پرنٹ شدہ سرکٹ بورڈ (PCB) وائرنگ تیز رفتار سرکٹس میں کلیدی کردار ادا کرتی ہے، لیکن یہ اکثر سرکٹ ڈیزائن کے عمل کے آخری مراحل میں سے ایک ہوتا ہے۔ تیز رفتار پی سی بی وائرنگ کے ساتھ بہت سے مسائل ہیں، اور اس موضوع پر بہت ادب لکھا گیا ہے. یہ مضمون بنیادی طور پر عملی نقطہ نظر سے تیز رفتار سرکٹس کی وائرنگ پر بحث کرتا ہے۔ بنیادی مقصد نئے صارفین کو بہت سے مختلف مسائل پر توجہ دینے میں مدد کرنا ہے جن پر ہائی سپیڈ سرکٹ PCB لے آؤٹ ڈیزائن کرتے وقت غور کرنے کی ضرورت ہے۔ ایک اور مقصد ان صارفین کے لیے جائزہ مواد فراہم کرنا ہے جنہوں نے تھوڑی دیر سے پی سی بی کی وائرنگ کو ہاتھ نہیں لگایا۔ محدود ترتیب کی وجہ سے، یہ مضمون تمام مسائل پر تفصیل سے بات نہیں کر سکتا، لیکن ہم ان اہم حصوں پر بات کریں گے جو سرکٹ کی کارکردگی کو بہتر بنانے، ڈیزائن کے وقت کو کم کرنے، اور ترمیم کے وقت کو بچانے پر سب سے زیادہ اثر ڈالتے ہیں۔

اگرچہ یہاں بنیادی توجہ ہائی اسپیڈ آپریشنل ایمپلیفائرز سے متعلق سرکٹس پر ہے، لیکن یہاں جن مسائل اور طریقے زیر بحث آئے ہیں وہ عام طور پر دیگر ہائی اسپیڈ اینالاگ سرکٹس میں استعمال ہونے والی وائرنگ پر لاگو ہوتے ہیں۔ جب آپریشنل ایمپلیفائر بہت زیادہ ریڈیو فریکوئنسی (RF) فریکوئنسی بینڈ میں کام کرتا ہے، تو سرکٹ کی کارکردگی زیادہ تر پی سی بی لے آؤٹ پر منحصر ہوتی ہے۔ اعلی کارکردگی والے سرکٹ ڈیزائن جو "ڈرائنگز" پر اچھے لگتے ہیں صرف اس صورت میں عام کارکردگی حاصل کر سکتے ہیں جب وہ وائرنگ کے دوران لاپرواہی سے متاثر ہوں۔ وائرنگ کے پورے عمل میں اہم تفصیلات پر پہلے سے غور کرنا اور توجہ دینے سے سرکٹ کی متوقع کارکردگی کو یقینی بنانے میں مدد ملے گی۔

اسکیمیٹک خاکہ

اگرچہ ایک اچھی منصوبہ بندی اچھی وائرنگ کی ضمانت نہیں دے سکتی، لیکن ایک اچھی وائرنگ اچھی منصوبہ بندی سے شروع ہوتی ہے۔ اسکیمیٹک ڈرائنگ کرتے وقت احتیاط سے سوچیں، اور آپ کو پورے سرکٹ کے سگنل کے بہاؤ پر غور کرنا چاہیے۔ اگر اسکیمیٹک میں بائیں سے دائیں طرف ایک عام اور مستحکم سگنل کا بہاؤ ہے، تو پی سی بی پر وہی اچھا سگنل بہاؤ ہونا چاہیے۔ اسکیمیٹک پر زیادہ سے زیادہ مفید معلومات دیں۔ کیونکہ بعض اوقات سرکٹ ڈیزائن انجینئر وہاں نہیں ہوتا ہے، صارفین ہم سے سرکٹ کے مسئلے کو حل کرنے میں مدد کے لیے کہیں گے، اس کام میں مصروف ڈیزائنرز، ٹیکنیشنز اور انجینئرز ہم سمیت بہت مشکور ہوں گے۔

