Tlačený obvod

jednotka elektrického alebo rádiového zariadenia vyrobená na jednej doske (viď. Doska) vo forme systému tlačených elektrických a rádiových prvkov vzájomne prepojených pomocou plošného spoja (pozri. Tlačené vedenie). Mnohé pasívne prvky sa vyrábajú v tlačenej verzii (viď. ryža. ): rezistory a kondenzátory, tlmivky a transformátory, konektory a spínače, mikrovlnné prvky (pre prevádzku pri frekvenciách od 500 do 2000 MHz) - páskové vedenia, smerové spojky, pásmové filtre, atenuátory atď. Rezistory sa získavajú buď aplikáciou odporovej zmesi (pasty) cez šablónu na jednotlivé časti dosky (pásiky alebo podložky) (presnosť získania nominálnej hodnoty odporu je 20-40%), alebo tepelným vákuovým nanášaním na dosku. z tenkej vrstvy uhlíka, kovu (tantal, niób), oxidu kovu (oxid cíničitý), zliatiny (nichróm) (presnosť 5-10%). Kondenzátory sa vyrábajú vytvorením metalizovaných oblastí na jednej alebo oboch stranách dosky. Vzhľadom na malú kapacitu (až niekoľko desiatok pf) a veľké hodnoty tangens dielektrickej straty, ich použitie je obmedzené. Induktory vo forme jedno alebo viacotáčkových špirál sa získavajú leptaním (na fóliované dosky) alebo vypaľovaním striebra (na keramické dosky). Zvyčajne hodnoty ich indukčnosti nepresahujú 7-10 mcg a so zvlášť tenkými vodičmi - 50 mcg... Transformátory sa získavajú rovnakým spôsobom. Pri výrobe konektorov s pružinovým kontaktom sa na okraji dosky vytvorí séria potlačených pásikov s oteruvzdorným ródiovým alebo platinovým povlakom, ktoré fungujú ako zástrčka. Kontaktná časť spínačov s komplexným spínacím systémom, napríklad kódové kotúče pre digitálne zariadenia, sa vyrába podobným spôsobom. Spojovacie káble (jedno a viacvrstvové) vo forme plochého viacžilového systému sa získajú leptaním flexibilnej fólie. Rozmery a hmotnosť takýchto káblov sú výrazne (7-10 krát) menšie ako napríklad bežné RF káble (pozri RF kábel). Tlačené prvky mikrovlnnej dráhy a niekedy aj pasívne prvky elektrónových zosilňovačov stredných a nízkych frekvencií sa vytvárajú v jednom kroku vo veľkom (až 500 X 500 mm) nepolárna dielektrická doska. P. s. zvyčajne pokryté lakom odolným voči vlhkosti a teplu, po ktorom je to hotový výrobok.

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 rádioelektronických zariadení (napríklad počítačov, televízorov, rádií) a slúži ako základ pre ich mikrominiaturizáciu a komplexnú miniaturizáciu, najmä pri veľkosériovej výrobe (pozri tiež Mikromoduly, Mikroelektronika).

Svieti .: Printed Circuits in Instrumentation, Computer Engineering and Automation, Moskva, 1973.

B. P. Likhovetsky.

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

Pozrite si, čo je „doska s plošnými spojmi“ v iných slovníkoch:

TLAČENÝ OBVOD, obvod chemicky leptaných elektrických vodičov na vrstve medenej fólie pokrývajúcej dosku vyrobenú z plastu, skla alebo keramického izolačného materiálu. Diagram spája komponenty, ktoré sú na ňom nainštalované, ako napríklad ... ... Vedecko-technický encyklopedický slovník

tlačený obvod- Tlačený obvod obsahujúci tlačené prvky, vodivý vzor alebo ich kombináciu, vytvorený v predbežnej štruktúre alebo spojený s povrchom spoločnej základne. [GOST 20406 75] Dosky plošných spojov EN tlačené ... ...

TLAČ SCHÉMU- montážna jednotka pre elektronické zariadenia, 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 tlačených prvkov, vodivého vzoru alebo ich kombinácie, vytvorený v predbežnej štruktúre alebo spojený s povrchom spoločného ... ... Slovník-príručka termínov normatívnej a technickej dokumentácie

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

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

Pomocou plošného spoja je na doske nanesený uzol elektronického zariadenia, rezistory, kondenzátory, tlmivky atď.. Rezistory sa napríklad získavajú nanesením vrstvy uhlíka, kovu atď. Veľký encyklopedický polytechnický slovník

doska plošných spojov, metalizovaná fólia- - [Ya.N. Luginsky, M.S.Fezi Zhilinskaya, Y.S.Kabirov. The English Russian Dictionary of Electrical Engineering and Electric Power Engineering, Moskva, 1999] Predmety elektrotechniky, základné pojmy EN embosovaná fólia tlačený spoj ... Technická príručka prekladateľa

leptaný plošný spoj- - [Ya.N. Luginsky, M.S.Fezi Zhilinskaya, Y.S.Kabirov. Anglický ruský slovník elektrotechniky a elektroenergetiky, Moskva, 1999] Elektrotechnické témy, základné pojmy EN leptaný plošný spoj ... Technická príručka prekladateľa

galvanicky pokovovaný 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 plošný spoj ... Technická príručka prekladateľa

Čo je PCB

Doska s plošnými spojmi (PCB alebo doska plošných spojov, PWB) je dielektrická doska, na ktorej povrchu a/alebo v objeme sú vytvorené elektricky vodivé obvody elektronického obvodu. Doska plošných spojov je určená na elektrické a mechanické spojenie rôznych elektronických komponentov. Elektronické súčiastky na doske s plošnými spojmi sú svojimi kolíkmi spojené s prvkami vodivého obrazca, zvyčajne spájkovaním.

Na rozdiel od povrchovej montáže je elektricky vodivý obrazec na doske plošných spojov vyrobený z fólie, ktorá je celá umiestnená na pevnom izolačnom podklade. Doska plošných spojov obsahuje montážne otvory a podložky pre montáž vývodových alebo plošných súčiastok. Okrem toho dosky s plošnými spojmi majú priechodky na elektrické spojenie fóliových častí umiestnených na rôznych vrstvách dosky. Z vonkajšej strany má doska zvyčajne ochranný náter („maska ​​spájky“) a označenie (pomocný výkres a text podľa projektovej dokumentácie).

V závislosti od počtu vrstiev s elektricky vodivým vzorom sa dosky plošných spojov delia na:

jednostranné (OPP): na jednej strane dielektrickej fólie je nalepená len jedna vrstva fólie.

obojstranné (DPP): dve vrstvy fólie.

viacvrstvová (MPP): fólia nielen na dvoch stranách dosky, ale aj vo vnútorných vrstvách dielektrika. Viacvrstvové DPS sa vyrábajú zlepením niekoľkých jednostranných alebo obojstranných dosiek k sebe.

S rastúcou zložitosťou navrhnutých zariadení a hustotou balenia sa zvyšuje počet vrstiev na doskách.

Základom dosky plošných spojov je dielektrikum, najčastejšie používané materiály sú sklolaminát, getinax. Základom dosiek plošných spojov môže byť aj kovová základňa pokrytá dielektrikom (napríklad eloxovaný hliník), cez dielektrikum je nanesená medená fólia koľajníc. Tieto dosky plošných spojov sa používajú vo výkonovej elektronike na efektívne odvádzanie tepla z elektronických komponentov. V tomto prípade je kovová základňa dosky pripevnená k chladiču. Ako materiál pre dosky plošných spojov pracujúce v mikrovlnnom rozsahu a pri teplotách do 260 ° C sa používa fluoroplast vystužený sklenými vláknami (napríklad FAF-4D) a keramika. Flexibilné dosky sú vyrobené z polyimidových materiálov, ako je kapton.

Aký materiál použijeme na výrobu dosiek

Najbežnejšie dostupné materiály na výrobu dosiek sú Getinax a Fiberglass. Papier Getinax impregnovaný bakelitovým lakom, sklolaminát textolit s epoxidom. Sklolaminát určite použijeme!

Fóliovaný sklolaminát je doska vyrobená na báze sklenenej tkaniny, impregnovaná spojivom na báze epoxidových živíc a obojstranne potiahnutá elektrolytickou medenou galvanizovanou fóliou s hrúbkou 35 µm. Maximálna prípustná teplota je od -60 ° C do + 105 ° C. Má veľmi dobré mechanické a elektrické izolačné vlastnosti, dobre sa hodí na mechanické spracovanie rezaním, vŕtaním, razením.

Laminát zo sklenených vlákien sa používa hlavne jednostranne alebo obojstranne s hrúbkou 1,5 mm a s medenou fóliou s hrúbkou 35 mikrónov alebo 18 mikrónov. Použijeme jednostranný sklolaminát s hrúbkou 0,8 mm s fóliou s hrúbkou 35 mikrónov (prečo bude podrobnejšie popísané nižšie).

Spôsoby výroby dosiek plošných spojov doma

Dosky môžu byť vyrobené chemickými a mechanickými metódami.

Pri chemickej metóde sa na miestach, kde by mali byť na doske stopy (postava), na fóliu nanáša ochranná kompozícia (lak, toner, farba atď.). Potom sa doska ponorí do špeciálneho roztoku (chlorid železitý, peroxid vodíka a iné), ktorý "koroduje" medenú fóliu, ale neovplyvňuje ochrannú kompozíciu. Výsledkom je, že meď zostáva pod ochrannou kompozíciou. Ochranná hmota sa následne odstráni rozpúšťadlom a zostane hotová doska.

Mechanická metóda využíva skalpel (ručne vyrobený) alebo frézku. Špeciálna fréza vytvára drážky na fólii, čím zanecháva ostrovčeky s fóliou - potrebný vzor.

Frézky sú dosť drahé, rovnako ako samotné frézy sú drahé a majú malý zdroj. Takže túto metódu nepoužijeme.

Najjednoduchšia chemická metóda je manuálna. Na tabuľu sa risografom s lakom nakreslia stopy a následne otrávime roztokom. Táto metóda neumožňuje robiť zložité dosky s veľmi tenkými dráhami - takže to nie je ani náš prípad.

Ďalším spôsobom výroby dosiek je použitie fotorezistu. Ide o veľmi bežnú technológiu (v továrni sa dosky vyrábajú touto metódou) a často sa používa doma. Na internete je množstvo článkov a metód na výrobu dosiek pomocou tejto technológie. Poskytuje veľmi dobré a opakovateľné výsledky. To však tiež nie je naša možnosť. Hlavným dôvodom sú pomerne drahé materiály (fotorezist, ktorý sa časom tiež zhoršuje), ako aj ďalšie nástroje (UV žiarovka, laminátor). Samozrejme, ak máte doma veľkovýrobu plošných spojov - tak fotorezist je bezkonkurenčný - odporúčame ho zvládnuť. Za zmienku tiež stojí, že vybavenie a technológia fotorezistu umožňuje vyrábať na doskách sieťotlač a ochranné masky.

S príchodom laserových tlačiarní ich rádioamatéri začali aktívne používať na výrobu dosiek. Ako viete, laserová tlačiareň používa na tlač "toner". Ide o špeciálny prášok, ktorý sa pečie pri teplote a prilepí sa na papier - v dôsledku toho sa získa kresba. Toner je odolný voči rôznym chemikáliám, čo umožňuje jeho použitie ako ochranného náteru na medený povrch.

Našou metódou je teda preniesť toner z papiera na povrch medenej fólie a potom naleptaním dosky špeciálnym roztokom získať vzor.

Vďaka jednoduchosti použitia si táto metóda vyslúžila veľmi rozšírené využitie v amatérskych rádiách. Ak zadáte do Yandex alebo Google, ako preniesť toner z papiera na kartu, okamžite nájdete taký výraz ako "LUT" - technológia laserového žehlenia. Dosky touto technológiou sa vyrábajú nasledovne: zrkadlovo sa vytlačí vzor koľajníc, na dosku sa nanesie papier so vzorom do medi, tento papier sa zvrchu zažehlí, toner zmäkne a prilepí sa na dosku. Papier sa potom namočí do vody a doska je hotová.

