Bir panoya devre nasıl uygulanır. İletken izler çiziyoruz. Delme tezgahı

Makale, yüksek frekanslı kartların topolojisini pratik bir bakış açısıyla tartışıyor. Ana amacı, yeni başlayanların yüksek frekanslı cihazlar için baskılı devre kartları (PCB'ler) tasarlarken dikkate alınması gereken birçok noktayı hissetmelerine yardımcı olmaktır. Kurulların geliştirilmesinde ara veren uzmanların niteliklerinin iyileştirilmesi için de faydalı olacaktır. Ana odak noktası, devrelerin özelliklerini iyileştirmenin, geliştirme sürelerini hızlandırmanın ve değişiklik yapmanın yolları üzerinedir.

Tartışılan konular ve önerilen teknikler genel olarak yüksek frekanslı devrelerin topolojisine uygulanabilir. İşlemsel bir amplifikatör (op-amp) yüksek frekanslarda çalıştığında, devrenin temel özellikleri PCB topolojisine bağlıdır. İyi bir tasarımla bile, kötü tasarlanmış veya özensiz bir PCB nedeniyle devre performansı vasat olabilir. PCB topolojisini geliştirme sürecinin tamamı boyunca diyagramın hesaplanan parametreleri ancak önceden düşünerek ve ana noktalara dikkat ederek göstereceğinden emin olabilirsiniz.

Şema

İyi bir düzen gereklidir, ancak iyi bir topoloji için yeterli bir koşul değildir. Tasarlarken, çizimle ilgili ek bilgileri gözden kaçırmamalı ve sinyalin yönünü dikkatlice izlemelisiniz. Soldan sağa sürekli bir sinyal akışı, bir PCB üzerinde muhtemelen aynı etkiye sahip olacaktır. Diyagramdaki maksimum yararlı bilgi, size çok minnettar olacak geliştiricilerin, teknisyenlerin, mühendislerin ve müşterilerin herhangi bir zorluk durumunda acilen bir geliştirici aramasına gerek kalmayacak şekilde optimum çalışmasını sağlayacaktır.

Alışılmış referans belirteçlerine, güç dağılımına ve toleranslara ek olarak, şematikte hangi bilgiler var? Normal bir devreden bir süper devrenin nasıl yapılacağına dair bazı ipuçları: dalga formları, gövdeler veya boyutlar hakkında mekanik bilgiler ekleyin, izlerin uzunluğunu belirtin, parçaların yerleştirilemeyeceği alanlar, PCB'nin üst tarafında olması gereken parçalar ; kurulum talimatları, eleman aralıkları, termal bilgiler, eşleşen empedans hatları, kısa devre tanımları vb. ekleyin.

Kimseye güvenme

Topolojiyi kendiniz yapmıyorsanız, topologla birlikte şematiğin uzunluğu ve genişliği boyunca yürümeye zaman ayırın. Başlangıçta topolojiye dikkat etmek, daha sonra sonsuz yeniden çalışma yapmaktan çok daha kolay ve hızlıdır. Yerleşim tasarımcısının zihniyetinizi okuyabildiğini varsaymayın, giriş ve kılavuz pano yerleşim sürecinin başlangıcında çok önemlidir. Kablolama sürecine ne kadar fazla bilgi ve katılım olursa, yönetim kurulu o kadar iyi olacaktır. Geliştiriciye, kendinizi yönlendirme sürecine alıştırmak istediğiniz kilometre taşlarını söyleyin. Bu kontrol noktaları, kartı kapsamlı hatalardan korur ve topoloji düzeltmelerini en aza indirir.

Geliştiriciye verilen talimatlar şunları içermelidir: devrenin işlevlerinin kısa bir açıklaması; girdi ve çıktıların yerlerini gösteren bir kart taslağı; kart yığını (yani kart kalınlığı, katman sayısı, sinyal katmanlarının ve katı katmanların ayrıntıları - güç, zemin - analog, dijital, yüksek frekans); her katmanda olması gereken sinyaller; kritik unsurların yerleştirilmesi; dekuplaj elemanlarının hassas yerleştirilmesi; kritik parçalar; eşleşen empedanslı hatlar; aynı uzunlukta izler; eleman boyutları; birbirinden uzak (veya yakın) yollar; zincirler birbirine daha yakın (veya daha uzaktır); birbirine yakın (veya uzak) elemanlar; kartın üstündeki ve altındaki öğeler. Hiç kimse sizi çok fazla bilgiyle suçlamayacak, çok azsa - tam tersine şikayet edecekler - asla.

Konum, konum ve konum tekrar

Bir devreyi bir tahtaya yerleştirirken, her şey önemlidir: bireysel elemanların düzeninden, hangi ağların yan yana yerleştirilmesi gerektiğini seçmeye kadar.

Genellikle girişlerin, çıkışların ve güç kaynaklarının konumu belirlenir. Topolojiye özellikle dikkat edilmelidir: kritik elemanların konumu - hem bireysel devreler hem de bir bütün olarak devre. Baştan itibaren temel bileşenleri ve sinyal yollarını bulmak, devrenizin beklendiği gibi çalışacağına dair size güven verir. Bu, maliyetleri düşürmenize, sorunları çözmenize ve kablolama sürelerini kısaltmanıza olanak tanır.

Güç kaynağı ayırma

Gürültüyü en aza indirmek için amplifikatörün güç pinlerinde güç kaynağını izole etmek, hem yüksek hızlı op amfiler hem de diğer yüksek frekanslı devreler için PCB tasarım sürecinin kritik bir yönüdür. Tipik olarak, yüksek hızlı op amplifikatörleri ayırmak için iki konfigürasyondan biri kullanılır.

Güç rayı ve yer arasında

Bu yöntem çoğu durumda daha iyi çalışır ve kapasitörlerin op amplifikatörün güç pinlerinden doğrudan toprağa paralel olarak kullanılmasına izin verir. Genellikle iki tane yeterlidir, ancak bazı devreler paralel bağlanmış birden fazla kapasitörden yararlanır.

Farklı kapasitelerdeki kapasitörlerin paralel bağlanması, güç pinlerinin geniş bir frekans aralığında düşük AC empedansına sahip olmasını sağlar. Bu, özellikle Güç Kaynağı Oranı (PSR) düştüğünde önemlidir - kapasitörler amplifikatördeki bu düşüşü telafi eder. Onlarca yıllık frekans için toprağa düşük empedanslı bir yol sağlamak, istenmeyen gürültünün op amp'e girmesini önler. İncirde. Şekil 1, bu yöntemin avantajlarını göstermektedir. Daha düşük frekanslarda, büyük kapasitörlerin toprağa karşı çok az devre direnci vardır. Kondansatörün doğal rezonans frekansında kondansatörün kalitesi bozulur ve endüktans olur. Bu nedenle, birden fazla kapasitör kullanmak önemlidir: Birinin frekans tepkisi düştüğünde, diğeri önemli hale gelir ve onlarca yıllık frekansta düşük AC empedansı sağlar.

İncir. 1. Kondansatörün empedansının frekansa bağımlılığı

Op-amp güç pimlerinin hemen yakınında, daha küçük kapasiteli ve daha küçük geometrik boyutlara sahip bir kapasitör, op-amp ile aynı tarafa ve amplifikatöre mümkün olduğunca yakın yerleştirilmelidir. Kondansatörün toprak tarafı minimum kurşun ve iz uzunlukları ile zemin düzlemine bağlanmalıdır. Güç rayları ile toprak arasındaki gürültüyü en aza indirmek için bağlantı amplifikatörün yüküne mümkün olduğunca yakın olmalıdır. İncir. 2 bu tekniği göstermektedir.

İncir. 2. Güç raylarını paralel kapasitörlerle toprağa bağlama

Bu işlem, bir sonraki en büyük kapasitör ile tekrarlanmalıdır. İyi bir kural, en küçük 0.01 uF kapasitörle başlamak ve düşük ESR (Eşdeğer Seri Direnç) ile 2.2 uF oksit kapasitörüne geçmektir. 0508 paketindeki ilki, düşük seri endüktansa ve mükemmel RF performansına sahiptir.

Bir otobüsle diğeri arasında

Alternatif bir konfigürasyon, op amp'in pozitif ve negatif besleme rayları arasına bağlanan bir veya daha fazla kapasitör kullanmaktır. Bu yöntem, devreye dört kapasitörün de takılması zor olduğunda kullanılır. Dezavantajı, kapasitörlerin boyutundaki artıştır, çünkü üzerlerindeki voltaj, her bir kaynağı ayrı ayrı bloke etmeye kıyasla iki katına çıkar. Bu durumda, yüksek arıza voltajına sahip bir kapasitör gereklidir ve bu da boyutunun artmasına neden olur. Ancak bu seçenek hem PSR hem de distorsiyon performansını iyileştirir.

Her devre ve topolojisi farklı olduğundan, kondansatörlerin konfigürasyonu, sayısı ve kapasiteleri, devrenin özel gereksinimleri tarafından belirlenir.

nerede C - kapasite; Bir - cm² olarak kaplama alanı; k - levha malzemesinin bağıl dielektrik sabiti; ve d - Cm cinsinden plakalar arasındaki mesafe.

İncir. 5. Düzlem paralel kapasitörün kapasitesi

Aşırı iz uzunluğu ve zemin düzleminin olmaması nedeniyle şerit endüktansı da dikkate alınmalıdır. Denklem 2, iz endüktans formülünü verir (Şekil 6):

nerede W - iz genişliği; L - uzunluğu; ve H - kalınlık. Tüm ölçüler milimetredir.

İncir. 6. Endüktansı izle

İncir. 7. Bir katmansız ve bir zemin katmanı ile bir darbeye yanıt verme

nerede T - tahta kalınlığı ve d - yolun santimetre cinsinden çapı.

İncir. 8. Boyutlarla

Toprak katmanı

Burada bu konunun bazı kilit noktalarına değineceğiz. Makalenin sonunda bu konuya bağlantıların bir listesi verilmiştir.

Toprak tabakası genellikle geniş bir alana ve enine kesite sahip olduğu için direnci minimumda tutulur. Düşük frekanslarda akım, en az dirençli yol boyunca, ancak yüksek frekanslarda, en az dirençli yol boyunca akar. Bununla birlikte, istisnalar vardır ve bazen daha küçük bir yer düzlemi daha iyi çalışır. Bu, giriş ve çıkış pedlerinin altındaki zeminin bir kısmını kaldırırsanız, yüksek hızlı op amplifikatörler için de geçerlidir.

Toprakları ve alt tabakaları dahil olmak üzere analog ve dijital devreler, mümkün olduğunda ayrılmalıdır. Dik darbe kenarları, toprak boyunca akan ve gürültü oluşturan akım tepe noktaları oluşturarak devrenin analog performansını düşürür.

Yüksek frekanslarda cilt etkisi denen bir fenomene dikkat edilmelidir. Akımı, iletkenin doğru akımdaki değerine göre daha dar hale getiriyor ve direnci artırıyormuş gibi iletkenin dış yüzeyi boyunca akmaya zorlar. Deri etkisinin değerlendirilmesi bu makalenin kapsamı dışında olsa da, bakırda deri tabakasının derinliğini hesaplamak için yaklaşık bir ifade (cm cinsinden):

Metal kaplamalar, cilt görünümü olasılığını azaltmak için cilt etkisini azaltmak için faydalı olabilir.

Konutlar

İncir. 9. OA ile devrelerin topolojisindeki farklılıklar: a) SOIC paketi; b) SOT-23 durumu; c) Kartın alt tarafında RF dirençli SOIC paketi.

