Ожичење штампаних плоча (ПЦБ) игра кључну улогу у колима велике брзине, али је често један од последњих корака у процесу пројектовања кола. Постоји много проблема са брзим ПЦБ ожичењем, а на ову тему је написано много литературе. Овај чланак углавном говори о ожичењу брзих кола из практичне перспективе. Главна сврха је да се помогне новим корисницима да обрате пажњу на многа различита питања која треба узети у обзир при дизајнирању распореда ПЦБ кола за велике брзине. Друга сврха је пружање материјала за преглед за купце који неко време нису дирали ожичење ПЦБ-а. Због ограниченог изгледа, овај чланак не може детаљно да расправља о свим питањима, али ћемо разговарати о кључним деловима који имају највећи ефекат на побољшање перформанси кола, скраћивање времена пројектовања и уштеду времена модификације.

Иако је главни фокус овде на колима која се односе на брза операциона појачала, проблеми и методе о којима се овде говори су генерално применљиви на ожичење које се користи у већини других аналогних кола велике брзине. Када операциони појачавач ради у фреквентном опсегу веома високих радио фреквенција (РФ), перформансе кола у великој мери зависе од распореда ПЦБ-а. Дизајн кола високих перформанси који добро изгледају на "цртежима" могу добити уобичајене перформансе само ако су погођени непажњом током ожичења. Претходно разматрање и пажња на важне детаље током процеса ожичења помоћи ће да се осигурају очекиване перформансе кола.

Шематски дијаграм

Иако добра шема не може гарантовати добро ожичење, добро ожичење почиње добром шемом. Пажљиво размислите када цртате шему и морате узети у обзир ток сигнала читавог кола. Ако на шеми постоји нормалан и стабилан ток сигнала с лева на десно, онда би требало да постоји исти добар проток сигнала на штампаној плочи. Дајте што више корисних информација на шеми. Пошто понекад инжењер за пројектовање кола није ту, купци ће нас замолити да помогнемо у решавању проблема кола, дизајнери, техничари и инжењери ангажовани на овом послу биће веома захвални, укључујући и нас.

Поред обичних референтних идентификатора, потрошње енергије и толеранције грешке, које информације треба да буду наведене у шеми? Ево неколико предлога за претварање обичних шема у првокласне шеме. Додајте таласне облике, механичке информације о љусци, дужину штампаних линија, празна подручја; назначити које компоненте треба поставити на ПЦБ; дају информације о подешавању, опсеге вредности компоненти, информације о дисипацији топлоте, штампане линије контролне импедансе, коментаре и кратак опис радње... (и друго).
Не веруј никоме

Ако сами не дизајнирате ожичење, обавезно оставите довољно времена да пажљиво проверите дизајн особе за ожичење. Мала превенција вреди сто пута више од лека у овом тренутку. Не очекујте да ће особа за ожичење разумети ваше идеје. Ваше мишљење и упутства су најважнији у раним фазама процеса пројектовања ожичења. Што више информација можете да пружите и што више интервенишете у целом процесу ожичења, то ће резултирајући ПЦБ бити бољи. Поставите пробну тачку завршетка за инжењера за пројектовање ожичења - брзу проверу у складу са извештајем о напретку ожичења који желите. Ова метода „затворене петље“ спречава да ожичење залута, чиме се минимизира могућност прераде.

Упутства која треба да се дају инжењеру ожичења укључују: кратак опис функције кола, шематски дијаграм ПЦБ-а који показује улазне и излазне позиције, информације о слагању ПЦБ-а (на пример, колико је дебела плоча, колико слојева постоје и детаљне информације о сваком слоју сигнала и функцији уземљења Потрошња енергије, жица за уземљење, аналогни сигнал, дигитални сигнал и РФ сигнал); који су сигнали потребни за сваки слој; захтевају постављање важних компоненти; тачна локација компоненти обилазнице; које су штампане линије важне; које линије треба да контролишу штампане линије импедансе; Које линије треба да одговарају дужини; величина компоненти; које штампане линије морају бити удаљене (или близу) једна другој; које линије морају бити удаљене (или близу) једна другој; које компоненте морају бити удаљене (или близу) једна другој; које компоненте треба поставити на врх ПЦБ-а, које су постављене испод. Никада се не жалите да има превише информација за друге - премало? Да ли је то превише? немој.