Na internete je „milión“ článkov o tom, ako vyrobiť dosku pomocou tejto technológie. Ale táto technológia má veľa nevýhod, ktoré vyžadujú priame ruky a veľmi dlhé pripevnenie k nej. To znamená, že to musíte cítiť. Dosky nevychádzajú prvýkrát, dostávajú sa zakaždým. Existuje mnoho vylepšení - použiť laminátor (s prepracovaním - zvyčajne nie je dostatočná teplota), ktoré vám umožňujú dosiahnuť veľmi dobré výsledky. Existujú dokonca metódy na konštrukciu špeciálnych tepelných lisov, ale to všetko opäť vyžaduje špeciálne vybavenie. Hlavné nevýhody technológie LUT:

prehriatie - stopy sa rozprestierajú - rozširujú sa

podchladenie - stopy zostávajú na papieri

papier sa „pripaľuje“ k doske – aj keď je namočený, je ťažké ho odlepiť – následkom toho môže dôjsť k poškodeniu tonera. Na internete je množstvo informácií, aký papier si vybrať.

Porézny toner - po odstránení papiera zostávajú v toneri mikropóry - cez ne sa leptá aj doska - získavajú sa skorodované stopy

opakovateľnosť výsledku - dnes výborný, zajtra zlý, potom dobrý - je veľmi ťažké dosiahnuť stabilný výsledok - na zahriatie tonera potrebujete striktne konštantnú teplotu, potrebujete stabilný prítlak dosky.

Mimochodom, touto metódou sa mi nepodarilo vyrobiť dosku. Skúšal som to robiť aj na časopisoch aj na kriedovom papieri. V dôsledku toho dokonca pokazil dosky - meď napučiavala z prehriatia.

Z nejakého dôvodu nie je na internete dostatok informácií o inom spôsobe prenosu tonera - metóde studeného chemického prenosu. Vychádza z toho, že toner nie je rozpustný v alkohole, ale v acetóne. Výsledkom je, že ak si vyberiete takú zmes acetónu a alkoholu, ktorá toner iba zmäkčí, potom sa dá na dosku "prelepiť" z papiera. Tento spôsob sa mi veľmi páčil a hneď priniesol ovocie – prvá doska bola hotová. Ako sa však neskôr ukázalo, nikde som nenašiel podrobné informácie, ktoré by dávali 100% výsledok. Potrebujeme spôsob, ktorým by mohlo platiť aj dieťa. Ale na druhýkrát doska nevyšla, potom sa zase dlho vyberali potrebné ingrediencie.

V dôsledku toho sa po dlhom čase vyvinula postupnosť akcií, vybrali sa všetky komponenty, ktoré dávajú, ak nie 100%, potom 95% dobrého výsledku. A čo je najdôležitejšie, proces je taký jednoduchý, že dieťa môže dosku vyrobiť úplne samostatne. Toto je metóda, ktorú budeme používať. (samozrejme, že sa to dá ďalej doviesť k ideálu - ak to urobíš lepšie, tak napíš). Výhody tejto metódy:

všetky činidlá sú lacné, cenovo dostupné a bezpečné

nie sú potrebné žiadne ďalšie nástroje (žehličky, lampy, laminátory - nič, aj keď nie - potrebujete panvicu)

nie je možné dosku pokaziť - doska sa vôbec nezohrieva

papier sa odlepí sám - je viditeľný výsledok prenosu tonera - tam, kde prenos nevyšiel

v toneri nie sú žiadne póry (sú zapečatené papierom) - preto nie sú žiadne škvrny

urobte 1-2-3-4-5 a vždy dostaneme rovnaký výsledok - takmer 100% opakovateľnosť

Než začneme, pozrime sa, aké dosky potrebujeme a čo môžeme pomocou tejto metódy urobiť doma.

Základné požiadavky na vyrábané dosky

Vyrobíme zariadenia na báze mikrokontrolérov s využitím moderných senzorov a mikroobvodov. Mikroobvody sú čoraz menšie. Preto musia byť splnené nasledujúce požiadavky na dosky:

dosky musia byť obojstranné (spravidla je veľmi ťažké oddeliť jednostrannú dosku, vyrobiť štvorvrstvové dosky doma je dosť ťažké, mikrokontroléry potrebujú zemnú vrstvu na ochranu pred rušením)

stopy by mali mať hrúbku 0,2 mm - táto veľkosť je úplne postačujúca - 0,1 mm by bolo ešte lepšie - ale je tu možnosť škvŕn, stopy odpadu pri spájkovaní

medzery medzi dráhami - 0,2 mm - to stačí pre takmer všetky schémy. Zníženie medzery na 0,1 mm je plné spájania stôp a ťažkostí pri ovládaní dosky kvôli skratu.

Nebudeme používať ochranné masky, ani sieťotlač - to skomplikuje výrobu a ak si dosku vyrobíte pre seba, nie je to potrebné. Na internete je na túto tému opäť veľa informácií a ak chcete, môžete si „marafet“ vytvoriť aj sami.

Nebudeme drotovať dosky, to tiež nie je potrebné (pokiaľ nevyrábate zariadenie na 100 rokov). Na ochranu použijeme lak. Naším hlavným cieľom je rýchlo, efektívne a lacno vyrobiť dosku pre zariadenie doma.

Takto vyzerá hotová doska. vyrobené našou metódou - stopy 0,25 a 0,3, vzdialenosti 0,2

Ako vyrobiť obojstrannú dosku z 2 jednostranných

Jedným z problémov pri výrobe obojstranných dosiek je zarovnanie strán tak, aby sa priechody zhodovali. Zvyčajne sa na to robí „sendvič“. Na list papiera sú naraz vytlačené 2 strany. Plech je ohnutý na polovicu, strany sú pomocou špeciálnych značiek presne zarovnané so svetlom. Vo vnútri je vsadený obojstranný textolit. Pri metóde LUT sa takýto sendvič vyžehlí žehličkou a získa sa obojstranná doska.

Avšak pri metóde studeného prenosu tonera sa samotný prenos uskutočňuje kvapalinou. A preto je veľmi ťažké zorganizovať proces zvlhčovania jednej strany súčasne s druhou stranou. To sa dá, samozrejme, tiež, ale pomocou špeciálneho zariadenia - mini lisu (zverák). Vezmite hrubé listy papiera - ktoré absorbujú tekutinu na prenos tonera. Obliečky sa navlhčia, aby tekutina nekvapkala a plachta držala tvar. A potom sa vyrába "chlebíček" - navlhčená plachta, list toaletného papiera na absorbovanie prebytočnej tekutiny, list so vzorom, obojstranná doska, list so vzorom, list toaletného papiera, opäť navlhčený list. To všetko je vertikálne upnuté vo zveráku. Ale to neurobíme, urobíme to jednoduchšie.

Na fórach na výrobu dosiek prekĺzol veľmi dobrý nápad - aký je problém vyrobiť obojstrannú dosku - vezmeme nôž a textolit rozrežeme na polovicu. Pretože sklolaminát je vrstvený materiál, nie je ťažké robiť to s určitou zručnosťou:

Výsledkom je, že z jednej obojstrannej dosky s hrúbkou 1,5 mm získame dve jednostranné polovice.

Ďalej urobíme dve dosky, navŕtame a je to - sú dokonale vyrovnané. Nie vždy bolo možné textolit presne vyrezať, a preto prišiel nápad okamžite použiť tenký jednostranný textolit s hrúbkou 0,8 mm. Potom nemusíte dve polovice lepiť, držia ich spájkované prepojky v priechodoch, tlačidlách, konektoroch. V prípade potreby ho ale bez problémov prilepíte epoxidovým lepidlom.

Hlavné výhody takéhoto výletu:

Textolit o hrúbke 0,8 mm sa dá jednoducho strihať nožnicami na papieri! V akomkoľvek tvare, to znamená, že sa veľmi ľahko strihá pod telom.

Tenký textolit - priehľadný - svietiacim svetlom zospodu ľahko skontrolujete správnosť všetkých dráh, skraty, prestávky.

Spájkovanie jednej strany je jednoduchšie - súčiastky na druhej strane neprekážajú a ľahko ovládate hroty kolíkov mikroobvodu - strany môžete spojiť až na samom konci

Musíte vyvŕtať dvakrát toľko otvorov a otvory sa môžu mierne zhodovať

Tuhosť konštrukcie sa mierne stratí, ak dosky nelepíte a lepenie nie je príliš pohodlné

Jednostranný sklolaminát s hrúbkou 0,8mm sa dá ťažko kúpiť, väčšinou sa predáva 1,5mm, ale ak ho nezoženiete, môžete nožom narezať hrubší textolit.

Prejdime k detailom.

Potrebné nástroje a chemikálie

Potrebujeme nasledujúce ingrediencie:

Teraz, keď toto všetko máme, robíme to krok za krokom.

1. Rozloženie vrstiev dosky na list papiera pre tlač pomocou InkScape

Automatická súprava klieštiny:

Odporúčame prvú možnosť – je lacnejšia. Ďalej je potrebné prispájkovať vodiče a spínač k motoru (najlepšie tlačidlo). Je lepšie umiestniť tlačidlo na telo, aby bolo pohodlnejšie rýchlo zapnúť a vypnúť motor. Zostáva vyzdvihnúť napájací zdroj, môžete si vziať akýkoľvek napájací zdroj na 7-12V s prúdom 1A (možno menej), ak taký zdroj nie je, potom môže byť nabíjanie cez USB na 1-2A alebo batéria Krona vhodné (stačí vyskúšať - nie všetky náboje ako motory, motor sa nemusí spustiť).

Vŕtačka je pripravená, môžete vŕtať. Ale stačí vŕtať prísne pod uhlom 90 stupňov. Môžete si postaviť mini stroj - na internete sú rôzne schémy:

Existuje však jednoduchšie riešenie.

Vŕtací prípravok

Na vŕtanie presne na 90 stupňov stačí vyrobiť prípravok na vŕtanie. Urobíme toto:

Je veľmi jednoduché ho vyrobiť. Berieme štvorec akéhokoľvek plastu. Našu vŕtačku položíme na stôl alebo iný rovný povrch. A potrebným vrtákom vyvŕtame dieru do plastu. Je dôležité zabezpečiť, aby bol vrták horizontálne posunutý. Motor môžete oprieť o stenu alebo koľajnicu a tiež o plast. Ďalej vyvŕtajte otvor pre klieštinu veľkým vrtákom. Navŕtajte alebo odrežte kúsok plastu zo zadnej strany tak, aby bol vrták viditeľný. Na spodok môžete nalepiť protišmykový povrch - papier alebo gumičku. Pre každú vŕtačku je potrebné vyrobiť takýto prípravok. To zabezpečí dokonale presné vŕtanie!

Táto možnosť je tiež vhodná, odrežte časť plastu zhora a odrežte roh zospodu.

Tu je postup, ako s ním vŕtať:

Upevnite vrták tak, aby pri úplnom ponorení klieštiny vyčnieval 2-3 mm. Vrták vložíme na miesto, kde je potrebné vŕtať (pri leptaní dosky budeme mať značku, kam vŕtať, v podobe mini diery do medi - v Kicade sme na to špeciálne dali čeľusť, aby vrták sa tam dostane sám), stlačte prípravok a zapnite motor - otvor je pripravený. Na osvetlenie môžete použiť baterku umiestnením na stôl.

Ako sme už písali, otvory môžete vyvŕtať iba na jednej strane - tam, kde sa koľajnice zmestia - druhá polovica môže byť vyvŕtaná bez vodiča pozdĺž prvého vodiaceho otvoru. To trochu šetrí energiu.

8. Pocínovanie dosky

Prečo dosky pocínovať – hlavne na ochranu medi pred koróziou. Hlavnou nevýhodou cínovania je prehrievanie dosky, možné poškodenie dráh. Ak nemáte spájkovaciu stanicu - určite - dosku nezasahujte! Ak áno, potom je riziko minimálne.

Dosku so zliatinou RUŽA môžete pocínovať vo vriacej vode, je však drahá a ťažko dostupná. Cínovanie je lepšie s obyčajnou spájkou. Aby ste to urobili efektívne, musíte vyrobiť jednoduché zariadenie s veľmi tenkou vrstvou. Vezmeme si kúsok vrkoča na spájkovanie dielov a navlečieme ho na žihadlo, pripevníme ho drôtikom k žihadlu, aby sa neodlepilo:

Dosku natrieme tavivom - napr. LTI120 a oplet tiež. Teraz zbierame cín do copu a poháňame ho cez dosku (farbu) - dosiahne sa vynikajúci výsledok. Ale ako postupuje používanie, vrkoč sa rozpadá a na doske začína zostávať medené chmýří - treba ich odstrániť, inak dôjde ku skratu! Je to veľmi ľahké vidieť tak, že si na zadnú stranu dosky posvietite baterkou. Pri tejto metóde je dobré použiť buď výkonnú spájkovačku (60 wattov) alebo zliatinu ROSE.

