Baskılı devre kartı, yüzeyine iletken yolların uygulandığı ve elektronik bileşenlerin montajı için yerlerin hazırlandığı dielektrik bir plakadır. Elektrik ve radyo bileşenleri genellikle lehimleme kullanılarak kart üzerine kurulur.

PCB cihazı

Kartın elektriksel olarak iletken rayları folyodan yapılmıştır. İletkenlerin kalınlığı kural olarak 18 veya 35 mikron, daha az sıklıkla 70, 105, 140 mikrondur. Kartta radyoelementlerin montajı için delikler ve temas pedleri vardır.

Kartın farklı taraflarında bulunan iletkenleri bağlamak için ayrı delikler kullanılır. Kartın dış taraflarında özel bir koruyucu kaplama ve işaretler bulunur.

Baskılı devre kartı oluşturmanın aşamaları

Amatör radyo uygulamalarında, genellikle çeşitli elektronik cihazların geliştirilmesi, oluşturulması ve üretimi ile uğraşmanız gerekir. Üstelik, herhangi bir cihaz, yüzeye monte edilmiş baskılı veya geleneksel bir devre kartı üzerine kurulabilir. PCB çok daha iyi performans gösteriyor, daha güvenilir ve daha çekici görünüyor. Oluşturulması, bir dizi işlem gerçekleştirmeyi içerir:

Düzen hazırlığı;

Textolite üzerine çizim;

Dağlama;

Kalaylama;

Radyelementlerin montajı.

Baskılı devre kartlarının üretimi karmaşık, zaman alan ve ilginç bir süreçtir.

Bir yerleşimin geliştirilmesi ve üretimi

Tahta çizimi manuel olarak veya özel programlardan biri kullanılarak bilgisayarda yapılabilir.

Tahtayı 1: 1 ölçeğinde grafik kaydedicilerden kağıt üzerine manuel olarak çizmek en iyisidir. Kareli kağıt da uygundur. Kurulu elektronik bileşenler bir ayna görüntüsünde gösterilmelidir. Panonun bir tarafındaki izler düz çizgilerle ve diğer taraftaki kesik çizgilerle çizilir. Noktalar, radyo elementlerinin bağlantı noktalarını gösterir. Bu yerlerin etrafına lehim tamponları çekilir. Tüm çizimler genellikle bir çizim kalemi ile yapılır. Kural olarak, basit çizimler elle yapılır, özel uygulamalarda bir bilgisayarda daha karmaşık devre kartları geliştirilir.

En yaygın kullanılan program Sprint Layout'tur. Yalnızca bir lazer yazıcı yazdırmaya uygundur. Kağıt parlak olmalıdır. Önemli olan, tonerin yemek yememesi, üstte kalmasıdır. Yazıcı, çizimin toner kalınlığını maksimize edecek şekilde ayarlanmalıdır.

Baskılı devre kartlarının endüstriyel üretimi, cihazın şematik bir diyagramının, gelecekteki kartın bir çizimini oluşturan bilgisayar destekli tasarım sistemine eklenmesiyle başlar.

İş parçası hazırlığı ve delik delme

Öncelikle belirtilen ölçülerde bir parça PCB kesmeniz gerekiyor. Kenarları törpüleyin. Çizimi tahtaya sabitleyin. Delme aletini hazırlayın. Doğrudan çizime kadar delin. Matkap iyi kalitede olmalı ve en küçük deliğin çapına uygun olmalıdır. Mümkünse bir delme makinesi kullanmanız gerekir.

Gerekli tüm delikleri yaptıktan sonra çizimi çıkarın ve her bir deliği belirtilen çapta delin. Levha yüzeyini ince zımpara kağıdı ile temizleyin. Bu, çapakları gidermek ve boyanın levhaya yapışmasını iyileştirmek için gereklidir. Gres izlerini gidermek için panele alkol uygulayın.

Fiberglas üzerine çizim

PCB çizimi manuel olarak veya birçok teknolojiden biri kullanılarak uygulanabilir. En popüler olanı lazer ütüleme teknolojisidir.