SOT-23 paketi ile kartın topolojisi neredeyse idealdir: geri besleme yollarının minimum uzunluğu, yolların minimum kullanımı; yük ve dekuplaj kapasitörü aynı noktaya kısa yollarla toprağa bağlanır; Şekil 2'de gösterilmeyen bir pozitif voltaj dekuplaj kondansatörü. 9b, doğrudan kartın alt tarafındaki negatif voltaj kapasitörünün altına yerleştirilmiştir.

Düşük distorsiyonlu amplifikatör pin çıkışı

Bazı Analog Devices op amfilerinde (AD8045 gibi) kullanılan yeni düşük distorsiyon pin çıkışı, yukarıdaki her iki sorunu da ortadan kaldırmaya yardımcı olur ve diğer iki önemli alanda performansı artırır. Şekil 2'de gösterilen düşük distorsiyonlu LFCP pin düzeni. 10, geleneksel op-amp pinout'tan bir pin saat yönünün tersine döndürülerek ve geri bildirim döngüsü için ikinci bir çıkış pimi eklenerek türetilmiştir.

İncir. 10. Düşük Bozulma Pinout Op Amp

Düşük distorsiyon pin çıkışı, Şekil 2'de gösterildiği gibi çıkış (geri besleme amaçlı pim) ve ters çevirme girişi arasında kısa bir bağlantıya izin verir. 11. Bu, topolojiyi büyük ölçüde basitleştirir ve ona rasyonel bir form verir.

İncir. 11. Düşük Distorsiyonlu Op Amp AD8045 için PCB Topolojisi

Paketin ikinci avantajı, harmonik distorsiyonun ikinci harmoniğinin zayıflatılmasıdır. Bunun nedenlerinden biri, ters çevirmeyen giriş ile negatif besleme gerilimi çıkışı arasındaki bağlantıdır. LFCP paketinin düşük distorsiyonlu pin çıkışı, bu bağlantıyı ortadan kaldırır ve ikinci harmoniği önemli ölçüde zayıflatır; bazı durumlarda azaltılması 14 dB'ye kadar çıkabilir. İncirde. Şekil 12, bir AD8099 SOIC işlem amplifikatörü ile bir LFCSP işlem amplifikatörü arasındaki distorsiyon farkını gösterir.

İncir. 12. Op-amp AD8099'un farklı paketlerdeki (SOIC ve LFCSP) bozulmasının karşılaştırılması

Bu yuvanın güç dağıtımı açısından başka bir avantajı vardır. Paket, termal direncini azaltan ve improving JA'yı yaklaşık% 40 iyileştiren açık bir mikro devre alt tabakasına sahiptir. Bu durumda, mikro devre düşük sıcaklıklarda çalışır ve bu da güvenilirliğini arttırır.

Üç Analog Aygıt yüksek hızlı op amfi şu anda yeni düşük distorsiyon paketlerinde mevcuttur: AD8045, AD8099 ve AD8000.

Yönlendirme ve ekranlama

Elektronik devrelerin baskılı devre kartlarında, doğru akımdan gigahertz frekanslarına kadar çok çeşitli sinyaller aynı anda mevcut olabilir - analog ve dijital, yüksek ve alçak gerilim, yüksek ve düşük akım. Birbirlerine müdahale etmelerini engellemek zor bir iştir.

Panodaki sinyal işleme için önceden plan yapmak, hangilerinin hassas olduğunu not etmek ve onları sağlam tutmak için adımları belirlemek önemlidir. Elektrik sinyalleri için bir referans potansiyeli sağlamanın yanı sıra toprak katmanları da ekranlama için kullanılabilir. Sinyalleri izole etmeniz gerektiğinde, ilk adım sinyal yolları arasında yeterli boşluk olmasını sağlamaktır. Birkaç pratik adıma bir göz atalım:

• Paralel hatların uzunluğunun en aza indirilmesi ve aynı katmandaki sinyal yolları arasında yakın yakınlığın önlenmesi, endüktif kuplajı azaltacaktır.
• Bitişik katmanlardaki hat uzunluğunun en aza indirilmesi, kapasitif kuplajı önleyecektir.
• Özel izolasyon gerektiren sinyal yolları farklı katmanlar üzerinde çalışmalı ve eğer daha uzağa yerleştirilemiyorlarsa aralarına dik olarak bir toprak katmanı döşenmelidir. Dikey kablolama, kapasitif kuplajı en aza indirir ve toprak, bir elektrik kalkanı oluşturur. Bu teknik, empedansla eşleşen (karakteristik empedans) hatlar oluşturmak için kullanılır.

Yüksek frekanslı (RF) sinyaller genellikle empedansla eşleşen hatlar üzerinden iletilir. Yani, izin karakteristik empedansı, örneğin 50 Ohm (RF devreleri için tipik) sağlanır. Yaygın olarak kullanılan iki tür eşleşen çizgi (mikro şerit ve şerit çizgi) aynı sonuçları verebilir, ancak farklı uygulamalara sahiptir.

Şekil 2'de gösterilen mikro şerit eşleşmeli çizgi. 13, tahtanın her iki tarafında da çalışabilir; hemen altındaki toprak katmanını referans zemin düzlemi olarak kullanır.

İncir. 13. Mikroşerit iletim hattı

FR4 kartındaki çizginin karakteristik empedansını hesaplamak için aşağıdaki formülü kullanabilirsiniz:

nerede H - yer düzleminden ize olan mesafe; W - iz genişliği; T - iz kalınlığı; mil cinsinden tüm boyutlar (1 mil \u003d 10 –3 inç). ε r levha malzemesinin bağıl dielektrik sabitidir.

Şeritle eşleşen çizgi (Şekil 14), zemin düzleminin iki katmanını ve aralarında bir sinyal yolunu kullanır. Bu yöntem daha fazla yol kullanır, daha fazla katman gerektirir, izolatör kalınlığındaki değişikliklere duyarlıdır ve daha pahalıdır, bu nedenle genellikle yalnızca daha zorlu uygulamalarda kullanılır.

İncir. 14. Eşleşen çizgi şerit

Bir şerit hattının karakteristik empedansını hesaplamak için denklem:

İncir. 15. Koruyucu halkalar: a) ters çeviren ve ters çevirmeyen devre; b) SOT-23-5 paketinde her iki seçeneğin uygulanması

Diğer birçok koruma ve yönlendirme seçeneği vardır. Bunlar ve yukarıda belirtilen diğer konular hakkında daha fazla bilgi için okuyucunun aşağıdaki bağlantılara başvurması önerilir.

Sonuç

Yüksek hızlı op amfilerle başarılı cihaz tasarımı için iyi PCB düzeni çok önemlidir. İyi bir şematiğe dayalıdır ve devre mühendisi ile PCB tasarımcısı arasındaki yakın işbirliği, özellikle elemanları yerleştirirken ve bağlarken önemlidir.

Edebiyat

1. Ardizzoni J. Yüksek Hızlı Devre Kartı Düzenini Yolda Tutun // EE Times, 23 Mayıs 2005.
2. Brokaw P. Bir Değişiklik İçin Ayrıştırma, Topraklama ve İşleri Doğru Yapmaya Yönelik Bir IC Amplifikatör Kullanıcı Kılavuzu // Analog Cihazlar Uygulama Notu AN-202.
3. Brokaw P., Barrow J. Düşük ve Yüksek Frekanslı Devreler için Topraklama // Analog Cihazlar Uygulama Notu AN-345.
4. Buxton J. Dikkatli Tasarım, Yüksek Hızlı Op Amperleri // Analog Cihazlar Uygulama Notu AN-257'yi Eder.
5. DiSanto G. Uygun PC Kartı Düzeni Dinamik Aralığı Geliştirir // EDN, 11 Kasım 2004.
6. Grant D., Wurcer S. Pasif Bileşen Tuzaklarından Kaçınma // Analog Cihazlar Uygulama Notu AN-348.
7. Johnson H. W., Graham M. Yüksek Hızlı Dijital Tasarım, Kara Büyü El Kitabı. Prentice Hall, 1993.
8. Jung W., ed., Op Amp Applications Handbook // Elsevier-Newnes, 2005.

GENEL DEĞERLENDİRMELER

Analog ve dijital devre arasındaki önemli farklılıklar nedeniyle, devrenin analog kısmı devrenin geri kalanından ayrılmalıdır ve kablolama yapılırken özel yöntem ve kurallara uyulmalıdır. Basılı devre kartlarının kusurlu özelliklerinden kaynaklanan etkiler, özellikle yüksek frekanslı analog devrelerde fark edilir hale gelir, ancak bu makalede açıklanan genel hatalar, ses frekansı aralığında bile çalışan cihazların kalite özelliklerini etkileyebilir.

Bu makalenin amacı, PCB tasarımcıları tarafından yapılan yaygın hataları tartışmak, bu hataların performans üzerindeki etkisini açıklamak ve sorunları çözmek için öneriler sunmaktır.

Baskılı devre kartı - şematik bileşen

Sadece ender durumlarda, bir analog devre kartının, getirdiği etkilerin devrenin performansı üzerinde herhangi bir etkisi olmayacak şekilde yönlendirilebilmesi mümkündür. Aynı zamanda, bu tür herhangi bir etki, cihazın analog devresinin özelliklerinin model ve prototipinkilerle aynı olması için en aza indirilebilir.

Yerleşim

Dijital devrelerin tasarımcıları, üretilen panodaki küçük hataları, atlama telleri ile destekleyerek veya tersine gereksiz iletkenleri kaldırarak, programlanabilir mikro devrelerin çalışmasında değişiklikler yaparak vb. Düzeltebilir, çok yakında bir sonraki gelişime geçebilirler. Bu bir analog devre için geçerli değildir. Bu makalede tartışılan yaygın hatalardan bazıları, atlama telleri ekleyerek veya fazla kabloları çıkararak düzeltilemez. Tüm baskılı devre kartını çalışmaz hale getirebilirler ve yapacaklardır.

Bu tür düzeltme yöntemlerini kullanan bir dijital devre tasarımcısının projeyi üretime sunmadan önce bu makalede sunulan malzemeyi önceden okuyup anlaması çok önemlidir. Bir miktar tasarım dikkati ve olası seçeneklerin tartışılması, yalnızca PCB'nin geri dönüştürülmesini önlemeye yardımcı olmakla kalmayacak, aynı zamanda devrenin küçük bir analog bölümündeki hatalardan kaynaklanan maliyeti de azaltacaktır. Hataları bulmak ve düzeltmek yüzlerce saatlik kayıplara neden olabilir. Prototipleme bu süreyi bir güne veya daha aza indirebilir. Tüm analog devrelerinizi devre dışı bırakın.

Gürültü ve girişim kaynakları

Gürültü ve parazit, devrelerin performansını sınırlayan ana unsurlardır. Girişim, kaynaklar tarafından yayılabilir veya devre elemanlarına yönlendirilebilir. Analog devre genellikle dijital sinyal işlemcileri ( DSP).

Yüksek frekanslı mantık sinyalleri önemli miktarda RFI ( RFI). Gürültü emisyon kaynaklarının sayısı çok büyük: dijital sistemler, cep telefonları, radyo ve televizyon, flüoresan lambalar, kişisel bilgisayarlar, yıldırım deşarjları vb. İçin temel güç kaynakları. Analog devre ses frekansı aralığında çalışırken bile, RFI çıkış sinyalinde fark edilebilir gürültü oluşturabilir.