V dôsledku toho je lepšie dosky nepocínovať, ale lakovať až na samom konci - napríklad PLAST 70 alebo jednoduchý akrylový lak zakúpený od autodielov KU-9004:

Jemné doladenie spôsobu prenosu tonera

V metóde sú dva body, ktoré sa hodia na ladenie a nemusia fungovať hneď. Na ich nastavenie je potrebné vyrobiť skúšobnú dosku v Kicad, štvorcové špirálové dráhy rôznej hrúbky, od 0,3 do 0,1 mm a v rôznych intervaloch, od 0,3 do 0,1 mm. Je lepšie vytlačiť niekoľko týchto vzoriek na jeden hárok naraz a vykonať úpravy.

Možné problémy, ktoré budeme riešiť:

1) stopy môžu meniť geometriu - rozširovať sa, rozširovať, zvyčajne veľmi nevýznamne, až o 0,1 mm - ale to nie je dobré

2) toner nemusí dobre priľnúť k doske, môže sa uvoľniť pri odstraňovaní papiera, zle priľne k doske

Prvý a druhý problém sú vzájomne prepojené. Ja riešim prvé, ty prídeš na druhé. Treba nájsť kompromis.

Dráhy sa môžu šíriť z dvoch dôvodov – príliš veľká tlaková hmotnosť, príliš veľa acetónu vo výslednej kvapaline. V prvom rade sa musíte pokúsiť znížiť záťaž. Minimálna náplň je asi 800 g, nemali by ste ju znižovať. Podľa toho dáme záťaž bez akéhokoľvek tlaku – len ju položíme navrch a je to. Pre dobrú absorpciu prebytočného roztoku musia byť 2-3 vrstvy toaletného papiera. Mali by ste zabezpečiť, aby bol papier po vybratí bremena biely, bez fialových šmúh. Tieto šmuhy naznačujú, že toner je príliš horúci. Ak nebolo možné upraviť záťaž, cestičky sa stále rozmazávajú, potom zvýšime podiel odlakovača v roztoku. Možno zvýšiť na 3 diely kvapaliny a 1 diel acetónu.

Druhý problém, ak nedôjde k porušeniu geometrie, naznačuje nedostatočnú hmotnosť nákladu alebo malé množstvo acetónu. Opäť stojí za to začať s nákladom. Viac ako 3 kg nemá zmysel. Ak toner stále nedrží dobre na doske, musíte zvýšiť množstvo acetónu.

Tento problém sa vyskytuje hlavne pri výmene odlakovača. Bohužiaľ to nie je trvalá a nie čistá súčiastka, ale nebolo možné ju nahradiť inou. Skúsil som to nahradiť alkoholom, ale zjavne sa ukázalo, že to nie je homogénna zmes a toner lepí nejaké škvrny. Tiež odlakovač môže obsahovať acetón, potom bude potrebovať menej. Vo všeobecnosti budete musieť toto ladenie vykonať raz, kým kvapalina nevytečie.

Doska pripravená

Ak dosku ihneď nespájkujete, musíte ju chrániť. Najjednoduchší spôsob, ako to urobiť, je natrieť ho liehovým kolofónnym tavidlom. Pred spájkovaním bude potrebné tento povlak odstrániť napríklad izopropylalkoholom.

Alternatívne možnosti

Môžete tiež vytvoriť dosku:

Okrem toho získava na popularite vlastná služba PCB, ako napríklad Easy EDA. Ak je potrebná zložitejšia doska (napríklad 4-vrstvová doska), potom je to jediné východisko.

VŠEOBECNÉ ÚVAHY

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

Zámerom tohto článku je diskutovať o bežných chybách, ktorých sa dopúšťajú dizajnéri PCB, opísať vplyv týchto chýb na výkon a poskytnúť odporúčania na riešenie problémov.

Doska plošných spojov - schematická súčiastka

Len vo výnimočných prípadoch môže byť analógová obvodová doska smerovaná tak, že efekty, ktoré prináša, nemajú žiadny vplyv na výkon obvodu. Zároveň je možné minimalizovať akýkoľvek takýto vplyv, takže charakteristiky analógových obvodov zariadenia sú rovnaké ako charakteristiky modelu a prototypu.

Rozloženie

Dizajnéri digitálnych obvodov môžu opraviť drobné chyby na vyrobenej doske jej doplnením o prepojky alebo naopak odstránením nepotrebných vodičov, vykonaním zmien v činnosti programovateľných mikroobvodov atď., čím sa veľmi skoro posunú k ďalšiemu vývoju. Toto nie je prípad analógového obvodu. Niektoré z bežných chýb uvedených v tomto článku nemožno opraviť pridaním prepojok alebo odstránením prebytočných káblov. Môžu a spôsobia, že sa celá doska plošných spojov stane nepoužiteľná.

Pre dizajnéra digitálnych obvodov, ktorý používa takéto korekčné metódy, je veľmi dôležité, aby si prečítal a pochopil materiál prezentovaný v tomto článku v dostatočnom predstihu, ešte pred odoslaním projektu do výroby. Trochu pozornosti dizajnu a diskusie o možných možnostiach nielen pomôže zabrániť recyklácii PCB, ale tiež zníži náklady v dôsledku chýb v malej analógovej časti obvodu. Hľadanie chýb a ich oprava môže viesť k strate stoviek hodín. Prototypovanie môže tento čas skrátiť na jeden deň alebo menej. Modelujte všetky svoje analógové obvody.

Zdroje hluku a rušenia

Hluk a rušenie sú hlavné prvky obmedzujúce výkon obvodov. Rušenie môže byť vysielané zdrojmi alebo môže byť nasmerované na prvky obvodu. Analógové obvody sa často nachádzajú na doske s plošnými spojmi spolu s vysokorýchlostnými digitálnymi komponentmi vrátane procesorov digitálnych signálov ( DSP).

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

Výber dizajnu PCB je dôležitým faktorom pri určovaní mechanického výkonu zariadenia ako celku. Na výrobu dosiek plošných spojov sa používajú materiály rôznej úrovne kvality. Pre vývojára bude najvhodnejšie a najpohodlnejšie, ak je v blízkosti výrobca PCB. V tomto prípade je ľahké riadiť rezistivitu a dielektrickú konštantu - hlavné parametre materiálu DPS. Bohužiaľ to nestačí a často je potrebná znalosť ďalších parametrov, ako je horľavosť, vysoká teplotná stabilita a koeficient hygroskopickosti. Tieto parametre môže poznať len výrobca komponentov používaných pri výrobe dosiek plošných spojov.

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

Nepoužívajte PCB kategórie FR-1. Existuje mnoho príkladov použitia dosiek plošných spojov FR-1, ktoré sú tepelne poškodené súčiastkami s vysokým výkonom. DPS v tejto kategórii pripomínajú skôr kartón.

FR-4 sa často používa pri výrobe priemyselných zariadení, zatiaľ čo FR-2 sa používa pri výrobe domácich spotrebičov. Tieto dve kategórie sú priemyselne štandardizované a dosky plošných spojov FR-2 a FR-4 sú často vhodné pre väčšinu aplikácií. Ale niekedy si nedokonalosť charakteristík týchto kategórií vynúti použitie iných materiálov. Napríklad pre aplikácie s veľmi vysokou frekvenciou sa ako materiál PCB používa fluoroplast a dokonca aj keramika. Čím je však materiál DPS exotickejší, tým môže byť cena vyššia.

Pri výbere materiálu dosky s plošnými spojmi venujte zvláštnu pozornosť jej hygroskopickosti, pretože tento parameter môže mať silný negatívny vplyv na požadované vlastnosti dosky – povrchový odpor, netesnosť, vysokonapäťové izolačné vlastnosti (poruchy a iskrenie) a mechanickú pevnosť. Dávajte pozor aj na prevádzkovú teplotu. Horúce miesta sa môžu vyskytnúť na neočakávaných miestach, napríklad v blízkosti veľkých digitálnych integrovaných obvodov, ktoré spínajú pri vysokých frekvenciách. Ak sú tieto oblasti umiestnené priamo pod analógovými komponentmi, zvýšenie teploty môže ovplyvniť výkon analógového obvodu.

stôl 1

	Komponenty, komentáre
	papier, fenolové zloženie: lisovanie a razenie pri izbovej teplote, vysoký koeficient hygroskopickosti
	papier, fenolové zloženie: použiteľné pre jednostranné dosky plošných spojov domácich spotrebičov, nízka hygroskopickosť
	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, nehorľavosť
	sklolaminát, epoxidové zloženie: vysoké izolačné vlastnosti, najvyššia pevnosť sklolaminátu, nízky koeficient hygroskopickosti
	sklolaminát, epoxidové zloženie: vysoká pevnosť v ohybe pri zvýšených teplotách, vysoká odolnosť voči rozpúšťadlám

Po výbere materiálu DPS je potrebné určiť hrúbku fólie DPS. Tento parameter je primárne vybraný na základe maximálnej hodnoty pretekajúceho prúdu. Vždy, keď je to možné, snažte sa vyhnúť použitiu veľmi tenkej fólie.

POČET VRSTVÍ DPS

V závislosti od celkovej zložitosti obvodu a požiadaviek na kvalitu musí projektant určiť počet vrstiev v DPS.

Jednovrstvové dosky plošných spojov

Veľmi jednoduché elektronické obvody sa vyrábajú na jednostranných doskách s použitím lacných fóliovaných materiálov (FR-1 alebo FR-2) a často majú veľa prepojok, pripomínajúcich obojstranné dosky. Tento spôsob vytvárania dosiek plošných spojov sa odporúča len pre nízkofrekvenčné obvody. Z dôvodov, ktoré budú popísané nižšie, jednostranné dosky plošných spojov sú veľmi náchylné na rušenie ... Dobré jednostranné PCB je ťažké navrhnúť z mnohých dôvodov. Napriek tomu existujú dobré dosky tohto typu, ktoré si však vyžadujú veľa premyslenia vopred pri ich vývoji.

Dvojvrstvové dosky plošných spojov

Na ďalšej úrovni sú obojstranné PCB, ktoré vo väčšine prípadov používajú ako podkladový materiál FR-4, hoci niekedy sa nájde aj FR-2. Uprednostňuje sa použitie FR-4, pretože otvory v doskách plošných spojov z tohto materiálu sú kvalitnejšie. Obvody na obojstranných doskách plošných spojov sa zapájajú oveľa jednoduchšie, pretože je jednoduchšie smerovať pretínajúce sa stopy v dvoch vrstvách. Pre analógové okruhy sa však kríženie trasy neodporúča. Ak je to možné, spodná vrstva ( dno) musia byť smerované pod pozemný polygón a zvyšok signálov musí byť smerovaný v hornej vrstve ( top). Použitie mnohouholníka ako základnej roviny má niekoľko výhod:

• spoločný vodič je najčastejšie pripojený vodič v obvode; preto je rozumné mať "veľa" spoločného drôtu na zjednodušenie zapojenia.
• zvyšuje sa mechanická pevnosť dosky.
• odpor všetkých pripojení k spoločnému vodiču klesá, čo zase znižuje hluk a rušenie.
• distribuovaná kapacita sa zvyšuje pre každý okruh v obvode, čo pomáha potlačiť vyžarovaný šum.
• polygón, ktorý je clonou, potláča rušenie vyžarované zdrojmi umiestnenými na strane polygónu.

Obojstranné dosky plošných spojov, napriek všetkým ich výhodám, nie sú najlepšie, najmä pre malé signálové alebo vysokorýchlostné obvody. Vo všeobecnosti platí, že hrúbka dosky plošných spojov, t.j. rozstup medzi vrstvami je 1,5 mm, čo je príliš veľa na to, aby sa plne využili niektoré z výhod vyššie uvedenej dvojvrstvovej dosky plošných spojov. Pridelená kapacita je napríklad príliš malá kvôli takému veľkému intervalu.

Viacvrstvové PCB

Pre návrh kritických obvodov sú potrebné viacvrstvové dosky plošných spojov (MPP). Niektoré z dôvodov ich použitia sú zrejmé:

• rovnako pohodlné, ako pre spoločnú drôtovú zbernicu, rozloženie napájacej zbernice; ak sa polygóny na samostatnej vrstve používajú ako napájacie zbernice, potom je celkom jednoduché napájať každý prvok obvodu pomocou priechodov;
• Signálne vrstvy sú uvoľnené z napájacích koľajníc, čo uľahčuje zapojenie signálu.
• medzi zemným a napájacím polygónom sa objavuje rozložená kapacita, ktorá znižuje vysokofrekvenčný šum.

