Ang mga naka-print na circuit board (PCB) na mga kable ay gumaganap ng isang mahalagang papel sa mga high-speed na circuit, ngunit ito ay madalas na isa sa mga huling hakbang sa proseso ng disenyo ng circuit. Maraming mga problema sa high-speed PCB wiring, at maraming literatura ang naisulat sa paksang ito. Pangunahing tinatalakay ng artikulong ito ang mga kable ng mga high-speed circuit mula sa isang praktikal na pananaw. Ang pangunahing layunin ay tulungan ang mga bagong user na bigyang-pansin ang maraming iba't ibang isyu na kailangang isaalang-alang kapag nagdidisenyo ng mga high-speed circuit na layout ng PCB. Ang isa pang layunin ay ang magbigay ng materyal sa pagsusuri para sa mga customer na matagal nang hindi nahawakan ang mga kable ng PCB. Dahil sa limitadong layout, hindi maaaring talakayin ng artikulong ito ang lahat ng mga isyu nang detalyado, ngunit tatalakayin natin ang mga pangunahing bahagi na may pinakamalaking epekto sa pagpapabuti ng pagganap ng circuit, pagpapaikli ng oras ng disenyo, at pagtitipid ng oras ng pagbabago.

Bagama't ang pangunahing pokus dito ay sa mga circuit na nauugnay sa mga high-speed operational amplifier, ang mga problema at pamamaraan na tinalakay dito ay karaniwang naaangkop sa mga wiring na ginagamit sa karamihan ng iba pang mga high-speed analog circuit. Kapag gumagana ang operational amplifier sa isang napakataas na radio frequency (RF) frequency band, ang pagganap ng circuit ay higit na nakadepende sa layout ng PCB. Ang mga disenyo ng high-performance na circuit na mukhang maganda sa "mga guhit" ay makakakuha lamang ng ordinaryong pagganap kung sila ay apektado ng kawalang-ingat sa panahon ng mga kable. Ang paunang pagsasaalang-alang at pansin sa mahahalagang detalye sa buong proseso ng mga kable ay makakatulong na matiyak ang inaasahang pagganap ng circuit.

Diagram ng eskematiko

Kahit na ang isang mahusay na eskematiko ay hindi magagarantiya ng isang mahusay na mga kable, ang isang mahusay na mga kable ay nagsisimula sa isang mahusay na eskematiko. Mag-isip nang mabuti kapag gumuhit ng eskematiko, at dapat mong isaalang-alang ang daloy ng signal ng buong circuit. Kung mayroong isang normal at matatag na daloy ng signal mula kaliwa hanggang kanan sa eskematiko, dapat mayroong parehong magandang daloy ng signal sa PCB. Magbigay ng mas maraming kapaki-pakinabang na impormasyon hangga't maaari sa eskematiko. Dahil kung minsan ay wala ang circuit design engineer, hihilingin sa amin ng mga customer na tumulong sa paglutas ng problema sa circuit, ang mga designer, technician at engineer na nakikibahagi sa gawaing ito ay lubos na magpapasalamat, kasama na kami.

Bilang karagdagan sa mga ordinaryong reference identifier, pagkonsumo ng kuryente, at pagpapahintulot sa error, anong impormasyon ang dapat ibigay sa eskematiko? Narito ang ilang mga mungkahi upang gawing mga first-class na schematic ang mga ordinaryong schematic. Magdagdag ng mga waveform, mekanikal na impormasyon tungkol sa shell, haba ng mga naka-print na linya, mga blangko na lugar; ipahiwatig kung aling mga bahagi ang kailangang ilagay sa PCB; magbigay ng impormasyon sa pagsasaayos, mga hanay ng halaga ng bahagi, impormasyon sa pagkawala ng init, kontrolin ang impedance na mga naka-print na linya, komento, at maikling circuit Paglalarawan ng pagkilos... (at iba pa).
Huwag maniwala sa sinuman

Kung hindi ka mismo ang nagdidisenyo ng mga kable, siguraduhing maglaan ng sapat na oras upang maingat na suriin ang disenyo ng taong nag-wire. Ang isang maliit na pag-iwas ay nagkakahalaga ng isang daang beses ang lunas sa puntong ito. Huwag asahan na mauunawaan ng wiring person ang iyong mga ideya. Ang iyong opinyon at patnubay ay ang pinakamahalaga sa mga unang yugto ng proseso ng disenyo ng mga kable. Kung mas maraming impormasyon ang maaari mong ibigay, at kung mas nakikialam ka sa buong proseso ng mga kable, mas magiging maganda ang magiging resulta ng PCB. Magtakda ng pansamantalang punto ng pagkumpleto para sa pag-check ng engineer-mabilis na disenyo ng mga kable ayon sa ulat ng pag-unlad ng mga kable na gusto mo. Pinipigilan ng "closed loop" na paraan na ito ang mga kable na malihis, at sa gayon ay pinapaliit ang posibilidad ng muling paggawa.