عام حوالہ شناخت کنندگان، بجلی کی کھپت، اور غلطی کو برداشت کرنے کے علاوہ، اسکیمیٹک میں کیا معلومات دی جانی چاہئیں؟ عام اسکیمیٹکس کو فرسٹ کلاس اسکیمیٹکس میں تبدیل کرنے کے لیے یہاں کچھ تجاویز ہیں۔ ویوفارمز، شیل کے بارے میں مکینیکل معلومات، پرنٹ شدہ لائنوں کی لمبائی، خالی جگہیں شامل کریں۔ اس بات کی نشاندہی کریں کہ پی سی بی پر کن اجزاء کو رکھنے کی ضرورت ہے۔ ایڈجسٹمنٹ کی معلومات، اجزاء کی قدر کی حدود، گرمی کی کھپت کی معلومات، کنٹرول مائبادی پرنٹ شدہ لائنیں، تبصرے، اور مختصر سرکٹس ایکشن کی تفصیل... (اور دیگر) دیں۔
کسی پر یقین نہ کریں۔

اگر آپ خود وائرنگ ڈیزائن نہیں کر رہے ہیں، تو یقینی بنائیں کہ وائرنگ والے شخص کے ڈیزائن کو احتیاط سے چیک کرنے کے لیے کافی وقت دیں۔ ایک چھوٹی سی روک تھام اس وقت علاج سے سو گنا زیادہ ہے۔ وائرنگ والے سے یہ توقع نہ رکھیں کہ وہ آپ کے خیالات کو سمجھے گا۔ وائرنگ ڈیزائن کے عمل کے ابتدائی مراحل میں آپ کی رائے اور رہنمائی سب سے اہم ہے۔ آپ جتنی زیادہ معلومات فراہم کر سکتے ہیں، اور آپ وائرنگ کے پورے عمل میں جتنی زیادہ مداخلت کریں گے، نتیجہ پی سی بی اتنا ہی بہتر ہوگا۔ وائرنگ ڈیزائن انجینئر کے لیے ایک عارضی تکمیلی نقطہ مقرر کریں- وائرنگ کی پیشرفت کی رپورٹ کے مطابق جو آپ چاہتے ہیں۔ یہ "بند لوپ" طریقہ وائرنگ کو گمراہ ہونے سے روکتا ہے، اس طرح دوبارہ کام کے امکان کو کم کرتا ہے۔

وائرنگ انجینئر کو جو ہدایات دینے کی ضرورت ہے ان میں شامل ہیں: سرکٹ فنکشن کی مختصر تفصیل، پی سی بی کا اسکیمیٹک ڈایاگرام جس میں ان پٹ اور آؤٹ پٹ پوزیشنز کی نشاندہی ہوتی ہے، پی سی بی اسٹیکنگ کی معلومات (مثال کے طور پر، بورڈ کتنا موٹا ہے، کتنی پرتیں ہر سگنل پرت اور زمینی جہاز کے فنکشن کے بارے میں تفصیلی معلومات موجود ہیں، بجلی کی کھپت، زمینی تار، اینالاگ سگنل، ڈیجیٹل سگنل اور RF سگنل)؛ ہر پرت کے لیے کون سے سگنل درکار ہیں؛ اہم اجزاء کی جگہ کی ضرورت ہے؛ بائی پاس اجزاء کا صحیح مقام؛ کون سی پرنٹ لائنیں اہم ہیں؛ کن لائنوں کو مائبادا پرنٹ شدہ لائنوں کو کنٹرول کرنے کی ضرورت ہے۔ کن لائنوں کو لمبائی سے ملنے کی ضرورت ہے؛ اجزاء کا سائز؛ کون سی پرنٹ شدہ لائنوں کو ایک دوسرے سے دور (یا قریب) ہونے کی ضرورت ہے۔ کن لائنوں کو ایک دوسرے سے دور (یا قریب) ہونا ضروری ہے؛ کن اجزاء کو ایک دوسرے سے دور (یا قریب) ہونے کی ضرورت ہے۔ کون سے اجزاء کو پی سی بی کے اوپر رکھنے کی ضرورت ہے، کون سے نیچے رکھے گئے ہیں۔ کبھی شکایت نہ کریں کہ دوسروں کے لیے بہت زیادہ معلومات ہیں- بہت کم؟ کیا یہ بہت زیادہ ہے؟ مت کرو.