Okrem týchto dôvodov pre použitie viacvrstvových dosiek plošných spojov existujú aj ďalšie, menej zrejmé:

• lepšie potlačenie elektromagnetického ( EMI) a rádiová frekvencia ( RFI) rušenie v dôsledku odrazového efektu ( efekt roviny obrazu), známy už za čias Marconiho. Keď je vodič umiestnený blízko rovného vodivého povrchu, väčšina vysokofrekvenčných spätných prúdov bude tiecť v rovine priamo pod vodičom. Smer týchto prúdov bude opačný ako smer prúdov vo vodiči. Odrazom vodiča v rovine sa teda vytvorí vedenie na prenos signálu. Pretože prúdy vo vodiči a v rovine majú rovnakú veľkosť a opačný smer, dochádza k určitému zníženiu vyžarovaných porúch. Efekt odrazu funguje efektívne len s nerozbitnými pevnými polygónmi (môžu to byť pevninské aj dobíjacie polygóny). Akékoľvek porušenie integrity bude mať za následok znížené odmietnutie rušenia.
• nižšie celkové náklady na malosériovú výrobu. Aj keď sú viacvrstvové PCB drahšie na výrobu, ich potenciálne vyžarovanie je menšie ako vyžarovanie jednovrstvových a dvojvrstvových PCB. Preto v niektorých prípadoch použitie iba viacvrstvových dosiek umožní splniť požiadavky na žiarenie stanovené pri vývoji a nie vykonávať dodatočné testy a testy. Použitím MPP je možné znížiť úroveň vyžarovaného rušenia o 20 dB v porovnaní s dvojvrstvovými doskami.

Poradie vrstiev

Neskúsení vývojári majú často nejasnosti ohľadom optimálneho poradia vrstiev PCB. Vezmime si napríklad 4-vrstvové oddelenie obsahujúce dve signálne vrstvy a dve polygónové vrstvy – základnú vrstvu a výkonovú vrstvu. Aké je najlepšie poradie vrstiev? Signálne vrstvy medzi polygónmi, ktoré budú slúžiť ako štíty? Alebo urobiť polygónové vrstvy internými, aby sa znížilo rušenie signálovej vrstvy?

Pri riešení tohto problému je dôležité mať na pamäti, že na usporiadaní vrstiev často nezáleží, pretože komponenty sú aj tak umiestnené na vonkajších vrstvách a zbernice, ktoré dodávajú signály na ich kolíky, niekedy prechádzajú cez všetky vrstvy. Akékoľvek efekty obrazovky sú preto iba kompromisom. V tomto prípade je lepšie postarať sa o vytvorenie veľkej distribuovanej kapacity medzi napájacími a pozemnými polygónmi a umiestniť ich do vnútorných vrstiev.

Ďalšou výhodou vonkajšej strany signálových vrstiev je dostupnosť signálov na testovanie a možnosť modifikovať prepojenia. Túto možnosť ocení každý, kto aspoň raz menil spoje vodičov umiestnených vo vnútorných vrstvách.

Pre dosky plošných spojov s viac ako štyrmi vrstvami existuje všeobecné pravidlo pre umiestnenie vysokorýchlostných signálnych vodičov medzi zem a elektrické vedenie a nízkofrekvenčné vodiče do vonkajších vrstiev.

UZEMNENIE

Dobré uzemnenie je bežnou požiadavkou pre bohatý, vrstvený systém. A mal by byť naplánovaný od prvého konštrukčného kroku.

Základné pravidlo: rozdelenie pozemku .

Rozdelenie zeme na analógovú a digitálnu časť je jednou z najjednoduchších a najefektívnejších metód potlačenia hluku. Jedna alebo viac vrstiev viacvrstvovej dosky s plošnými spojmi je zvyčajne priradená ako základná rovina. Ak vývojár nie je veľmi skúsený alebo nepozorný, zem analógovej časti bude priamo napojená na tieto polygóny, t.j. analógový spätný prúd bude používať rovnaký obvod ako digitálny spätný prúd. Autobrokeri pracujú v podstate rovnakým spôsobom a konsolidujú všetky pozemky dohromady.

Ak sa predtým vyvinutá doska s plošnými spojmi s jednou uzemňovacou rovinou kombinujúcou analógové a digitálne uzemnenie podrobí spracovaniu, musíte najprv fyzicky oddeliť uzemnenie na doske (po tejto operácii je prevádzka dosky takmer nemožná). Potom sa vytvoria všetky pripojenia k analógovej základnej doske komponentov analógového obvodu (vytvorí sa analógové uzemnenie) ak digitálnej základnej doske komponentov digitálneho obvodu (vytvorí sa digitálne uzemnenie). A až potom sa digitálna a analógová zem spoja v zdroji.

Ďalšie pravidlá pre tvorbu pôdy:

Takmer všetky hodinové signály sú dostatočne vysokofrekvenčné signály, takže aj malé kapacity medzi stopami a polygónmi môžu vytvárať významné spojenia. Je potrebné si uvedomiť, 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 digitálny a jeden pre analógový. Uzemnenie a napájacie obvody analógovej a digitálnej časti sú kombinované iba v napájacom zdroji. Vysokofrekvenčný šum je v napájacích obvodoch odfiltrovaný tlmivkami. V tomto príklade sú vysokofrekvenčné signály analógovej a digitálnej časti od seba vzdialené. Táto konštrukcia má veľmi vysokú pravdepodobnosť priaznivého výsledku kvôli dobrému umiestneniu komponentov a dodržiavaniu pravidiel pre oddelenie obvodov.

Existuje iba jeden prípad, keď je potrebné skombinovať analógové a digitálne signály cez analógový pozemný 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 uzemňovacej zbernici. V tomto prípade to však nie je pravda.

Názvy pinov (analógové alebo digitálne) sa vzťahujú len na vnútornú štruktúru prevodníka, na jeho vnútorné prepojenia. V obvode by tieto kolíky mali byť pripojené k analógovej uzemňovacej zbernici. Spojenie môže byť uskutočnené aj v rámci integrovaného obvodu, avšak je dosť ťažké dosiahnuť nízky odpor takéhoto spojenia kvôli topologickým obmedzeniam. Preto sa pri použití prevodníkov predpokladá externé pripojenie analógových a digitálnych uzemňovacích kolíkov. Ak sa tak nestane, parametre mikroobvodu budú oveľa horšie ako parametre uvedené v špecifikácii.

Malo by sa pamätať na to, že digitálne prvky prevodníka môžu zhoršiť kvalitatívne charakteristiky obvodu a spôsobiť digitálny šum v analógových uzemňovacích a analógových silových obvodoch. Pri návrhu meničov sa s týmto negatívnym vplyvom počíta, aby digitálna časť spotrebovala čo najmenej energie. Zároveň sa znižuje rušenie spínacími logickými prvkami. Ak nie sú digitálne piny prevodníka silne zaťažené, potom interné prepínanie zvyčajne nie je problémom. Pri navrhovaní dosky plošných spojov obsahujúcej ADC alebo DAC je potrebné náležite zvážiť oddelenie napájania digitálneho prevodníka od analógového uzemnenia.

FREKVENČNÁ CHARAKTERISTIKA PASÍVNYCH KOMPONENTOV

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

Veľký počet dizajnérov úplne ignoruje frekvenčné obmedzenia pasívnych komponentov pri použití v analógových obvodoch. Tieto komponenty majú obmedzené frekvenčné rozsahy a prevádzka mimo špecifikovanej frekvenčnej oblasti môže viesť k nepredvídateľným výsledkom. Niekto by si mohol myslieť, že táto diskusia je len o vysokorýchlostných analógových obvodoch. To však zďaleka neplatí – vysokofrekvenčné signály silne ovplyvňujú pasívne súčiastky 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 znázorneným na obrázku 5.

Bežne sa používajú tri typy rezistorov: 1) vinutý drôt, 2) uhlíkový kompozit a 3) film. Na pochopenie toho, ako sa dá drôtový odpor premeniť na indukčnosť, netreba veľa fantázie, keďže ide o cievku s vysokoodporovým kovovým drôtom. Väčšina konštruktérov elektronických zariadení nemá ani 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 môžu byť voľne použité vo vysokofrekvenčných obvodoch. Vývody rezistorov sú navzájom rovnobežné, takže je medzi nimi znateľná kapacitná väzba. V prípade rezistorov s vysokým odporom kapacita medzi zvodom a kolíkom zníži celkovú impedanciu pri vysokých frekvenciách.

Kondenzátory

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

Kondenzátory v analógových obvodoch sa používajú ako oddeľovacie a filtračné komponenty. Pre ideálny kondenzátor je reaktancia určená nasledujúcim vzorcom:

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

Pri použití elektrolytických kondenzátorov sa uistite, že sú zapojenia správne. Kladná svorka musí byť pripojená k kladnejšiemu DC potenciálu. Nesprávne zapojenie vedie k tomu, že cez elektrolytický kondenzátor preteká jednosmerný prúd, ktorý môže poškodiť nielen samotný kondenzátor, ale aj časť obvodu.

V zriedkavých prípadoch môže rozdiel DC potenciálu medzi dvoma bodmi v obvode zmeniť svoje znamienko. To si vyžaduje použitie nepolárnych elektrolytických kondenzátorov, ktorých vnútorná štruktúra je ekvivalentná dvom polárnym kondenzátorom zapojeným do série.

Indukčnosť

Vysokofrekvenčné charakteristiky induktorov môžu byť reprezentované ekvivalentným obvodom znázorneným 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 s plošnými spojmi má vlastnosti pasívnych komponentov diskutovaných vyššie, aj keď nie také zrejmé.

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

Doska plošných spojov je náchylná na žiarenie, pretože vodiče a vodiče komponentov tvoria akúsi anténu. Anténna teória je komplexný predmet na štúdium a presahuje rámec tohto článku. Niektoré základné informácie sú tu však uvedené.

Trochu teórie antény

Pri DC alebo nízkych frekvenciách prevažuje aktívna zložka. So zvyšujúcou sa frekvenciou je reaktívna zložka čoraz významnejšia. V rozsahu 1 kHz až 10 kHz začína pôsobiť indukčná zložka a vodič už nie je nízkoimpedančný konektor, ale pôsobí skôr ako tlmivka.

Vzorec na výpočet indukčnosti vodiča PCB je nasledujúci:

Typicky sa stopy PCB pohybujú od 6 nH do 12 nH na centimeter dĺžky. Napríklad 10 cm vodič má odpor 57 mΩ a indukčnosť 8 nH / cm. Pri 100 kHz je reaktancia 50 mΩ a pri vyšších frekvenciách bude mať vodič skôr indukčnosť ako odpor.

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

Ďalším základným typom antény sú slučkové antény. Indukčnosť priameho vodiča sa dramaticky zvyšuje, keď sa ohýba a stáva sa súčasťou oblúka. Zvýšenie indukčnosti znižuje frekvenciu, pri ktorej anténa začína interagovať so siločiarami.

Skúsení dizajnéri PCB, ktorí sú primerane oboznámení s teóriou slučkových antén, vedia, že nemôžete vytvoriť slučky pre kritické signály. Niektorí konštruktéri však na to nemyslia a spätné a signálne vodiče v ich obvodoch sú slučky. Vytvorenie slučkových antén je jednoduché ukázať na príklade (obr. 8). Ukazuje tiež, ako vytvoriť štrbinovú anténu.

Zvážte tri prípady:

Možnosť A je príkladom zlého dizajnu. Vôbec nepoužíva analógový zemný polygón. Slučku tvoria zemné a signálne vodiče. Pri pretekaní prúdu vzniká naň kolmé elektrické a magnetické pole. Tieto polia tvoria základ slučkovej antény. Pravidlo slučkovej antény hovorí, že pre maximálnu účinnosť by sa dĺžka každého vodiča mala rovnať polovici vlnovej dĺžky prijímaného žiarenia. Malo by sa však pamätať na to, že aj pri 1/20 vlnovej dĺžky je slučková anténa stále dosť účinná.

Možnosť B je lepšia ako možnosť A, ale je tu prerušený polygón, pravdepodobne kvôli vytvoreniu priestoru pre signálne vodiče. Dráhy signálu a spätného prúdu tvoria štrbinovú anténu. Ďalšie slučky sú vytvorené vo výrezoch okolo mikroobvodov.

Možnosť B je príkladom lepšieho dizajnu. Dráhy signálu a spätného prúdu sú rovnaké, čo neguje účinnosť slučkovej antény. Všimnite si, že táto možnosť má tiež výrezy okolo čipov, ale sú oddelené od cesty spätného prúdu.

Teória odrazu a prispôsobenia signálu je blízka teórii antén.

