa vo všeobecnosti vzťahujú na zapojenie používané vo väčšine ostatných vysokorýchlostných analógových obvodov. Keď prevádzkový zosilňovač funguje vo veľmi vysokom pásme vysokofrekvenčných (RF) frekvenčného pásma, výkon obvodu do značnej miery závisí od rozloženia PCB. Vysoko výkonné návrhy obvodov, ktoré vyzerajú dobre na „výkresoch“, môžu získať obyčajný výkon iba vtedy, ak sú ovplyvnené nedbanlivosťou počas zapojenia. Predbežné zváženie a pozornosť k dôležitým detailom počas celého procesu zapojenia pomôže zabezpečiť očakávaný výkon obvodu.

Schéma

Aj keď dobrá schéma nemôže zaručiť dobré zapojenie, dobré zapojenie sa začína dobrou schémou. Pri kreslení schémy premýšľajte a musíte zvážiť tok signálu celého obvodu. Ak je v schéme normálny a stabilný tok signálu zľava doprava, potom by mal byť rovnaký dobrý tok signálu na DPS. Uveďte čo najviac užitočných informácií o schéme. Pretože niekedy tam nie je inžinier obvodu, zákazníci nás požiadajú, aby sme pomohli vyriešiť problém s obvodom, dizajnéri, technici a inžinieri zapojení do tejto práce budú veľmi vďační vrátane nás.

Aké informácie by mali byť poskytnuté okrem bežných referenčných identifikátorov, spotreby energie a tolerancie chýb v schéme? Tu je niekoľko návrhov na premenu bežných schém na prvotriedne schémy. Pridajte krivky, mechanické informácie o škrupine, dĺžke tlačených čiar, prázdnych oblastí; Uveďte, ktoré komponenty musia byť umiestnené na DPS; Uveďte informácie o úpravách, rozsahy hodnoty komponentov, informácie o rozptyle tepla, riadiace impedančné riadky, komentáre a krátke obvody Opis akcie… (a ďalšie).
Neverte nikomu

Ak sami navrhujete zapojenie, nezabudnite poskytnúť dostatok času, aby ste starostlivo skontrolovali dizajn osoby zapojenia. V tomto bode má hodnota malej prevencie sto nápravy. Neočakávajte, že osoba zapojenia pochopí vaše nápady. Váš názor a vedenie sú najdôležitejšie v počiatočných fázach procesu navrhovania zapojenia. Čím viac informácií môžete poskytnúť, a čím viac zasiahnete do celého procesu zapojenia, tým lepšie bude výsledná DPS. Nastavte predbežný bod dokončenia pre kontrolu inžinierového inžiniera zapojenia podľa správy, ktoré chcete. Táto metóda „uzavretej slučky“ zabraňuje zapojeniu v scenári, čím sa minimalizuje možnosť prepracovania.

Pokyny, ktoré je potrebné poskytnúť inžiniera zapojenia, zahŕňajú: krátky opis funkcie obvodu, schematický diagram DPS, ktorý označuje vstupné a výstupné polohy, informácie o stohovaní DPS (napríklad, ako hrubá je doska, koľko vrstiev je a podrobné informácie o každej vrstve signálu a prízemnej vrstve, konzumáciu energie, vodiča, analogový signál, digitálny signál a signál RF); ktoré signály sú potrebné pre každú vrstvu; vyžadovať umiestnenie dôležitých komponentov; presné umiestnenie obtokových komponentov; ktoré tlačené čiary sú dôležité; ktoré čiary musia ovládať impedančné tlačené čiary; Ktoré čiary musia zodpovedať dĺžke; veľkosť komponentov; ktoré tlačené čiary musia byť navzájom ďaleko (alebo blízko); ktoré čiary sa musia navzájom navzájom (alebo blízko); ktoré komponenty musia byť ďaleko (alebo sa navzájom blízko; Ktoré komponenty musia byť umiestnené na hornej časti DPS, ktoré sú umiestnené nižšie. Nikdy sa nesťažujte, že pre ostatných je príliš veľa informácií? Je to príliš veľa? Nie.

Skúsenosti s učením: Asi pred 10 rokmi som navrhol viacvrstvovú dosku s obvodmi povrchových obvodov na obvodoch na oboch stranách dosky. Na opravu dosky v hliníkovom škrupine (pretože existujú veľmi prísne ukazovatele proti vibrácii). PIN, ktoré poskytujú skreslenie, prechádzajú doskou. Tento kolík je pripojený k DPS pri spájkovacích vodičoch. Toto je veľmi komplikované zariadenie. Niektoré komponenty na doske sa používajú na nastavenie testu (SAT). Ale jasne som definoval umiestnenie týchto komponentov. Dokážete uhádnuť, kde sú tieto komponenty nainštalované? Mimochodom, pod predstavenstvom. Keď inžinieri produktov a technici museli rozobrať celé zariadenie a po dokončení nastavení ich znova zostavili, zdali sa veľmi nešťastní. Odvtedy som túto chybu neurobil.