PCB tasarımı seçimi, bir bütün olarak cihazın mekanik performansının belirlenmesinde önemli bir faktördür. Baskılı devre kartlarının üretiminde çeşitli kalite seviyelerinde malzemeler kullanılmaktadır. PCB üreticisinin yakınındaysa, geliştirici için en uygun ve uygun olacaktır. Bu durumda, baskılı devre kartı malzemesinin ana parametreleri olan direnci ve dielektrik sabitini kontrol etmek kolaydır. Ne yazık ki bu yeterli değildir ve tutuşabilirlik, yüksek sıcaklık kararlılığı ve higroskopiklik katsayısı gibi diğer parametreler hakkında bilgi sahibi olunması sıklıkla gereklidir. Bu parametreler sadece baskılı devre kartlarının üretiminde kullanılan bileşenlerin üreticisi tarafından bilinebilir.

Lamine malzemeler FR endeksi ile belirtilir ( aleve dayanıklı, aleve dayanıklı) ve G. FR-1 indeksli malzeme en yüksek yanıcılığa ve en az - FR-5'e sahiptir. G10 ve G11 indeksli malzemeler özel niteliklere sahiptir. Baskılı devre kartlarının malzemeleri tabloda verilmiştir. bir.

PCB kategorisi FR-1'i kullanmayın. Güçlü bileşenlerin termal etkilerinden zarar gören FR-1 PCB'lerin kullanımına ilişkin birçok örnek vardır. Bu kategorideki PCB'ler daha çok karton gibidir.

FR-4 genellikle endüstriyel ekipman üretiminde kullanılırken, FR-2 ev aletlerinin üretiminde kullanılır. Bu iki kategori endüstri standardıdır ve FR-2 ve FR-4 PCB'ler çoğu uygulama için uygundur. Ancak bazen bu kategorilerin özelliklerinin kusurlu olması diğer malzemelerin kullanılmasını zorunlu kılar. Örneğin, çok yüksek frekanslı uygulamalar için, floroplastik ve hatta seramikler PCB malzemesi olarak kullanılmaktadır. Bununla birlikte, PCB malzemesi ne kadar egzotikse, fiyat o kadar yüksek olabilir.

Bir PCB malzemesi seçerken, higroskopikliğine özellikle dikkat edin, çünkü bu parametre PCB'nin istenen özellikleri üzerinde güçlü bir olumsuz etkiye sahip olabilir - yüzey direnci, sızıntı, yüksek voltaj yalıtım özellikleri (bozulmalar ve arklar) ve mekanik dayanım. Ayrıca çalışma sıcaklığına da dikkat edin. Yüksek frekanslarda anahtarlanan büyük dijital entegre devrelerin yakınında olduğu gibi beklenmedik yerlerde sıcak noktalar oluşabilir. Bu alanlar doğrudan analog bileşenlerin altına yerleştirilirse, sıcaklıktaki artış analog devrenin performansını etkileyebilir.

tablo 1

	Bileşenler, yorumlar
	kağıt, fenolik bileşim: oda sıcaklığında presleme ve damgalama, yüksek higroskopiklik katsayısı
	kağıt, fenolik bileşim: ev aletlerinin tek taraflı baskılı devre kartları için geçerlidir, düşük higroskopiklik
	kağıt, epoksi bileşimi: iyi mekanik ve elektriksel özelliklere sahip formülasyonlar
	fiberglas, epoksi bileşimi: mükemmel mekanik ve elektriksel özellikler
	fiberglas, epoksi bileşimi: yüksek sıcaklıklarda yüksek mukavemet, yanıcılık yok
	cam elyafı, epoksi bileşimi: yüksek yalıtım özellikleri, en yüksek cam elyafı mukavemeti, düşük higroskopiklik katsayısı
	fiberglas, epoksi bileşimi: yüksek sıcaklıklarda yüksek eğilme mukavemeti, çözücülere yüksek direnç

PCB malzemesi seçildikten sonra, PCB folyosunun kalınlığının belirlenmesi gerekir. Bu parametre öncelikle akan akımın maksimum değerine göre seçilir. Mümkün olduğunca çok ince folyo kullanmaktan kaçının.

PCB KATMAN SAYISI

Devrenin genel karmaşıklığına ve kalite gereksinimlerine bağlı olarak, tasarımcı PCB'deki katman sayısını belirlemelidir.

Tek katmanlı baskılı devre kartları

Çok basit elektronik devreler, ucuz folyo kaplı malzemeler (FR-1 veya FR-2) kullanılarak tek taraflı panolarda yapılır ve genellikle çift taraflı tahtalara benzeyen birçok jumper'a sahiptir. Bu baskılı devre kartları oluşturma yöntemi yalnızca düşük frekanslı devreler için önerilir. Aşağıda açıklanacak nedenlerden dolayı, tek taraflı baskılı devre kartları parazite karşı oldukça hassastır ... İyi bir tek taraflı PCB tasarlamak birçok nedenden dolayı zordur. Bununla birlikte, bu türden iyi panolar vardır, ancak onları geliştirirken önceden çok düşünmeyi gerektirirler.

Çift Katmanlı PCB'ler

Sonraki seviyede çift taraflı PCB'ler vardır ve çoğu durumda alt tabaka malzemesi olarak FR-4 kullanılır, ancak FR-2 bazen bulunur. Bu malzemeden baskılı devre kartlarındaki delikler daha kaliteli olduğu için FR-4 kullanılması tercih edilir. Çift taraflı baskılı devre kartlarındaki devrelerin kablolanması çok daha kolaydır, çünkü kesişen izleri iki katmanda yönlendirmek daha kolaydır. Ancak, analog devreler için iz geçişi önerilmez. Mümkün olduğunda, alt katman ( alt) zemin poligonunun altından yönlendirilmeli ve sinyallerin geri kalanı üst katmanda ( üst). Bir çokgeni yer düzlemi olarak kullanmanın birçok avantajı vardır:

• ortak tel, devrede en sık bağlanan teldir; bu nedenle, kablolamayı basitleştirmek için "çok" ortak kabloya sahip olmak mantıklıdır.
• kartın mekanik dayanımını arttırır.
• ortak kabloya olan tüm bağlantıların direnci azalır, bu da gürültüyü ve paraziti azaltır.
• dağıtılan kapasitans devredeki her devre için artar ve yayılan gürültünün bastırılmasına yardımcı olur.
• bir ekran olan poligon, poligonun yanında bulunan kaynakların yaydığı paraziti bastırır.

Çift taraflı PCB'ler, tüm avantajlarına rağmen, özellikle küçük sinyal veya yüksek hızlı devreler için en iyisi değildir. Genel olarak, baskılı devre kartının kalınlığı, yani; Katmanlar arasındaki boşluk 1,5 mm'dir ve bu, yukarıdaki çift katmanlı PCB'nin bazı avantajlarını tam olarak gerçekleştirmek için çok fazladır. Örneğin, tahsis edilen kapasite, bu kadar büyük bir aralık nedeniyle çok küçük.

Çok katmanlı PCB'ler

Kritik devre tasarımı için, çok katmanlı baskılı devre kartları (MPP'ler) gereklidir. Kullanımlarının bazı nedenleri açıktır:

• ortak telin veriyolu için olduğu gibi, güç veriyollarının kablolanması ile aynı uygun; ayrı bir katmandaki çokgenler güç veriyolu olarak kullanılıyorsa, devrenin her bir elemanına yollarla güç beslemesi yapmak oldukça basittir;
• sinyal katmanları güç raylarından serbest bırakılarak sinyal kablolarının kablolanması kolaylaşır.
• yüksek frekanslı gürültüyü azaltan toprak ve güç poligonları arasında dağıtılmış bir kapasite belirir.

Çok katmanlı baskılı devre kartlarını kullanmanın bu nedenlerine ek olarak, daha az belirgin olan başka nedenler de vardır:

• elektromanyetiğin daha iyi bastırılması ( EMI) ve radyo frekansı ( RFI) yansıma etkisinden kaynaklanan girişim ( görüntü düzlemi efekti), Marconi günlerinde bilinen. Bir iletken düz bir iletken yüzeye yakın yerleştirildiğinde, yüksek frekanslı dönüş akımlarının çoğu, doğrudan iletkenin altındaki düzlemde akacaktır. Bu akımların yönü, iletkendeki akımların yönünün tersi olacaktır. Böylece iletkenin düzlemdeki yansıması bir sinyal iletim hattı oluşturur. İletkendeki ve düzlemdeki akımlar büyüklük olarak eşit ve yön olarak zıt olduğundan, yayılan parazitlerde bir miktar azalma yaratılır. Yansıma efekti, yalnızca kırılmayan katı çokgenlerle etkili bir şekilde çalışır (bunlar hem zemin çokgenleri hem de yeniden şarj çokgenleri olabilirler). Herhangi bir bütünlük ihlali, daha az müdahale reddi ile sonuçlanacaktır.
• küçük seri üretim için daha düşük toplam maliyet. Çok katmanlı PCB'lerin üretimi daha pahalı olmasına rağmen, potansiyel radyasyonu tek ve çift katmanlı PCB'lerden daha azdır. Sonuç olarak, bazı durumlarda, yalnızca çok katmanlı panoların kullanılması, geliştirme sırasında belirlenen emisyon gereksinimlerinin karşılanmasına izin verecek ve ek testler ve testler yapılmasına izin vermeyecektir. MPP kullanımı, yayılan parazit seviyesini çift katmanlı kartlara kıyasla 20 dB azaltabilir.

Katman sırası

Deneyimsiz geliştiriciler, PCB katmanlarının optimum sırası konusunda genellikle bazı kafa karışıklıkları yaşarlar. Örneğin, iki sinyal katmanı ve iki çokgen katman içeren 4 katmanlı bir koğuşu ele alalım - zemin katmanı ve güç katmanı. En iyi katman sırası nedir? Kalkan görevi görecek çokgenler arasındaki sinyal katmanları? Veya sinyal katmanı parazitini azaltmak için çokgen katmanlarını dahili yapın?

Bu sorunu çözerken, çoğu zaman katmanların konumunun gerçekten önemli olmadığını hatırlamak önemlidir, çünkü bileşenler zaten dış katmanlarda bulunur ve pimlerine sinyal sağlayan otobüsler bazen tüm katmanlardan geçer. Bu nedenle, herhangi bir ekran efekti yalnızca bir uzlaşmadır. Bu durumda, güç ve toprak poligonları arasında büyük bir dağıtılmış kapasite oluşturarak onları iç katmanlara yerleştirmeye özen göstermek daha iyidir.

Dış tarafa sinyal katmanları yerleştirmenin bir başka avantajı, test için sinyallerin kullanılabilirliğinin yanı sıra bağlantıları değiştirme yeteneğidir. İç katmanlarda bulunan iletkenlerin bağlantılarını değiştirmiş olan herkes bu olasılığı takdir edecektir.

Dörtten fazla katmana sahip PCB'ler için, yüksek hızlı sinyal kablolarını toprak ve güç hatları arasına ve düşük frekanslı kabloları dış katmanlara yerleştirmek için genel bir kural vardır.

TOPRAKLAMA

İyi topraklama, zengin, katmanlı bir sistem için ortak bir gerekliliktir. Ve ilk tasarım adımından itibaren planlanmalıdır.

Temel kural: arazinin bölünmesi .

Zeminin analog ve dijital parçalara bölünmesi, gürültü bastırmanın en basit ve en etkili yöntemlerinden biridir. Çok katmanlı bir baskılı devre kartının bir veya daha fazla katmanı genellikle bir toprak çokgenleri katmanının altına yerleştirilir. Geliştirici çok deneyimli veya dikkatsiz değilse, analog kısmın zemini doğrudan bu çokgenlere bağlanacaktır, yani. analog akım dönüşü, dijital dönüş akımı ile aynı devreyi kullanacaktır. Autobroker'lar hemen hemen aynı şekilde çalışır ve tüm arazileri bir araya getirir.

