Ako aplikovať obvod na dosku. Kreslíme vodivé cesty. Vŕtací prípravok

Článok pojednáva o topológii vysokofrekvenčných dosiek z praktického hľadiska. Jeho hlavným cieľom je pomôcť začiatočníkom pocítiť mnoho bodov, ktoré je potrebné zohľadniť pri navrhovaní dosiek plošných spojov (PCB) pre vysokofrekvenčné zariadenia. Bude to užitočné aj pre zvyšovanie kvalifikácie tých odborníkov, ktorí vo vývoji správnych rád prestali. Hlavné zameranie je na spôsoby, ako zlepšiť vlastnosti obvodov, urýchliť čas ich vývoja a vykonávať zmeny.

Diskutované problémy a navrhované techniky sú aplikovateľné na topológiu vysokofrekvenčných obvodov všeobecne. Keď operačný zosilňovač (OA) pracuje pri vysokých frekvenciách, základné charakteristiky obvodu závisia od topológie PCB. Aj pri dobrom dizajne môže byť výkon obvodu priemerný v dôsledku zle navrhnutej alebo nedbanlivej dosky plošných spojov. Môžete si byť istí, že diagram bude ukazovať vypočítané parametre iba predbežným premýšľaním a venovaním pozornosti hlavným bodom počas celého procesu vývoja topológie PCB.

Schéma

Dobré rozmiestnenie je nevyhnutné, nie však dostatočné pre dobrú topológiu. Pri jeho navrhovaní nešetrite ďalšími informáciami na výkrese a pozorne sledujte smer signálu. Kontinuita signálu zľava doprava bude mať pravdepodobne rovnaký vplyv na PCB. Maximum užitočných informácií v diagrame zabezpečí optimálnu prácu vývojárov, technikov, inžinierov, ktorí vám budú veľmi vďační, a zákazníci v prípade akýchkoľvek problémov nebudú musieť urgentne hľadať vývojára.

Aké informácie sú na diagrame okrem obvyklých referenčných označení, straty energie a tolerancií? Tu je niekoľko rád, ako vytvoriť superobvod z bežného obvodu: pridať krivky, mechanické informácie o krytoch alebo rozmeroch, určiť dĺžku stôp, oblasti, kde nemožno umiestniť časti, časti, ktoré by mali byť na vrchnej strane DPS; pridať pokyny na nastavenie, rozsahy prvkov, tepelné informácie, zhodné impedančné vedenia, definície skratov atď.

Never nikomu

Ak sami nerobíte topológiu, nájdite si čas a prechádzajte dĺžkou a šírkou diagramu s topológom. Je oveľa jednoduchšie a rýchlejšie venovať pozornosť topológii na začiatku, ako neskôr robiť nekonečné prepracovanie. Nepredpokladajte, že návrhár rozloženia vie, ako čítať vaše myšlienky, úvodné a manuálne sú najdôležitejšie na začiatku procesu rozloženia nástenky. Čím viac informácií a účasť na procese zapojenia, tým lepšia bude doska. Povedzte vývojárovi míľniky, kde sa chcete oboznámiť s procesom rozloženia. Tieto kontrolné body chránia dosku pred ďalekosiahlymi chybami a minimalizujú opravy topológie.

Pokyny pre vývojára by mali obsahovať: stručný popis funkcií obvodu; náčrt dosky, ktorý zobrazuje umiestnenie vstupov a výstupov; stohovanie dosiek (tj. hrúbka dosky, počet vrstiev, podrobnosti o signálnych vrstvách a pevných vrstvách - napájanie, zem - analógové, digitálne, vysokofrekvenčné); signály, ktoré by mali byť na každej vrstve; umiestnenie kritických prvkov; presné umiestnenie prvkov oddelenia; kritické stopy; vedenia so zhodnou impedanciou; trate rovnakej dĺžky; veľkosti prvkov; cesty ďaleko (alebo blízko) od seba; reťaze sú bližšie (alebo ďalej) od seba; prvky blízko seba (alebo ďaleko); prvky na hornej a spodnej časti dosky. Nikto vás nebude obviňovať z príliš veľkého množstva informácií, ak je ich málo - budú sa sťažovať, naopak - nikdy.

Poloha, umiestnenie a ešte raz umiestnenie

Pri umiestňovaní obvodu na dosku je dôležité všetko: od rozloženia jednotlivých prvkov až po výber, ktoré siete by mali byť umiestnené vedľa seba.

Umiestnenie vstupov, výstupov a napájacieho zdroja sa zvyčajne určuje. Osobitná pozornosť by sa mala venovať topológii: umiestneniu kritických prvkov - jednotlivých obvodov aj okruhu ako celku. Umiestnenie kľúčových komponentov a signálnych ciest od začiatku vám dáva istotu, že váš obvod bude fungovať podľa očakávaní. To pomáha znižovať náklady, riešiť problémy a skracovať doby zapojenia.

Oddelenie napájania

Odpojenie napájania od napájacích pinov zosilňovača na minimalizáciu šumu je kritickým aspektom procesu návrhu PCB, a to ako pre vysokorýchlostné operačné zosilňovače, tak aj pre ďalšie vysokofrekvenčné aplikácie. Na oddelenie vysokorýchlostných operačných zosilňovačov sa zvyčajne používa jedna z dvoch konfigurácií.

Medzi elektrickou koľajnicou a zemou

Táto metóda funguje vo väčšine prípadov lepšie a umožňuje paralelné použitie kondenzátorov z napájacích pinov operačného zosilňovača priamo na zem. Zvyčajne stačia dva, ale niektoré obvody využívajú viac paralelne zapojených kondenzátorov.

Paralelné pripojenie kondenzátorov s rôznymi kapacitami zaisťuje, že napájacie piny budú mať nízku striedavú impedanciu v širokom frekvenčnom rozsahu. To je obzvlášť dôležité, keď poklesne pomer napájacieho zdroja (PSR) - kondenzátory kompenzujú tento pokles zosilňovača. Udržiavanie nízkoimpedančnej cesty k zemi po mnoho desaťročí frekvencie zabraňuje vstupu nežiaduceho hluku do operačného zosilňovača. Na obr. 1 ukazuje výhody tejto metódy. Pri nižších frekvenciách majú veľké kondenzátory malý odpor obvodu voči zemi. Pri prirodzenej rezonančnej frekvencii kondenzátora sa kvalita kondenzátora zhoršuje a stáva sa z neho indukčnosť. Preto je dôležité používať viac kondenzátorov: pretože frekvenčná odozva jedného z nich klesá, druhá sa stáva významnou a poskytuje nízku striedavú impedanciu počas mnohých desaťročí frekvencie.

Obrázok: 1. Závislosť impedancie kondenzátora od frekvencie

V bezprostrednej blízkosti napájacích pinov operačného zosilňovača by mal byť kondenzátor s menšou kapacitou a menšími geometrickými rozmermi umiestnený na tej istej strane ako operačný zosilňovač - a čo najbližšie k zosilňovaču. Uzemňovacia strana kondenzátora musí byť pripojená k zemi s minimálnymi dĺžkami vedenia a stopy. Pripojenie by malo byť čo najbližšie k zaťaženiu zosilňovača, aby sa minimalizoval šum medzi napájacími lištami a zemou. Obrázok: 2 ilustruje túto techniku.

Obrázok: 2. Pripojenie napájacích líšt k zemi pomocou paralelných kondenzátorov

Tento proces by sa mal opakovať s ďalším najväčším kondenzátorom. Dobrým pravidlom je začať s najmenším kondenzátorom 0,01 μF a prejsť na oxidový kondenzátor 2,2 μF s nízkym ESR (ekvivalentný sériový odpor). Prvý v balení 0508 má nízku sériovú indukčnosť a vynikajúci vysokofrekvenčný výkon.

Medzi jedným autobusom a druhým

Alternatívnou konfiguráciou je použitie jedného alebo viacerých kondenzátorov pripojených medzi kladnú a zápornú napájaciu lištu operačného zosilňovača. Táto metóda sa používa, keď je ťažké nainštalovať všetky štyri kondenzátory do obvodu. Nevýhodou je zväčšenie veľkosti kondenzátorov, pretože napätie na nich sa zdvojnásobuje v porovnaní s blokovaním každého zdroja zvlášť. V tomto prípade je potrebný kondenzátor s vysokým prierazným napätím, čo vedie k zvýšeniu jeho veľkosti. Táto možnosť však zlepšuje výkonnosť PSR aj skreslenie.

Pretože každý obvod a jeho topológia sú odlišné, konfigurácia, počet a kapacity kondenzátorov sú určené konkrétnymi požiadavkami obvodu.

kde C. - kapacita; A - krycia plocha v cm²; k - relatívna dielektrická konštanta doskového materiálu; a d je vzdialenosť medzi doskami v cm.

Obrázok: 5. Kapacita rovinného-paralelného kondenzátora

Mala by sa tiež vziať do úvahy indukčnosť pásu kvôli nadmernej dĺžke stopy a nedostatku základnej roviny. Rovnica 2 poskytuje vzorec pre stopovú indukčnosť (obrázok 6):

kde Ž - rozchod kolies; Ľ - jeho dĺžka; a H - hrúbka. Všetky rozmery sú v milimetroch.

Obrázok: 6. Sledujte indukčnosť

Obrázok: 7. Reakcia na impulz bez vrstvy a s vrstvou zeme

kde T - hrúbka dosky a d je priemer priechodu v centimetroch.

Obrázok: 8. Rozmery priechodu

Vrstva zeme

Tu sa dotkneme niektorých kľúčových bodov tohto čísla. Zoznam odkazov na túto tému je uvedený na konci článku.

Pretože zemská vrstva má zvyčajne veľkú plochu a prierez, je jej odpor čo najmenší. Pri nízkych frekvenciách prúd prúdi po ceste najmenšieho odporu, ale pri vysokých frekvenciách po ceste najmenšieho odporu. Existujú však výnimky a niekedy lepšie funguje menšia pozemná rovina. To platí aj pre vysokorýchlostné operačné zosilňovače, ak odstránite časť zeme pod vstupnými a výstupnými podložkami.

Analógové a digitálne obvody vrátane ich uzemnenia a substrátov by mali byť vždy, keď je to možné, oddelené. Strmé impulzné hrany vytvárajú prúdové špičky, ktoré pretekajú zemou, a vytvárajú šum, ktorý zhoršuje analógový výkon obvodu.

Pri vysokých frekvenciách by sa mala venovať pozornosť javu, ktorý sa nazýva efekt kože. Spôsobuje prúdenie prúdu pozdĺž vonkajšieho povrchu vodiča, akoby ho zúžilo a zvýšilo odpor v porovnaní s hodnotou vodiča pri jednosmernom prúde. Aj keď je zohľadnenie kožného efektu mimo rozsahu tohto článku, je tu približný výraz pre výpočet hĺbky kožnej vrstvy v medi (v cm):

Kovové povlaky môžu byť užitočné na zníženie účinku na pokožku, aby sa znížila pravdepodobnosť vzhľadu pokožky.