ایک سیکھنے کا تجربہ: تقریباً 10 سال پہلے، میں نے ایک ملٹی لیئر سطح کے ماؤنٹ سرکٹ بورڈ کو ڈیزائن کیا تھا- بورڈ کے دونوں طرف اجزاء ہیں۔ گولڈ چڑھایا ایلومینیم شیل میں بورڈ کو ٹھیک کرنے کے لیے بہت سارے پیچ استعمال کریں (کیونکہ وہاں بہت سخت اینٹی وائبریشن اشارے ہیں)۔ پن جو تعصب فیڈ تھرو فراہم کرتے ہیں وہ بورڈ سے گزرتے ہیں۔ یہ پن سولڈرنگ تاروں کے ذریعے پی سی بی سے منسلک ہے۔ یہ ایک بہت ہی پیچیدہ ڈیوائس ہے۔ بورڈ پر کچھ اجزاء ٹیسٹ سیٹنگ (SAT) کے لیے استعمال ہوتے ہیں۔ لیکن میں نے واضح طور پر ان اجزاء کے مقام کی وضاحت کی ہے۔ کیا آپ اندازہ لگا سکتے ہیں کہ یہ اجزاء کہاں نصب ہیں؟ ویسے، بورڈ کے نیچے. جب پروڈکٹ انجینئرز اور ٹیکنیشنز کو سیٹنگ مکمل کرنے کے بعد پوری ڈیوائس کو الگ کرنا پڑا اور انہیں دوبارہ جوڑنا پڑا تو وہ بہت ناخوش نظر آئے۔ اس کے بعد میں نے دوبارہ یہ غلطی نہیں کی۔

پوزیشن

بالکل اسی طرح جیسے پی سی بی میں، مقام سب کچھ ہے۔ پی سی بی پر سرکٹ کہاں لگانا ہے، اس کے مخصوص سرکٹ کے اجزاء کہاں نصب کرنے ہیں، اور دوسرے ملحقہ سرکٹ کون سے ہیں، یہ سب بہت اہم ہیں۔

عام طور پر، ان پٹ، آؤٹ پٹ، اور پاور سپلائی کی پوزیشنیں پہلے سے متعین ہوتی ہیں، لیکن ان کے درمیان سرکٹ کو "اپنی تخلیقی صلاحیتوں کو کھیلنے" کی ضرورت ہوتی ہے۔ یہی وجہ ہے کہ وائرنگ کی تفصیلات پر توجہ دینے سے بہت زیادہ منافع ملے گا۔ کلیدی اجزاء کے مقام سے شروع کریں اور مخصوص سرکٹ اور پورے پی سی بی پر غور کریں۔ شروع سے اہم اجزاء اور سگنل کے راستوں کے مقام کی وضاحت کرنے سے یہ یقینی بنانے میں مدد ملتی ہے کہ ڈیزائن متوقع کام کے اہداف کو پورا کرتا ہے۔ پہلی بار صحیح ڈیزائن حاصل کرنا لاگت اور دباؤ کو کم کر سکتا ہے- اور ترقی کے دور کو مختصر کر سکتا ہے۔

بائی پاس پاور

شور کو کم کرنے کے لیے ایمپلیفائر کے پاور سائیڈ پر پاور سپلائی کو نظرانداز کرنا PCB ڈیزائن کے عمل میں ایک بہت اہم پہلو ہے جس میں تیز رفتار آپریشنل ایمپلیفائر یا دیگر تیز رفتار سرکٹس شامل ہیں۔ تیز رفتار آپریشنل امپلیفائر کو نظرانداز کرنے کے لیے ترتیب کے دو عام طریقے ہیں۔

پاور سپلائی ٹرمینل کو گراؤنڈ کرنا: یہ طریقہ زیادہ تر معاملات میں سب سے زیادہ موثر ہے، متعدد متوازی کیپسیٹرز کا استعمال کرتے ہوئے آپریشنل ایمپلیفائر کے پاور سپلائی پن کو براہ راست گراؤنڈ کیا جاتا ہے۔ عام طور پر، دو متوازی capacitors کافی ہیں لیکن متوازی capacitors کو شامل کرنے سے کچھ سرکٹس کو فائدہ ہوسکتا ہے.