Pozícia

Rovnako ako v doske, aj umiestnenie je všetko. Kam umiestniť obvod na DPS, kde nainštalovať jeho konkrétne komponenty obvodu a aké sú ostatné susedné obvody, z ktorých všetky sú veľmi dôležité.

Zvyčajne sú vopred určené polohy vstupu, výstupu a zdroja napájania, ale obvod medzi nimi musí „hrať svoju vlastnú kreativitu“. Z tohto dôvodu bude venovať pozornosť detailom zapojenia obrovské výnosy. Začnite s umiestnením kľúčových komponentov a zvážte konkrétny obvod a celú DPS. Zadanie umiestnenia kľúčových komponentov a signálnych ciest od začiatku pomáha zabezpečiť, aby dizajn splnil očakávané pracovné ciele. Prvýkrát získanie správneho dizajnu môže znížiť náklady a tlak a skrátiť vývojový cyklus.

Obchádzka

Obchádzanie napájania na výkonovej strane zosilňovača, aby sa znížil hluk, je veľmi dôležitým aspektom v procese návrhu PCB vrátane vysokorýchlostných operačných zosilňovačov alebo iných vysokorýchlostných obvodov. Existujú dve bežné konfiguračné metódy na obchádzanie vysokorýchlostných prevádzkových zosilňovačov.

Uzemnenie terminálu napájania: Táto metóda je vo väčšine prípadov najúčinnejšia a používa viac paralelných kondenzátorov na priame uzemnenie napájacieho kolíka prevádzkového zosilňovača. Všeobecne povedané, dva paralelné kondenzátory sú dostatočným, ale pridaním paralelných kondenzátorov môžu byť prínosom pre niektoré obvody.

Paralelné spojenie kondenzátorov s rôznymi hodnotami kapacity pomáha zabezpečiť, aby na kolíku napájacieho zdroja v širokom frekvenčnom pásme bolo možné vidieť iba nízku impedanciu striedavého prúdu (AC) (AC). To je obzvlášť dôležité pri frekvencii útlmu pomeru rejekcie napájania prevádzkového zosilňovača (PSR). Tento kondenzátor pomáha kompenzovať znížený PSR zosilňovača. Udržiavanie terénu s nízkou impedančnou pozemnou cestou v mnohých desať-oktávových rozsahoch pomôže zabezpečiť, aby škodlivý hluk nemohol vstúpiť do OP zosilňovača. Obrázok 1 ukazuje výhody použitia viacerých kondenzátorov paralelne. Pri nízkych frekvenciách poskytujú veľké kondenzátory nízku impedančnú pozemnú cestu. Ale akonáhle frekvencia dosiahne svoju vlastnú rezonančnú frekvenciu, kapacita kondenzátora bude oslabiť a postupne sa javí induktívna. Z tohto dôvodu je dôležité používať viacero kondenzátorov: keď frekvenčná odozva jedného kondenzátora začne klesať, frekvenčná odozva druhého kondenzátora začne fungovať, takže môže udržať veľmi nízku impedanciu striedavého prúdu v mnohých desiatich oktávových rozsahoch.

Začnite priamo pomocou kolíkov napájania OP AMP; Kondenzátor s najmenšou kapacitou a najmenšou fyzickou veľkosťou by sa mal umiestniť na rovnakú stranu DPS ako OP AMP - a čo najbližšie k zosilňovača. Uzemnený terminál kondenzátora by mal byť priamo pripojený k pozemnej rovine s najkratším kolíkom alebo tlačeným drôtom. Vyššie uvedené pripojenie by malo byť čo najbližšie k zaťaženiu svorky zosilňovača, aby sa znížilo rušenie medzi napájacím terminálom a zemným terminálom.

Tento proces by sa mal opakovať pre kondenzátory s ďalšou najväčšou hodnotou kapacity. Najlepšie je začať s minimálnou kapacitnou hodnotou 0,01 µF a umiestniť 2,2 µF (alebo väčší) elektrolytický kondenzátor s nízkym odporom série s nízkym ekvivalentom (ESR). Kondenzátor 0,01 µF s veľkosťou puzdra 0508 má veľmi nízku sériu indukčnosti a vynikajúci vysokofrekvenčný výkon.

Napájanie na napájanie: Ďalšia metóda konfigurácie používa jeden alebo viac kondenzátorov obtoku pripojených cez kladné a záporné napájacie terminály prevádzkového zosilňovača. Táto metóda sa zvyčajne používa, keď je ťažké nakonfigurovať štyri kondenzátory v obvode. Jeho nevýhodou je, že veľkosť prípadu kondenzátora sa môže zvýšiť, pretože napätie naprieč kondenzátorom je dvojnásobok hodnoty napätia v metóde obtoku s jednou zásobou. Zvýšenie napätia si vyžaduje zvýšenie menovité rozkladné napätie zariadenia, to znamená zväčšenie veľkosti krytu. Táto metóda však môže zlepšiť výkon PSR a skreslenie.

Pretože každý obvod a zapojenie je inak, konfigurácia, číslo a kapacitná hodnota kondenzátorov by sa mala určiť podľa požiadaviek skutočného obvodu.