Kryty

Obrázok: 9. Rozdiely v topológii obvodov s operačným zosilňovačom: a) balík SOIC; b) puzdro SOT-23; c) SOIC balíček s RF rezistorom na spodnej časti dosky.

Topológia dosky s balíkom SOT-23 je takmer ideálna: minimálna dĺžka spätnoväzbových ciest, minimálne použitie priechodov; záťaž a oddeľovací kondenzátor sú spojené so zemou krátkymi cestami do toho istého bodu; kondenzátor na oddeľovanie kladného napätia, ktorý nie je znázornený na obr. 9b je umiestnený priamo pod kondenzátorom záporného napätia na spodnej strane dosky.

Pinout zosilňovača s nízkym skreslením

Nový výstup s nízkym skreslením používaný v niektorých operačných zosilňovačoch analógových zariadení (napríklad AD8045) eliminuje obidva vyššie uvedené problémy a zlepšuje výkon v ďalších dvoch dôležitých oblastiach. Vývod LFCP s nízkym skreslením znázornený na obr. 10 je odvodený od konvenčného zapojenia operačného zosilňovača otočením proti smeru hodinových ručičiek o jeden kolík a pridaním druhého výstupného kolíka pre spätnoväzbovú slučku.

Obrázok: 10. Pinout s nízkym skreslením, zosilňovač

Pinout s nízkym skreslením umožňuje krátke spojenie medzi výstupom (pin použitý na spätnú väzbu) a invertujúcim vstupom, ako je znázornené na obr. 11. Toto veľmi zjednodušuje topológiu a dáva jej racionálnu podobu.

Obrázok: 11. Topológia PCB pre AD8045 Low Distortion Op Amp

Druhou výhodou balíka je útlm druhej harmonickej harmonického skreslenia. Jedným z dôvodov je spojenie medzi neinvertujúcim vstupom a záporným výstupom napájacieho napätia. Pinout s nízkym skreslením balíka LFCP eliminuje toto prepojenie a výrazne zoslabuje druhú harmonickú; v niektorých prípadoch môže byť jeho zníženie až 14 dB. Na obr. 12 ukazuje rozdiel v skreslení medzi operačným zosilňovačom AD8099 SOIC a operačným zosilňovačom LFCSP.

Obrázok: 12. Porovnanie skreslenia operačného zosilňovača AD8099 v rôznych balíkoch - SOIC a LFCSP

Toto puzdro má ďalšiu výhodu z hľadiska rozptýlenia energie. Balenie má otvorený substrát mikroobvodu, ktorý znižuje jeho tepelný odpor a zlepšuje θ JA asi o 40%. V tomto prípade mikroobvod pracuje pri nízkych teplotách, čo zvyšuje jeho spoľahlivosť.

Tri vysokorýchlostné operačné zosilňovače analógových zariadení sú v súčasnosti k dispozícii v nových balíkoch s nízkym skreslením: AD8045, AD8099 a AD8000.

Smerovanie a tienenie

Na doskách plošných spojov elektronických obvodov môžu byť súčasne prítomné rôzne signály - analógové a digitálne, s vysokým a nízkym napätím, vysokým a nízkym prúdom - od jednosmerného prúdu po gigahertzové frekvencie. Zabrániť tomu, aby si navzájom prekážali, je ťažká úloha.

Je dôležité vopred naplánovať spracovanie signálu na doske, všimnúť si, ktoré sú citlivé, a určiť kroky, ako ich udržať neporušené. Pozemné vrstvy možno okrem zabezpečenia referenčného potenciálu pre elektrické signály použiť aj na tienenie. Ak potrebujete izolovať signály, prvým krokom je poskytnúť dostatočnú vzdialenosť medzi signálnymi cestami. Pozrime sa na niekoľko praktických opatrení:

• Minimalizácia dĺžky paralelných liniek a zabránenie tesnej blízkosti medzi signálnymi cestami na rovnakej vrstve zníži indukčné spojenie.
• Minimalizácia dĺžky stopy v susedných vrstvách zabráni kapacitnému prepojeniu.
• Signálne cesty vyžadujúce špeciálnu izoláciu by mali byť vedené v rôznych vrstvách, a ak ich nemožno ďalej rozmiestniť, kolmo na seba, mala by sa medzi ne položiť vrstva zeme. Kolmé smerovanie minimalizuje kapacitné spojenie a zem vytvára elektrický štít. Táto technika sa používa na vytváranie liniek zodpovedajúcich impedancii (charakteristická impedancia).

Vysokofrekvenčné signály (HF) sa zvyčajne vedú cez linky zodpovedajúce impedancii. To znamená, že charakteristická impedancia koľaje je zabezpečená napríklad na úrovni 50 ohmov (typická pre vysokofrekvenčné obvody). Dva bežne používané typy zladených línií - mikropáskové a páskové vedenie - môžu poskytnúť rovnaké výsledky, ale môžu mať inú implementáciu.

Mikropásková zhodná čiara znázornená na obr. 13 môže bežať na ktorejkoľvek strane hracej plochy; používa vrstvu zeme bezprostredne pod ňou ako svoju referenčnú základnú rovinu.

Obrázok: 13. Mikropáskové prenosové vedenie

Na výpočet charakteristickej impedancie vedenia na doske FR4 môžete použiť nasledujúci vzorec:

kde H - vzdialenosť od základnej roviny k trati; Ž - rozchod kolies; T - hrúbka koľaje; všetky veľkosti v milách (1 mil \u003d 10 –3 palcov). ε r - relatívna dielektrická konštanta doskového materiálu.

Zhoda s páskovou linkou (obrázok 14) využíva dve vrstvy základnej roviny a signálnu cestu medzi nimi. Táto metóda využíva viac stôp, vyžaduje viac vrstiev, je citlivá na zmeny hrúbky izolátora a je nákladnejšia, preto sa zvyčajne používa iba v náročnejších aplikáciách.

Obrázok: 14. Pás zodpovedajúca čiara

Rovnica na výpočet charakteristickej impedancie pásikového vedenia:

Obrázok: 15. Ochranné krúžky: a) invertujúci a neinvertujúci obvod; b) implementácia oboch možností v balíku SOT-23-5

Existuje mnoho ďalších možností tienenia a smerovania. Pre viac informácií o týchto a ďalších vyššie spomenutých témach odporúčame čitateľovi prečítať si odkazy uvedené nižšie.

Záver

Dobré rozloženie DPS je nevyhnutné pre úspešný dizajn zariadenia s vysokorýchlostnými operačnými zosilňovačmi. Je založená na dobrej schéme a je dôležitá úzka spolupráca medzi obvodným inžinierom a dizajnérom dosiek plošných spojov, najmä pri umiestňovaní a pripájaní prvkov.

Literatúra

1. Ardizzoni J. Udržujte rozloženie vysokorýchlostných obvodových dosiek na trati // EE Times, 23. mája 2005.
2. Brokaw P. Príručka používateľa IC zosilňovača na oddelenie, uzemnenie a prispôsobenie vecí pre zmenu // Aplikačná poznámka pre analógové zariadenia AN-202.
3. Brokaw P., Barrow J. Uzemnenie pre nízko a vysokofrekvenčné obvody // Aplikačná poznámka pre analógové zariadenia AN-345.
4. Buxton J. Careful Design krotí vysokorýchlostné operačné zosilňovače // Aplikačné poznámky k analógovým zariadeniam AN-257.
5. DiSanto G. Správne rozloženie dosky PC-Board zlepšuje dynamický rozsah // EDN, 11. novembra 2004.
6. Grant D., Wurcer S. Vyvarujte sa pascí pasívnych komponentov // Aplikačná poznámka k analógovým zariadeniam AN-348.
7. Johnson H. W., Graham M. Vysokorýchlostný digitálny dizajn, Príručka čiernej mágie. Prentice Hall, 1993.
8. Jung W., ed., Op Amp Applications Handbook // Elsevier-Newnes, 2005.

VŠEOBECNÉ ÚVAHY

Vzhľadom na značné rozdiely medzi analógovými a digitálnymi obvodmi musí byť analógová časť obvodu oddelená od zvyšku obvodu a pri jeho pripájaní je potrebné dodržiavať špeciálne metódy a pravidlá. Účinky spôsobené nedokonalými charakteristikami dosiek plošných spojov sú zvlášť zreteľné vo vysokofrekvenčných analógových obvodoch, ale všeobecné chyby popísané v tomto článku môžu mať vplyv na kvalitatívne charakteristiky zariadení pracujúcich dokonca aj v rozsahu zvukových frekvencií.

Účelom tohto článku je prediskutovať bežné chyby, ktorých sa dopustili dizajnéri PCB, opísať dopad týchto chýb na výkon a poskytnúť odporúčania na riešenie problémov.

Doska plošných spojov - komponent obvodu

Iba vo výnimočných prípadoch je možné smerovať analógovú dosku s plošnými spojmi tak, aby účinky, ktoré zavádza, nemali žiadny vplyv na výkon obvodu. Zároveň je možné minimalizovať akýkoľvek takýto dopad, takže charakteristiky analógových obvodov zariadenia sú rovnaké ako vlastnosti modelu a prototypu.

Rozloženie

Dizajnéri digitálnych obvodov môžu opraviť malé chyby na vyrobenej doske jej doplnením prepojkami alebo naopak odstránením nepotrebných vodičov, zmenami v činnosti programovateľných mikroobvodov atď., A tak veľmi skoro prejsť na ďalší vývoj. To neplatí pre analógový obvod. Niektoré z bežných chýb popísaných v tomto článku nemožno opraviť pridaním prepojok alebo odstránením prebytočných vodičov. Môžu a urobia celú dosku plošných spojov nepoužiteľnou.

Je veľmi dôležité, aby návrhár digitálnych obvodov využívajúci tieto metódy korekcie prečítal a porozumel materiálom predstaveným v tomto článku v dostatočnom predstihu pred predložením projektu do výroby. Trochu pozornosti venovanej dizajnu a diskusia o možných možnostiach pomôže nielen zabrániť recyklácii DPS, ale aj znížiť náklady spôsobené chybnými chybami v malej analógovej časti obvodu. Nájdenie chýb a ich odstránenie môžu viesť k stratám stoviek hodín. Prototypovanie môže tento čas skrátiť na jeden deň alebo menej. Prepojte všetky svoje analógové obvody.

Zdroje hluku a interferencie

Hluk a interferencia sú hlavnými prvkami obmedzujúcimi výkon obvodov. Rušenie môže byť buď emitované zdrojmi, alebo indukované na prvkoch obvodu. Analógové obvody sa často nachádzajú na doske plošných spojov spolu s vysokorýchlostnými digitálnymi komponentmi vrátane procesorov digitálneho signálu ( DSP).