Искуство учења: Пре отприлике 10 година дизајнирао сам вишеслојну плочу за површинску монтажу – компоненте су на обе стране плоче. Користите пуно шрафова да причврстите плочу у позлаћену алуминијумску шкољку (јер постоје врло строги антивибрациони индикатори). Игле које обезбеђују пристрасност пролазе кроз плочу. Овај пин је повезан са ПЦБ-ом жицама за лемљење. Ово је веома компликован уређај. Неке компоненте на плочи се користе за подешавање теста (САТ). Али ја сам јасно дефинисао локацију ових компоненти. Можете ли да погодите где су ове компоненте инсталиране? Узгред, испод даске. Када су инжењери и техничари производа морали да растављају цео уређај и поново га састављају након завршетка подешавања, деловали су веома несрећно. Од тада више нисам направио ову грешку.

Положај

Баш као у ПЦБ-у, локација је све. Где ставити коло на штампану плочу, где инсталирати његове специфичне компоненте кола и која су друга суседна кола, а све је то веома важно.

Обично су позиције улаза, излаза и напајања унапред одређене, али коло између њих треба да „игра сопствену креативност“. Због тога ће обраћање пажње на детаље ожичења донети огроман повраћај. Почните са локацијом кључних компоненти и размотрите специфично коло и цео ПЦБ. Одређивање локације кључних компоненти и сигналних путања од почетка помаже да се осигура да дизајн испуњава очекиване радне циљеве. Добијање правог дизајна први пут може смањити трошкове и притисак - и скратити развојни циклус.

Бипасс повер

Заобилажење напајања на страни напајања појачала како би се смањио шум је веома важан аспект у процесу пројектовања ПЦБ-а – укључујући брза оперативна појачала или друга кола велике брзине. Постоје две уобичајене методе конфигурације за заобилажење брзих оперативних појачала.

Уземљење терминала за напајање: Овај метод је најефикаснији у већини случајева, користећи више паралелних кондензатора за директно уземљење пина напајања оперативног појачала. Уопштено говорећи, два паралелна кондензатора су довољна - али додавање паралелних кондензатора може користити неким колима.

Паралелно повезивање кондензатора са различитим вредностима капацитивности помаже да се обезбеди да се само мала импеданса наизменичне струје (АЦ) може видети на пину напајања у широком фреквентном опсегу. Ово је посебно важно код фреквенције слабљења коефицијента одбијања напајања операционог појачавача (ПСР). Овај кондензатор помаже да се компензује смањени ПСР појачала. Одржавање путање уземљења ниске импедансе у многим опсезима од десет октава ће помоћи да се осигура да штетни шум не може ући у операцијско појачало. Слика 1 показује предности паралелног коришћења више кондензатора. На ниским фреквенцијама, велики кондензатори обезбеђују ниску импедансну путању уземљења. Али када фреквенција достигне сопствену резонантну фреквенцију, капацитет кондензатора ће ослабити и постепено ће се појавити индуктивно. Због тога је важно користити више кондензатора: када фреквенцијски одзив једног кондензатора почне да опада, фреквентни одзив другог кондензатора почиње да ради, тако да може одржавати веома ниску АЦ импеданцију у многим опсезима од десет октава.

Почните директно са пиновима за напајање оперативног појачала; кондензатор са најмањом капацитивношћу и најмањом физичком величином треба да буде постављен на истој страни ПЦБ-а као и операцијско појачало - и што је могуће ближе појачалу. Терминал за уземљење кондензатора треба да буде директно повезан са уземљењем најкраћим иглом или штампаном жицом. Надземни прикључак треба да буде што ближе терминалу за оптерећење појачала како би се смањиле сметње између терминала за напајање и терминала за уземљење.

Овај процес треба поновити за кондензаторе са следећом највећом вредношћу капацитивности. Најбоље је почети са минималном вредношћу капацитивности од 0,01 µФ и поставити електролитички кондензатор од 2,2 µФ (или већи) са ниским еквивалентним серијским отпором (ЕСР) близу њега. Кондензатор од 0,01 µФ са величином кућишта 0508 има веома ниску серијску индуктивност и одличне перформансе високе фреквенције.

Напајање за напајање: Друга метода конфигурације користи један или више премосних кондензатора повезаних преко позитивних и негативних терминала напајања операционог појачавача. Овај метод се обично користи када је тешко конфигурисати четири кондензатора у колу. Његов недостатак је што се величина кућишта кондензатора може повећати јер је напон на кондензатору двоструко већи од вредности напона у методи премоснице са једним напајањем. Повећање напона захтева повећање називног пробојног напона уређаја, односно повећање величине кућишта. Међутим, овај метод може побољшати ПСР и перформансе изобличења.

Пошто су свако коло и ожичење различити, конфигурацију, број и вредност капацитивности кондензатора треба одредити у складу са захтевима стварног кола.