Hệ thống dây điện mạch in (PCB) đóng vai trò chính trong các mạch tốc độ cao, nhưng nó thường là một trong những bước cuối cùng trong quy trình thiết kế mạch. Có nhiều vấn đề với hệ thống dây PCB tốc độ cao, và rất nhiều tài liệu đã được viết về chủ đề này. Bài viết này chủ yếu thảo luận về hệ thống dây của các mạch tốc độ cao từ góc độ thực tế. Mục đích chính là giúp người dùng mới chú ý đến nhiều vấn đề khác nhau cần được xem xét khi thiết kế bố cục PCB tốc độ cao. Một mục đích khác là cung cấp một tài liệu đánh giá cho những khách hàng chưa chạm vào hệ thống dây điện PCB trong một thời gian. Do bố cục hạn chế, bài viết này không thể thảo luận chi tiết về tất cả các vấn đề, nhưng chúng tôi sẽ thảo luận về các phần chính có ảnh hưởng lớn nhất trong việc cải thiện hiệu suất mạch, rút ​​ngắn thời gian thiết kế và tiết kiệm thời gian sửa đổi.

Mặc dù trọng tâm chính ở đây là các mạch liên quan đến các bộ khuếch đại hoạt động tốc độ cao, các vấn đề và phương pháp được thảo luận ở đây thường có thể áp dụng cho hệ thống dây điện được sử dụng trong hầu hết các mạch tương tự tốc độ cao khác. Khi bộ khuếch đại hoạt động hoạt động trong dải tần số tần số vô tuyến (RF) rất cao, hiệu suất của mạch chủ yếu phụ thuộc vào bố cục PCB. Các thiết kế mạch hiệu suất cao trông đẹp trên các bản vẽ trên mạng chỉ có thể có được hiệu suất thông thường nếu chúng bị ảnh hưởng bởi sự bất cẩn trong quá trình nối dây. Ghế dự đoán và chú ý đến các chi tiết quan trọng trong suốt quá trình hệ thống dây điện sẽ giúp đảm bảo hiệu suất mạch dự kiến.

Sơ đồ sơ đồ

Mặc dù một sơ đồ tốt không thể đảm bảo một hệ thống dây điện tốt, một hệ thống dây điện tốt bắt đầu với một sơ đồ tốt. Hãy suy nghĩ cẩn thận khi vẽ sơ đồ và bạn phải xem xét luồng tín hiệu của toàn bộ mạch. Nếu có một luồng tín hiệu bình thường và ổn định từ trái sang phải trong sơ đồ, thì sẽ có dòng tín hiệu tốt tương tự trên PCB. Cung cấp càng nhiều thông tin hữu ích càng tốt trên sơ đồ. Bởi vì đôi khi các kỹ sư thiết kế mạch không có ở đó, khách hàng sẽ yêu cầu chúng tôi giúp giải quyết vấn đề mạch, các nhà thiết kế, kỹ thuật viên và kỹ sư tham gia vào công việc này sẽ rất biết ơn, bao gồm cả chúng tôi.

Ngoài các định danh tham chiếu thông thường, tiêu thụ năng lượng và dung sai lỗi, nên đưa ra thông tin nào trong sơ đồ? Dưới đây là một số gợi ý để biến sơ đồ thông thường thành sơ đồ hạng nhất. Thêm dạng sóng, thông tin cơ học về vỏ, chiều dài của các đường in, khu vực trống; Cho biết các thành phần nào cần được đặt trên PCB; Cung cấp thông tin điều chỉnh, phạm vi giá trị thành phần, thông tin phân tán nhiệt, kiểm soát các dòng in, nhận xét và mạch ngắn mô tả hành động mô tả (và các thông tin khác).
Đừng tin ai

Nếu bạn không tự thiết kế hệ thống dây điện, hãy chắc chắn cho phép nhiều thời gian để kiểm tra cẩn thận thiết kế của người dây. Một phòng ngừa nhỏ có giá trị một trăm lần biện pháp khắc phục vào thời điểm này. Đừng mong đợi người hệ thống dây điện hiểu ý tưởng của bạn. Ý kiến ​​và hướng dẫn của bạn là quan trọng nhất trong giai đoạn đầu của quá trình thiết kế hệ thống dây điện. Càng nhiều thông tin bạn có thể cung cấp và bạn càng can thiệp vào toàn bộ quá trình nối dây, PCB sẽ càng tốt. Đặt một điểm hoàn thành dự kiến ​​cho kiểm tra kỹ sư thiết kế hệ thống dây điện theo báo cáo tiến độ dây mà bạn muốn. Phương pháp vòng lặp khép kín này ngăn chặn hệ thống dây điện đi lạc lối, do đó giảm thiểu khả năng làm lại.