Analog ve dijital zeminleri birleştiren tek bir zemin düzlemine sahip önceden geliştirilmiş bir baskılı devre kartı işleme tabi tutulursa, öncelikle kart üzerindeki zeminleri fiziksel olarak ayırmanız gerekir (bu işlemden sonra kartın çalışması neredeyse imkansız hale gelir). Bundan sonra, tüm bağlantılar analog devre bileşenlerinin analog zemin düzlemine (bir analog toprak oluşturulur) ve dijital devre bileşenlerinin dijital zemin düzlemine (bir dijital toprak oluşturulur) yapılır. Ve ancak bundan sonra, kaynakta dijital ve analog zemin birleştirilir.

Arazi oluşumu için diğer kurallar:

Neredeyse tüm saat sinyalleri yeterince yüksek frekanslı sinyallerdir ve izler ve çokgenler arasındaki küçük kapasiteler bile önemli bağlantılar oluşturabilir. Soruna sadece temel saat frekansının değil, aynı zamanda yüksek harmoniklerinin de neden olabileceği unutulmamalıdır.

İyi bir bileşen yerleştirme örneği

Şekil 4, güç kaynağı dahil olmak üzere kart üzerindeki tüm bileşenlerin olası bir düzenini gösterir. Üç ayrı ve izole edilmiş toprak / güç poligonu kullanır: biri kaynak için, biri dijital ve diğeri analog için. Analog ve dijital parçaların toprak ve güç devreleri yalnızca güç kaynağında birleştirilir. Yüksek frekanslı gürültü, besleme devrelerinde bobinler tarafından filtrelenir. Bu örnekte, analog ve dijital kısımların yüksek frekans sinyalleri birbirinden aralıklıdır. Bu tasarım, bileşenlerin iyi yerleştirilmesi ve devreleri ayırmak için kurallara uyulması nedeniyle çok yüksek bir olumlu sonuç olasılığına sahiptir.

Analog ve dijital sinyallerin bir analog zemin poligonu üzerinde birleştirilmesi gereken tek bir durum vardır. A / D ve D / A dönüştürücüler, analog ve dijital topraklama pimleri ile muhafazalara yerleştirilmiştir. Önceki değerlendirmelere dayanarak, dijital toprak pimi ve analog toprak piminin sırasıyla dijital ve analog toprak veriyollarına bağlanması gerektiği varsayılabilir. Ancak bu, bu durumda doğru değildir.

Pin adları (analog veya dijital) yalnızca dönüştürücünün dahili yapısına, dahili bağlantılarına atıfta bulunur. Devrede, bu pinler analog topraklama veriyoluna bağlanmalıdır. Bağlantı, entegre devre içinde de yapılabilir, ancak, topolojik kısıtlamalar nedeniyle böyle bir bağlantının düşük bir direncini elde etmek oldukça zordur. Bu nedenle, dönüştürücüler kullanılırken, analog ve dijital toprak pimlerinin harici bağlantısı varsayılır. Bu yapılmazsa, mikro devrenin parametreleri, şartnamede verilenlerden çok daha kötü olacaktır.

Dönüştürücünün dijital elemanlarının, devrenin kalite özelliklerini bozabileceği, analog toprak ve analog güç devrelerinde dijital gürültü oluşturabileceği akılda tutulmalıdır. Dönüştürücüler tasarlanırken, bu olumsuz etki dikkate alınır, böylece dijital parça mümkün olduğunca az güç tüketir. Aynı zamanda, mantık elemanlarının değiştirilmesinden kaynaklanan parazit azaltılır. Dönüştürücünün dijital pinleri ağır bir şekilde yüklenmemişse, dahili anahtarlama genellikle bir sorun oluşturmaz. Bir ADC veya DAC içeren bir baskılı devre kartı tasarlarken, dijital dönüştürücü güç kaynağının analog toprağa ayrılmasına uygun şekilde dikkat edilmelidir.

PASİF BİLEŞENLERİN FREKANS ÖZELLİKLERİ

Analog devrelerin doğru çalışması için doğru pasif bileşen seçimi çok önemlidir. Tasarımınıza, pasif bileşenlerin RF özelliklerini dikkatlice göz önünde bulundurarak ve bunları pano taslağı üzerinde önceden konumlandırarak ve düzenleyerek başlayın.

Çok sayıda tasarımcı, analog devrede kullanıldığında pasif bileşenlerin frekans kısıtlamalarını tamamen görmezden gelir. Bu bileşenlerin sınırlı frekans aralıkları vardır ve belirtilen frekans alanının dışında çalışmak öngörülemeyen sonuçlara yol açabilir. Bu tartışmanın sadece yüksek hızlı analog devreler hakkında olduğu düşünülebilir. Bununla birlikte, bu durumdan uzaktır - yüksek frekanslı sinyaller, düşük frekanslı devrelerin pasif bileşenlerini radyasyon veya iletkenler aracılığıyla doğrudan iletişim yoluyla oldukça güçlü bir şekilde etkiler. Örneğin, bir op-amp üzerindeki basit bir alçak geçiren filtre, girişi yüksek frekanslı olduğunda kolayca yüksek geçişli bir filtreye dönüşebilir.

Dirençler

Dirençlerin yüksek frekans özellikleri, Şekil 5'te gösterilen eşdeğer devre ile temsil edilebilir.

Yaygın olarak üç tip direnç kullanılır: 1) tel sargılı, 2) karbon kompozit ve 3) film. Yüksek dirençli metal telli bir bobin olduğu için tel sarımlı bir direncin endüktansa nasıl dönüştürülebileceğini anlamak fazla hayal gücü gerektirmez. Çoğu elektronik cihaz tasarımcısı, aynı zamanda bir bobin olan, ancak metal filmden yapılmış film dirençlerinin iç yapısı hakkında hiçbir fikre sahip değildir. Bu nedenle, film dirençleri ayrıca tel sarımlı dirençlerden daha düşük bir endüktansa sahiptir. Direnci 2 kOhm'un altında olan film dirençleri, yüksek frekanslı devrelerde serbestçe kullanılabilir. Direnç uçları birbirine paraleldir, bu nedenle aralarında fark edilebilir bir kapasitif bağlantı vardır. Yüksek dirençli dirençler için, uçtan-uca kapasitans, yüksek frekanslarda toplam empedansı azaltacaktır.

Kapasitörler

Kapasitörlerin yüksek frekans özellikleri, Şekil 6'da gösterilen eşdeğer devre ile temsil edilebilir.

Analog devrelerdeki kondansatörler, ayırma ve filtreleme bileşenleri olarak kullanılır. İdeal bir kapasitör için reaktans aşağıdaki formülle belirlenir:

Bu nedenle, 10 μF'lik bir elektrolitik kapasitör, 10 kHz'de 1,6 ohm ve 100 MHz'de 160 μΩ'luk bir dirence sahip olacaktır. Öyle mi?

Elektrolitik kapasitörler kullanırken, bağlantıların doğru olduğundan emin olun. Pozitif terminal, daha pozitif bir DC potansiyeline bağlanmalıdır. Yanlış bağlantı, elektrolitik kapasitörden akan bir DC akımına yol açar ve bu, yalnızca kapasitörün kendisine değil, aynı zamanda devrenin bir kısmına da zarar verebilir.

Nadir durumlarda, devredeki iki nokta arasındaki DC potansiyel farkı işaretini değiştirebilir. Bu, iç yapısı seri bağlanmış iki polar kapasitör ile eşdeğer olan polar olmayan elektrolitik kapasitörlerin kullanılmasını gerektirir.

İndüktans

Endüktörlerin yüksek frekans özellikleri, Şekil 7'de gösterilen eşdeğer devre ile temsil edilebilir.

Bir indüktörün reaktansı aşağıdaki formülle açıklanmaktadır:

Bu nedenle, 10 mH'lik bir endüktans, 10 kHz'lik bir frekansta 628 Ω'luk bir reaktansa ve 100 MHz'lik bir frekansta 6.28 MΩ'luk bir dirence sahip olacaktır. Sağ?

Baskılı devre kartı

Baskılı devre kartının kendisi, çok açık olmasa da, yukarıda tartışılan pasif bileşenlerin özelliklerine sahiptir.

Bir baskılı devre kartındaki iletkenlerin modeli hem bir parazit kaynağı hem de bir alıcı olabilir. İyi kablo yönlendirme, analog devrenin kaynak emisyonlarına olan hassasiyetini azaltır.

Baskılı devre kartı, bileşenlerin iletkenleri ve uçları bir tür anten oluşturduğundan radyasyona karşı hassastır. Anten teorisi, çalışmak için karmaşık bir konudur ve bu makalenin kapsamı dışındadır. Bununla birlikte, bazı temel bilgiler burada verilmiştir.

Biraz anten teorisi

DC veya düşük frekanslarda, aktif bileşen baskındır. Artan frekansla birlikte, reaktif bileşen giderek daha önemli hale gelir. 1 kHz ila 10 kHz aralığında, endüktif bileşen etkili olmaya başlar ve iletken artık düşük empedanslı bir konektör değildir, bunun yerine bir indüktör görevi görür.

Bir PCB iletkeninin endüktansını hesaplama formülü aşağıdaki gibidir:

Tipik olarak, PCB izleri, uzunluğun her santimetresi başına 6 nH ila 12 nH arasında değişir. Örneğin, 10 cm'lik bir iletken, 57 mΩ'luk bir dirence ve cm başına 8 nH'lik bir endüktansa sahiptir. 100 kHz'de, reaktans 50 mΩ olur ve daha yüksek frekanslarda, iletken dirençten ziyade endüktans olacaktır.

Kırbaç anten kuralı, dalga boyunun yaklaşık 1 / 20'si uzunluğundaki alanla algılanabilir şekilde etkileşime girdiğini ve dalga boyunun 1 / 4'üne eşit çubuk uzunluğunda maksimum etkileşim olduğunu belirtir. Dolayısıyla bir önceki paragraftaki örnekten 10cm'lik tel 150 MHz'nin üzerinde oldukça iyi bir anten olmaya başlayacak. Bir dijital devrenin saat üretecinin 150 MHz'den daha yüksek bir frekansta çalışmamasına rağmen, sinyalinin her zaman daha yüksek harmonikler içerdiği unutulmamalıdır. Baskılı devre kartı uzun pimli bileşenler içeriyorsa, bu pimler anten görevi de görebilir.

Diğer bir ana anten türü ise döngü antenleridir. Düz bir iletkenin endüktansı, büküldüğünde ve bir yayın parçası haline geldiğinde önemli ölçüde artar. Artan endüktans, antenin alan hatlarıyla etkileşime girmeye başladığı frekansı düşürür.

Döngü anten teorisine makul ölçüde aşina olan deneyimli PCB tasarımcıları, kritik sinyaller için döngüler oluşturamayacağınızı bilirler. Ancak bazı tasarımcılar bunu düşünmezler ve devrelerindeki dönüş ve sinyal iletkenleri döngüdür. Döngü antenlerin oluşturulmasının bir örnekle gösterilmesi kolaydır (Şekil 8). Ayrıca oluklu bir antenin nasıl oluşturulacağını da gösterir.