Vysokofrekvenčné logické signály vytvárajú významné RFI ( RFI). Počet zdrojov emisie hluku je obrovský: kľúčové zdroje napájania pre digitálne systémy, mobilné telefóny, rozhlas a televíziu, žiarivky, osobné počítače, výboje blesku atď. Aj keď analógové obvody pracujú v audiofrekvenčnom rozsahu, RFI môže vytvárať znateľný šum vo výstupnom signáli.

Voľba návrhu DPS je dôležitým faktorom pri určovaní mechanického výkonu zariadenia ako celku. Na výrobu dosiek plošných spojov sa používajú materiály rôznych úrovní kvality. Pre vývojára bude najvhodnejšie a najpohodlnejšie, ak je nablízku výrobca PCB. V tomto prípade je ľahké ovládať rezistivitu a dielektrickú konštantu - hlavné parametre materiálu PCB. Nanešťastie to nestačí a často sú potrebné znalosti ďalších parametrov, ako sú horľavosť, stabilita pri vysokej teplote a koeficient hygroskopicity. Tieto parametre môže poznať iba výrobca komponentov použitých pri výrobe dosiek plošných spojov.

Laminované materiály sú označené FR ( ohňovzdorné, ohňovzdorné) a G. Materiál s indexom FR-1 má najvyššiu horľavosť a FR-5 - najmenej. Materiály s indexmi G10 a G11 majú špeciálne vlastnosti. Materiály dosiek plošných spojov sú uvedené v tabuľke. 1.

Nepoužívajte PCB kategórie FR-1. Existuje veľa príkladov použitia PCB FR-1, ktoré sú poškodené tepelnými účinkami výkonných komponentov. PCB v tejto kategórii pripomínajú skôr kartón.

FR-4 sa často používa na výrobu priemyselných zariadení, zatiaľ čo FR-2 sa používa na výrobu domácich spotrebičov. Tieto dve kategórie sú priemyselne štandardizované a PCB FR-2 a FR-4 sú často vhodné pre väčšinu aplikácií. Ale niekedy nedokonalosť charakteristík týchto kategórií vynúti použitie iných materiálov. Napríklad pre veľmi vysokofrekvenčné aplikácie sa ako materiál PCB používajú fluoroplasty a dokonca aj keramika. Čím exotickejší je však materiál PCB, tým vyššia môže byť cena.

Pri výbere materiálu PCB venujte zvláštnu pozornosť jeho hygroskopickosti, pretože tento parameter môže mať silný negatívny vplyv na požadované vlastnosti PCB - povrchový odpor, únik, vysokonapäťové izolačné vlastnosti (poruchy a vytváranie oblúkov) a mechanická pevnosť. Dbajte tiež na prevádzkovú teplotu. Horúce miesta sa môžu vyskytnúť na neočakávaných miestach, napríklad v blízkosti veľkých digitálnych integrovaných obvodov, ktoré sa prepínajú na vysokých frekvenciách. Ak sú tieto oblasti umiestnené priamo pod analógovými komponentmi, môže zvýšenie teploty ovplyvniť výkon analógového obvodu.

stôl 1

	Zložky, pripomienky
	papier, fenolové zloženie: lisovanie a razenie pri izbovej teplote, vysoký koeficient hygroskopicity
	papier, fenolové zloženie: použiteľné pre jednostranné dosky plošných spojov domácich spotrebičov, nízka hygroskopicita
	papier, epoxidové zloženie: formulácie s dobrými mechanickými a elektrickými vlastnosťami
	sklolaminát, epoxidové zloženie: vynikajúce mechanické a elektrické vlastnosti
	sklolaminát, epoxidové zloženie: vysoká pevnosť pri zvýšených teplotách, bez vznietenia
	sklolaminát, epoxidové zloženie: vysoké izolačné vlastnosti, najvyššia pevnosť sklenených vlákien, nízky koeficient hygroskopicity
	sklolaminát, epoxidové zloženie: vysoká pevnosť v ohybe pri zvýšených teplotách, vysoká odolnosť voči rozpúšťadlám

Po výbere materiálu PCB je potrebné určiť hrúbku fólie PCB. Tento parameter sa primárne vyberá na základe maximálnej hodnoty prúdiaceho prúdu. Pokiaľ je to možné, snažte sa vyhnúť použitiu veľmi tenkej fólie.

POČET VRSTVÍ DPS

V závislosti na celkovej zložitosti obvodu a kvalitatívnych požiadavkách musí projektant určiť počet vrstiev PCB.

Jednovrstvové dosky plošných spojov

Veľmi jednoduché elektronické obvody sa vyrábajú na jednostranných doskách pomocou lacných fóliovaných materiálov (FR-1 alebo FR-2) a často majú veľa prepojok, ktoré pripomínajú obojstranné dosky. Tento spôsob vytvárania dosiek plošných spojov sa odporúča iba pre nízkofrekvenčné obvody. Z dôvodov, ktoré budú popísané nižšie, jednostranné dosky s plošnými spojmi sú vysoko náchylné na rušenie ... Dobrý jednostranný plošný spoj je ťažké navrhnúť z mnohých dôvodov. Napriek tomu existujú dobré dosky tohto typu, ktoré si však pri ich vývoji vyžadujú veľa premýšľania vopred.

Dvojvrstvové PCB

Na ďalšej úrovni sú obojstranné PCB, ktoré vo väčšine prípadov používajú FR-4 ako materiál substrátu, aj keď FR-2 sa niekedy nachádza. Výhodnejšie je použitie FR-4, pretože otvory v doskách s plošnými spojmi z tohto materiálu sú kvalitnejšie. Obvody na obojstranných doskách plošných spojov sa drôtujú oveľa ľahšie, pretože v dvoch vrstvách je ľahšie smerovať pretínajúce sa stopy. Prechod s analógovými obvodmi sa však neodporúča. Ak je to možné, spodná vrstva ( dole) musia byť vedené pod zemným polygónom a zvyšné signály musia byť smerované do hornej vrstvy ( hore). Použitie mnohouholníka ako základnej roviny má niekoľko výhod:

• spoločný vodič je najčastejšie pripojený vodič v obvode; preto je rozumné mať na zjednodušenie zapojenia „veľa“ spoločného drôtu.
• zvyšuje mechanickú pevnosť dosky.
• znižuje sa odpor všetkých pripojení k spoločnému vodiču, čo zase znižuje šum a rušenie.
• distribuovaná kapacita sa zvyšuje pre každý obvod v obvode, čo pomáha potlačiť vyžarovaný šum.
• polygón, čo je obrazovka, potláča interferenciu vyžarovanú zdrojmi umiestnenými na strane polygónu.

Obojstranné dosky plošných spojov napriek všetkým výhodám nie sú najlepšie, najmä pre malé signálne alebo vysokorýchlostné obvody. Všeobecne platí, že hrúbka dosky s plošnými spojmi, t.j. rozstup medzi vrstvami je 1,5 mm, čo je príliš veľa na to, aby sa plne využili niektoré z výhod dvojvrstvovej dosky plošných spojov vyššie. Napríklad pridelená kapacita je príliš malá kvôli takému veľkému intervalu.

Viacvrstvové PCB

Pre návrh kritických obvodov sú potrebné viacvrstvové dosky s plošnými spojmi (MPP). Niektoré dôvody ich použitia sú zrejmé:

• rovnaké pohodlné ako pre spoločnú drôtovú zbernicu, rozloženie napájacej zbernice; ak sa ako napájacie zbernice používajú polygóny na samostatnej vrstve, potom je celkom jednoduché vykonať napájanie každého prvku obvodu pomocou priechodov;
• signálové vrstvy sú uvoľnené z napájacích koľajníc, čo uľahčuje drôtovanie signálnych vodičov.
• medzi zemou a výkonovými polygónmi sa objaví distribuovaná kapacita, ktorá znižuje vysokofrekvenčný šum.

Okrem týchto dôvodov na použitie viacvrstvových dosiek s plošnými spojmi existujú aj ďalšie, menej zrejmé:

• lepšie potlačenie elektromagnetického ( EMI) a rádiofrekvencia ( RFI) interferencia v dôsledku odrazu ( efekt roviny obrazu), známy už za čias Marconiho. Keď je vodič umiestnený v blízkosti plochého vodivého povrchu, väčšina vysokofrekvenčných spätných prúdov bude tiecť v rovine priamo pod vodičom. Smer týchto prúdov bude opačný k smeru prúdov vo vodiči. Odraz vodiča v rovine teda vytvára vedenie prenosu signálu. Pretože prúdy vo vodiči a v rovine sú rovnako veľké a opačné v smere, dochádza k určitému zníženiu vyžarovaných porúch. Efekt odrazu funguje efektívne iba s nerozbitnými plnými polygónmi (môžu to byť rozomleté \u200b\u200baj nabité polygóny). Akékoľvek porušenie integrity bude mať za následok zníženie odmietnutia interferencie.
• nižšie celkové náklady na malosériovú výrobu. Aj keď je výroba viacvrstvových PCB nákladnejšia, ich potenciálne žiarenie je menšie ako u jedno a dvojvrstvových PCB. V dôsledku toho vám v niektorých prípadoch použitie iba viacvrstvových dosiek umožní splniť radiačné požiadavky stanovené počas vývoja a nemusíte vykonávať ďalšie skúšky a skúšky. Použitie MPP môže v porovnaní s dvojvrstvovými doskami znížiť hladinu vyžarovaného hluku o 20 dB.

Poradie vrstiev

Neskúsení dizajnéri majú často určité pochybnosti o optimálnom poradí vrstiev PCB. Vezmime si napríklad 4-vrstvovú komoru obsahujúcu dve signálne vrstvy a dve polygónové vrstvy - prízemnú vrstvu a vrstvu výkonu. Aké je najlepšie poradie vrstiev? Signálne vrstvy medzi polygónmi, ktoré budú slúžiť ako štíty? Alebo vytvoriť polygónové vrstvy ako vnútorné, aby sa znížilo rušenie signálnej vrstvy?

Pri riešení tohto problému je dôležité mať na pamäti, že často nezáleží na umiestnení vrstiev, pretože komponenty sú aj tak umiestnené na vonkajších vrstvách a zbernice, ktoré dodávajú signály na ich piny, niekedy prechádzajú všetkými vrstvami. Preto sú akékoľvek efekty na obrazovke iba kompromisom. V tomto prípade je lepšie postarať sa o vytvorenie veľkej distribučnej kapacity medzi energetickými a pozemnými polygónmi a umiestniť ich do vnútorných vrstiev.

Ďalšou výhodou umiestnenia signálnych vrstiev zvonka je dostupnosť signálov na testovanie a tiež schopnosť modifikovať odkazy. Túto možnosť ocení každý, kto niekedy zmenil zapojenie vodičov umiestnených vo vnútorných vrstvách.

Pre PCB s viac ako štyrmi vrstvami existuje všeobecné pravidlo pre umiestnenie vysokorýchlostných signálnych vodičov medzi zem a elektrické vedenie a nízkofrekvenčných vodičov do vonkajších vrstiev.