Các hướng dẫn cần được cung cấp cho kỹ sư dây bao gồm: một mô tả ngắn về hàm mạch, sơ đồ của PCB cho biết vị trí đầu vào và đầu ra, thông tin xếp chồng PCB (ví dụ: bảng có bao nhiêu lớp và thông tin chi tiết về tín hiệu) tín hiệu nào được yêu cầu cho mỗi lớp; yêu cầu vị trí của các thành phần quan trọng; vị trí chính xác của các thành phần bỏ qua; Những dòng in là quan trọng; Những dòng nào cần kiểm soát các dòng in trở kháng; Những dòng nào cần phù hợp với độ dài; kích thước của các thành phần; những dòng in nào cần phải ở xa (hoặc gần) với nhau; Những dòng nào cần phải ở xa (hoặc gần) với nhau; Những thành phần nào cần phải ở rất xa (hoặc gần gũi với nhau; Các thành phần nào cần được đặt trên đỉnh của PCB, những thành phần được đặt bên dưới. Đừng bao giờ phàn nàn rằng có quá nhiều thông tin cho những người khác-quá ít? Có quá nhiều không? Đừng.

Một trải nghiệm học tập: Khoảng 10 năm trước, tôi đã thiết kế một bảng mạch gắn bề mặt đa lớp-có các thành phần ở cả hai bên của bảng. Sử dụng rất nhiều ốc vít để cố định bảng trong vỏ nhôm mạ vàng (vì có các chỉ số chống rung rất nghiêm ngặt). Các chân cung cấp nguồn cấp dữ liệu thiên vị đi qua bảng. Chân này được kết nối với PCB bằng dây hàn. Đây là một thiết bị rất phức tạp. Một số thành phần trên bảng được sử dụng để cài đặt thử nghiệm (SAT). Nhưng tôi đã xác định rõ ràng vị trí của các thành phần này. Bạn có thể đoán được nơi các thành phần này được cài đặt không? Nhân tiện, dưới bảng. Khi các kỹ sư và kỹ thuật viên sản phẩm phải tháo rời toàn bộ thiết bị và lắp lại chúng sau khi hoàn thành cài đặt, chúng có vẻ rất không vui. Tôi đã không phạm sai lầm này một lần nữa kể từ đó.

Chức vụ

Giống như trong PCB, vị trí là tất cả. Nơi đặt một mạch trên PCB, nơi cài đặt các thành phần mạch cụ thể của nó và các mạch liền kề khác là gì, tất cả đều rất quan trọng.

Thông thường, các vị trí của đầu vào, đầu ra và cung cấp năng lượng được xác định trước, nhưng mạch giữa chúng cần phải chơi sáng tạo của riêng họ. Đây là lý do tại sao chú ý đến các chi tiết hệ thống dây điện sẽ mang lại lợi nhuận rất lớn. Bắt đầu với vị trí của các thành phần chính và xem xét mạch cụ thể và toàn bộ PCB. Chỉ định vị trí của các thành phần chính và đường dẫn tín hiệu từ đầu giúp đảm bảo rằng thiết kế đáp ứng các mục tiêu công việc dự kiến. Có được thiết kế phù hợp lần đầu tiên có thể giảm chi phí và áp lực-và rút ngắn chu kỳ phát triển.

Bỏ qua sức mạnh

Bỏ qua nguồn điện ở phía công suất của bộ khuếch đại để giảm nhiễu là một khía cạnh rất quan trọng trong quy trình thiết kế PCB-bao gồm các bộ khuếch đại vận hành tốc độ cao hoặc các mạch tốc độ cao khác. Có hai phương pháp cấu hình phổ biến để bỏ qua các bộ khuếch đại vận hành tốc độ cao.