Üç durumu düşünün:

Seçenek A, kötü tasarıma bir örnektir. Hiç bir analog zemin poligonu kullanmaz. Geri döngü, toprak ve sinyal iletkenleri tarafından oluşturulur. Akım aktığında, ona dik bir elektrik ve manyetik alan ortaya çıkar. Bu alanlar, döngü anteninin tabanını oluşturur. Döngü anten kuralı, maksimum verimlilik için her iletkenin uzunluğunun alınan radyasyonun dalga boyunun yarısına eşit olması gerektiğini belirtir. Bununla birlikte, dalga boyunun 1 / 20'sinde bile döngü antenin hala oldukça verimli olduğu unutulmamalıdır.

Seçenek B, Seçenek A'dan daha iyidir, ancak poligonda, muhtemelen sinyal yönlendirme için biraz alan yaratmak için bir kesinti vardır. Sinyal ve dönüş akımı yolları bir yuvalı anten oluşturur. Mikro devrelerin etrafındaki kesiklerde diğer halkalar oluşur.

Seçenek B, daha iyi tasarımın bir örneğidir. Sinyal ve dönüş akımı yolları aynıdır ve döngü antenin verimini olumsuz etkiler. Bu seçeneğin ayrıca mikro devrelerin etrafında kesiklere sahip olduğunu, ancak bunların dönüş akımı yolundan ayrı olduğunu unutmayın.

Yansıma ve sinyal eşleştirme teorisi anten teorisine yakındır.

PCB iletkeni 90 ° döndürüldüğünde sinyal yansıması meydana gelebilir. Bunun başlıca nedeni, geçerli yolun genişliğindeki bir değişikliktir. Köşenin tepesinde, iz genişliği 1.414 kat artar, bu da iletim hattının özelliklerinde, özellikle de izin dağıtılmış kapasitansında ve kendi kendine endüktansında bir uyumsuzluğa yol açar. Çoğu zaman, izi PCB üzerinde 90 ° döndürmek gerekir. Birçok modern CAD paketi, çizilen yolların köşelerini yumuşatmanıza veya bir yay şeklinde yolları çizmenize olanak tanır. Şekil 9, bir köşenin şeklini iyileştirmek için iki adımı göstermektedir. Yalnızca son örnek, sabit bir iz genişliğini korur ve yansımaları en aza indirir.

Deneyimli PCB planlamacıları için bir ipucu: kenar yumuşatmayı bırakma pedleri oluşturmadan ve çokgenleri dökmeden önce işin son adımına bırakın. Aksi takdirde, CAD paketinin daha karmaşık hesaplamalar nedeniyle pürüzsüz hale gelmesi daha uzun sürer.

Bir PCB üzerindeki iletkenler arasında, farklı katmanlar üzerinde kesiştiklerinde kapasitif bir bağlantı oluşur. Bu bazen sorun yaratabilir. Bitişik katmanlara istiflenen iletkenler, uzun bir film kondansatörü oluşturur. Böyle bir kapasitörün kapasitesi, Şekil 10'da gösterilen formül kullanılarak hesaplanır.

Örneğin, bir baskılı devre kartı aşağıdaki parametrelere sahip olabilir:
- 4 katman; sinyal ve zemin poligon katmanı - bitişik,
- ara katman aralığı - 0,2 mm,
- iletken genişliği - 0,75 mm,
- iletken uzunluğu - 7,5 mm.

FR-4 için tipik ER 4.5'tir.

Formüldeki tüm değerleri değiştirerek, bu iki otobüs arasındaki kapasitans değerini 1.1 pF'ye eşit olarak elde ederiz. Görünüşte küçük olan bu kapasite bile bazı uygulamalar için kabul edilemez. Şekil 11, yüksek frekanslı bir op-amp'in ters çevirme girişine bağlandığında 1pF kapasitansının etkisini göstermektedir.

Op amp frekans aralığının üst sınırına yakın frekanslarda çıkış sinyalinin genliğinin iki katına çıktığı görülebilir. Bu da, özellikle anten çalışma frekanslarında (180 MHz'nin üzerinde) lazerlemeye yol açabilir.

Bu etki çok sayıda soruna yol açar, bununla birlikte bunun birçok yolu vardır. Bunlardan en bariz olanı, iletkenlerin uzunluğunu azaltmaktır. Başka bir yol da genişliklerini azaltmaktır. Ters girişe bir sinyal bağlamak için bu genişlikte bir iletkeni kullanmak için hiçbir neden yoktur, çünkü bu iletkenden çok az akım geçer. İz uzunluğunun 2,5 mm'ye ve genişliğin 0,2 mm'ye düşürülmesi, kapasitansın 0,1 pF'ye düşmesine yol açacaktır ve böyle bir kapasitans artık frekans yanıtında bu kadar önemli bir artışa yol açmayacaktır. Diğer bir çözüm ise poligonun ters girişin altındaki kısmını ve ona giden iletkeni çıkarmaktır.

Bir baskılı devre kartının iletkenlerinin genişliği sonsuz şekilde azaltılamaz. Sınırlayıcı genişlik, hem teknolojik süreç hem de folyonun kalınlığı ile belirlenir. İki iletken birbirine yakın geçerse, aralarında kapasitif ve endüktif bir bağlantı oluşur (Şekil 12).

Sinyal kabloları, diferansiyel veya mikroşerit hatları olmadıkça birbirine paralel yönlendirilmemelidir. İletkenler arasındaki boşluk, iletkenlerin genişliğinin en az üç katı olmalıdır.

Analog devrelerdeki izler arasındaki kapasitans, büyük direnç değerlerinde (birkaç megaohm) zor olabilir. Bir op-amp'in ters çeviren ve ters çevirmeyen girişleri arasındaki nispeten büyük kapasitif bağlantı, devrenin kendi kendini uyarmasına kolayca yol açabilir.

Örneğin, d \u003d 0,4 mm ve h \u003d 1,5 mm (oldukça yaygın değerler) ile deliğin endüktansı 1,1 nH'dir.

Devrede yüksek dirençler varsa, kartın temizlenmesine özel dikkat gösterilmesi gerektiğini unutmayın. Baskılı devre kartının imalatının son adımlarında artık akı ve kirlilik giderilmelidir. Son zamanlarda, baskılı devre kartlarını monte ederken, suda çözünür flukslar sıklıkla kullanılmaktadır. Daha az zararlıdır, su ile kolayca çıkarılabilirler. Ancak aynı zamanda, tahtayı yeterince temiz olmayan suyla yıkamak, dielektrik özelliklerini bozan ek kirlenmeye neden olabilir. Bu nedenle, yüksek empedanslı PCB'nin temiz damıtılmış su ile temizlenmesi çok önemlidir.

INTERCOOLING SİNYALLERİ

Daha önce belirtildiği gibi, gürültü, güç kaynağı devresi yoluyla devrenin analog kısmına girebilir. Bu gürültüyü azaltmak için, besleme raylarının yerel empedansını azaltmak için dekuplaj (engelleme) kapasitörleri kullanılır.

Üzerinde hem analog hem de dijital parçaların bulunduğu bir baskılı devre kartını ayırmak gerekirse, o zaman mantık elemanlarının elektriksel özelliklerini en azından biraz anlamak gerekir.

Mantıksal bir elemanın tipik bir çıkış aşaması, birbirleriyle ve ayrıca besleme ve toprak devreleri arasında seri olarak bağlanmış iki transistör içerir (Şekil 14).

İdeal olarak, bu transistörler kesinlikle antifazda çalışır, yani. bunlardan biri açık olduğunda, o zaman aynı anda ikincisi kapanır ve çıkışta mantıksal bir birimin bir sinyali veya mantıksal bir sıfır oluşturur. Kararlı durumda mantıksal durumda, mantıksal elemanın güç tüketimi düşüktür.

Çıkış aşaması bir mantık durumundan diğerine geçtiğinde durum çarpıcı biçimde değişir. Bu durumda, kısa bir süre için, her iki transistör aynı anda açılabilir ve çıkış aşamasının besleme akımı büyük ölçüde artar, çünkü akım yolunun besleme rayından zemin rayına iki seri bağlı bağlantı yoluyla direnci büyük ölçüde artar. transistörler azalır. Güç tüketimi aniden artar ve ardından azalır, bu da besleme voltajında \u200b\u200byerel bir değişikliğe ve akımda keskin, kısa vadeli bir değişikliğin ortaya çıkmasına neden olur. Akımdaki bu değişiklikler, radyo frekansı enerjisinin yayılmasına neden olur. Nispeten basit bir baskılı devre kartında bile, mantık elemanlarının onlarca veya yüzlerce dikkate alınan çıkış aşaması olabilir, bu nedenle bunların eşzamanlı işlemlerinin toplam etkisi çok büyük olabilir.

Bu akım dalgalanmalarının bulunacağı frekans aralığını doğru bir şekilde tahmin etmek imkansızdır, çünkü bunların oluşma sıklığı, mantık elemanı transistörlerinin anahtarlanmasının yayılma gecikmesi dahil olmak üzere birçok nedene bağlıdır. Gecikme, üretim sürecinde ortaya çıkan çeşitli rastgele nedenlere de bağlıdır. Anahtarlama gürültüsü, tüm aralıkta geniş bantlı harmonik dağılıma sahiptir. Uygulanması gürültünün spektral dağılımına bağlı olan dijital gürültüyü bastırmak için birkaç yöntem vardır.

Tablo 2, yaygın kondansatör türleri için maksimum çalışma frekanslarını göstermektedir.

Tablo 2

Tablodan anlaşılıyor ki, 1 MHz altındaki frekanslar için tantal elektrolitik kapasitörler, daha yüksek frekanslarda seramik kapasitörler kullanılmalıdır. Kondansatörlerin kendi rezonanslarına sahip oldukları ve yanlış seçimlerinin sadece yardımcı olmakla kalmayıp aynı zamanda sorunu daha da kötüleştirebileceği unutulmamalıdır. Şekil 15, iki genel amaçlı kapasitörün tipik doğal rezonanslarını gösterir - 10 μF tantal elektrolitik ve 0.01 μF seramik.

Gerçek performans, üreticiden üreticiye ve hatta bir üretici için partiden partiye değişebilir. Bir kapasitörün etkili bir şekilde çalışması için bastırdığı frekansların doğal rezonans frekansından daha düşük bir aralıkta olması gerektiğini anlamak önemlidir. Aksi takdirde, reaktansın doğası endüktif olacaktır ve kondansatör artık etkili bir şekilde çalışmayacaktır.

Bir 0.1 μF kapasitörün tüm frekansları baskılayacağına dair hiçbir hata yapmayın. Küçük kapasitörler (10 nF veya daha az), daha yüksek frekanslarda daha verimli çalışabilir.

IC güç ayırma

Yüksek frekanslı gürültüyü bastırmak için IC güç kaynağının izolasyonu, güç ve toprak pimleri arasına bağlanan bir veya daha fazla kapasitörün kullanılmasından oluşur. Uçları kapasitörlere bağlayan uçların kısa olması önemlidir. Durum böyle değilse, iletkenlerin içsel endüktansı önemli bir rol oynayacak ve dekuplaj kapasitörlerini kullanmanın faydalarını ortadan kaldıracaktır.

Paketin içinde kaç op amper varsa, 1, 2 veya 4, her IC paketine bir dekuplaj kondansatörü bağlanmalıdır. Op amp bipolar bir kaynakla çalıştırılıyorsa, o zaman dekuplaj kapasitörlerinin olması gerektiğini söylemeye gerek yok. her bir güç piminde bulunur. Kapasitans değeri, devrede bulunan gürültü ve parazit türüne göre dikkatlice seçilmelidir.

Özellikle zor durumlarda, güç kablosuyla seri olarak endüktans eklemek gerekebilir. Endüktans kondansatörlerin önüne değil sonrasına yerleştirilmelidir.