Manuel çizim, deliklerin etrafındaki montaj alanlarının işaretlenmesiyle başlar. Bir sazlık veya kibrit kullanılarak uygulanır. Delikler çizime uygun olarak raylarla bağlanır. Reçinenin çözüldüğü nitro boya ile çizmek daha iyidir. Bu çözüm, panele güçlü bir yapışma ve yüksek sıcaklıkta aşındırmaya karşı iyi bir direnç sağlar. Boya olarak asfalt-bitüm verniği kullanılabilir.

Lazer ütüleme teknolojisi kullanılarak baskılı devre kartlarının üretimi iyi sonuçlar verir. Tüm işlemlerin doğru ve doğru yapılması önemlidir. Yağdan arındırılmış levha, bakır yukarı bakacak şekilde düz bir yüzeye yerleştirilmelidir. Üstüne, toner aşağı gelecek şekilde dikkatlice yerleştirin. Ek olarak, birkaç sayfa daha kağıt koyun. Elde edilen yapıyı yaklaşık 30-40 saniye sıcak bir ütüyle ütüleyin. Sıcaklığa maruz kaldığında, toner katıdan yapışkanlığa geçmeli, ancak sıvı olmamalıdır. Tahtanın soğumasını bekleyin ve birkaç dakika ılık suda bekletin.

Kağıt kolayca sarkacak ve soyulacaktır. Ortaya çıkan çizimi dikkatlice incelemelisiniz. Ayrı izlerin olmaması, yetersiz demir sıcaklığını gösterir, ütü çok sıcak olduğunda veya tahta çok uzun süre ısındığında geniş izler elde edilir.

Küçük kusurlar bir keçeli kalem, boya veya oje ile düzeltilebilir. İş parçasını beğenmezseniz, her şeyi bir çözücü ile yıkamanız, zımpara kağıdı ile temizlemeniz ve işlemi tekrarlamanız gerekir.

Dağlama

Yağsız bir baskılı devre kartı, çözelti içeren plastik bir kaba yerleştirilir. Evde, demir klorür genellikle bir çözelti olarak kullanılır. Yanındaki banyonun periyodik olarak sallanması gerekiyor. 25-30 dakika sonra bakır tamamen çözülecektir. Dağlama, ısıtılmış bir demir klorür çözeltisi kullanılarak hızlandırılabilir. İşlemin sonunda baskılı devre kartı banyodan çıkarılır ve su ile iyice durulanır. Daha sonra boya iletken yollardan çıkarılır.

Kalaylama

Kalaylamanın birçok yolu vardır. Hazırlanmış bir baskılı devre kartımız var. Evde, kural olarak, özel cihazlar ve alaşımlar yoktur. Bu nedenle basit ve güvenilir bir yol kullanırlar. Tahta lehim pastası ile kaplanır ve bakır bir örgü kullanılarak normal lehimli bir havya ile kalaylanır.

Radyelementlerin montajı

Son aşamada, radyo bileşenleri dönüşümlü olarak belirlenen yerlere yerleştirilir ve lehimlenir. Lehimlemeden önce parçaların bacaklarına lehim pastası uygulanmalı ve gerekirse kısaltılmalıdır.

Dikkatlice bir lehim havyası kullanın: Aşırı ısı varsa, bakır folyo soyulmaya başlayabilir, baskılı devre kartı zarar görür. Kalan reçineyi alkol veya asetonla çıkarın. Bitmiş tahta verniklenebilir.

Endüstriyel gelişme

Evde yüksek kaliteli ekipman için bir baskılı devre kartı tasarlamak ve üretmek imkansızdır. Örneğin, High-End ekipman için bir amplifikatörün baskılı devre kartı çok tabakalıdır, bakır iletkenler altın ve paladyum ile kaplanmıştır, iletken izler farklı kalınlıklara sahiptir, vb. Bir sanayi kuruluşunda bile bu teknoloji düzeyine ulaşmak kolay değildir. Bu nedenle, bazı durumlarda, hazır yüksek kaliteli bir tahta satın almanız veya işin kendi planınıza göre yürütülmesi için bir sipariş vermeniz önerilir. Halen yurtiçi ve yurtdışında birçok işletmede baskılı devre kartı üretimi yapılmaktadır.