Pri otočení vodiča PCB o 90° môže dôjsť k odrazu signálu. Je to spôsobené najmä zmenou šírky aktuálnej cesty. Na vrchole rohu sa šírka stopy zväčší 1,414-krát, čo vedie k nesúladu v charakteristikách prenosového vedenia, najmä v rozloženej kapacite a vlastnej indukčnosti stopy. Pomerne často je potrebné otočiť dráhu na DPS o 90°. Mnoho moderných CAD balíkov umožňuje vyhladiť rohy nakreslených ciest alebo nakresliť cesty vo forme oblúka. Obrázok 9 zobrazuje dva kroky na zlepšenie tvaru rohu. Len posledný príklad zachováva konštantnú šírku stopy a minimalizuje odrazy.

Tip pre skúsených plánovačov rozloženia plošných spojov: Pred vytvorením padacích podložiek a zalievaním polygónov si nechajte vyhladzovanie na posledný krok. V opačnom prípade bude vyhladzovanie CAD balíka trvať dlhšie kvôli zložitejším výpočtom.

Medzi vodičmi na DPS na rôznych vrstvách, keď sa krížia, dochádza ku kapacitnej väzbe. To môže niekedy spôsobiť problém. Vodiče naskladané na susedných vrstvách vytvárajú dlhý filmový kondenzátor. Kapacita takéhoto kondenzátora sa vypočíta pomocou vzorca znázorneného na obrázku 10.

Napríklad doska s plošnými spojmi môže mať nasledujúce parametre:
- 4 vrstvy; signálová a pozemná polygónová vrstva - susediaca,
- medzivrstvová vzdialenosť - 0,2 mm,
- šírka vodiča - 0,75 mm,
- dĺžka vodiča - 7,5 mm.

Typický ER pre FR-4 je 4,5.

Nahradením všetkých hodnôt vo vzorci dostaneme hodnotu kapacity medzi týmito dvoma zbernicami, ktorá sa rovná 1,1 pF. Aj táto zdanlivo malá kapacita je pre niektoré aplikácie neprijateľná. Obrázok 11 zobrazuje účinok kapacity 1 pF pri pripojení k invertnému vstupu vysokofrekvenčného operačného zosilňovača.

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

Tento efekt spôsobuje množstvo problémov, na ktoré však existuje mnoho spôsobov. Najzrejmejším z nich je skrátenie dĺžky vodičov. Ďalším spôsobom je zmenšiť ich šírku. Nie je dôvod použiť vodič tejto šírky na pripojenie signálu na invertujúci vstup, pretože týmto vodičom preteká veľmi malý prúd. 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 nepovedie k takému výraznému zvýšeniu frekvenčnej odozvy. Ďalším riešením je odstránenie časti polygónu pod invertujúcim vstupom a vodiča, ktorý k nemu smeruje.

Šírka vodičov dosky plošných spojov sa nedá donekonečna zmenšovať. Limitná šírka je určená tak technologickým postupom, ako aj hrúbkou fólie. Ak dva vodiče prechádzajú blízko seba, potom medzi nimi vzniká kapacitná a indukčná väzba (obr. 12).

Signálne vodiče by nemali byť vedené navzájom paralelne, pokiaľ nie sú zapojené diferenciálne alebo mikropáskové vedenia. Medzera medzi vodičmi musí byť aspoň trojnásobkom šírky vodičov.

Kapacita medzi stopami v analógových obvodoch môže byť ťažká pri veľkých hodnotách odporu (niekoľko megaohmov). Relatívne veľká kapacitná väzba medzi invertujúcim a neinvertujúcim vstupom operačného zosilňovača môže ľahko samobudiť obvod.

Napríklad pri d = 0,4 mm ah = 1,5 mm (celkom 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 záverečných krokoch výroby dosky plošných spojov je potrebné odstrániť zvyškový tok a nečistoty. V poslednej dobe sa pri montáži dosiek plošných spojov často používajú vodou riediteľné tavivá. Menej škodlivé, dajú sa ľahko odstrániť vodou. Zároveň však umývanie dosky nedostatočne čistou vodou môže viesť k ďalšej kontaminácii, ktorá zhoršuje dielektrické vlastnosti. Preto je veľmi dôležité vyčistiť vysokoimpedančnú dosku plošných spojov čerstvou destilovanou vodou.

SIGNÁLY MEDZICHLADENIA

Ako bolo uvedené, šum môže vstúpiť do analógovej časti obvodu cez napájací obvod. Na zníženie tohto hluku sa používajú oddeľovacie (blokovacie) kondenzátory na zníženie lokálnej impedancie napájacích koľajníc.

Ak je potrebné oddeliť dosku plošných spojov, na ktorej sú analógové aj digitálne časti, potom je potrebné mať aspoň malú predstavu o elektrických charakteristikách logických prvkov.

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

V ideálnom prípade tieto tranzistory pracujú striktne v protifáze, t.j. keď je jeden z nich otvorený, potom je druhý zatvorený, pričom na výstupe tvorí signál logickej jednotky alebo logickej nuly. V ustálenom logickom stave je spotreba logického prvku nízka.

Situácia sa dramaticky zmení, keď sa koncový stupeň prepne z jedného logického stavu do druhého. V tomto prípade je možné na krátku dobu zapnúť oba tranzistory súčasne a napájací prúd výstupného stupňa sa výrazne zvýši, pretože odpor prúdovej cesty od napájacej koľajnice k uzemňovacej koľajnici cez dva sériové pripojených tranzistorov klesá. Spotreba energie sa prudko zvyšuje a potom aj znižuje, čo vedie k lokálnej zmene napájacieho napätia a vzniku prudkej, krátkodobej zmeny prúdu. Tieto zmeny prúdu vedú k emisii rádiofrekvenčnej energie. Aj na relatívne jednoduchej doske plošných spojov môžu byť desiatky alebo stovky uvažovaných koncových stupňov logických prvkov, takže celkový efekt ich súčasnej prevádzky 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 spínania tranzistorov s logickými prvkami. Oneskorenie zase závisí aj od rôznych náhodných príčin, ktoré vznikajú počas výrobného procesu. Spínací šum má širokopásmové harmonické rozloženie v celom rozsahu. Existuje niekoľko metód na potlačenie digitálneho šumu, ktorých aplikácia závisí od spektrálneho rozloženia šumu.

Tabuľka 2 ukazuje maximálne prevádzkové frekvencie pre bežné typy kondenzátorov.

tabuľka 2

Z tabuľky je zrejmé, že pre frekvencie pod 1 MHz sa používajú tantalové elektrolytické kondenzátory, pri vyšších frekvenciách by sa mali použiť keramické kondenzátory. Treba mať na pamäti, že kondenzátory majú svoju vlastnú rezonanciu a ich nesprávna voľba môže nielen pomôcť, ale aj zhoršiť problém. Obrázok 15 ukazuje typické prirodzené rezonancie dvoch univerzálnych kondenzátorov - 10 μF tantalového elektrolytického a 0,01 μF keramického.

Skutočné charakteristiky sa môžu líšiť od výrobcu k výrobcovi a dokonca aj od šarže k šarži u jedného výrobcu. Je dôležité pochopiť, že na to, aby kondenzátor fungoval efektívne, frekvencie, ktoré potláča, musia byť v nižšom rozsahu, ako je prirodzená rezonančná frekvencia. V opačnom prípade bude povaha reaktancie indukčná a kondenzátor už nebude fungovať efektívne.

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

Odpojenie napájania IC

Izolácia napájacieho zdroja IC na potlačenie vysokofrekvenčného šumu pozostáva z použitia jedného alebo viacerých kondenzátorov zapojených medzi napájacie a uzemňovacie kolíky. Je dôležité, aby vodiče spájajúce vodiče s kondenzátormi boli krátke. Ak tomu tak nie je, potom bude hrať významnú úlohu vlastná indukčnosť vodičov a bude negovať výhody použitia oddeľovacích kondenzátorov.

Ku každému puzdru musí byť pripojený oddeľovací kondenzátor bez ohľadu na to, koľko operačných zosilňovačov je vo vnútri krytu, 1, 2 alebo 4. Ak je operačný zosilňovač napájaný bipolárnym napájaním, potom je samozrejmé, že musia byť umiestnené oddeľovacie kondenzátory na každom napájacom kolíku. Hodnota kapacity musí byť starostlivo vybraná na základe typu šumu a rušenia prítomného v obvode.

V obzvlášť zložitých prípadoch môže byť potrebné pridať indukčnosť v sérii s napájacím vedením. Indukčnosť musí byť umiestnená pred kondenzátormi, nie za nimi.

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

Typicky jeden alebo viacero hliníkových alebo tantalových elektrolytických kondenzátorov na vstupnom napájacom konektore môže postačovať na potlačenie nízkofrekvenčného šumu v napájacích obvodoch. Prídavný keramický kondenzátor potlačí vysokofrekvenčné rušenie z iných dosiek.

IZOLOVANIE VSTUPNÉHO A VÝSTUPNÉHO SIGNÁLU

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

V situácii, kedy je frekvenčný rozsah indukovaného šumu výrazne odlišný od frekvenčného rozsahu obvodu, je riešenie jednoduché a zrejmé - umiestniť pasívny RC filter na potlačenie vysokofrekvenčného rušenia. Pri použití pasívneho filtra si však treba dávať pozor: jeho charakteristiky (v dôsledku nedokonalých frekvenčných charakteristík pasívnych komponentov) strácajú svoje vlastnosti pri frekvenciách 100 ... 1000 krát vyšších ako je medzná frekvencia (f 3db). Pri použití sériovo zapojených filtrov, ktoré sú naladené na rôzne frekvenčné rozsahy, by mala byť horná priepustka najbližšie k zdroju rušenia. Na potlačenie hluku možno použiť aj induktory s feritovými guľôčkami; do určitej určitej frekvencie si zachovávajú indukčný charakter odporu a nad ich odpor sa stáva aktívnym.

Ukazovanie na analógový obvod môže byť také veľké, že je možné sa ich zbaviť (alebo 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 tienenie by nemalo mať otvory alebo výrezy väčšie ako 1/20 vlnovej dĺžky tieneného žiarenia. Pre zamýšľanú obrazovku je dobré už od začiatku návrhu DPS vyhradiť dostatok miesta. Pri použití tienenia môžete dodatočne použiť feritové krúžky (alebo guľôčky) pre všetky pripojenia k obvodu.

PREVÁDZKOVÉ KUFRE ZOSILŇOVAČOV

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

Jeden operačný zosilňovač má často aj ďalšie vstupy, napríklad na úpravu offsetového napätia. Duálne a štvorcové operačné zosilňovače majú iba invertujúce a neinvertujúce vstupy a výstupy. Preto ak je potrebné vykonať dodatočné úpravy, je potrebné použiť jednoduché operačné zosilňovače. Pri použití prídavných pinov nezabúdajte, že svojou štruktúrou ide o pomocné vstupy, preto ich treba ovládať 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 dlhým spätnoväzbovým vodičom. Jedným zo spôsobov, ako to prekonať, je umiestniť zosilňovač a komponenty spätnej väzby na rôzne strany dosky plošných spojov. To však vedie k minimálne dvom dodatočným otvorom a výrezom v brúsenom polygóne. Niekedy sa na vyriešenie tohto problému oplatí použiť duálny operačný zosilňovač, aj keď sa druhý zosilňovač nepoužíva (a jeho vodiče musia byť správne pripojené). Obrázok 17 znázorňuje zmenšenie dĺžky spätnoväzbových vodičov pre invertné zapínanie.

Duálne operačné zosilňovače sa používajú najmä v stereo zosilňovačoch a quad operačné zosilňovače sa používajú vo viacstupňových filtračných obvodoch. V tomto je však dosť významná nevýhoda. Napriek tomu, že moderná technológia poskytuje slušnú izoláciu medzi signálmi zosilňovačov umiestnených na tom istom kremíkovom čipe, stále medzi nimi dochádza k presluchom. Ak je potrebné, aby takéto rušenie bolo veľmi malé, potom je potrebné použiť jednotlivé operačné zosilňovače. Crosstalk nie je len o duálnych alebo quad zosilňovačoch. Ich zdrojom môže byť veľmi tesné usporiadanie pasívnych komponentov rôznych kanálov.

Dvojité a štvorcové operačné zosilňovače, okrem vyššie uvedeného, ​​umožňujú užšiu inštaláciu. Jednotlivé zosilňovače sú voči sebe akoby zrkadlené (obr. 18).