UZEMNENIE

Dobré uzemnenie je bežnou požiadavkou na bohatý vrstvený systém. A malo by sa to plánovať od prvého konštrukčného kroku.

Základné pravidlo: rozdelenie pozemku .

Rozdelenie zeme na analógové a digitálne časti je jednou z najjednoduchších a najefektívnejších metód potlačenia hluku. Jedna alebo viac vrstiev viacvrstvového PCB sa zvyčajne priradí k vrstve mletých polygónov. Ak vývojár nie je veľmi skúsený alebo nepozorný, potom bude zem analógovej časti priamo spojená s týmito polygónmi, t.j. analógový spätný prúd bude používať rovnaký obvod ako digitálny spätný prúd. Autobrokery fungujú rovnakým spôsobom a spájajú všetky krajiny dohromady.

Ak je predmetom spracovaná predtým vyvinutá doska plošných spojov s jednou základnou rovinou kombinujúcou analógové a digitálne uzemnenie, musíte najskôr fyzicky oddeliť uzemnenie na doske (po tejto operácii je činnosť dosky takmer nemožná). Potom sa urobia všetky pripojenia k analógovej uzemňovacej rovine komponentov analógového obvodu (vytvorí sa analógové uzemnenie) a k digitálnej uzemňovacej rovine komponentov digitálneho obvodu (vytvorí sa digitálne uzemnenie). A až potom sa digitálna a analógová zem spoja v zdroji.

Ďalšie pravidlá pre formovanie pôdy:

Takmer všetky hodinové signály sú dostatočne vysokofrekvenčné signály, ktoré aj pri malých kapacitách medzi stopami a polygónmi môžu vytvoriť významné spojenia. Je potrebné pamätať na to, že problém môže spôsobiť nielen základná frekvencia hodín, ale aj jej vyššie harmonické.

Príklad dobrého umiestnenia komponentov

Obrázok 4 zobrazuje možné rozloženie všetkých komponentov na doske vrátane napájacieho zdroja. Používa tri samostatné a izolované polygóny zem / napájanie: jeden pre zdroj, jeden pre digitál a jeden pre analóg. Analógový a digitálny uzemňovací a silový obvod sú kombinované iba v zdroji napájania. Vysokofrekvenčný šum je v napájacích obvodoch odfiltrovaný tlmivkami. V tomto príklade sú vysokofrekvenčné signály analógovej a digitálnej časti navzájom oddelené. Tento dizajn má veľmi vysokú pravdepodobnosť priaznivého výsledku, pretože zaisťuje dobré umiestnenie komponentov a dodržiavanie pravidiel na oddeľovanie obvodov.

Existuje iba jeden prípad, keď sa analógové a digitálne signály musia kombinovať cez analógový zemný polygón. A / D a D / A prevodníky sú umiestnené v krytoch s analógovými a digitálnymi uzemňovacími kolíkmi. Na základe predchádzajúcich úvah možno predpokladať, že digitálny uzemňovací kolík a analógový uzemňovací kolík by mali byť pripojené k digitálnej a analógovej zemnej zbernici. To však v tomto prípade nie je pravda.

Názvy pinov (analógové alebo digitálne) odkazujú iba na vnútornú štruktúru prevodníka a na jeho vnútorné prepojenia. V obvode by tieto kolíky mali byť pripojené k analógovej uzemňovacej zbernici. Pripojenie je možné vykonať aj v rámci integrovaného obvodu, je však dosť ťažké dosiahnuť nízky odpor takého spojenia z dôvodu topologických obmedzení. Preto sa pri použití prevodníkov predpokladá externé pripojenie analógových a digitálnych uzemňovacích pinov. Ak to neurobíte, budú parametre mikroobvodu oveľa horšie ako parametre uvedené v špecifikácii.

Je potrebné mať na pamäti, že digitálne prvky prevodníka môžu zhoršiť kvalitatívne charakteristiky obvodu a spôsobiť digitálny šum v analógovom uzemnení a analógových výkonových obvodoch. Pri navrhovaní prevodníkov sa zohľadňuje tento negatívny vplyv, aby digitálna časť spotrebovala čo najmenej energie. Zároveň sa zníži rušenie prepínaním logických prvkov. Ak digitálne piny prevodníka nie sú príliš zaťažené, potom vnútorné prepínanie zvyčajne nie je problémom. Pri návrhu dosky s plošnými spojmi obsahujúcimi ADC alebo DAC je potrebné venovať náležitú pozornosť odpojeniu napájania digitálneho prevodníka od analógovej zeme.

FREKVENČNÉ CHARAKTERISTIKY PASÍVNYCH KOMPONENTOV

Správny výber pasívnych súčiastok je nevyhnutný pre správnu činnosť analógových obvodov. Začnite svoj návrh starostlivým zvážením vysokofrekvenčných charakteristík pasívnych komponentov a ich predbežným umiestnením a usporiadaním na náčrte dosky.

Mnoho dizajnérov pri použití v analógových obvodoch úplne ignoruje frekvenčné obmedzenia pasívnych súčiastok. Tieto komponenty majú obmedzené frekvenčné rozsahy a prevádzka mimo špecifikovanej frekvenčnej oblasti môže viesť k nepredvídateľným výsledkom. Jeden by si mohol myslieť, že táto diskusia je iba pre vysokorýchlostné analógové obvody. To však ani zďaleka nie je - vysokofrekvenčné signály silno ovplyvňujú pasívne zložky nízkofrekvenčných obvodov prostredníctvom žiarenia alebo priamej komunikácie cez vodiče. Napríklad jednoduchý dolnopriepustný filter na operačnom zosilňovači sa môže ľahko zmeniť na hornopriepustný filter, keď je jeho vstup vysokofrekvenčný.

Rezistory

Vysokofrekvenčné charakteristiky rezistorov môžu byť reprezentované ekvivalentným obvodom zobrazeným na obrázku 5.

Bežne sa používajú tri typy rezistorov: 1) drôtový, 2) uhlíkový kompozit a 3) film. Na pochopenie toho, ako možno previesť drôtový rezistor na indukčnosť, nie je potrebných veľa fantázie, pretože ide o cievku s vysoko odolným kovovým drôtom. Väčšina dizajnérov elektronických zariadení nemá potuchy o vnútornej štruktúre filmových rezistorov, ktoré sú tiež cievkou, avšak z kovového filmu. Preto majú filmové rezistory tiež indukčnosť, ktorá je nižšia ako indukčnosť drôtových rezistorov. Filmové rezistory s odporom menším ako 2 kOhm sa môžu voľne používať vo vysokofrekvenčných obvodoch. Vedenia odporu sú navzájom rovnobežné, takže je medzi nimi znateľná kapacitná väzba. V prípade rezistorov s vysokým odporom zníži kapacita medzi jednotlivými vývodmi celkovú impedanciu pri vysokých frekvenciách.

Kondenzátory

Vysokofrekvenčné charakteristiky kondenzátorov môžu byť reprezentované ekvivalentným obvodom zobrazeným na obrázku 6.

Kondenzátory v analógových obvodoch sa používajú ako komponenty na oddelenie a filtrovanie. Pre ideálny kondenzátor je reaktancia určená nasledujúcim vzorcom:

Preto bude mať elektrolytický kondenzátor 10 μF odpor 1,6 ohmov pri 10 kHz a 160 μΩ pri 100 MHz. Je to tak?

Pri použití elektrolytických kondenzátorov sa uistite, či sú pripojenia správne. Kladná svorka musí byť pripojená k kladnejšiemu jednosmernému potenciálu. Nesprávne pripojenie vedie k tomu, že elektrolytickým kondenzátorom preteká jednosmerný prúd, ktorý môže poškodiť nielen samotný kondenzátor, ale aj časť obvodu.

V zriedkavých prípadoch môže rozdiel jednosmerného potenciálu medzi dvoma bodmi v obvode zmeniť jeho znamienko. To si vyžaduje použitie nepolárnych elektrolytických kondenzátorov, ktorých vnútorná štruktúra je ekvivalentná dvom polárnym kondenzátorom v sérii.

Indukčnosť

Vysokofrekvenčné charakteristiky tlmiviek možno znázorniť ekvivalentným obvodom zobrazeným na obrázku 7.

Reaktancia induktora je opísaná nasledujúcim vzorcom:

Preto bude mať indukčnosť 10 mH reaktanciu 628 Ω pri frekvencii 10 kHz a pri frekvencii 100 MHz odpor 6,28 MΩ. Správny?

Vytlačená obvodová doska

Samotná doska plošných spojov má vlastnosti pasívnych súčastí diskutovaných vyššie, aj keď to nie je také zrejmé.

Vzor vodičov na doske s plošnými spojmi môže byť zdrojom aj prijímačom rušenia. Dobré vedenie drôtu znižuje citlivosť analógového obvodu na emisie zdroja.

Doska s plošnými spojmi je citlivá na žiarenie, pretože drôty a vodiče komponentov tvoria akýsi druh antény. Teória antény je komplexným predmetom štúdia a je nad rámec tohto článku. Tu sú však uvedené niektoré základné informácie.

Trochu teórie antény

Pri jednosmerných alebo nízkych frekvenciách prevažuje aktívna zložka. S rastúcou frekvenciou je reaktívna zložka čoraz významnejšia. V rozsahu 1 kHz až 10 kHz začne pôsobiť indukčná zložka a vodič už nie je konektorom s nízkou impedanciou, ale skôr funguje ako induktor.

Vzorec na výpočet indukčnosti vodiča PCB je nasledovný:

Stopy PCB majú zvyčajne hodnoty od 6 nH do 12 nH na centimeter dĺžky. Napríklad 10 cm vodič má odpor 57 mΩ a indukčnosť 8 nH na cm. Pri 100 kHz sa reaktancia stáva 50 mΩ a pri vyšších frekvenciách bude vodič skôr indukčnosť ako odpor.

Pravidlo bičovej antény hovorí, že začína znateľne interagovať s poľom pri jeho dĺžke asi 1/20 vlnovej dĺžky a maximálna interakcia nastáva pri dĺžke tyče rovnajúcej sa 1/4 vlnovej dĺžky. Z 10 cm drôtu z príkladu v predchádzajúcom odseku sa preto začne stávať celkom dobrá anténa nad 150 MHz. Malo by sa pamätať na to, že hoci digitálny generátor hodín nemusí pracovať nad 150 MHz, jeho signál vždy obsahuje vyššie harmonické. Ak doska s plošnými spojmi obsahuje komponenty s dlhými kolíkmi, môžu tieto kolíky slúžiť aj ako antény.

Ďalším základným typom antény sú slučkové antény. Indukčnosť priameho vodiča dramaticky stúpa, keď sa ohýba a stane sa súčasťou oblúka. Zvyšujúca sa indukčnosť znižuje frekvenciu, na ktorej anténa začína interagovať s siločarami.