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 performansını etkileyebilir.

Bu makalenin amacı, PCB tasarımcıları tarafından yapılan yaygın hataları tartışmak, bu hataların performans üzerindeki etkisini tanımlamak ve sorunların çözümü için öneriler sunmaktır.

Baskılı devre kartı - devre bileşeni

Sadece ender durumlarda, bir analog devre kartının, sağladığı 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 geçebilir. 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 kullanılamaz hale getirebilirler ve yapacaklardır.

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

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 de dahil olmak üzere yüksek hızlı dijital bileşenlerle birlikte basılı bir devre kartında bulunur ( 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 çalıştığında bile, RFI çıkış sinyalinde fark edilir gürültü oluşturabilir.

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

Lamine malzemeler, FR ( 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 özelliklere 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 imalatında kullanılırken, FR-2 ev aletlerinin imalatında kullanılır. Bu iki kategori endüstride standartlaştırılmıştır ve FR-2 ve FR-4 PCB'ler çoğu uygulama için genellikle 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 baskılı devre kartı malzemesi seçerken, higroskopikliğine özellikle dikkat edin, çünkü bu parametre kartın 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. Sıcak noktalar, yüksek frekanslarda anahtarlanan büyük dijital entegre devrelerin yakınında olduğu gibi beklenmedik yerlerde oluşabilir. Bu alanlar doğrudan analog bileşenlerin altına yerleştirilmişse, 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, tutuşma yok
	cam elyafı, epoksi bileşimi: yüksek yalıtım özellikleri, en yüksek cam elyaf dayanımı, düşük higroskopiklik katsayısı
	fiberglas, epoksi bileşimi: yüksek sıcaklıklarda yüksek eğilme dayanımı, çözücülere karşı yüksek direnç

PCB malzemesi seçildikten sonra, PCB folyosunun kalınlığını belirlemek 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 malzemeler (FR-1 veya FR-2) kullanılarak tek taraflı panolarda yapılır ve genellikle çift taraflı tahtalara benzeyen birçok jumpera sahiptir. Bu baskılı devre kartları oluşturma yöntemi yalnızca düşük frekanslı devreler için önerilir. Aşağıda açıklanacak nedenlerle, 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 bunları 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 iyi kalitede olduğu için FR-4 kullanımı tercih edilir. Çift taraflı baskılı devre kartlarındaki devrelerin kablolanması çok daha kolaydır, çünkü iki katmanda, kesişen izleri 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 birkaç avantajı vardır:

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

Çift taraflı PCB'ler, tüm avantajları için, özellikle küçük sinyal veya yüksek hızlı devreler için en iyisi değildir. Genel olarak, baskılı devre kartının kalınlığı, yani; metalleştirme katmanları arasındaki boşluk 1.5 mm'dir ve bu, yukarıdaki çift katmanlı PCB'nin bazı avantajlarının tam olarak gerçekleştirilmesi 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 kablo barası için olduğu gibi aynı uygunluk, güç baralarının kablolanması; ayrı bir katmandaki poligonlar güç veriyolu olarak kullanılıyorsa, devrenin her bir elemanına yollarla güç beslemesi yapmak oldukça basittir;
• sinyal katmanları güç raylarından serbest bırakılarak sinyal kablolarının kablolanmasını kolaylaştırır.
• yüksek frekanslı gürültüyü azaltan toprak ve güç poligonları arasında dağıtılmış bir kapasitans 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, geri dönüş yüksek frekans 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 olduğu için, yayılan bozulmalarda bir miktar azalma yaratılır. Yansıma efekti, yalnızca bölünmeyen katı çokgenlerle etkili bir şekilde çalışır (hem temel hem de güç 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 gereksinimlerini karşılamanıza ve ek testler ve testler yapmanıza izin vermez. MPP kullanımı, yayılan gürültü seviyesini çift katmanlı kartlara kıyasla 20 dB azaltabilir.