Diğer, daha ucuz bir yol, endüktansı düşük dirençli bir dirençle (10 ... 100 Ohm) değiştirmektir. Bu durumda, dekuplaj kapasitörüyle birlikte direnç, alçak geçiren bir filtre oluşturur. Bu yöntem, aynı zamanda güç tüketimine daha bağımlı hale gelen işlemsel amplifikatörün güç kaynağı aralığını azaltır.

Tipik olarak, giriş güç konektöründeki bir veya daha fazla alüminyum veya tantal elektrolitik kapasitör, güç devrelerindeki düşük frekanslı gürültüyü bastırmak için yeterli olabilir. Ek bir seramik kondansatör, diğer kartlardan gelen yüksek frekanslı paraziti bastıracaktır.

GİRİŞ VE ÇIKIŞ SİNYAL İZOLASYONU

Birçok gürültü sorunu, giriş ve çıkış pinlerinin doğrudan bağlanmasının sonucudur. Pasif bileşenlerin yüksek frekans sınırlamasının bir sonucu olarak, devrenin yüksek frekanslı gürültüye tepkisi oldukça tahmin edilemez olabilir.

İndüklenen gürültünün frekans aralığının devrenin frekans aralığından önemli ölçüde farklı olduğu bir durumda, çözüm basit ve açıktır - yüksek frekanslı paraziti bastırmak için pasif bir RC filtresi yerleştirmek. Bununla birlikte, bir pasif filtre kullanılırken dikkatli olunmalıdır: özellikleri (pasif bileşenlerin kusurlu frekans özelliklerinden dolayı), kesme frekansından (f 3db) 100 ... 1000 kat daha yüksek frekanslarda özelliklerini kaybeder. Farklı frekans aralıklarına ayarlanmış seri bağlı filtreleri kullanırken, yüksek geçişli filtre parazit kaynağına en yakın olmalıdır. Gürültüyü bastırmak için ferrit boncuk indüktörler de kullanılabilir; direncin endüktif doğasını belirli bir belirli frekansa kadar korurlar ve dirençlerinin üzerinde aktif hale gelirler.

Analog devreye işaret etmek o kadar büyük olabilir ki bunlardan kurtulmak (veya en azından azaltmak) yalnızca ekranlar kullanılarak mümkündür. Etkili çalışabilmeleri için dikkatlice tasarlanmaları gerekir, böylece en çok problemi yaratan frekanslar devreye giremez. Bu, kalkanın, korumalı radyasyonun dalga boyunun 1 / 20'sinden daha büyük açıklıklara veya kesiklere sahip olmaması gerektiği anlamına gelir. PCB tasarımının en başından itibaren amaçlanan ekran için yeterli alan ayırmak iyi bir fikirdir. Bir kalkan kullanırken, devreye tüm bağlantılar için ek olarak ferrit halkalar (veya boncuklar) kullanabilirsiniz.

OPERASYONEL AMPLİFİKATÖR DAVALARI

Bir paket genellikle bir, iki veya dört işlemsel amplifikatör içerir (Şekil 16).

Tek bir op amp genellikle, örneğin ofset voltajını ayarlamak için ek girişlere de sahiptir. İkili ve dörtlü op amplifikatörlerin yalnızca ters çeviren ve ters çevirmeyen giriş ve çıkışları vardır. Bu nedenle, ek ayarlamalar yapılması gerekiyorsa, tek işlemsel amplifikatörlerin kullanılması gerekir. Ek pimler kullanılırken, yapıları gereği yardımcı girişler oldukları unutulmamalıdır, bu nedenle dikkatlice ve üreticinin tavsiyelerine uygun olarak kontrol edilmeleri gerekir.

Tek bir op amp'de çıkış, girişlerin karşı tarafında bulunur. Bu, uzun geri besleme iletkenleri nedeniyle amplifikatörü yüksek frekanslarda çalıştırmayı zorlaştırabilir. Bunun üstesinden gelmenin bir yolu, amplifikatörü ve geri besleme bileşenlerini PCB'nin farklı taraflarına yerleştirmektir. Ancak bu, zemin poligonunda en az iki ek delik ve oyukla sonuçlanır. Bazen, ikinci amplifikatör kullanılmıyor olsa bile bu sorunu çözmek için bir ikili op amplifikatör kullanmaya değer (ve kabloları doğru şekilde bağlanmalıdır). Şekil 17, açmayı tersine çevirmek için geri besleme iletkenlerinin uzunluğundaki azalmayı gösterir.

Dual op amplifikatörler özellikle stereo amplifikatörlerde kullanılır ve dörtlü op amplifikatörler çok kademeli filtre devrelerinde kullanılır. Ancak bunda oldukça önemli bir dezavantaj var. Modern teknolojinin, aynı silikon çip üzerinde bulunan amplifikatörlerin sinyalleri arasında iyi bir izolasyon sağlaması gerçeğine rağmen, aralarında hala bir miktar parazit var. Çok az parazit olması gerekiyorsa, tek işlemsel amplifikatörlerin kullanılması gerekir. Crosstalk sadece ikili veya dörtlü amplifikatörlerden ibaret değildir. Kaynakları, farklı kanalların pasif bileşenlerinin çok yakın bir düzenlemesi olabilir.

Yukarıdakilere ek olarak ikiz ve dörtlü op amplifikatörler daha sıkı bir kuruluma izin verir. Tek tek amplifikatörler, olduğu gibi, birbirlerine göre yansıtılır (Şekil 18).

Şekil 17 ve 18, normal çalışma için gerekli tüm bağlantıları, örneğin tek kutuplu beslemeli orta seviye bir sürücüyü göstermez. Şekil 19, bir dörtlü amplifikatör kullanırken böyle bir sürücünün bir diyagramını göstermektedir.

Şema, üç bağımsız ters çevirme aşamasının uygulanması için gerekli tüm bağlantıları göstermektedir. Besleme voltajı sürücüsünün yarısının iletkenlerinin doğrudan entegre devre muhafazasının altına yerleştirildiğine ve bu da uzunluklarının azaltılmasını mümkün kıldığına dikkat etmek gerekir. Bu örnek nasıl olması gerektiğini değil, ne yapılması gerektiğini göstermektedir. Örneğin orta seviye voltaj, dört amplifikatör için aynı olabilir. Pasif bileşenler uygun şekilde boyutlandırılabilir. Örneğin, boyut 0402 düzlemsel bileşenler, standart bir SO paketinin pim aralığına karşılık gelir. Bu, yüksek frekanslı uygulamalar için iletkenlerin uzunluğunun çok kısa tutulmasına izin verir.

HACİM VE YÜZEY MONTAJI

Op amperleri DIP paketlerine ve tel uçlu pasif bileşenlere yerleştirirken, PCB bunları monte etmek için yollara ihtiyaç duyar. Bu tür bileşenler halihazırda baskılı devre kartının boyutları için özel bir gereklilik olmadığında kullanılmaktadır; Genellikle daha ucuzdurlar, ancak bileşen uçları için ek deliklerin delinmesi nedeniyle üretim sürecinde PCB'nin maliyeti artar.

Ayrıca harici bileşenlerin kullanılması, kartın boyutunu ve iletkenlerin uzunluğunu artırarak devrenin yüksek frekanslarda çalışmasına izin vermez. Vias, devrenin dinamik özelliklerine de kısıtlamalar getiren kendi endüktansına sahiptir. Bu nedenle, yüksek frekanslı uygulamalar veya yüksek hızlı mantık devrelerinin yakınında bulunan analog devreler için harici bileşenler önerilmez.

Bazı tasarımcılar, iletkenlerin uzunluğunu azaltmak için dirençleri dikey olarak yerleştirir. İlk bakışta, bu pistin uzunluğunu kısaltmış gibi görünebilir. Bununla birlikte, bu, dirençten geçen akım akış yolunu artırır ve direncin kendisi bir döngüdür (endüktans dönüşü). Verme ve alma kapasitesi defalarca artar.

Yüzeye montaj için, her bir bileşen ucu için bir delik açmaya gerek yoktur. Bununla birlikte, bir devreyi test ederken sorunlar vardır ve özellikle küçük bileşenleri kullanırken, kontrol noktaları olarak yollarını kullanmanız gerekir.

KULLANILMAYAN OP BÖLÜMLERİ

Devrede ikili ve dörtlü işlemsel yükselteçler kullanırken, bazı bölümleri kullanılmadan kalabilir ve bu durumda doğru şekilde bağlanmalıdır. Yanlış bir bağlantı, güç tüketiminde bir artışa, daha fazla ısınmaya ve aynı durumda kullanılan op-amp'lerin daha fazla gürültüsüne yol açabilir. Kullanılmayan operasyonel amplifikatörlerin pimleri, Şekil 2'de gösterildiği gibi bağlanabilir. 20a. Ek bileşenlerle pimlerin bağlanması (Şekil 20b), kurulum sırasında bu op-amp'i kullanmayı kolaylaştıracaktır.

SONUÇ

Aşağıdaki temel noktaları hatırlayın ve analog devreleri tasarlarken ve kablolarken her zaman bunlara uyun.

Yaygındır:

• bir baskılı devre kartını bir elektrik devresinin bir bileşeni olarak düşünün.
• gürültü ve parazit kaynakları hakkında bir anlayışa ve anlayışa sahip olmak;
• model ve prototip devreler.

Baskılı devre kartı:

• sadece kaliteli malzemeden yapılmış baskılı devre kartları kullanın (örneğin, FR-4);
• çok katmanlı baskılı devre kartlarında yapılan devreler, iki katmanlı kartlarda yapılan devrelerden 20 dB daha az dış parazite duyarlıdır;
• farklı topraklar ve yiyecekler için bölünmüş, üst üste binmeyen çokgenler kullanın;
• yer ve güç poligonlarını PCB'nin iç katmanlarına yerleştirin.

Bileşenler:

• pasif bileşenlerin ve kart iletkenlerinin getirdiği frekans kısıtlamalarının farkında olun;
• yüksek hızlı devrelerde pasif bileşenlerin dikey olarak yerleştirilmesinden kaçınmaya çalışın;
• yüksek frekanslı devreler için, yüzeye montaj için tasarlanmış bileşenleri kullanın;
• iletkenler ne kadar kısa olursa o kadar iyi olmalıdır;
• daha uzun bir iletken uzunluğu gerekiyorsa, genişliğini azaltın;
• aktif bileşenlerin kullanılmayan uçları doğru şekilde bağlanmalıdır.

Kablolama:

• analog devreyi güç konektörünün yakınına yerleştirin;
• mantık sinyalleri taşıyan kabloları hiçbir zaman kartın analog alanı boyunca yönlendirmeyin ve bunun tersi de geçerlidir;
• iletkenleri op-amp'in ters çevirme girişi için kısa tutun;
• op-amp'in ters çeviren ve ters çevirmeyen girişlerinin iletkenlerinin uzun bir mesafede birbirine paralel olmadığından emin olun;
• gereksiz yollardan kaçınmaya çalışın kendi endüktansları ek sorunlara yol açabilir;
• iletkenleri mümkünse dik açılarda ve düzgün köşe köşelerinde çalıştırmayın.