Skúsení dizajnéri PCB, ktorí sú oboznámení s teóriou slučkovej antény, vedia, že pre kritické signály nemôžete vytvárať slučky. Niektorí dizajnéri však o tom nerozmýšľajú a spätné a signálne vodiče v ich obvodoch sú slučky. Návrh slučkových antén je možné ľahko ukázať na príklade (obr. 8). Ukazuje tiež, ako vytvoriť štrbinovú anténu.

Zvážte tri prípady:

Možnosť A je príkladom zlého dizajnu. Vôbec nepoužíva analógový uzemnený polygón. Slučku tvoria zemné a signálne vodiče. Pri prúdení prúdu vzniká elektrické a magnetické pole kolmé na neho. Tieto polia tvoria základ slučkovej antény. Pravidlo slučkovej antény hovorí, že pre najväčšiu účinnosť by sa dĺžka každého vodiča mala rovnať polovici vlnovej dĺžky prijatého žiarenia. Nemalo by sa však zabúdať, že aj pri 1/20 vlnovej dĺžky je slučková anténa stále dosť efektívna.

Možnosť B je lepšia ako možnosť A, ale tu je zlom mnohouholníka, pravdepodobne kvôli vytvoreniu miesta pre signálne vodiče. Cesty signálu a spätného prúdu tvoria štrbinovú anténu. Vo výrezoch okolo triesok sú vytvorené ďalšie pánty.

Možnosť B je príkladom lepšieho dizajnu. Cesty signálu a spätného prúdu sa zhodujú, čo neguje účinnosť slučkovej antény. Upozorňujeme, že táto možnosť má tiež výrezy okolo čipov, sú však oddelené od cesty spätného prúdu.

Teória odrazu a prispôsobenia signálu je blízka teórii antén.

Pri otočení vodiča DPS o 90 ° sa môžu vyskytnúť odrazy signálu. Je to hlavne kvôli zmene šírky aktuálnej cesty. V hornej časti rohu sa šírka stopy zvýši o 1414 krát, čo vedie k nesúladu v charakteristikách prenosového vedenia, najmä distribuovanej kapacite a vlastnej indukčnosti stopy. Dosť často je potrebné otočiť koľajnicu na PCB o 90 °. Mnoho moderných balíkov CAD vám umožňuje vyhladiť rohy nakreslených ciest alebo nakresliť cesty vo forme oblúka. Obrázok 9 zobrazuje dva kroky na zlepšenie tvaru rohu. Iba posledný príklad udržuje konštantnú šírku stopy a minimalizuje odrazy.

Tip pre skúsených plánovačov PCB: nechajte postup vyhladzovania na poslednom kroku práce pred vytvorením pripínacích kolíkov a nalievaním polygónov. Inak bude trvať dlhšie, kým sa balík CAD vyrovná z dôvodu zložitejších výpočtov.

Pri prechode medzi vodičmi na doske plošných spojov v rôznych vrstvách dochádza ku kapacitnej väzbe. To môže niekedy spôsobiť problém. Vodiče naskladané na seba na susedných vrstvách vytvárajú kondenzátor s dlhým filmom. Kapacita takéhoto kondenzátora sa počíta pomocou vzorca zobrazeného na obrázku 10.

Napríklad doska s plošnými spojmi môže mať nasledujúce parametre:
- 4 vrstvy; signálna a zemná polygónová vrstva - susedná,
- rozstup medzi vrstvami - 0,2 mm,
- šírka vodiča - 0,75 mm,
- dĺžka vodiča - 7,5 mm.

Typická dielektrická konštanta ER pre FR-4 je 4,5.

Dosadením všetkých hodnôt do vzorca získame hodnotu kapacity medzi týmito dvoma zbernicami, ktorá sa rovná 1,1 pF. Aj takáto zdanlivo malá kapacita je pre niektoré aplikácie neprijateľná. Obrázok 11 zobrazuje účinok kapacity 1pF pri pripojení k invertujúcemu vstupu vysokofrekvenčného operačného zosilňovača.

Je vidieť, že pri frekvenciách blízkych k hornej hranici frekvenčného rozsahu operačného zosilňovača dochádza k zdvojnásobeniu amplitúdy výstupného signálu. To zase môže viesť k laseru, najmä na pracovných frekvenciách antény (nad 180 MHz).

Tento efekt vedie k mnohým problémom, pre ktoré však existuje veľa spôsobov. Najzrejmejšou z nich je zmenšenie dĺžky vodičov. Ďalším spôsobom je zmenšenie ich šírky. Nie je dôvod používať vodič tejto šírky na pripojenie signálu k invertujúcemu vstupu, pretože týmto vodičom preteká veľmi málo prúdu. Zníženie dĺžky stopy na 2,5 mm a šírky na 0,2 mm povedie k zníženiu kapacity na 0,1 pF a takáto kapacita už nebude viesť k tak výraznému zvýšeniu frekvenčnej odozvy. Ďalším riešením je odstránenie časti mnohouholníka pod invertujúcim vstupom a vodiča, ktorý k nemu vedie.

Šírku vodičov plošných spojov nie je možné nekonečne zmenšiť. Hraničná šírka je určená jednak technologickým postupom, jednak hrúbkou fólie. Ak dva vodiče prechádzajú blízko seba, potom sa medzi nimi vytvorí kapacitná a indukčná väzba (obr. 12).

Signálne vodiče by nemali byť vedené navzájom rovnobežne, pokiaľ nie sú zapojené diferenciálne vedenia alebo mikropáskové vedenia. Medzera medzi vodičmi musí byť najmenej trojnásobok šírky vodičov.

Kapacita medzi stopami v analógových obvodoch môže byť ťažká pri veľkých hodnotách odporu (niekoľko megohmov). Relatívne veľká kapacitná väzba medzi invertujúcimi a neinvertujúcimi vstupmi operačného zosilňovača môže ľahko spôsobiť samovybudenie obvodu.

Napríklad pri d \u003d 0,4 mm a h \u003d 1,5 mm (úplne bežné hodnoty) je indukčnosť otvoru 1,1 nH.

Pamätajte, že ak sú v obvode vysoké odpory, potom by sa mala venovať osobitná pozornosť čisteniu dosky. V posledných krokoch výroby dosky s plošnými spojmi musia byť odstránené zvyšky toku a kontaminácie. V poslednej dobe sa pri zostavovaní dosiek plošných spojov často používajú tavidlá rozpustné vo vode. Menej škodlivé sú ľahko odstrániteľné vodou. Ale zároveň umývanie dosky nedostatočne čistou vodou môže viesť k ďalšej kontaminácii, ktorá zhoršuje dielektrické vlastnosti. Preto je veľmi dôležité vyčistiť PCB s vysokou impedanciou čerstvou destilovanou vodou.

PRIPOJENIE SIGNÁLOV

Ako bolo uvedené, šum môže do analógovej časti obvodu vstupovať cez napájací zdroj. Na zníženie tohto šumu sa na zníženie miestnej impedancie napájacích líšt používajú odpojovacie (blokovacie) kondenzátory.

Ak je potrebné oddeliť dosku plošných spojov, na ktorej sú analógové aj digitálne časti, je potrebné aspoň trochu porozumieť elektrickým vlastnostiam logických prvkov.

Typický koncový stupeň logického prvku obsahuje dva tranzistory zapojené do série navzájom, ako aj medzi napájacím a uzemňovacím obvodom (obr. 14).

V ideálnom prípade tieto tranzistory pracujú striktne v protifáze, t.j. keď je jeden z nich otvorený, potom je v rovnakom okamihu druhý zatvorený a na výstupe vytvára buď signál logickej jednotky, alebo logickú nulu. V ustálenom stave logiky je spotreba energie logického prvku nízka.

Situácia sa dramaticky zmení, keď sa koncový stupeň prepne z jedného logického stavu do druhého. V takom prípade je možné na krátku dobu zapnúť obidva tranzistory súčasne a výrazne sa zvýši napájací prúd koncového stupňa, pretože sa zníži odpor prúdovej dráhy z napájacej lišty na zemnú lištu cez dva sériovo zapojené tranzistory. Spotreba energie sa prudko zvyšuje a potom tiež klesá, čo vedie k miestnej zmene napájacieho napätia a vzniku prudkej krátkodobej zmeny prúdu. Takéto zmeny prúdu vedú k emisii vysokofrekvenčnej energie. Aj na relatívne jednoduchej doske s plošnými spojmi môžu byť desiatky alebo stovky uvažovaných výstupných stupňov logických prvkov, takže celkový efekt ich simultánnej činnosti môže byť veľmi veľký.

Nie je možné presne predpovedať frekvenčný rozsah, v ktorom sa tieto prúdové rázy budú nachádzať, pretože frekvencia ich výskytu závisí od mnohých dôvodov, vrátane oneskorenia šírenia prepínania tranzistorov logických prvkov. Oneskorenie zase závisí tiež od rôznych náhodných príčin, ktoré sa vyskytnú počas výrobného procesu. Prepínací šum má širokopásmové harmonické rozloženie v celom rozsahu. Existuje niekoľko spôsobov, ako potlačiť digitálny šum, ktorého použitie závisí od spektrálneho rozloženia šumu.

Tabuľka 2 zobrazuje maximálne prevádzkové frekvencie pre bežné typy kondenzátorov.

tabuľka 2

Z tabuľky je zrejmé, že tantalové elektrolytické kondenzátory sa používajú pre frekvencie nižšie ako 1 MHz, pri vyšších frekvenciách by sa mali používať keramické kondenzátory. Je potrebné pamätať na to, že kondenzátory majú svoju vlastnú rezonanciu a ich nesprávna voľba môže nielen pomôcť, ale aj zhoršiť problém. Obrázok 15 zobrazuje typické prirodzené rezonancie dvoch univerzálnych kondenzátorov - 10 μF tantalového elektrolytu a 0,01 μF keramiky.

Skutočné vlastnosti sa môžu líšiť od výrobcu k výrobcovi, dokonca aj od šarže po šarži u jedného výrobcu. Je dôležité si uvedomiť, že aby kondenzátor pracoval efektívne, musia byť frekvencie, ktoré potláča, v nižšom rozsahu ako prirodzená rezonančná frekvencia. V opačnom prípade bude povaha reaktancie indukčná a kondenzátor už nebude pracovať efektívne.

Nenechajte sa mýliť, že jeden kondenzátor 0,1 μF potlačí všetky frekvencie. Malé kondenzátory (10 nF alebo menej) môžu pracovať efektívnejšie pri vyšších frekvenciách.

Oddelenie napájania IC

Izolácia napájacieho zdroja IC na potlačenie vysokofrekvenčného šumu spočíva v použití jedného alebo viacerých kondenzátorov pripojených medzi napájacie a uzemňovacie piny. Je dôležité, aby vodiče spájajúce vodiče s kondenzátormi boli krátke. Ak to tak nie je, bude vlastná indukčnosť vodičov hrať významnú úlohu a bude negovať výhody plynúce z použitia odpojovacích kondenzátorov.