Katman sırası

Deneyimsiz tasarımcılar, PCB katmanlarının optimum sırası konusunda genellikle kafa karışıklığı 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? Çokgenler arasında kalkan görevi görecek sinyal katmanları? Veya sinyal katmanı parazitini azaltmak için poligon katmanlarını dahili mi yapacaksınız?

Bu sorunu çözerken, bileşenlerin zaten dış katmanlarda yer alması ve pinlerine sinyal sağlayan veriyolların bazen tüm katmanlardan geçmesi nedeniyle katmanların konumunun gerçekten önemli olmadığını hatırlamak önemlidir. Bu nedenle, herhangi bir ekran efekti yalnızca bir uzlaşmadır. Bu durumda, güç ve toprak çokgenleri 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 PCB'nin bir veya daha fazla katmanı genellikle bir yer düzlemi katmanına atanır. 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 da dahil olmak üzere kart üzerindeki tüm bileşenlerin olası bir düzenini gösterir. Üç ayrı ve izole edilmiş toprak / güç poligonu kullanır: biri kaynak, biri dijital ve diğeri analog için. Analog ve dijital 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 ayrılmıştır. Bu tasarım, bileşenlerin iyi yerleştirilmesini ve devreleri ayırmak için kurallara uyulmasını sağladığı için çok yüksek bir olumlu sonuç olasılığına sahiptir.

Analog ve dijital sinyallerin bir analog toprak çokgeni üzerinde birleştirilmesi gereken tek bir durum vardır. A / D ve D / A dönüştürücüler, analog ve dijital topraklama pimleri ile muhafazalara yerleştirilmiştir. Önceki değerlendirmelere dayalı olarak, 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 bağlantıya düşük bir direnç elde etmek oldukça zordur. Bu nedenle, dönüştürücüleri kullanırken, 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. Bu durumda, mantık elemanlarının değiştirilmesinden kaynaklanan girişim azaltılır. Dönüştürücünün dijital pinleri ağır bir şekilde yüklenmemişse, dahili anahtarlama genellikle bir sorun değildir. 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, tahmin edilemeyen sonuçlara yol açabilir. Bu tartışmanın sadece yüksek hızlı analog devrelerle ilgili olduğu düşünülebilir. Bununla birlikte, bu durumdan uzaktır - yüksek frekanslı sinyaller, düşük frekanslı devrelerin pasif bileşenlerini radyasyon veya iletkenler aracılığıyla doğrudan iletişim yoluyla 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 sargılı bir direncin endüktansa nasıl dönüştürülebileceğini anlamak çok fazla hayal gücü gerektirmez. Elektronik cihaz tasarımcılarının çoğu, 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'dan az olan film dirençler, yüksek frekans devrelerinde 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 kapasitörler, ayırma ve filtreleme bileşenleri olarak kullanılır. İdeal bir kapasitör için reaktans aşağıdaki formül ile belirlenir:

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

Elektrolitik kapasitörler kullanırken, bağlantıların doğru olduğundan emin olun. Pozitif terminal, daha pozitif bir DC potansiyeline bağlanmalıdır. Yanlış bir 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 olarak 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

PCB'nin 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 radyasyona karşı hassastır çünkü bileşenlerin iletkenleri ve uçları bir tür anten oluşturur. Anten teorisi, incelenmesi gereken 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, 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 değerlerine sahiptir. 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 temel anten türü 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 tasarımını bir örnekle göstermek 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. Döngü, toprak ve sinyal kablolarından oluşur. Akım aktığında, ona dik bir elektrik ve manyetik alan ortaya çıkar. Bu alanlar, döngü antenin 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 buradaki çokgende, muhtemelen sinyal kabloları için biraz alan yaratmak için bir kopukluk var. Sinyal ve dönüş akımı yolları bir yuvalı anten oluşturur. Çiplerin etrafındaki oyuklarda başka menteşeler oluşur.