Kavşak:

• güç kaynağı devrelerindeki gürültüyü bastırmak için doğru kapasitör türlerini kullanın;
• düşük frekanslı paraziti ve gürültüyü bastırmak için, güç girişi konektöründe tantal kapasitörler kullanın;
• yüksek frekanslı parazitleri ve gürültüyü bastırmak için giriş gücü konektöründe seramik kapasitörler kullanın;
• mikro devrenin her bir güç piminde seramik kapasitörler kullanın; gerekirse, farklı frekans aralıkları için birkaç kondansatör kullanın;
• devrede uyarılma meydana gelirse, daha düşük kapasitans değerine sahip kapasitörlerin kullanılması gerekir, büyük değil;
• güç devrelerindeki zor durumlarda, düşük dirençli veya endüktanslı seri bağlı dirençler kullanın;
• analog güç ayırma kapasitörleri dijitale değil, yalnızca analog toprağa bağlanmalıdır.

Kim PCB yapmak zorunda kalmadı? Bu çok karmaşık bir konu değil, ancak sonuç projenin bütünlüğünü veriyor. Bu yazıda evde PCB yapma sürecinden bahsetmek istiyorum. Bir pano oluşturmak için bir fotorezist yöntemi anlatacağım. Kullanımı oldukça kolaydır ve çok karmaşık panoları yazdırmanıza izin verir. Dahası, mürekkep püskürtmeli bir yazıcıyla idare ettim.

Gönderi fotoğraflar, videolar ve diyagramlar içeriyor.

Fotorezist yönteminin arkasındaki fikir çok basit. PCB üzerindeki bakır, üstte özel bir madde ile kaplanmıştır. Işık bu maddeye çarparsa, geliştiricide çözünür. Işık çarpmazsa, madde geliştiricide boya olarak kalır. Kart üretim süreci dört bölümden oluşur:
1. Bağlanılacak şeyin işaretlendiği şeffaf bir maske oluşturun
1. Bu maskeyle tahtada maddeyle parlayın
2. Tahtayı geliştiriciye atıyoruz: sadece maske üzerinde işaretli yerler tahtaya boyanmaktadır
3. Tahtayı gravüre atıyoruz: boyalı olan hariç tüm bakırı yiyecek.

Şema oluşturmak

Bir baskılı devre kartı oluşturmanın ilk adımı oldukça açıktır: kartta ne olacağına dair bir diyagram oluşturmanız gerekir. Eagle CAD, bunun için oldukça standart bir programdır. Programın ustalaşması oldukça zor olmasına rağmen (bana göre kullanımı tamamen iğrenç görünüyor), birçok kişi Eagle CAD kullanıyor. O kadar çok kullanıcı var ki, parça üreticileri ve tedarikçileri bazen bileşen kitaplıkları oluşturuyor.

Bu yazının amaçları doğrultusunda, oldukça basit bir cihaz yapacağız: ATTiny için bir pinout panosu. Böylece tahtaya bir çip, güç ve programlayıcı yapıştırabilirsiniz.
Önce basit bir devre çizelim ve ardından "Panele geç" e tıklayarak bileşenleri kart düzenine yerleştireceğiz.

Kartın şematik ve düzeni mümkündür.

Düzen baskısı

Baskı için düzeni hazırlayalım. Yalnızca Alt, Pedler, Vias, Boyut içeren katmanların dahil edildiğinden emin olmanız gerekir. Baskı menüsünde, Ayna ve Siyah'ı etkinleştirmelisiniz. Bu şekilde, düzen yansıtılır ve yalnızca siyah olarak yazdırılır. Daha uygun bir yol var mı bilmiyorum, ancak düzeni PDF'ye yazdırdım, PDF'yi oldukça iyi bir çözünürlükle TIFF'e dönüştürdüm ve ardından sayfayı doldurmak için resmi bir metin düzenleyicide çoğalttım:

Biri bugün için diğeri sonrası için olmak üzere iki diyagram yazdırdığımı unutmayın.

Belge hazır. Şeffaf film üzerine baskı yapıyoruz. MG Chemicals'tan bir film kullandım. Lazer yazıcılar için tasarlanmış olmasına rağmen, Lexmark inkjet'imi kullandım. Eksi: mürekkebin elle bulaşması kolaydır.

Tahtayı hazırlamak

Açıktır ki, fotorezist işlemi özel bir maddeyle kaplı bir kart gerektirir. Bu maddeyi satın alabilir ve tahtayı kendiniz kapatabilirsiniz, ancak ben hazır bir tane almaya karar verdim. Devrenin boyutlarına uyan tahtadan bir parça kesin. Bir Dremel kesici kullandım:

Maruziyet

Tahtayı ortaya çıkarmak için her şey hazır. Deneyimler, bir mürekkep püskürtmeli yazıcının istenen yoğunluğu vermeyebileceğini göstermektedir (yani, siyah görünüşte gerçekte küçük deliklerle oyulmuş olacaktır). Bununla uğraşmak zor değil: çıktının iki veya üç katmanını birleştirebilirsiniz. Böyle:

Koruyucu tabakayı tahtadan çıkarın (beyaz ince bir film) ve tabana koyun (bir elektronik kitap şansa +3 verir). Tahtayı çıktılı bir filmle örtüyoruz ve bu kasayı camla bastırıyoruz:

Yapı, 10 dakika boyunca güçlü bir lambanın altında durmalıdır:

Geliştirme

Tahta açığa çıkarılırken, geliştiriciyi sulandıralım. Oran ve önerilen sıcaklık geliştirici kutusuna yazılmıştır. MG Chemicals'tan bir geliştirici aldım. Herhangi bir plastik kapta 1 ila 10 oranında seyreltilir:

Geliştirici hazır, on dakika çoktan geçti. Panoyu alıp geliştiriciye atıyoruz:

Dağlama

Tahtayı suyla durulayıp, gravürün içine atıyoruz. MG Chemicals'tan demir klorür kullandım. Önerilen sıcaklık 50 ° C, ancak 25 ° C oda sıcaklığında kazdım. Aşındırmak yaklaşık 20 dakika sürdü:

Bunun gibi bir şey alırsınız:

Sıyırma

Kalan boya alkol bazlı bezlerle kolayca çıkarılabilir:

Sonuç, düzgün bir tahtadır:

Delikler

Delikler, delik açmak kolaydır. Aynı Dremel makinesini kullandım:

Neredeyse bitmiş bir tahta çıkıyor:

Bileşenler

Gerekli bileşenleri karta takıp bakır tabana lehimliyoruz:

Sonuç

Ödemenin tam da ihtiyacınız olan şey olduğu ortaya çıktı, en azından arkadaşlarınıza gösterin:

Ancak ne olduğunu tüm arkadaşlarınıza açıklayamazsınız ...

Güvenlik

Bu yöntemi kullanarak tahta yapma süreci, her türlü kimyasal çöple çalışmayı içerir.

İlk olarak, lavaboya veya tuvalete kimyasal çöp dökmeyin. İnternette bu şeylerle ne yapılacağına dair birçok ipucu var.

İkincisi, bu kimyasal çöp kıyafetleri bozar, ellerde leke bırakır ve gözlere tamamen korkunç bir şey yapar. Lütfen güvenlik önlemlerini kullanın! Örneğin lastik eldiven, gözlük ve duş perdesi önlüğü kullandım:

Soruları yanıtlamaktan, bu sürecin nasıl iyileştirilebileceğine dair önerileri duymaktan ve elbette eksik bilgileri gönderiye eklemekten mutluluk duyacağım.

Baskılı devre

basılı bir kablolama yöntemiyle bağlanan basılı elektrik ve radyo elementlerinden oluşan bir sistem biçiminde tek bir panoda (bkz. Pano) yapılmış bir elektrik veya radyo ekipmanı birimi (bkz. Basılı kablolama). Basılı versiyonda birçok pasif eleman yapılmıştır (bkz. incir. ): dirençler ve kapasitörler, indüktörler ve transformatörler, konektörler ve anahtarlar, mikrodalga elemanları (500-2000 arası frekanslarda çalışma için MHz) - şerit hatları, yönlü kuplörler, bant geçiş filtreleri, zayıflatıcılar vb. Dirençler, kartın (şeritler veya pedler) bölümlerini ayırmak için bir şablon aracılığıyla dirençli bir karışım (macun) uygulanarak (nominal direnç değerini elde etme doğruluğu% 20-40'tır) veya kart üzerinde termal vakum biriktirme ile elde edilir. ince bir karbon tabakası, metal (tantal, niyobyum), metal oksit (kalay dioksit), alaşım (nikrom) (doğruluk% 5-10). Kondansatörler, kartın bir veya iki tarafında metalize alanlar oluşturularak yapılır. Küçük kapasite nedeniyle (birkaç onlarca pf) ve dielektrik kayıpların açısının tanjantının büyük değerleri, kullanımları sınırlıdır. Tek veya çok turlu spiraller şeklindeki indüktörler, aşındırma (folyo kaplı levhalarda) veya gümüş yakılarak (seramik levhalarda) elde edilir. Genellikle endüktanslarının değerleri 7-10'u geçmez mcgve özellikle ince iletkenlerle - 50 mcg... Transformatörler aynı şekilde elde edilir. Yay kontaklı konektörlerin imalatında, tahtanın kenarında, tıpa görevi gören, aşınmaya dayanıklı rodyum veya platin kaplamalı bir dizi baskılı şerit oluşturulur. Karmaşık bir anahtarlama sistemine sahip anahtarların kontak kısmı, örneğin dijital cihazlar için kod diskleri, benzer şekilde üretilir. Düz çok telli bir sistem şeklindeki bağlantı kabloları (tek ve çok katmanlı), esnek bir folyo filmin aşındırılmasıyla elde edilir. Bu tür kabloların boyutları ve ağırlıkları, örneğin geleneksel RF kablolarından (bkz. RF kablosu) önemli ölçüde (7-10 kat) daha küçüktür. Mikrodalga yolunun basılı elemanları ve bazen orta ve düşük frekanslı elektronik amplifikatörlerin pasif unsurları, büyük bir adımda (500 X 500'e kadar) oluşturulur. mm) polar olmayan bir dielektrik kart. P. s. genellikle neme ve ısıya dayanıklı vernikle kaplanır, bundan sonra bitmiş bir üründür.

Esasen aynı şekilde, hibrit ve film entegre devrelerin pasif elemanları üretilir (bkz. Entegre devre).

P.'nin. Radyo elektronik cihazlarının (örneğin, bilgisayarlar, televizyonlar, radyolar) montaj yoğunluğunu, üretilebilirliğini ve güvenilirliğini önemli ölçüde artırır ve özellikle büyük ölçekli üretimde mikrominiyatürizasyon ve karmaşık minyatürleştirme için temel oluşturur (ayrıca bkz.Mikromodül, Mikroelektronik).

Aydınlatılmış .: Enstrümantasyonda Baskılı Devreler, Bilgisayar Mühendisliği ve Otomasyon, Moskova, 1973.

B.P. Likhovetsky.

Büyük Sovyet Ansiklopedisi. - M .: Sovyet ansiklopedisi. 1969-1978 .

Diğer sözlüklerde "Baskılı devre kartı" nın ne olduğuna bakın:

BASKILI DEVRE, plastik, cam veya seramik yalıtım malzemesinden yapılmış bir levhayı kaplayan bir bakır folyo tabakası üzerindeki kimyasal olarak kazınmış elektrik iletkenlerinden oluşan bir devre. Şema, üzerine kurulu bileşenleri birbirine bağlar, örneğin ... ... Bilimsel ve teknik ansiklopedik sözlük

baskılı devre - Bir ön yapıda oluşturulmuş veya ortak bir tabanın yüzeyine bağlanmış basılı elemanlar, bir iletken desen veya bunların bir kombinasyonunu içeren bir baskılı devre. [GOST 20406 75] Basılı pano konuları EN basılı ... ...