Căn cứ vào thiết bị đầu cuối cung cấp năng lượng: Phương pháp này là hiệu quả nhất trong hầu hết các trường hợp, sử dụng nhiều tụ điện song song để trực tiếp tiếp đất pin nguồn của bộ khuếch đại hoạt động. Nói chung, hai tụ điện song song là đủ nhưng thêm tụ điện song song có thể có lợi cho một số mạch.

Kết nối song song của các tụ điện với các giá trị điện dung khác nhau giúp đảm bảo rằng chỉ có thể nhìn thấy trở kháng dòng điện (AC) xen kẽ thấp trên chân nguồn điện trên dải tần số rộng. Điều này đặc biệt quan trọng ở tần số suy giảm của tỷ lệ từ chối nguồn công suất khuếch đại hoạt động (PSR). Tụ điện này giúp bù cho PSR giảm của bộ khuếch đại. Việc duy trì một đường dẫn điện trở lại thấp trong nhiều phạm vi mười octave sẽ giúp đảm bảo rằng tiếng ồn có hại không thể đi vào OP amp. Hình 1 cho thấy những ưu điểm của việc sử dụng nhiều tụ điện song song. Ở tần số thấp, các tụ điện lớn cung cấp một đường dẫn trở kháng thấp. Nhưng một khi tần số đạt đến tần số cộng hưởng của chính họ, điện dung của tụ điện sẽ suy yếu và dần dần xuất hiện quy nạp. Đây là lý do tại sao điều quan trọng là sử dụng nhiều tụ điện: khi đáp ứng tần số của một tụ điện bắt đầu giảm, đáp ứng tần số của tụ khác bắt đầu hoạt động, do đó nó có thể duy trì trở kháng AC rất thấp trong nhiều phạm vi mười octave.

Bắt đầu trực tiếp với các chân cung cấp năng lượng của OP amp; Các tụ điện có điện dung nhỏ nhất và kích thước vật lý nhỏ nhất nên được đặt ở cùng một phía của PCB như OP amp, và càng gần với bộ khuếch đại. Thiết bị đầu cuối mặt đất của tụ điện phải được kết nối trực tiếp với mặt phẳng mặt đất với pin ngắn nhất hoặc dây in. Kết nối mặt đất trên phải càng gần càng tốt với thiết bị đầu cuối tải của bộ khuếch đại để giảm nhiễu giữa thiết bị đầu cuối công suất và thiết bị đầu cuối mặt đất.

Quá trình này nên được lặp lại cho các tụ điện có giá trị điện dung lớn nhất tiếp theo. Tốt nhất là bắt đầu với giá trị điện dung tối thiểu là 0,01 PhaF và đặt tụ điện phân tích 2.2 Pha (hoặc lớn hơn) với điện trở chuỗi tương đương thấp (ESR) gần với nó. Tụ điện 0,01, với kích thước trường hợp 0508 có độ tự cảm loạt rất thấp và hiệu suất tần số cao tuyệt vời.

Nguồn cung cấp cho nguồn điện: Một phương pháp cấu hình khác sử dụng một hoặc nhiều tụ điện được kết nối qua các thiết bị đầu cuối nguồn điện tích cực và tiêu cực của bộ khuếch đại hoạt động. Phương pháp này thường được sử dụng khi khó định cấu hình bốn tụ điện trong mạch. Nhược điểm của nó là kích thước trường hợp của tụ điện có thể tăng lên vì điện áp trên tụ điện gấp đôi giá trị điện áp trong phương thức bỏ qua một nguồn cung cấp đơn. Tăng điện áp đòi hỏi phải tăng điện áp phân tích định mức của thiết bị, nghĩa là tăng kích thước nhà ở. Tuy nhiên, phương pháp này có thể cải thiện hiệu suất PSR và biến dạng.

Bởi vì mỗi mạch và hệ thống dây điện là khác nhau, giá trị cấu hình, số lượng và điện dung của tụ điện nên được xác định theo các yêu cầu của mạch thực tế.