Seçenek B, daha iyi tasarımın bir örneğidir. Sinyal ve dönüş akımı yolları aynıdır ve döngü anteninin etkinliğini olumsuzlar. Bu seçeneğin yongaların etrafında da kesiklere sahip olduğunu, ancak bunların dönüş akımı yolundan ayrı olduğunu unutmayın.

Sinyal yansıma ve eşleştirme teorisi anten teorisine yakındır.

PCB iletkeni 90 ° döndürüldüğünde sinyal yansıması meydana gelebilir. Bu, esas olarak mevcut yolun genişliğindeki bir değişiklikten kaynaklanmaktadır. Köşenin tepesinde, iz genişliği 1.414 kat artar, bu da iletim hattının özelliklerinde, özellikle dağıtılmış kapasitans ve izin kendi endüktansında bir uyumsuzluğa yol açar. Çoğu zaman PCB üzerinde parçayı 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 genişliği sağlar ve yansımaları en aza indirir.

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

Kapasitif kuplaj, bir PCB üzerindeki iletkenler arasında çapraz olduklarında farklı katmanlar üzerinde meydana gelir. Bu bazen sorun yaratabilir. Bitişik katmanlar üzerinde üst üste istiflenen iletkenler, uzun bir film kapasitör 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 dielektrik sabiti ER 4.5'tir.

Formüldeki tüm değerleri değiştirerek, bu iki otobüs arasındaki kapasitans değerini 1,1 pF'ye eşit olarak elde ederiz. Bu kadar küçük görünen bir kapasite bile bazı uygulamalar için kabul edilemez. Şekil 11, yüksek frekanslı bir op ampin ters çevirme girişine bağlandığında 1pF kapasitansın 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 neden olabilir.

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.

PCB 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 neden olabilir.

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, akı artıkları 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, levhayı 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.

SİNYALLERİ BİRLEŞTİRME

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

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 durum mantığında, mantık elemanının güç tüketimi düşüktür.

Durum, çıktı aşaması bir mantık durumundan diğerine geçtiğinde çarpıcı biçimde değişir. Bu durumda, kısa bir süre için, her iki transistör aynı anda açılabilir ve güç rayından zemin rayına seri bağlı iki transistör aracılığıyla akım yolunun direnci azaldığından çıkış aşamasının besleme akımı büyük ölçüde artar. 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 tür 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 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 de üretim sürecinde ortaya çıkan çeşitli rastgele nedenlere bağlıdır. Anahtarlama gürültüsü tüm aralıkta geniş bantlı harmonik dağılıma sahiptir. Uygulanması gürültünün spektral dağılımına bağlı olan dijital gürültüyü bastırmanın birkaç yolu 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 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 özellikler, 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 kapasitör 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 bağlanmış bir veya daha fazla kapasitörden oluşur. Uçları kapasitörlere bağlayan tellerin kısa olması önemlidir. Durum böyle değilse, iletkenlerin içsel endüktansı önemli bir rol oynayacak ve dekuplaj kapasitörlerini kullanmanın faydalarını ortadan kaldıracaktır.

Muhafazanın içinde kaç op amfi olursa olsun, her pakete bir dekuplaj kondansatörü bağlanmalıdır, 1, 2 veya 4. Eğer op amp bipolar güçle çalıştırılıyorsa, o zaman dekuplaj kapasitörlerinin her bir güç piminde bulunması gerektiğini söylemeye gerek yoktur. Kapasitans değeri, devrede bulunan gürültü ve parazit türüne göre dikkatlice seçilmelidir.

Özellikle zor durumlarda, güç kablosuyla seri olarak endüktans eklemek gerekli olabilir. Endüktans, kapasitörlerin 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 operasyonel 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 frekans parazitini 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 öngörülemez 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 kullanırken 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 filtreler kullanılırken, yüksek geçişli filtre parazit kaynağına en yakın olmalıdır. Gürültüyü bastırmak için ferrit halka indüktörler de kullanılabilir; belirli bir frekansa kadar endüktif direnç karakterini korurlar ve dirençlerinin üzerinde aktif hale gelirler.