Oddeľovací kondenzátor musí byť pripojený ku každému balíku mikroobvodu bez ohľadu na to, koľko operačných zosilňovačov je vo vnútri balenia - 1, 2 alebo 4. Ak je operačný zosilňovač napájaný z bipolárneho zdroja, je samozrejmé, že oddeľovacie kondenzátory musia byť umiestnené na každom napájacom kolíku. Hodnotu kapacity je potrebné starostlivo zvoliť na základe typu šumu a rušenia prítomného v obvode.

V obzvlášť zložitých prípadoch môže byť potrebné pridať indukčnosť do série s napájacím káblom. Indukčnosť musí byť umiestnená pred a nie za kondenzátormi.

Ďalším, lacnejším spôsobom je nahradiť indukčnosť odporom s nízkym odporom (10 ... 100 Ohm). V tomto prípade tvorí odpor spolu s oddeľovacím kondenzátorom dolnopriepustný filter. Táto metóda znižuje rozsah napájania operačného zosilňovača, ktorý tiež čoraz viac závisí od spotreby energie.

Typicky môže stačiť jeden alebo viac hliníkových alebo tantalových elektrolytických kondenzátorov na vstupnom napájacom konektore na potlačenie nízkofrekvenčného šumu vo výkonových obvodoch. Dodatočný keramický kondenzátor potlačí vysokofrekvenčné rušenie od ostatných dosiek.

IZOLÁCIA VSTUPNÉHO A VÝSTUPNÉHO SIGNÁLU

Mnoho problémov so šumom je výsledkom priameho spojenia vstupných a výstupných pinov. V dôsledku vysokofrekvenčného obmedzenia pasívnych komponentov môže byť reakcia obvodu na vysokofrekvenčný šum dosť nepredvídateľná.

V situáciách, keď sa frekvenčný rozsah indukovaného šumu výrazne líši od frekvenčného rozsahu obvodu, je riešenie jednoduché a priame - umiestniť pasívny RC filter na potlačenie vysokofrekvenčného rušenia. Pri použití pasívneho filtra však treba byť opatrný: jeho charakteristiky (kvôli nedokonalým frekvenčným charakteristikám pasívnych zložiek) strácajú svoje vlastnosti pri frekvenciách 100 ... 1 000-krát vyšších, ako je medzná frekvencia (f 3db). Pri použití sériovo pripojených filtrov naladených na rôzne frekvenčné rozsahy by mal byť filter s horným priechodom najbližšie k zdroju rušenia. Na potlačenie šumu možno použiť aj feritové prstencové tlmivky; zachovávajú si indukčnú povahu odporu až do určitej určitej frekvencie a nad ich odporom sa stáva aktívny.

Ukazovanie na analógový obvod môže byť také veľké, že je možné sa ich zbaviť (alebo ich aspoň znížiť) iba pomocou obrazoviek. Aby fungovali efektívne, musia byť starostlivo navrhnuté tak, aby frekvencie, ktoré spôsobujú najviac problémov, nemohli vstúpiť do obvodu. To znamená, že štít by nemal mať otvory alebo výrezy väčšie ako 1/20 vlnovej dĺžky tieneného žiarenia. Je dobré vyčleniť dostatok miesta pre zamýšľanú obrazovku od samého začiatku návrhu DPS. Ak používate štít, môžete na všetky pripojenia k obvodu dodatočne použiť feritové krúžky (alebo guľôčky).

PREVÁDZKOVÉ PRÍPADY ZOSILŇOVAČA

Jedno balenie zvyčajne obsahuje jeden, dva alebo štyri operačné zosilňovače (obr. 16).

Jeden operačný zosilňovač má často aj ďalšie vstupy, napríklad na nastavenie offsetového napätia. Duálne a štvornásobné operačné zosilňovače majú iba invertujúce a neinvertujúce vstupy a výstupy. Preto, ak je potrebné vykonať ďalšie úpravy, musia sa použiť jednotlivé operačné zosilňovače. Pri použití ďalších kolíkov nezabudnite, že svojou štruktúrou sú to pomocné vstupy, takže musia byť ovládané opatrne a v súlade s odporúčaniami výrobcu.

V jednom operačnom zosilňovači je výstup umiestnený na opačnej strane vstupov. To môže sťažiť prevádzku zosilňovača pri vysokých frekvenciách kvôli vodičom s dlhou spätnou väzbou. Jedným zo spôsobov, ako to prekonať, je umiestniť zosilňovač a komponenty spätnej väzby na rôzne strany dosky plošných spojov. To však vedie k najmenej dvom ďalším otvorom a výrezom v základnom polygóne. Niekedy stojí za to tento problém vyriešiť pomocou duálneho operačného zosilňovača, aj keď sa druhý zosilňovač nepoužíva (a jeho vodiče musia byť zapojené správne). Obrázok 17 zobrazuje zmenšenie dĺžky vodičov spätnej väzby pre inverzné spínanie.

Dvojité operačné zosilňovače sú obzvlášť bežné v stereofónnych zosilňovačoch a štvorstupňové zosilňovače sa používajú vo viacstupňových filtračných obvodoch. To má však dosť významnú nevýhodu. Napriek skutočnosti, že moderná technológia poskytuje slušnú izoláciu medzi signálmi zosilňovačov umiestnených na rovnakom kremíkovom čipe, stále medzi nimi existuje presluch. Ak je potrebné mať takéto rušenie veľmi malé, je potrebné použiť jednotlivé operačné zosilňovače. Crosstalk nie je len o dvojitých alebo štvoritých zosilňovačoch. Ich zdrojom môže byť veľmi tesné usporiadanie pasívnych komponentov rôznych kanálov.

Dvojité a štvorité operačné zosilňovače, okrem vyššie uvedeného, \u200b\u200bumožňujú užšiu montáž. Jednotlivé zosilňovače sú akoby navzájom zrkadlené (obr. 18).

Obrázky 17 a 18 nezobrazujú všetky pripojenia potrebné na normálnu prevádzku, napríklad ovládač strednej úrovne s unipolárnym napájaním. Obrázok 19 zobrazuje schému takého budiča pri použití štvornásobného zosilňovača.

Diagram zobrazuje všetky potrebné pripojenia na implementáciu troch nezávislých stupňov invertovania. Je potrebné venovať pozornosť skutočnosti, že vodiče polovice budiča napájacieho napätia sú umiestnené priamo pod puzdrom integrovaného obvodu, čo umožňuje zmenšiť ich dĺžku. Tento príklad ilustruje nie to, ako by to malo byť, ale čo by sa malo robiť. Priemerné napätie môže byť napríklad rovnaké pre všetky štyri zosilňovače. Pasívne komponenty je možné primerane dimenzovať. Napríklad planárne komponenty veľkosti 0402 zodpovedajú rozstupom pinov štandardného balíka SO. To umožňuje udržiavať dĺžku vodiča veľmi krátku pre vysokofrekvenčné aplikácie.

MONTÁŽ OBJEMU A POVRCHU

Pri umiestňovaní operačných zosilňovačov do balíkov DIP a pasívnych súčastí s káblovými vodičmi vyžaduje PCB priechodky na ich namontovanie. Takéto komponenty sa v súčasnosti používajú, keď neexistujú žiadne špeciálne požiadavky na rozmery DPS; Zvyčajne sú lacnejšie, ale náklady na PCB počas výrobného procesu sa zvyšujú v dôsledku vyvŕtania ďalších otvorov pre vývody komponentov.

Okrem toho použitie externých komponentov zvyšuje veľkosť dosky a dĺžku vodičov, čo znemožňuje prevádzku obvodu pri vysokých frekvenciách. Vias majú svoju vlastnú indukčnosť, ktorá tiež ukladá obmedzenia dynamických charakteristík obvodu. Preto sa externé komponenty neodporúčajú pre vysokofrekvenčné aplikácie alebo pre analógové obvody umiestnené v blízkosti vysokorýchlostných logických obvodov.

Niektorí dizajnéri umiestňujú rezistory vertikálne v snahe zmenšiť dĺžku vodičov. Na prvý pohľad sa môže zdať, že sa tým skracuje dĺžka trate. To však zvyšuje cestu toku prúdu cez rezistor a samotný rezistor je slučka (indukčná otáčka). Vysielacia a prijímacia kapacita sa mnohonásobne zvyšuje.

Pri povrchovej montáži nie je potrebný otvor pre každé vedenie komponentu. Pri testovaní obvodu však nastávajú problémy a ako kontrolné body musíte použiť priechody, najmä pri použití malých komponentov.

NEPOUŽITÉ SEKCIE OP

Pri použití dvojitých a štvoritých operačných zosilňovačov v obvode môžu zostať niektoré z ich častí nepoužité a musia byť v takom prípade správne pripojené. Nesprávne pripojenie môže viesť k zvýšeniu spotreby energie, väčšiemu zahrievaniu a väčšiemu hluku operačných zosilňovačov použitých v rovnakom prípade. Kolíky nepoužitých operačných zosilňovačov je možné pripojiť, ako je znázornené na obr. 20a. Pripojenie kolíkov s ďalšími komponentmi (obr. 20b) uľahčí použitie tohto operačného zosilňovača pri nastavovaní.

ZÁVER

Pamätajte na nasledujúce základné body a pri projektovaní a pripájaní analógových obvodov ich vždy dodržujte.

Všeobecné:

• predstavte si dosku s plošnými spojmi ako súčasť elektrického obvodu.
• mať porozumenie a porozumenie zdrojom hluku a rušenia;
• modelové a prototypové obvody.

Vytlačená obvodová doska:

• používajte iba dosky plošných spojov z vysoko kvalitného materiálu (napríklad FR-4);
• obvody vyrobené na viacvrstvových doskách s plošnými spojmi sú o 20 dB menej náchylné na vonkajšie rušenie ako obvody vyrobené na dvojvrstvových doskách;
• používať rozdelené, neprekrývajúce sa polygóny pre rôzne krajiny a potraviny;
• umiestnite zemné a silové polygóny na vnútorné vrstvy DPS.

Komponenty:

• uvedomte si frekvenčné obmedzenia, ktoré vytvárajú pasívne súčiastky a vodiče dosky;
• pokúste sa vyhnúť vertikálnemu umiestneniu pasívnych komponentov vo vysokorýchlostných obvodoch;
• pre vysokofrekvenčné obvody používajte komponenty určené na povrchovú montáž;
• vodiče by mali byť čím kratšie, tým lepšie;
• ak je potrebná dlhšia dĺžka vodiča, zmenšite jeho šírku;
• nepoužité vodiče aktívnych komponentov musia byť pripojené správne.

Elektrické vedenie:

• umiestnite analógový obvod do blízkosti napájacieho konektora;
• nikdy nesmerujte vodiče nesúce logické signály cez analógovú oblasť dosky a naopak;
• vodiče vhodné pre invertujúci vstup operačného zosilňovača udržiavajte krátke;
• uistite sa, že vodiče invertujúcich a neinvertujúcich vstupov operačného zosilňovača nie sú na veľkej vzdialenosti navzájom rovnobežné;
• skúste sa vyhnúť použitiu zbytočných priechodov ako ich vlastná indukčnosť môže viesť k ďalším problémom;
• neveďte vodiče v pravom uhle a pokiaľ je to možné, vyhlaďte vrcholy rohov.