BASKI ŞEMASI - elektronik ekipman için, elemanları arasındaki iletken bağlantıların, yalıtım tabanının yüzeyine uygulanan ince yassı iletkenler şeklinde yapıldığı bir montaj ünitesi. Kondansatörler baskı ile üretilir, ... Büyük Politeknik Ansiklopedisi

Baskılı devre - 17. Baskı devre E. Baskı devre F. Devre emprimesi Baskı elemanları, iletken bir desen veya bunların bir kombinasyonunu içeren, bir ön yapıda oluşturulmuş veya ortak bir ... Normatif ve teknik dokümantasyon terimleri için sözlük referans kitabı

baskılı devre f - spausdintinės grandinės modulis statusas T sritis radioelektronika atitikmenys: angl. baskılı devre modülü vok. Druckschaltungsmodul, m rus. baskılı devre f pran. modül à devre imprimé, m ... Radioelektronikos terminali žodynas

baskılı devre - spausdintinė grandinė statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. baskılı devre vok. gedruckte Schema, n rus. baskılı devre, f pran. devre imprimé, m ... Fizikos terminali žodynas

Elektronik bir cihazın bir düğümü, dirençler, kapasitörler, indüktörler vb. Baskılı kablolarla kart üzerine uygulanır.Örneğin dirençler, bir karbon, metal vb. Katman uygulanarak elde edilir. Büyük Ansiklopedik Politeknik Sözlük

baskılı devre kartı, metalize folyo - - [Ya.N. Luginsky, M.S. Fezi Zhilinskaya, Y.S. Kabirov. İngilizce Rusça Elektrik Mühendisliği ve Güç Mühendisliği Sözlüğü, Moskova, 1999] Elektrik mühendisliği konuları, temel kavramlar EN kabartmalı folyo baskılı devre ... Teknik çevirmen kılavuzu

kazınmış baskılı devre - - [Ya.N. Luginsky, M.S. Fezi Zhilinskaya, Y.S. Kabirov. İngilizce Rusça Elektrik Mühendisliği ve Elektrik Enerjisi Mühendisliği Sözlüğü, Moskova, 1999] Elektrik mühendisliği konuları, temel kavramlar EN kazınmış baskılı devre ... Teknik çevirmen kılavuzu

elektroliz baskılı devre - - [Ya.N. Luginsky, M.S. Fezi Zhilinskaya, Y.S. Kabirov. İngilizce Rusça Elektrik Mühendisliği ve Elektrik Enerjisi Mühendisliği Sözlüğü, Moskova, 1999] Elektrik mühendisliği konuları, temel kavramlar EN plakalı devre kaplı baskılı devre ... Teknik çevirmen kılavuzu

Bu yazıda, yönlendirilmiş bir baskılı devre kartının bir çizimini bir lazer yazıcı kullanarak textolite aktarma yönteminden bahsedeceğiz. Dikkate alınacak olan daha modern LUT yöntemidir. Daha önce, Sovyet zamanlarında, bir textolit üzerinde bir bakır folyo tabakasını korumak için, farklı verniklerin yardımıyla bir desen uygulamak gerekiyordu, biri bitümlü vernik kullanıyordu, hatta biri bir çözücüde bir parça katranı çözdü. çatıların kaplandığı ve sonuçta ortaya çıkan çözüm, kıvam verniği ile boyandığı.

Bitümlü vernik

Bazıları bu amaçla oje kullandı. Ancak Reichsfeder kullanarak vernikle boyarken (prensipte olduğu gibi, başka bir şeyle boyarken olduğu gibi), tahtada herhangi bir düzeltme yapmak zordu. Çizimin vernikle uygulanmış bir bölümünü temizlemeye çalışırken, vernik genellikle ihtiyaç duyulmayan yerlerde yontuldu. Dahası, bu tür çalışmalar büyük bir doğruluk gerektirdi ve önemli miktarda zaman aldı.

Piyasada kalıcı markörlerin ortaya çıkmasıyla durum çok daha basit hale geldi, doğrudan folyo textolite üzerine birkaç katmanda bir kalemle çizim yapmak yeterli hale geldi. Ancak bu yöntemin dezavantajları da vardır, demir klorür veya diğer reaktiflerle aşındırma yapılırken, genellikle izlerde çalılıklar vardı. Tam da bu amaçla, baskılı devre kartı desenini daha iyi korumak için deseni birkaç katman halinde çizdik. Bunu, baskılı devre kartlarına izler çizmek için ve ayrıca, eğer çizimin aktarımı bir yerde tam olarak gerçekleştirilmediyse, şu işaretçilerle LUT yöntemini kullanarak aktarılan çizimi düzeltmek için kullanıyorum:

Daha önce, 3 farklı markör satın aldım, kullanımlarının bir sonucu olarak, kartlarda hala çıkarımlar vardı. Ondan sonra 4 adet farklı renkte bir dizi işaretleyici sunuldu. Sonuç mükemmel, neredeyse hiç alt bitki yok.

Ek olarak, bu işaretçiler çift taraflı, bir ucunda normal kalınlıkta bir yazı çubuğuna sahip, diğer ucunda çubuk çok ince, genişlikte, çizdiği çizgi neredeyse bir tükenmez kalem gibi çıkıyor.

Tahtada yakın aralıklı iki parkurumuz varsa ve aralarına bir yol daha koymamız gerekiyorsa bu uygundur. Tabii ki, birleşmemeleri için, ince işaret çubuğunun yardımcı olduğu yer burasıdır. Son olarak, bir resmi bir textolite aktarmanın en popüler yöntemine, LUT yöntemine geçelim. Bu yöntem, topolojide karmaşık olan bir baskılı devre kartını bir PCB'ye aktarmanız gerektiğinde vazgeçilmezdir. Bir keçeli kalemle böyle bir baskılı devre kartı çizecek olsaydık, bu işi yapmak muhtemelen bir saatten fazla sürerdi. LUT yöntemi, aynı işi maksimum yarım saat - kırk dakika içinde, daha yüksek bir çizim kalitesi ve transferde kıyaslanamayacak kadar daha az zorlukla gerçekleştirmenizi sağlar.

Ek olarak, bu şekilde, ev yapımı serigrafi baskının bir tabakası olan folyo kaplı tekstolitin arkasına alfanümerik işaretler ve parçaların ana hatlarını uygulayabilirsiniz. LUT yöntemini kullanmak için neye ihtiyacımız var?

1. PCB düzeni için herhangi bir programda kablolu baskılı devre kartı, yazdırma yeteneği. Programı yeni başlayanlar için tavsiye ederim.

2. Bir parça folyo kaplı PCB, kablolu kartın boyutuna uyacak şekilde kesilmiş, ithal FR-4 PCB çok uygundur.

3. Elektronik sıcaklık kontrolü olmayan ütü, tercihen en basit Sovyet ütüsü.

4. Aşındırma işleminden sonra toneri tahtadan temizlemek için beyaz ispirto, Galoshe benzini veya tiner.

5. Deseni çizmeden önce levhanın mekanik temizliği için yumuşak aşındırıcı tekerlek veya zımpara kağıdı "sıfır".

6. Fairy gibi bir deterjan veya başka herhangi bir yağ çözücü madde.

7. LUT yöntemi için kağıt, standart bir ofis kağıdı gerektirmez. Burada herkes kendi beğenisine göre kağıt bulur: Birisi ORAJET gibi kendinden yapışkanlı bir film için bir taban tercih eder, ıslatılmasına gerek yoktur, soğuduktan sonra dikkatlice soyulması yeterlidir.

Birisi aydınger kağıdını tercih ediyor, ancak aydınger kağıdı ince olduğundan ve yazıcı onu kesinlikle "sıkıştıracağından", önce bir ofis kağıdına yapıştırılması gerekir. Bazı insanlar LOMOND marka inkjet fotoğraf kağıdı kullanıyor, ancak ucuz değil. Bu amaçlar için "Glamour" ve benzeri parlak dergilerden ince kağıt kullanmayı tercih ediyorum.

Sayfa, A4 yaprağının genişliğine kesilir, ek işlem yapmadan ofis kağıdı gibi doğrudan yazıcıya beslenebilir. Üzerinde bir çizim olması bizim için bir engel değil. Yazdırırken, sprint mizanpajının varsayılan olarak bir aynada yazdırıldığını unutmayın; doğrudan yazdırmaya ihtiyacınız varsa, programda yansıtma seçeneğinin işaretini kaldırmalısınız. Yazdırırken, panonun birkaç kopyasını bir kağıda birbirinden belli bir mesafede almanızı öneririm. Tahtanın etrafında katlamak için yeterli kağıt olduğunu dikkate alın.

Tahtayı mekanik olarak temizledikten sonra Fae ile durulanması gerekiyor ( Peri) ve kurumaya bırakın. Bundan sonra folyoya parmaklarınızla dokunamazsınız. Daha sonra, kağıdı tahtanın etrafına katlıyoruz, böylece tahta kesinlikle merkezde olacak, panoyu yayarak programda panonun ana hatlarını çizebilir veya en azından köşeleri yapabilirsiniz.

Bu kontur yazdırılacak ve textolite aktarılacaktır, ancak tabii ki tahta doğru yapılmadıkça ve kontur hiçbir şeyi kapatmadıkça bizi rahatsız etmiyor. 0,1 mm çizgi kalınlığını tavsiye ederim. İstenirse, bu köşeler veya kontur, konturu aşındırıp yıkadıktan sonra (levha üzerinde bir folyo şeklinde kalacaktır), tahtadan mekanik olarak çıkarılabilir (bıçakla sıyrılabilir). Kartın arkasındaki kağıt, elektrik bandı parçaları ile sabitlenebilir.

Dağlama tahtası

Turşu parçalarına gelince, birçok farklı yöntem vardır. Örneğin, bakır sülfatla aşındırma yapılabilir:

1. Üç yığın yemek kaşığı, bakır sülfat.
2. Üç yığın yemek kaşığı, yenilebilir tuz.
3. 500 gram su

Aşındırırken buhar banyosunda ısıtıyorum ve 30 dakikadan 2 saate kadar sürüyor. Vurulduğunda kolayca yıkanır veya yıkanır, iz bırakmaz.

Ütü üzerinde maksimum ısıtmayı ayarlıyoruz, ısınmasını bekleriz, tahtayı düz ve sert bir yüzeye koyarız, bir parça kontrplak kullanabilir ve ütü ile kağıt tabanımız, parlak kağıt arasına bir tabaka kağıt koyabilirsiniz. bir dakika boyunca iyice ütüleyin, sertçe bastırın, elbette folyo yukarı bakacak şekilde bulunan masayı ütüleyin. Ütüyü kapattıktan sonra, tahtayı 15 dakika soğumaya bırakın! Parlak kağıt kullandıysak, tahtamızı ılık suya koyar, yarım saat bekleriz ve kağıdı parmak uçlarımızla yuvarlamaya başlarız. Kağıdı yırtamazsınız! Tüm kağıt sarıldıktan sonra, beyazımsı toner izleri kalır (kalan kağıdın lekelenmesi nedeniyle). Toneri tiner veya benzinli Galoşlarla yıkarız, tahtayı kirden temizleriz, özellikle de bir kalemle uygulanan bir çizimi kaldırdığınızda çok fazla kir olur.

Levha temizlendikten sonra, daha iyi lehimleme için kalaylamak, izleri bir lehim tabakası ile kapatmak gerekir, bu sökme örgüsüne biraz lehim yazılarak kolayca yapılabilir. Ayrıca levha alaşım ile kalaylanabilir. AKV tarafından hazırlanan teknoloji incelemesi.