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

Schéma ukazuje všetky potrebné pripojenia na realizáciu troch nezávislých invertujúcich stupňov. Je potrebné venovať pozornosť skutočnosti, že vodiče polovičného napätia sú umiestnené priamo pod krytom integrovaného obvodu, čo umožňuje zmenšiť ich dĺžku. Tento príklad ilustruje nie ako by to malo byť, ale čo by sa malo robiť. Napríklad napätie strednej úrovne by mohlo byť rovnaké pre všetky štyri zosilňovače. Pasívne komponenty môžu byť primerane dimenzované. Napríklad plošné súčiastky veľkosti 0402 zodpovedajú rozstupom kolíkov štandardného puzdra SO. To umožňuje, aby bola dĺžka vodičov pre vysokofrekvenčné aplikácie veľmi krátka.

OBJEMOVÁ A POVRCHOVÁ MONTÁŽ

Pri umiestňovaní operačných zosilňovačov do puzdier DIP a pasívnych komponentov s drôtovými vodičmi vyžaduje PCB priechody na ich montáž. Takéto komponenty sa v súčasnosti používajú vtedy, keď neexistujú žiadne špeciálne požiadavky na rozmery dosky plošných spojov; Zvyčajne sú lacnejšie, ale náklady na DPS sa zvyšujú počas výrobného procesu kvôli vŕtaniu ďalších otvorov pre vývody komponentov.

Okrem toho použitie externých komponentov zväčšuje veľkosť dosky a dĺžku vodičov, čo neumožňuje obvodu pracovať pri vysokých frekvenciách. Prechody majú svoju vlastnú indukčnosť, ktorá tiež obmedzuje dynamické charakteristiky 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 skrátiť dĺžku vodičov. Na prvý pohľad sa môže zdať, že sa tým skracuje dĺžka trate. To však zväčšuje dráhu toku prúdu cez odpor a samotný odpor je slučka (indukční závit). Vysielacia a prijímacia kapacita sa mnohonásobne zvyšuje.

Pri aplikáciách s povrchovou montážou nie je potrebné umiestniť otvor pre každý kábel komponentu. Pri testovaní obvodu sa však vyskytujú problémy a ako kontrolné body musíte použiť priechody, najmä pri použití malých komponentov.

NEPOUŽITÉ OP SEKCIE

Pri použití duálnych a quad operačných zosilňovačov v obvode môžu niektoré ich sekcie zostať nevyužité a musia byť v tomto prípade správne zapojené. Nesprávne pripojenie môže viesť k zvýšeniu spotreby energie, väčšiemu zahrievaniu a väčšiemu hluku použitých operačných zosilňovačov v rovnakom prípade. Piny nepoužitých operačných zosilňovačov je možné zapojiť tak, ako je znázornené na obr. 20a. Prepojenie pinov s prídavnými komponentmi (obr. 20b) uľahčí používanie tohto op-amp pri nastavovaní.

ZÁVER

Pamätajte na nasledujúce základné body a vždy ich dodržiavajte pri navrhovaní a zapájaní analógových obvodov.

Všeobecné:

• Predstavte si dosku s plošnými spojmi ako súčasť elektrického obvodu.
• rozumieť zdrojom hluku a rušenia a rozumieť im;
• modelové a prototypové obvody.

Vytlačená obvodová doska:

• používajte dosky plošných spojov len z vysokokvalitného 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 pozemky a potraviny;
• umiestnite uzemňovacie a silové polygóny na vnútorné vrstvy DPS.

Komponenty:

• Uvedomte si frekvenčné obmedzenia zavedené pasívnymi komponentmi a vodičmi dosky;
• snažte 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 väčšia dĺžka vodiča, znížte jeho šírku;
• nepoužité vodiče aktívnych komponentov musia byť správne pripojené.

Elektrické vedenie:

• umiestnite analógové obvody blízko napájacieho konektora;
• nikdy nesmerujte vodiče prenášajúce logické signály cez analógovú oblasť dosky a naopak;
• udržujte vodiče vhodné pre invertujúci vstup operačného zosilňovača krátke;
• uistite sa, že vodiče invertujúcich a neinvertujúcich vstupov operačného zosilňovača nie sú na veľkú vzdialenosť navzájom paralelné;
• snažte sa vyhnúť používaniu zbytočných priechodov ako ich vlastná indukčnosť môže viesť k ďalším problémom;
• ak je to možné, neveďte vodiče v pravom uhle a uhlaďte vrcholy rohov.

Výmena:

• používajte správne typy kondenzátorov na potlačenie hluku v napájacom zdroji;
• Na potlačenie nízkofrekvenčného rušenia a šumu použite tantalové kondenzátory na napájacom vstupnom konektore;
• Na potlačenie vysokofrekvenčného rušenia a šumu použite keramické kondenzátory na vstupnom napájacom konektore;
• použite keramické kondenzátory na každom napájacom kolíku mikroobvodu; v prípade potreby použite niekoľko kondenzátorov pre rôzne frekvenčné rozsahy;
• ak sa v obvode vyskytne budenie, potom je potrebné použiť kondenzátory s nižšou hodnotou kapacity a nie veľkou;
• v zložitých prípadoch v silových obvodoch použite sériovo zapojené odpory s nízkym odporom alebo indukčnosťou;
• Analógové oddeľovacie kondenzátory by mali byť pripojené iba k analógovej zemi, nie digitálnej.

Koľko toho bolo povedané a napísané o spôsoboch výroby dosiek plošných spojov - existuje nespočetné množstvo publikácií. Napriek tomu by som si dovolil ešte raz popísať jeden z najdôležitejších procesov vo výrobe - leptanie a popísať látky, ktoré sa na tieto účely používali a používajú a pokúsim sa zhodnotiť aj nové chemické činidlá, ktoré sa na tieto účely používajú. účely. Najprv však malá odbočka. Chcem urobiť jednu dôležitú poznámku k hlavnému materiálu používanému na výrobu dosiek - fóliovanému steklogetinaxu. Faktom je, že v poslednej dobe existujú veľké šarže tohto produktu, ktoré sa nelíšia v špeciálnej kvalite. To platí najmä pre obojstranné sklolaminát - v procese jeho leptania, napriek dodržaniu všetkých technologických súladov (doba leptania, teploty a koncentrácie roztoku), bola zaznamenaná skutočnosť napučiavania, deformácie a deformácie materiálu. Preto vám radím, aby ste boli opatrní pri výbere prírezov na dosky! Mali by ste sa tiež postarať o predbežnú prípravu sklolaminátu (pred kreslením obrázka).

Mnoho zdrojov navrhuje predčistenie povrchu medenej fólie brúsnym papierom. Môj osobný názor je, že sa to absolútne neoplatí robiť. Na čistenie a odmastenie dosky je lepšie použiť bežnú gumu na písacie potreby a acetón. Na nanášanie odmasťovacieho prostriedku (acetón) je lepšie nepoužívať handru - môžu zostať častice vlákien, je lepšie použiť dostatočne pevný toaletný papier. Ak má prírez dosky nejaké nezmazateľné stopy, musí sa najskôr 1-2 minúty podržať v leptacom roztoku (kým sa neobjaví mat), potom zopakovať vyššie popísané postupy. Ďalej kreslenie obrázka. Ktorá z metód, ktoré používate (kresba ručne, technológia laserového žehlenia, fotorezist), nie je dôležitá - všetko závisí od vašich schopností. Nasleduje najdôležitejší a najzodpovednejší proces, od ktorého závisí všetka vaša predbežná starostlivá práca - proces leptania stôp alebo, ako by to správne nazvali profesionálni chemici, proces výmeny. Budeme sa mu venovať podrobnejšie. Počas vývoja elektronických zariadení používali rádioamatéri na tieto účely rôzne chemikálie. Pokúsim sa ich opísať, je celkom možné, že takýto praktický popis môže byť užitočný pre začínajúceho rádioamatéra z osady vzdialenej od regionálnych centier, pretože moderné činidlá sa jednoducho nedajú zohnať; pre profesionálov to pomôže osviežiť pamäť. Takže Existujú rôzne kompozície na leptanie fóliového materiálu. Tu sú recepty na tie hlavné.

1. Na nútené leptanie (4-6 minút) použite nasledujúce zloženie (v hmotnostných dieloch): 38 percent kyseliny chlorovodíkovej (hustota 1,19 g * cm), 18 percent (lekársky) peroxid vodíka (perhydrol). Najprv sa zmieša 40 dielov vody a 40 dielov peroxidu vodíka, potom sa pridá 20 dielov kyseliny. Kresba dosky je nanesená kyselinovzdornou farbou typu NTs-11.

2. Rozpustite 4-6 tabliet peroxidu vodíka v pohári studenej vody a opatrne pridajte 15-25 ml koncentrovanej kyseliny sírovej. Doba leptania dosky v tomto roztoku je asi 1 hodina pri izbovej teplote.

3. V 500 ml horúcej (80 stupňov Celzia) vody rozpustite 4 polievkové lyžice kuchynskej soli a 2 polievkové lyžice síranu meďnatého. Roztok získa tmavozelenú farbu. Doba leptania pri izbovej teplote je asi 8 hodín. Ak sa roztok neustále zahrieva (50 stupňov Celzia), čas leptania sa výrazne skráti.

4. V 1 litri horúcej vody (60-70 stupňov) rozpustite 350 g anhydridu kyseliny chrómovej a pridajte 50 g chloridu sodného. Po vychladnutí roztoku sa začne leptanie. Doba leptania od 20 do 60 minút. Proces je možné urýchliť pridaním 50 g koncentrovanej kyseliny sírovej do roztoku.

5. Používa sa aj vodný roztok kyseliny dusičnej. V závislosti od koncentrácie kyseliny sa môže doba leptania meniť od 2 minút do 1 hodiny.

6. A nakoniec najpoužívanejším riešením je momentálne roztok chloridu železitého s vodou. V 200 ml teplej vody (35-40 stupňov Celzia) rozpustite 150 gramov chloridu železitého na prášok. Doba leptania závisí od koncentrácie roztoku a jeho zahrievania. Proces je možné urýchliť aj pridaním 10-30% kyseliny chlorovodíkovej do roztoku chloridu železitého.

7. Nedávno sa v obchodoch s elektronikou objavila ďalšia nová látka, ktorá nahradila chlorid železitý – persíran sodný (peroxosíran sodný) – biely kryštalický prášok. Zriedi sa takto: 250 gramov persíranu sodného sa naleje do 0,5 litra teplej vody a mieša sa až do úplného rozpustenia. Všetko. Roztok je pripravený na použitie. V priebehu substitučnej reakcie je žiaduce udržiavať roztok v zahriatom stave (35-50 stupňov Celzia). Myslím, že čoskoro persíran sodný (ako aj podobné činidlo na leptanie dosiek - persíran amónny) úplne nahradí chlorid železitý z používania rádioamatérmi.

Rád by som povedal pár slov o zariadení na leptanie dosiek a samotnom procese. V prvom rade je potrebný ohrievač na neustále udržiavanie požadovanej teploty moriaceho roztoku.

Osobne používam vyhrievaciu platformu z ukončeného elektrického kávovaru. Výkon vykurovacieho telesa je 0,5 kW.

Môžete použiť obyčajný elektrický sporák a iné spôsoby vykurovania - pre fantázie domáceho majstra je na čom pracovať. Ako riad, aj keď sú nerezové poháre použiteľné, je lepšie ich nahradiť chemicky odolnejším kremenným sklom (nájdete v špecializovaných predajniach s chemickými komponentmi) alebo tienidlami z rovnakého skla.

Ak je tabuľa jednostranná, je lepšie ju pripevniť stranou s rádioprvkom ku kúsku molitanu a následne spustiť stranou s vytlačeným vzorom do nádoby s leptacím roztokom - tabuľa bude voľne plávať v leptadle. roztoku a látky, ktoré sú výsledkom substitučnej reakcie, sa usadia na dne nádoby.

Prijatie všetkých týchto opatrení umožňuje získať dosky plošných spojov takmer továrenskej kvality so šírkou stopy 0,5-0,3 mm, čo už môže slúžiť ako predpoklad pre vývoj nových zariadení na najnovších rádiových prvkoch s vysokou kabelážou. hustoty, napríklad mikrokontroléry STM32 a mnohé ďalšie, čo je v podstate nepopierateľný úspech a krok do budúcnosti! Autor materiálu: Electrodych.

Vytlačená obvodová doska Je dielektrická základňa, na ktorej povrchu a v objeme sú nanesené vodivé cesty v súlade s elektrickým obvodom. Doska plošných spojov je určená na mechanické upevnenie a elektrické spojenie medzi sebou spájkovaním vodičov na nej inštalovaných, elektronických a elektrických výrobkov.

Operácie vyrezania polotovaru zo sklenených vlákien, vŕtanie otvorov a leptanie dosky s plošnými spojmi na získanie dráh nesúcich prúd, bez ohľadu na spôsob kreslenia vzoru na doske plošných spojov, sa vykonávajú pomocou rovnakej technológie.