Výmena:

• používať správne typy kondenzátorov na potlačenie šumu v napájacom zdroji;
• na potlačenie nízkofrekvenčného rušenia a šumu používajte na vstupnom napájacom konektore tantalové kondenzátory;
• na potlačenie vysokofrekvenčného rušenia a šumu používajte na vstupnom napájacom konektore keramické kondenzátory;
• na každý napájací kolík mikroobvodu použite keramické kondenzátory; ak je to potrebné, použite niekoľko kondenzátorov pre rôzne frekvenčné rozsahy;
• ak dôjde k excitácii v obvode, potom je potrebné použiť kondenzátory s nižšou hodnotou kapacity, a nie s veľkou;
• v zložitých prípadoch v silových obvodoch používajte sériovo zapojené rezistory s nízkym odporom alebo indukčnosťou;
• analógové oddeľovače kondenzátora by mali byť pripojené iba k analógovej zemi, nie k digitálnej.

Kto nemusel vyrobiť DPS? Nejde o veľmi komplikovanú záležitosť, ale výsledok dáva projektu úplnosť. V tomto príspevku by som chcel hovoriť o procese výroby DPS doma. Popíšem metódu fotorezistu na vytvorenie dosky. Jeho použitie je celkom jednoduché a umožňuje vám tlačiť veľmi zložité dosky. Navyše som si vystačil s atramentovou tlačiarňou.

Príspevok obsahuje fotografie, videá a schémy.

Myšlienka metódy fotorezistu je veľmi jednoduchá. Meď na PCB je na vrchu potiahnutá špeciálnou látkou. Ak na túto látku dopadne svetlo, rozpustí sa vo vývojke. Ak svetlo nenarazí, zostáva látka vo vývojke ako farbivo. Proces výroby dosiek sa skladá zo štyroch častí:
1. Vytvorte priehľadnú masku, na ktorej je vyznačené, s čím sa spojiť
1. Cez túto masku posvieťte na dosku látkou
2. Hodíme dosku do vývojky: na doske sú namaľované iba miesta označené na maske
3. Doštičku hodíme do leptadla: zožerie všetku meď, okrem natretej

Vytvorte schému

Prvý krok pri vytváraní dosky s plošnými spojmi je celkom zrejmý: musíte si vytvoriť schému toho, čo bude na doske. Eagle CAD je na tento účel pomerne štandardný program. Napriek tomu, že program je dosť ťažké zvládnuť (zdá sa mi, že je úplne nechutný), veľa ľudí používa Eagle CAD. Existuje toľko používateľov, že výrobcovia a dodávatelia súčastí niekedy vytvárajú knižnice komponentov.

Na účely tohto príspevku urobíme pomerne jednoduché zariadenie: pinoutovú dosku pre ATTiny. Aby ste do dosky mohli vlepiť čip, zdroj napájania a programátor.
Najskôr nakreslíme jednoduchý obvod a potom kliknutím na „Prepnúť na dosku“ umiestnime komponenty na rozloženie dosky.

Schéma a rozloženie dosky je možné.

Tlač rozloženia

Pripravíme si rozloženie pre tlač. Musíte sa uistiť, že sú zahrnuté iba vrstvy so spodnou časťou, podložkami, priehľadmi, dimenziou. V ponuke tlače povoľte Mirror and Black. Týmto spôsobom sa rozloženie prejaví a vytlačí iba čiernou farbou. Neviem, či existuje pohodlnejší spôsob, ale vytlačil som rozloženie do PDF, konvertoval PDF do TIFF s celkom slušným rozlíšením a potom som v textovom editore znásobil obrázok tak, aby vyplnil hárok:

Všimnite si, že som vytlačil dva grafy, jeden pre dnešok a druhý pre neskôr.

Dokument je pripravený. Tlačíme na priehľadný film. Použil som film od MG Chemicals. Aj keď je to pre laserové tlačiarne, použil som svoju atramentovú tlačiareň Lexmark. Mínus: atrament sa ľahko rozmazáva rukou.

Príprava dosky

Je zrejmé, že proces fotorezistu vyžaduje dosku potiahnutú špeciálnou látkou. Môžete si kúpiť túto látku a pokryť dosku sami, ale rozhodol som sa kúpiť hotovú. Vystrihnite kúsok z dosky, ktorý zodpovedá rozmerom obvodu. Použil som rezačku Dremel:

Vystavenie

Všetko je pripravené na zobrazenie dosky. Prax ukazuje, že atramentová tlačiareň nemusí poskytovať požadovanú hustotu (tj. Čierny vzhľad bude skutočne prešpikovaný malými otvormi). Riešenie tohto problému nie je ťažké: môžete kombinovať dve alebo tri vrstvy výtlačku. Páči sa ti to:

Odstráňte ochrannú vrstvu (biely tenký film) z dosky a položte ju na základňu (kniha s elektronikou dáva šťastie +3). Dosku zakryjeme filmom s výtlačkom a tento obal stlačíme sklom:

Konštrukcia by mala stáť pod silnou lampou 10 minút:

Rozvoj

Zatiaľ čo je tabuľa vystavená, rozrieďme vývojára. Pomer a odporúčaná teplota sú uvedené na krabičke vývojky. Vzal som si vývojára z MG Chemicals. Riedi sa v akejkoľvek plastovej nádobe v pomere 1 až 10:

Developer je pripravený, uplynulo desať minút. Vezmeme dosku a hodíme ju do vývojára:

Leptanie

Dosku opláchneme vo vode a vhodíme do leptadla. Použil som chlorid železitý od MG Chemicals. Odporúčaná teplota je 50 ° C, leptal som však pri izbovej teplote 25 ° C. Trvalo to asi 20 minút:

Dostanete niečo také:

Odizolovanie

Zvyšné farbivo sa dá ľahko odstrániť alkoholovými handričkami:

Výsledkom je úhľadná doska:

Otvory

Otvory sa dajú ľahko robiť. Použil som rovnaký stroj Dremel:

Ukazuje sa to takmer hotová doska:

Komponenty

Pripojíme potrebné komponenty k doske a spájkujeme ich s medenou základňou:

Výsledok

Ukázalo sa, že platba je presne to, čo potrebujete, aspoň ukážte svojim priateľom:

Nemôžete však všetkým svojim priateľom vysvetliť, čo to je ...

Bezpečnosť

Proces výroby dosiek pomocou tejto metódy zahŕňa prácu so všetkými druhmi chemického odpadu.

Najskôr nelejte chemický odpad do umývadla alebo toalety. Na internete existuje veľa tipov, čo s týmito vecami robiť.

Po druhé, tento chemický odpad kazí oblečenie, zanecháva škvrny na rukách a s očami robí niečo úplne hrozné. Prosím, použite bezpečnostné opatrenia! Použil som napríklad gumené rukavice, okuliare a zásteru sprchového závesu:

Rád odpoviem na otázky, vypočujem si návrhy, ako je možné tento proces vylepšiť, a samozrejme k príspevku pridám prípadné chýbajúce informácie.

Tlačený obvod

jednotka elektrického alebo rádiového zariadenia vyrobená na jednej doske (pozri. dosku) vo forme systému tlačených elektrických a rádiových prvkov prepojených metódou tlačeného vedenia (pozri. tlačené vedenie). Mnoho pasívnych prvkov je vyrobených v tlačenej verzii (pozri. obr. ): rezistory a kondenzátory, tlmivky a transformátory, konektory a spínače, mikrovlnné články (na prácu pri frekvenciách od 500 do 2000) MHz) - pásové vedenia, smerové spriahadlá, pásmové filtre, útlmové články atď. Rezistory sa získavajú buď nanášaním odporovej zmesi (pasty) cez šablónu na samostatné časti dosky (pásy alebo podložky) (presnosť získania nominálnej hodnoty odporu je 20 - 40%), alebo tepelným vákuovým nanášaním na dosku tenkej vrstvy uhlíka, kovu (tantal, niób), oxidu kovu (oxid cínatý), zliatina (nichróm) (presnosť 5 - 10%). Kondenzátory sa vyrábajú formovaním pokovených plôch na jednej alebo oboch stranách dosky. Vzhľadom na malú kapacitu (až niekoľko desiatok pf) a veľké hodnoty dielektrickej straty tangensu, ich použitie je obmedzené. Induktory vo forme jednootáčkových alebo viacotáčkových cievok sa získavajú leptaním (na fóliované dosky) alebo vypaľovaním striebra (na keramických doskách). Zvyčajne hodnoty ich indukčnosti nepresahujú 7-10 mcg, a zvlášť tenkými vodičmi - 50 mcg... Transformátory sa získavajú rovnakým spôsobom. Pri výrobe konektorov s pružinovým kontaktom je na okraji dosky vytvorená séria potlačených prúžkov s rhodiovým alebo platinovým povlakom odolných proti opotrebovaniu, ktoré fungujú ako zástrčka. Podobným spôsobom sa vyrába aj kontaktná časť prepínačov so zložitým spínacím systémom, napríklad kódové disky pre digitálne zariadenia. Prepojovacie káble (jednovrstvové a viacvrstvové) vo forme plochého viacvodičového systému sa získavajú leptaním pružnej fólie. Rozmery a hmotnosť týchto káblov sú podstatne (7–10krát) menšie ako napríklad bežné RF káble (pozri RF kábel). Vytlačené prvky mikrovlnnej dráhy a niekedy aj pasívne prvky elektronických zosilňovačov stredných a nízkych frekvencií sa vytvárajú v jednom kroku vo veľkom rozsahu (do 500 x 500). mm) nepolárna dielektrická doska. P. s. zvyčajne pokrytý lakom odolným voči vlhkosti a teplu, po ktorom je hotovým výrobkom.

V podstate rovnakým spôsobom sa vyrábajú pasívne prvky hybridných a filmových integrovaných obvodov (pozri Integrovaný obvod).

Žiadosť P. s. výrazne zvyšuje hustotu montáže, vyrobiteľnosť a spoľahlivosť rádiových elektronických zariadení (napríklad počítačov, televízorov, rádií) a slúži ako základ pre ich mikrominiaturizáciu a komplexnú miniaturizáciu, najmä pri veľkovýrobe (pozri tiež Mikromodul, mikroelektronika).

Lit.: Plošné spoje v prístrojovej technike, výpočtovej technike a automatizácii, Moskva, 1973.

B. P. Likhovetsky.

Veľká sovietska encyklopédia. - M.: Sovietska encyklopédia. 1969-1978 .