Ang mga tagubilin na kailangang ibigay sa wiring engineer ay kinabibilangan ng: isang maikling paglalarawan ng circuit function, isang schematic diagram ng PCB na nagpapahiwatig ng input at output na mga posisyon, PCB stacking information (halimbawa, kung gaano kakapal ang board, kung gaano karaming mga layer mayroong, at detalyadong impormasyon tungkol sa bawat signal layer at ground plane-function Pagkonsumo ng kuryente, ground wire, analog signal, digital signal at RF signal); kung aling mga signal ang kinakailangan para sa bawat layer; nangangailangan ng paglalagay ng mahahalagang bahagi; ang eksaktong lokasyon ng mga bahagi ng bypass; kung aling mga nakalimbag na linya ang mahalaga; kung aling mga linya ang kailangan upang kontrolin ang impedance na naka-print na mga linya; Aling mga linya ang kailangang tumugma sa haba; ang laki ng mga bahagi; kung aling mga naka-print na linya ang kailangang malayo (o malapit sa) bawat isa; aling mga linya ang kailangang malayo (o malapit) sa isa't isa; kung aling mga bahagi ang kailangang malayo (o malapit) sa isa't isa; kung aling mga bahagi ang kailangang ilagay Sa tuktok ng PCB, alin ang nakalagay sa ibaba. Huwag kailanman magreklamo na may napakaraming impormasyon para sa iba-masyadong maliit? Sobra na ba? huwag.

Isang karanasan sa pag-aaral: Mga 10 taon na ang nakalipas, nagdisenyo ako ng multilayer surface mount circuit board-may mga bahagi sa magkabilang panig ng board. Gumamit ng maraming turnilyo upang ayusin ang board sa isang gold-plated na aluminyo na shell (dahil mayroong napakahigpit na anti-vibration indicator). Ang mga pin na nagbibigay ng bias feedthrough ay dumadaan sa board. Ang pin na ito ay konektado sa PCB sa pamamagitan ng paghihinang na mga wire. Ito ay isang napaka-komplikadong device. Ang ilang bahagi sa board ay ginagamit para sa setting ng pagsubok (SAT). Ngunit malinaw kong tinukoy ang lokasyon ng mga sangkap na ito. Maaari mo bang hulaan kung saan naka-install ang mga sangkap na ito? Sa pamamagitan ng paraan, sa ilalim ng board. Kapag kinailangang i-disassemble ng mga inhinyero at technician ng produkto ang buong device at muling buuin ang mga ito pagkatapos makumpleto ang mga setting, tila hindi sila nasisiyahan. Hindi ko na nagawang muli ang pagkakamaling ito mula noon.

Posisyon

Tulad ng sa isang PCB, lokasyon ang lahat. Kung saan maglalagay ng isang circuit sa PCB, kung saan i-install ang mga partikular na bahagi ng circuit nito, at kung ano ang iba pang mga katabing circuit, lahat ng ito ay napakahalaga.

Karaniwan, ang mga posisyon ng input, output, at power supply ay paunang natukoy, ngunit ang circuit sa pagitan ng mga ito ay kailangang "maglaro ng kanilang sariling pagkamalikhain." Ito ang dahilan kung bakit ang pagbibigay pansin sa mga detalye ng mga kable ay magbubunga ng malaking pagbabalik. Magsimula sa lokasyon ng mga pangunahing bahagi at isaalang-alang ang partikular na circuit at ang buong PCB. Ang pagtukoy sa lokasyon ng mga pangunahing bahagi at mga landas ng signal mula sa simula ay nakakatulong upang matiyak na ang disenyo ay nakakatugon sa mga inaasahang layunin sa trabaho. Ang pagkuha ng tamang disenyo sa unang pagkakataon ay maaaring mabawasan ang mga gastos at presyon-at paikliin ang ikot ng pag-unlad.