Technológia manuálnej aplikácie
stopy PCB

Príprava šablóny

Papier, na ktorý sa kreslí rozloženie DPS je väčšinou tenký a pre presnejšie vŕtanie otvorov, najmä v prípade použitia vlastnoručne vyrobenej domácej vŕtačky, aby vrták neviedol do strany, si ho treba vyrobiť viac hustý. Aby ste to dosiahli, musíte nalepiť vzor dosky plošných spojov na hrubší papier alebo tenkú hrubú lepenku pomocou akéhokoľvek lepidla, napríklad PVA alebo Moment.

Rezanie obrobku

Vyberie sa predlisok z fóliou potiahnutých sklených vlákien vhodnej veľkosti, na predlisok sa nanesie šablóna dosky s plošnými spojmi a po obvode sa obkreslí fixkou, mäkkou jednoduchou ceruzkou alebo nakreslením čiary ostrým predmetom.

Ďalej sa sklolaminát nareže pozdĺž čiar nakreslených pomocou kovových nožníc alebo sa vyreže pílkou na kov. Odstrihnite rýchlejšie nožnicami a nie je žiadny prach. Treba si však uvedomiť, že pri strihaní nožnicami sa sklolaminát silno ohýba, čím sa trochu zhoršuje pevnosť lepenia medenej fólie a ak je potrebné prvky spájkovať, môžu sa pásy odlepiť. Preto, ak je doska veľká a má veľmi tenké stopy, je lepšie ju odrezať pílkou na kov.

Šablóna vzoru dosky plošných spojov sa na vyrezaný obrobok nalepí pomocou lepidla Moment, ktorého štyri kvapky sa nanesú na rohy obrobku.

Pretože lepidlo tuhne za pár minút, môžete okamžite začať vŕtať otvory pre rádiové diely.

Vŕtanie otvorov

Najlepšie je vŕtať otvory pomocou špeciálnej mini vŕtačky s tvrdokovovým vrtákom s priemerom 0,7-0,8 mm. Ak nie je k dispozícii mini vŕtačka, potom môžete vyvŕtať otvory pomocou vŕtačky s nízkym výkonom s jednoduchým vrtákom. Ale pri práci s univerzálnou ručnou vŕtačkou bude počet zlomených vrtákov závisieť od pevnosti vašej ruky. Jedna vŕtačka určite nestačí.

Ak sa vrták nedá upnúť, potom môžete jeho driek obaliť niekoľkými vrstvami papiera alebo jednou vrstvou šmirgľového plátna. Je možné pevne navinúť závit na drieku na závit tenkého kovového drôtu.

Po ukončení vŕtania sa skontroluje, či sú vyvŕtané všetky otvory. To je jasne vidieť, ak sa pozriete na dosku plošných spojov vo svetle. Ako vidíte, nechýbajú žiadne vynechané diery.

Topografická kresba

Aby boli miesta fólie na sklolamináte, ktoré budú vodivými dráhami, chránené pred zničením pri leptaní, musia byť prekryté maskou, ktorá je odolná voči rozpusteniu vo vodnom roztoku. Pre pohodlie pri kreslení stôp je lepšie ich vopred načrtnúť pomocou mäkkej, jednoduchej ceruzky alebo značky.

Pred aplikáciou značiek je nevyhnutné odstrániť stopy lepidla Moment, ktorým bola šablóna DPS prilepená. Keďže lepidlo nie je veľmi tvrdé, dá sa jednoducho odstrániť rolovaním prstom. Povrch fólie je potrebné odmastiť aj handrou s akýmikoľvek prostriedkami, napríklad acetónom alebo bielym alkoholom (tak sa nazýva rafinovaný benzín), použiť môžete aj akýkoľvek prostriedok na umývanie riadu, napríklad Ferry.

Po označení stôp dosky plošných spojov môžete začať kresliť ich vzor. Na kreslenie stôp je vhodný akýkoľvek vodotesný smalt, napríklad alkydový smalt série PF, zriedený na vhodnú konzistenciu rozpúšťadlom bieleho alkoholu. Stopy môžete kresliť rôznymi nástrojmi - skleneným alebo kovovým perom, lekárskou ihlou a dokonca aj špáradlom. V tomto článku vám ukážem ako kresliť dráhy DPS pomocou kresliaceho hoblíka a baleríny, ktoré sú určené na kreslenie na papier tušom.

Predtým neexistovali počítače a všetky kresby sa kreslili jednoduchými ceruzkami na papier Whatman a potom sa preložili atramentom na pauzovací papier, z ktorého sa robili kópie pomocou kopírok.

Kreslenie začína kontaktnými podložkami, ktoré kreslí baletka. K tomu je potrebné nastaviť medzeru posuvných čeľustí kresliaceho pera balerínky na požadovanú šírku čiary a pre nastavenie priemeru kruhu nastavte druhú skrutku posunutím kresliaceho pera smerom od osi otáčania.

Ďalej sa balerínkino pero na kreslenie naplní štetcom farbou na dĺžku 5-10 mm. Na nanesenie ochrannej vrstvy na dosku plošných spojov je najvhodnejšia farba PF alebo GF, ktorá pomaly schne a umožňuje pokojnú prácu. Dá sa použiť aj farba značky NTs, ale ťažko sa s ňou pracuje, pretože rýchlo schne. Farba by mala dobre priľnúť a neroztierať sa. Pred kreslením treba krásku rozriediť na tekutú konzistenciu, po troškách do nej za intenzívneho miešania pridávať vhodné rozpúšťadlo a skúšať maľovať na zvyšky sklolaminátu. Na prácu s farbou je najvhodnejšie naliať ju do fľaštičky s lakom na manikúru, v zákrute ktorej je štetec odolný voči rozpúšťadlám.

Po nastavení letového ovládača baleríny a získaní požadovaných parametrov linky môžete začať s aplikáciou kontaktných plôšok. Za týmto účelom sa ostrá časť osi vloží do otvoru a základňa baleríny sa otáča v kruhu.

Pri správnom nastavení hoblíka a požadovanej konzistencii farby sa okolo otvorov na doske plošných spojov získajú kruhy dokonale okrúhleho tvaru. Keď balerína začne slabo kresliť, zvyšná suchá farba sa z medzery pera odstráni handričkou a pero sa naplní čerstvou. na načrtnutie všetkých otvorov na tejto doske plošných spojov v kruhoch stačili len dve doplnenia letového podávača a nie viac ako dve minúty času.

Keď sú kruhové podložky na doske nakreslené, môžete začať kresliť vodivé dráhy pomocou ručne kresleného hoblíka. Príprava a úprava ručného dokrmovacieho zariadenia sa nelíši od prípravy baleríny.

Jediné, čo je navyše potrebné, je ploché pravítko s kúskami gumy s hrúbkou 2,5 - 3 mm, nalepenými na jednej zo svojich strán pozdĺž okrajov, aby sa pravítko počas prevádzky nekĺzalo a sklolaminát bez dotyku pravítka , môže popod ňu voľne prejsť. Drevený trojuholník sa najlepšie hodí ako pravítko, je stabilný a zároveň môže slúžiť ako opora ruky pri kreslení plošného spoja.

Aby sa doska plošných spojov pri kreslení stôp nešmýkala, je vhodné ju položiť na list brúsneho papiera, čo sú dva listy brúsneho papiera znitované k sebe papierovými stranami.

Ak sa pri kreslení ciest a kruhov dotýkajú, nemali by ste podnikať žiadne kroky. Farbu na plošnom spoji je potrebné nechať zaschnúť do stavu, kedy pri dotyku nešpiní a pomocou ostria noža odstrániť prebytočnú časť kresby. Aby farba schla rýchlejšie, je potrebné dosku umiestniť na teplé miesto, napríklad v zime na vykurovaciu batériu. V lete - pod lúčmi slnka.

Keď je vzor na doske plošných spojov úplne aplikovaný a všetky chyby sú opravené, môžete pristúpiť k jeho leptaniu.

Technológia kreslenia dosiek plošných spojov
pomocou laserovej tlačiarne

Pri tlači na laserovej tlačiarni sa obraz vytvorený tonerom z fotovalca, na ktorý laserový lúč obraz namaľoval, elektrostaticky prenáša na papierový nosič. Toner je na papieri pridržiavaný iba elektrostatikou. Na fixáciu tonera sa papier navíja medzi valcami, z ktorých jeden je tepelná pec vyhrievaná na teplotu 180-220 °C. Toner sa roztopí a prenikne do štruktúry papiera. Po vychladnutí toner stvrdne a pevne priľne k papieru. Ak sa papier opäť zahreje na 180-220 °C, toner sa opäť stane tekutým. Práve táto vlastnosť tonera sa využíva na prenos obrazu prúdových ciest na dosku plošných spojov v domácich podmienkach.

Keď je súbor s výkresom dosky plošných spojov pripravený, musíte ho vytlačiť pomocou laserovej tlačiarne na papier. Upozorňujeme, že obrázok dosky plošných spojov pre túto technológiu musí vyzerať zo strany inštalácie dielov! Atramentová tlačiareň nie je na tieto účely vhodná, pretože funguje na inom princípe.

Príprava papierovej šablóny na prenos návrhu na DPS

Ak vytlačíte nákres dosky plošných spojov na obyčajný papier pre kancelársku techniku, tak vďaka svojej poréznej štruktúre toner prenikne hlboko do tela papiera a pri prenose tonera na dosku plošných spojov väčšina zostane v novinách. Okrem toho bude ťažké odstrániť papier z dosky plošných spojov. Budete ho musieť dlho namočiť vo vode. Preto na prípravu fotomasky potrebujete papier, ktorý nemá poréznu štruktúru, napríklad fotografický papier, podklad zo samolepiacich fólií a etikiet, pauzovací papier, strany z lesklých časopisov.

Ako papier na tlač návrhu DPS používam pauzovací papier zo starých zásob. Pauzovací papier je veľmi tenký a nedá sa naň priamo vytlačiť šablóna, zasekne sa v tlačiarni. Ak chcete tento problém vyriešiť, pred tlačou na pauzovací papier požadovanej veľkosti naneste do rohov kvapku akéhokoľvek lepidla a prilepte ho na hárok kancelárskeho papiera A4.

Táto technika umožňuje vytlačiť návrh dosky plošných spojov aj na ten najtenší papier alebo fóliu. Aby bola hrúbka tonera na obrázku maximálna, pred tlačou je potrebné nakonfigurovať „Vlastnosti tlačiarne“ vypnutím úsporného režimu tlače a ak táto funkcia nie je dostupná, vyberte najhrubší typ papiera, napr. ako kartón alebo niečo podobné. Je celkom možné, že prvýkrát nebudete mať dobrú tlač a budete musieť trochu experimentovať a vybrať najlepší režim tlače pre laserovú tlačiareň. Vo výslednej tlači výkresu by mali byť stopy a kontaktné podložky dosky plošných spojov husté bez medzier a rozmazania, pretože retušovanie v tejto technologickej fáze je zbytočné.

Zostáva orezať pauzovací papier pozdĺž obrysu a šablóna na výrobu dosky s plošnými spojmi bude pripravená a môžete prejsť na ďalší krok, preniesť obrázok na sklolaminát.

Prenos kresby z papiera na sklolaminát

Prenos návrhu PCB je najdôležitejším krokom. Podstata technológie je jednoduchá, papier so stranou tlačeného vzoru stôp dosky plošných spojov sa nanesie na medenú fóliu sklolaminátu a s veľkou námahou sa lisuje. Ďalej sa tento sendvič zahreje na teplotu 180-220 °C a potom sa ochladí na teplotu miestnosti. Papier sa odlepí a dizajn zostane na DPS.

Niektorí remeselníci navrhujú preniesť kresbu z papiera na dosku plošných spojov pomocou elektrickej žehličky. Skúsil som túto metódu, ale výsledok bol nestabilný. Je ťažké súčasne zahriať toner na požadovanú teplotu a rovnomerne stlačiť papier po celom povrchu dosky plošných spojov, keď toner vytvrdzuje. Výsledkom je, že vzor nie je úplne prenesený a vo vzore stôp dosky s plošnými spojmi sú medzery. Žehlička sa možno dostatočne nezohrievala, hoci bol regulátor nastavený na maximálnu teplotu žehličky. Nechcelo sa mi otvárať žehličku a prestavovať termostat. Použil som preto inú technológiu, menej prácnu a poskytujúcu stopercentné výsledky.