Pozrite sa, čo je „doska plošných spojov“ v iných slovníkoch:

PRINTED CIRCUIT, obvod chemicky leptaných elektrických vodičov na vrstve medenej fólie pokrývajúcich dosku z plastu, skla alebo keramického izolačného materiálu. Diagram spája komponenty na ňom nainštalované, napríklad ... ... Vedecký a technický encyklopedický slovník

tlačený obvod - Plošný spoj, ktorý obsahuje tlačené prvky, vodivý vzor alebo ich kombináciu, vytvorený v predbežnej štruktúre alebo spojený s povrchom spoločnej základne. [GOST 20406 75] Témy tlačených tabúľ EN tlačené ... ...

SCHÉMA TLAČE - montážna jednotka pre elektronické zariadenie, v ktorej sú vodivé spojenia medzi jej prvkami vytvorené vo forme tenkých plochých vodičov nanesených na povrch izolačnej základne. Kondenzátory sa vyrábajú tlačou, ... ... Veľká polytechnická encyklopédia

Tlačený obvod - 17. Plošný spoj E. Plošný spoj F. Circuit imprimée Plošný spoj vrátane plošných prvkov, vodivého vzoru alebo ich kombinácie, vytvorený v predbežnej štruktúre alebo spojený s povrchom spoločného ... ... Slovník-príručka pojmov normatívnej a technickej dokumentácie

plošný spoj f - spausdintinės grandinės modulis statusas T sritis radioelektronika atitikmenys: angl. modul plošných spojov vok. Druckschaltungsmodul, m rus. plošný spoj f pranc. modul à obvodové potlač, m ... Radioelektronikos terminų žodynas

tlačený obvod - spausdintinė grandinė statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. tlačený obvod vok. gedruckte Schema, n rus. plošný spoj, f pranc. obvodové imprimé, m… Fizikos terminų žodynas

Na dosku sa pomocou tlačeného vedenia nanáša uzol elektronického zariadenia, rezistory, kondenzátory, tlmivky atď. Rezistory sa napríklad získajú nanesením vrstvy uhlíka, kovu atď. Veľký encyklopedický polytechnický slovník

doska plošných spojov, metalizovaná fólia - - [Ya.N. Luginsky, M.S. Fezi Zhilinskaya, Y.S. Kabirov. Anglický ruský slovník elektrotechniky a energetiky, Moskva, 1999] Predmety elektrotechniky, základné pojmy EN embosované fóliové plošné spoje ... Sprievodca technickým prekladateľom

leptaný plošný spoj - - [Ya.N. Luginsky, M.S. Fezi Zhilinskaya, Y.S. Kabirov. Anglický ruský slovník elektrotechniky a elektrickej energie, Moskva, 1999] Elektrotechnické témy, základné pojmy EN leptaný plošný spoj ... Sprievodca technickým prekladateľom

galvanicky pokovený plošný spoj - - [Ya.N. Luginsky, M.S. Fezi Zhilinskaya, Y.S. Kabirov. Anglický ruský slovník elektrotechniky a energetiky, Moskva, 1999] Predmety elektrotechniky, základné pojmy EN pokovovaný plošný spoj ... Sprievodca technickým prekladateľom

V tomto článku si povieme niečo o spôsobe prenosu výkresu smerovanej dosky plošných spojov na textolit pomocou laserovej tlačiarne. Bude sa brať do úvahy modernejšia metóda LUT. Ak skôr, v sovietskych časoch, bolo za účelom ochrany vrstvy medenej fólie na textolite potrebné naniesť vzor pomocou rôznych lakov, niekto použil bitúmenový lak, niekto dokonca rozpustil kúsok dechtu v rozpúšťadle, ktorým boli pokryté strechy a natreté výsledným roztokom, konzistenciou lak.

Bitúmenový lak

Niektorí na tento účel použili lak na nechty. Ale pri maľovaní lakom pomocou Reichsfeder (ako v zásade a pri maľovaní niečím iným) bolo ťažké vykonať na doske nejaké opravy. Pri pokuse o vyčistenie časti výkresu nanesenej lakom sa lak často odštiepil tam, kde to nebolo potrebné. Navyše si takáto práca vyžadovala veľkú presnosť a trvala značné množstvo času.

S príchodom permanentných fixiek na trh sa situácia oveľa zjednodušila, stačilo nakresliť kresbu fixkou, priamo na fóliový textolit v niekoľkých vrstvách. Ale táto metóda má aj nevýhody, keď pri leptaní chloridom železitým alebo inými činidlami často na tratiach boli podrasty. Z tohto dôvodu sme kvôli lepšej ochrane vzoru dosky plošných spojov nakreslili vzor do niekoľkých vrstiev. Používam ho na kreslenie stôp na doskách plošných spojov, ako aj na korekciu preneseného výkresu pomocou metódy LUT, ak sa prenos výkresu na niektorých miestach nepodarilo úplne uskutočniť, pomocou týchto značiek:

Predtým som kúpil 3 rôzne značky a na základe ich použitia mali dosky stále čiastkové značky. Potom som dostal sadu takýchto fixiek, 4 kusy rôznych farieb. Výsledok je vynikajúci, neexistujú takmer žiadne bylinky.

Tieto značkovače sú navyše obojstranné, na jednom konci majú zapisovaciu tyč bežnej hrúbky, na druhom konci je tyč veľmi tenká, do šírky, ňou nakreslená čiara je takmer ako guľôčkové pero.

To je výhodné, ak máme na doske dve tesne umiestnené stopy a musíme medzi nimi položiť ďalšiu stopu. Samozrejme, aby sa nezlúčili, tu pomáha tenká značkovacia tyč. A na záver prejdime k najpopulárnejšej metóde prenosu obrázku na textolit - metóde LUT. Táto metóda je nevyhnutná, ak potrebujete preniesť dosku plošných spojov, ktorá je zložitá v topológii, na PCB. Ak by sme mali nakresliť takúto dosku plošných spojov fixkou, urobenie práce by nám pravdepodobne trvalo viac ako hodinu. Metóda LUT umožňuje vykonávať rovnakú prácu maximálne za pol hodinu - štyridsať minút s vyššou kvalitou kresby a neporovnateľne menšími ťažkosťami pri prenose.

Týmto spôsobom môžete navyše použiť alfanumerické označenia a obrysy častí na zadnú stranu textoitu potiahnutého fóliou, čo je vrstva domácej sieťotlače. Čo potrebujeme na použitie metódy LUT?

1. Drátová doska s plošnými spojmi v ľubovoľnom programe pre usporiadanie DPS s možnosťou tlače. Program odporúčam pre začiatočníkov.

2. Dovážaný plošný spoj FR-4, ktorý je odrezaný tak, aby zodpovedal veľkosti drôtovej dosky, sa dobre hodí.

3. Žehlička, najlepšie najjednoduchšia sovietska žehlička, bez elektronickej regulácie teploty.

4. Lak, benzín Galoshe alebo riedidlo na vymytie toneru z dosky po leptaní.

5. Mäkký brúsny kotúč alebo brúsny papier „nula“ na mechanické čistenie dosky pred nakreslením vzoru.

6. Čistiaci prostriedok ako Fairy alebo akýkoľvek iný odmasťovací prostriedok.

7. Papier pre metódu LUT nepotrebuje štandardný kancelársky papier. Tu si každý nájde papier podľa svojich predstáv: niekto preferuje podklad pre samolepiacu fóliu ako ORAJET, nemusí byť namočený, stačí ho po vychladnutí opatrne odlepiť.

Niekto uprednostňuje pauzovací papier, ale keďže pauzovací papier je tenký a tlačiareň ho určite „zasekne“, musí sa najskôr nalepiť na list kancelárskeho papiera. Niektorí používajú atramentový fotografický papier značky LOMOND, ale nie je to lacné. Na tieto účely radšej používam tenký papier z lesklých časopisov ako „Glamour“ a podobne.

List je orezaný na šírku listu A4, je možné ho bez ďalších manipulácií priamo vkladať do tlačiarne ako kancelársky papier. Skutočnosť, že je na ňom nakreslený, nám nie je prekážkou. Pri tlači nezabudnite, že rozloženie sprintu sa predvolene tlačí v zrkadlovom obraze. Ak potrebujete priamu tlač, mali by ste zrušiť začiarknutie možnosti zrkadlenia v programe. Pri tlači odporúčam urobiť niekoľko kópií hárku na jeden list v určitej vzdialenosti od seba. Berúc do úvahy, že okolo dosky je dostatok papiera na zloženie.

Potom, čo sme dosku mechanicky vyčistili, je potrebné ju opláchnuť Fae ( Víla) a nechajte vyschnúť. Potom sa fólie nemôžete dotknúť prstami. Ďalej preložíme papier okolo dosky, aby sa doska ukázala striktne v strede, obrys dosky môžete v programe nakresliť roztiahnutím dosky alebo aspoň urobiť rohy.

Tento obrys sa vytlačí a prenesie do textolitu, ale to nám neprekáža, pokiaľ samozrejme nie je doska urobená správne a obrys nič neuzavrie. Odporúčam hrúbku čiary 0,1 mm. Ak je to žiaduce, je možné tieto rohy alebo obrys po vyleptaní a zmytí obrysu (na doske zostane vo forme fólie) mechanicky odstrániť (odškrabnúť nožom). Papier na zadnej strane dosky je možné zaistiť kúskami elektrickej pásky.

Leptaná doska

Pokiaľ ide o morenie koľají, existuje veľa rôznych metód. Leptať sa dá napríklad síranom meďnatým:

1. Tri hromadné lyžice, síran meďnatý.
2. Tri kopcovité lyžice, jedlá soľ.
3. 500 gramov vody

Pri leptaní ho zohrejem na parnom kúpeli, trvá to od 30 minút do 2 hodín. Po náraze sa ľahko umyje alebo umyje, nezanecháva žiadne stopy.

Nastavili sme maximálny ohrev na žehličku, počkáme, kým sa zahreje, položíme dosku na rovný tvrdý povrch, môžete použiť kúsok preglejky a medzi žehličku a náš papierový základ položíme list papiera, lesklý papier, minútu dôkladne žehlíme, silno stlačíme, žehlíme dosku, samozrejme, žehlíme fóliou smerom nahor. Po vypnutí žehličky nechajte dosku 15 minút vychladnúť! Ak sme použili lesklý papier, vložíme našu dosku do teplej vody, počkáme pol hodiny a končekmi prstov začneme papier valiť do hrudiek. Nemôžete odtrhnúť papier! Po zvinutí všetkého papiera nám zostanú belavé stopy tonera (kvôli škvrnám zvyšného papiera). Toner umyjeme riedidlami alebo benzínovými galošami, dosku umyjeme od nečistôt, obzvlášť veľa nečistôt sa stane, keď odstránime kresbu nanesenú fixkou.

Po vyčistení dosky je potrebné ju pre lepšie spájkovanie pocínovať, zakryť pásy vrstvou spájky, čo sa dá ľahko urobiť napísaním malej spájky na demontážnom copu. Doska môže byť tiež pocínovaná zliatinou. Recenziu technológie pripravila spoločnosť AKV.