Bypass kapangyarihan

Ang pag-bypass sa power supply sa power side ng amplifier upang mabawasan ang ingay ay isang napakahalagang aspeto sa proseso ng disenyo ng PCB-kabilang ang mga high-speed operational amplifier o iba pang high-speed circuit. Mayroong dalawang karaniwang paraan ng pagsasaayos para sa pag-bypass sa mga high-speed operational amplifier.

Grounding ang power supply terminal: Ang pamamaraang ito ay ang pinaka-epektibo sa karamihan ng mga kaso, gamit ang maramihang parallel capacitors upang direktang i-ground ang power supply pin ng operational amplifier. Sa pangkalahatan, sapat na ang dalawang parallel capacitor-ngunit ang pagdaragdag ng mga parallel capacitor ay maaaring makinabang sa ilang mga circuit.

Ang parallel na koneksyon ng mga capacitor na may iba't ibang mga halaga ng kapasidad ay nakakatulong upang matiyak na ang mababang alternating current (AC) impedance lamang ang makikita sa power supply pin sa isang malawak na frequency band. Ito ay lalong mahalaga sa attenuation frequency ng operational amplifier power supply rejection ratio (PSR). Ang kapasitor na ito ay tumutulong sa pagpunan para sa pinababang PSR ng amplifier. Ang pagpapanatili ng mababang impedance ground path sa maraming sampung-oktaba na hanay ay makakatulong na matiyak na ang nakakapinsalang ingay ay hindi makakapasok sa op amp. Ipinapakita ng Figure 1 ang mga pakinabang ng paggamit ng maramihang mga capacitor nang magkatulad. Sa mababang frequency, ang malalaking capacitor ay nagbibigay ng mababang impedance ground path. Ngunit sa sandaling ang dalas ay umabot sa kanilang sariling resonant frequency, ang capacitance ng capacitor ay hihina at unti-unting lalabas na inductive. Ito ang dahilan kung bakit mahalagang gumamit ng maramihang mga capacitor: kapag ang frequency response ng isang capacitor ay nagsimulang bumaba, ang frequency response ng isa pang capacitor ay nagsisimulang gumana, upang mapanatili nito ang napakababang AC impedance sa maraming sampung-oktaba na saklaw.

Direktang magsimula sa mga power supply pin ng op amp; ang kapasitor na may pinakamaliit na kapasidad at pinakamaliit na pisikal na sukat ay dapat ilagay sa parehong bahagi ng PCB bilang op amp—at mas malapit hangga't maaari sa amplifier. Ang ground terminal ng capacitor ay dapat na direktang konektado sa ground plane na may pinakamaikling pin o naka-print na wire. Ang koneksyon sa lupa sa itaas ay dapat na mas malapit hangga't maaari sa load terminal ng amplifier upang mabawasan ang interference sa pagitan ng power terminal at ground terminal.

Ang prosesong ito ay dapat na ulitin para sa mga capacitor na may susunod na pinakamalaking halaga ng kapasidad. Pinakamainam na magsimula sa pinakamababang halaga ng kapasidad na 0.01 µF at maglagay ng 2.2 µF (o mas malaki) na electrolytic capacitor na may mababang katumbas na series resistance (ESR) malapit dito. Ang 0.01 µF capacitor na may 0508 case size ay may napakababang series inductance at mahusay na high frequency performance.

Power supply sa power supply: Ang isa pang paraan ng pagsasaayos ay gumagamit ng isa o higit pang bypass capacitor na konektado sa positibo at negatibong power supply terminal ng operational amplifier. Ang pamamaraang ito ay kadalasang ginagamit kapag mahirap i-configure ang apat na capacitor sa circuit. Ang kawalan nito ay ang laki ng kaso ng kapasitor ay maaaring tumaas dahil ang boltahe sa kabuuan ng kapasitor ay dalawang beses ang halaga ng boltahe sa paraan ng single-supply bypass. Ang pagtaas ng boltahe ay nangangailangan ng pagtaas ng na-rate na boltahe ng breakdown ng aparato, iyon ay, pagtaas ng laki ng pabahay. Gayunpaman, ang pamamaraang ito ay maaaring mapabuti ang pagganap ng PSR at pagbaluktot.

Dahil ang bawat circuit at mga kable ay magkakaiba, ang pagsasaayos, numero at halaga ng kapasidad ng mga capacitor ay dapat matukoy ayon sa mga kinakailangan ng aktwal na circuit.