Na výrez na veľkosť plošného spoja som nalepil pauzovací papier s natlačeným vzorom a odmastil acetónom. Na pauzovací papier som položil pätky listov kancelárskeho papiera, aby bol tlak rovnomernejší. Výsledný balík bol položený na list preglejky a pokrytý listom rovnakej veľkosti na vrchu. Celý tento sendvič bol upnutý maximálnou silou v svorkách.

Zostáva ohriať vyrobený sendvič na teplotu 200 ° C a vychladnúť. Na ohrev je ideálna elektrická rúra s regulátorom teploty. Vytvorenú štruktúru stačí umiestniť do skrinky, počkať na dosiahnutie nastavenej teploty a po pol hodine dosku vybrať, aby vychladla.

Ak nie je k dispozícii elektrická rúra, môžete použiť aj plynovú rúru nastavením teploty pomocou gombíka prívodu plynu pomocou vstavaného teplomera. Ak nie je teplomer alebo je pokazený, môžu pomôcť ženy, vhodná je poloha gombíka regulátora, pri ktorom sa koláče pečú.

Keďže konce preglejky boli ohnuté, pre každý prípad ich zovrel ďalšími svorkami. aby sa zabránilo takémuto javu, je lepšie upnúť dosku plošných spojov medzi plechy s hrúbkou 5-6 mm. V ich rohoch môžete vyvŕtať otvory a upnúť dosky plošných spojov, dosky dotiahnuť skrutkami a maticami. M10 bude stačiť.

Po pol hodine je štruktúra dostatočne vychladnutá na to, aby toner vytvrdol, dosku je možné vybrať. Už pri prvom pohľade na odstránenú dosku plošných spojov je jasné, že toner prešiel z pauzovacieho papiera na dosku dokonale. Pauzovací papier prilieha tesne a rovnomerne pozdĺž čiar vytlačených stôp, krúžkov a označovacích písmen.

Pauzovací papier sa ľahko odlepil takmer zo všetkých stôp dosky plošných spojov, pauzovací papier sa odstránil vlhkou handričkou. Ale napriek tomu to nebolo bez medzier na niekoľkých miestach tlačených tratí. Môže k tomu dôjsť v dôsledku nerovnomernej tlače tlačiarne alebo zvyškov nečistôt alebo korózie na fólii zo sklenených vlákien. Medzery je možné prelakovať akoukoľvek vodeodolnou farbou, lakom na nechty alebo vyretušovať fixkou.

Aby ste si overili vhodnosť fixky na retuš plošného spoja, treba si ňou nakresliť čiary na papier a papier navlhčiť vodou. Ak čiary nie sú rozmazané, potom je fixka vhodná na retuš.

Najlepšie je leptať DPS ​​doma v roztoku chloridu železitého alebo peroxidu vodíka s kyselinou citrónovou. Po leptaní možno toner ľahko odstrániť z vytlačených stôp pomocou tampónu namočeného v acetóne.

Potom sa vyvŕtajú otvory, pocínujú sa vodivé dráhy a kontaktné podložky, utesnia sa rádiové prvky.

Doska plošných spojov s nainštalovanými rádiovými komponentmi nadobudla túto podobu. Výsledkom je napájacia a spínacia jednotka elektronického systému, ktorá dopĺňa bežné WC s bidetovou funkciou.

Leptanie DPS

Na odstránenie medenej fólie z nechránených oblastí sklolaminátu s fóliou pri domácej výrobe dosiek plošných spojov používajú rádioamatéri zvyčajne chemickú metódu. Plošný spoj sa vloží do roztoku na leptanie a chemickou reakciou sa meď, ktorá nie je chránená maskou, rozpustí.

Recepty na morenie

V závislosti od dostupnosti komponentov používajú rádioamatéri jedno z riešení uvedených v tabuľke nižšie. Roztoky na morenie sú zoradené podľa obľúbenosti pre ich použitie doma rádioamatérmi.

Názov riešenia	Zloženie	množstvo	Technológia varenia	Dôstojnosť	nevýhody
Peroxid vodíka plus kyselina citrónová	Peroxid vodíka (H 2 O 2)	100 ml	Rozpustite kyselinu citrónovú a kuchynskú soľ v 3% roztoku peroxidu vodíka	Dostupnosť komponentov, vysoká rýchlosť leptania, bezpečnosť	Neuložené
	Kyselina citrónová (C6H8O7)	30 g
	kuchynská soľ (NaCl)	5 g
Vodný roztok chloridu železitého	Voda (H 2 O)	300 ml	Chlorid železitý rozpustite v teplej vode	Dostatočná rýchlosť leptania, opakovane použiteľné	Nízka dostupnosť chloridu železitého
	Chlorid železitý (FeCl 3)	100 g
Peroxid vodíka plus kyselina chlorovodíková	Peroxid vodíka (H 2 O 2)	200 ml	Nalejte 10% kyselinu chlorovodíkovú do 3% roztoku peroxidu vodíka	Vysoká rýchlosť leptania, opakovane použiteľné	Vyžaduje sa vysoká presnosť
	kyselina chlorovodíková (HCl)	200 ml
Vodný roztok síranu meďnatého	Voda (H 2 O)	500 ml	Stolovú soľ rozpustite v horúcej vode (50-80 °C) a potom síran meďnatý	Dostupnosť komponentov	Toxicita síranu meďnatého a pomalé leptanie, až 4 hodiny
	Síran meďnatý (CuSO 4)	50 g
	kuchynská soľ (NaCl)	100 g

Leptanie dosiek plošných spojov do kovové riady nie sú povolené... Na to musíte použiť nádobu vyrobenú zo skla, keramiky alebo plastu. Je dovolené vypustiť použitý moriaci roztok do odtoku.

Leptací roztok peroxidu vodíka a kyseliny citrónovej

Roztok na báze peroxidu vodíka s rozpustenou kyselinou citrónovou je najbezpečnejším, cenovo najdostupnejším a rýchlo fungujúcim riešením. Zo všetkých uvedených riešení je toto podľa všetkých kritérií najlepšie.

Peroxid vodíka je dostupný v každej lekárni. Predáva sa vo forme tekutého 3% roztoku alebo tabliet nazývaných hydroperit. Na získanie tekutého 3% roztoku peroxidu vodíka z hydroperitu je potrebné rozpustiť 6 tabliet s hmotnosťou 1,5 gramu v 100 ml vody.

Kryštály kyseliny citrónovej sú dostupné v každom obchode s potravinami v 30 alebo 50 gramových vrecúškach. Kuchynskú soľ nájdete v každej domácnosti. 100 ml leptacieho roztoku stačí na odstránenie 35 µm medenej fólie zo 100 cm 2 PCB. Spotrebovaný roztok sa neskladuje a nedá sa znova použiť. Mimochodom, kyselina citrónová môže byť nahradená kyselinou octovou, ale kvôli jej štipľavému zápachu bude musieť byť doska s plošnými spojmi vyleptaná vonku.

Roztok na morenie chloridu železitého

Druhým najobľúbenejším moriacim roztokom je vodný roztok chloridu železitého. Predtým to bolo najobľúbenejšie, pretože chlorid železitý sa dal ľahko získať v akomkoľvek priemyselnom podniku.

Leptací roztok nie je náročný na teplotu, leptá dostatočne rýchlo, ale rýchlosť leptania klesá, keď sa chlorid železitý v roztoku spotrebuje.

Chlorid železitý je veľmi hygroskopický, a preto rýchlo absorbuje vodu zo vzduchu. V dôsledku toho sa na dne plechovky objaví žltá kvapalina. To neovplyvňuje kvalitu súčiastky a takýto chlorid železitý je vhodný na prípravu moriaceho roztoku.

Ak sa použitý roztok chloridu železitého skladuje vo vzduchotesnej nádobe, môže sa znovu použiť. Na regeneráciu stačí do roztoku naliať železné klince (okamžite sa pokryjú voľnou vrstvou medi). Pri kontakte s akýmkoľvek povrchom zanecháva ťažko odstrániteľné žlté škvrny. V súčasnosti sa roztok chloridu železitého na výrobu dosiek plošných spojov používa menej často kvôli jeho vysokým nákladom.

Leptací roztok na báze peroxidu vodíka a kyseliny chlorovodíkovej

Vynikajúce morenie, poskytuje vysokú rýchlosť morenia. Kyselina chlorovodíková sa za intenzívneho miešania naleje do 3% vodného roztoku peroxidu vodíka tenkým prúdom. Je neprijateľné naliať peroxid vodíka do kyseliny! Ale kvôli prítomnosti kyseliny chlorovodíkovej v leptacom roztoku je potrebné dávať veľký pozor pri leptaní dosky, pretože roztok leptá pokožku rúk a kazí všetko, na čo sa dostane. Z tohto dôvodu sa doma neodporúča používať moriaci roztok s kyselinou chlorovodíkovou.

Leptací roztok na báze síranu meďnatého

Spôsob výroby dosiek plošných spojov s použitím síranu meďnatého sa zvyčajne používa vtedy, keď nie je možné vyrobiť leptacie roztoky na báze iných komponentov z dôvodu ich nedostupnosti. Síran meďnatý je toxická chemikália a je široko používaný na kontrolu škodcov v poľnohospodárstve. Navyše doba leptania plošného spoja je až 4 hodiny, pričom je potrebné udržiavať teplotu roztoku na 50-80°C a zabezpečiť stálu zmenu roztoku pri leptanom povrchu.

Technológia leptania dosiek plošných spojov

Na leptanie dosky v ktoromkoľvek z vyššie uvedených leptacích roztokov je vhodný sklenený, keramický alebo plastový riad, napríklad z mliečnych výrobkov. Ak nemáte po ruke vhodnú veľkosť nádoby, môžete si vziať akúkoľvek škatuľku z hrubého papiera alebo lepenky vhodnej veľkosti a vyložiť jej vnútro plastovou fóliou. Do nádoby sa naleje leptací roztok a na jej povrch sa umiestni doska s plošnými spojmi vzorom nadol. Vďaka silám povrchového napätia kvapaliny a nízkej hmotnosti bude doska plávať.

Pre pohodlie môžete korok prilepiť z plastovej fľaše do stredu dosky lepidlom. Zástrčka bude súčasne slúžiť ako rukoväť a plavák. Hrozí ale, že sa na doske vytvoria vzduchové bubliny a meď nebude na týchto miestach skorodovať.

Aby ste zabezpečili rovnomerné leptanie medi, môžete dosku plošných spojov položiť na dno nádoby, vzorovať hore dnom a občas miskou zavrtieť rukou. Po chvíli, v závislosti od leptacieho roztoku, sa začnú objavovať miesta bez medi a následne sa meď úplne rozpustí po celom povrchu DPS.

Po konečnom rozpustení medi v leptacom roztoku sa doska plošných spojov vyberie z kúpeľa a dôkladne sa opláchne pod tečúcou vodou. Toner sa zo stôp odstráni handrou namočenou v acetóne a farba sa dobre odstráni handrou namočenou v rozpúšťadle, ktoré bolo pridané do farby, aby sa získala požadovaná konzistencia.

Príprava dosky plošných spojov na inštaláciu rádiových komponentov

Ďalším krokom je príprava dosky plošných spojov na inštaláciu rádioelementov. Po odstránení farby z dosky je potrebné cestičky spracovať krúživým pohybom jemným brúsnym papierom. Nemusíte sa nechať unášať, pretože medené pásy sú tenké a môžete ich ľahko obrúsiť. Stačí len niekoľko prechodov nízkotlakovým abrazívom.

Ďalej sú vodivé dráhy a kontaktné plôšky dosky s plošnými spojmi potiahnuté tavidlom na báze alkoholu a kolofónie a jemne spájkované eklektickou spájkovačkou. aby otvory na DPS neboli utiahnuté spájkou, musíte trochu nabrať na hrot spájkovačky.

Po dokončení výroby dosky s plošnými spojmi zostáva iba vložiť rádiové komponenty do určených pozícií a prispájkovať ich vodiče na miesta. Pred spájkovaním musia byť nohy dielov navlhčené tavivom z liehu a kolofónie. Ak sú nožičky rádiových komponentov dlhé, potom ich treba pred spájkovaním narezať bočnými frézami na dĺžku výstupku 1-1,5 mm nad povrch dosky plošných spojov. Po dokončení inštalácie dielov je potrebné odstrániť zvyšky kolofónie pomocou akéhokoľvek rozpúšťadla - alkoholu, bieleho alkoholu alebo acetónu. Všetky úspešne rozpúšťajú kolofóniu.

Implementácia tohto jednoduchého kapacitného reléového obvodu od sledovania dosky plošných spojov po vytvorenie funkčného prototypu netrvala dlhšie ako päť hodín, oveľa menej ako rozloženie tejto stránky.