مختلف اہلیت کی اقدار کے ساتھ کیپسیٹرز کا متوازی کنکشن اس بات کو یقینی بنانے میں مدد کرتا ہے کہ وسیع فریکوئنسی بینڈ پر پاور سپلائی پن پر صرف کم الٹرنیٹنگ کرنٹ (AC) مائبادا دیکھا جا سکتا ہے۔ یہ خاص طور پر آپریشنل ایمپلیفائر پاور سپلائی ریجیکشن ریشو (PSR) کی کشندگی کی فریکوئنسی پر اہم ہے۔ یہ کپیسیٹر ایمپلیفائر کے کم ہونے والے PSR کی تلافی میں مدد کرتا ہے۔ بہت سے دس آکٹیو رینجز میں کم رکاوٹ والے زمینی راستے کو برقرار رکھنے سے اس بات کو یقینی بنانے میں مدد ملے گی کہ نقصان دہ شور opamp میں داخل نہ ہو سکے۔ شکل 1 متوازی طور پر متعدد کیپسیٹرز استعمال کرنے کے فوائد کو ظاہر کرتا ہے۔ کم تعدد پر، بڑے کیپسیٹرز کم رکاوٹ زمینی راستہ فراہم کرتے ہیں۔ لیکن ایک بار جب فریکوئنسی اپنی گونجنے والی فریکوئنسی تک پہنچ جاتی ہے، تو کپیسیٹر کی گنجائش کمزور ہو جائے گی اور آہستہ آہستہ آمادہ نظر آئے گی۔ اس لیے ایک سے زیادہ کیپسیٹرز کا استعمال کرنا ضروری ہے: جب ایک کپیسیٹر کا فریکوئنسی رسپانس گرنا شروع ہو جاتا ہے، تو دوسرے کپیسیٹر کا فریکوئنسی رسپانس کام کرنا شروع کر دیتا ہے، اس لیے یہ کئی دس آکٹیو رینجز میں بہت کم AC مائبادا برقرار رکھ سکتا ہے۔

اوپی ایم پی کے پاور سپلائی پنوں سے براہ راست شروع کریں۔ سب سے چھوٹی کیپیسیٹینس اور سب سے چھوٹے جسمانی سائز والے کیپیسیٹر کو PCB کے اسی طرف رکھا جانا چاہیے جہاں op amp ہے — اور جتنا ممکن ہو ایمپلیفائر کے قریب ہو۔ کپیسیٹر کا زمینی ٹرمینل براہ راست زمینی جہاز سے مختصر ترین پن یا پرنٹ شدہ تار سے منسلک ہونا چاہیے۔ پاور ٹرمینل اور گراؤنڈ ٹرمینل کے درمیان مداخلت کو کم کرنے کے لیے اوپر کا زمینی کنکشن ایمپلیفائر کے لوڈ ٹرمینل کے جتنا ممکن ہو قریب ہونا چاہیے۔

اگلی سب سے بڑی اہلیت کی قیمت والے کیپسیٹرز کے لیے اس عمل کو دہرایا جانا چاہیے۔ 0.01 µF کی کم از کم اہلیت کی قدر سے شروع کرنا اور اس کے قریب کم مساوی سیریز مزاحمت (ESR) کے ساتھ 2.2 µF (یا اس سے بڑا) الیکٹرولائٹک کپیسیٹر رکھنا بہتر ہے۔ 0508 کیس سائز کے ساتھ 0.01 µF کپیسیٹر بہت کم سیریز انڈکٹنس اور بہترین اعلی تعدد کارکردگی کا حامل ہے۔

پاور سپلائی کو پاور سپلائی: کنفیگریشن کا ایک اور طریقہ آپریشنل ایمپلیفائر کے مثبت اور منفی پاور سپلائی ٹرمینلز سے منسلک ایک یا زیادہ بائی پاس کیپسیٹرز کا استعمال کرتا ہے۔ یہ طریقہ عام طور پر استعمال کیا جاتا ہے جب سرکٹ میں چار کیپسیٹرز کو ترتیب دینا مشکل ہوتا ہے۔ اس کا نقصان یہ ہے کہ کیپیسیٹر کے کیس سائز میں اضافہ ہو سکتا ہے کیونکہ سنگل سپلائی بائی پاس کے طریقہ کار میں کپیسیٹر کے پار وولٹیج وولٹیج کی قدر سے دوگنا ہے۔ وولٹیج کو بڑھانے کے لیے ڈیوائس کے ریٹیڈ بریک ڈاؤن وولٹیج کو بڑھانے کی ضرورت ہوتی ہے، یعنی ہاؤسنگ کا سائز بڑھانا۔ تاہم، یہ طریقہ PSR اور بگاڑ کی کارکردگی کو بہتر بنا سکتا ہے۔

چونکہ ہر ایک سرکٹ اور وائرنگ مختلف ہوتی ہے، اس لیے کیپسیٹرز کی ترتیب، تعداد اور اہلیت کی قدر کا تعین اصل سرکٹ کی ضروریات کے مطابق کیا جانا چاہیے۔