Bir 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 soruna neden olan 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 istenen 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, örneğin ofset voltajını ayarlamak için genellikle ek girişlere de sahiptir. İkili ve dörtlü op amplifikatörlerin yalnızca ters çeviren ve ters çevirmeyen giriş ve çıkışları vardır. Bu nedenle, ek ayarların yapılması gerekiyorsa, tek işlemsel yükselteçler kullanılmalıdır. Ek pimler kullanılırken, yapıları gereği yardımcı girişler oldukları unutulmamalıdır, bu nedenle dikkatlice ve üreticinin önerilerine 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 kullanılmasa bile bu sorunu çözmek için bir ikili op amplifikatör kullanmaya değer (ve kabloları doğru şekilde bağlanmalıdır). Şekil 17, anahtarlamayı tersine çevirmek için geri besleme iletkenlerinin uzunluğundaki azalmayı gösterir.

Çift op amplifikatörler özellikle stereo amplifikatörlerde yaygındır ve dörtlü op amplifikatörler çok aşamalı filtre devrelerinde kullanılır. Ancak bunun oldukça önemli bir dezavantajı vardır. 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 op amfi kullanmak 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. Ayrı amplifikatörler, olduğu gibi, birbirlerine göre aynalanır (Şekil 18).

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

Diyagram, üç bağımsız ters çevirme aşaması uygulamak için gerekli tüm bağlantıları gösterir. Besleme voltajı sürücüsünün yarısının iletkenlerinin doğrudan entegre devre muhafazasının altına yerleştirildiğine ve bu da uzunluklarının azaltılmasına olanak tanıdığına dikkat etmek gerekir. Bu örnek, nasıl olması gerektiğini değil, ne yapılması gerektiğini göstermektedir. Örneğin ortalama voltaj, dört amplifikatör için aynı olabilir. Pasif bileşenler uygun şekilde boyutlandırılabilir. Örneğin, 0402 boyutlu düzlemsel bileşenler, standart bir SO paketinin pim aralığına karşılık gelir. Bu, yüksek frekanslı uygulamalar için iletken 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 şu anda PCB boyutları için özel bir gereklilik olmadığında kullanılmaktadır; Genellikle daha ucuzdurlar, ancak parça 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 çalışmasını engeller. Viyaların kendi endüktansları vardır ve bu da devrenin dinamik özelliklerine kısıtlamalar getirir. Bu nedenle, yüksek frekanslı uygulamalar veya yüksek hızlı mantık devrelerinin yakınında bulunan analog devreler için harici bileşenler tavsiye edilmez.

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 uygulamaları için, her bir bileşen ucu için bir delik gerekli değildir. Bununla birlikte, bir devreyi test ederken sorunlar ortaya çıkar ve özellikle küçük bileşenleri kullanırken, kontrol noktaları olarak yollardan yararlanmanız gerekir.

KULLANILMAYAN DT 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 neden olabilir. Kullanılmayan işlemsel amplifikatörlerin pimleri, Şekil 2'de gösterildiği gibi bağlanabilir. 20a. Ek bileşenlerle pimleri bağlamak (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.

Yaygın:

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

Baskılı devre kartı:

• sadece yüksek kaliteli malzemeden yapılmış baskılı devre kartları kullanın (örneğin, FR-4);
• Çok katmanlı baskılı devre kartlarına dayalı devreler, çift katmanlı kartlara dayalı devrelerden 20 dB daha az dış parazite duyarlıdır;
• farklı arazi ve yiyecekler için bölünmüş, çakışmayan çokgenler kullanın;
• pCB'nin iç katmanlarına zemin ve güç poligonları yerleştirin.

Bileşenler:

• pasif bileşenlerin ve kart iletkenlerinin getirdiği frekans sınırlamalarının farkında olun;
• yüksek hızlı devrelerde pasif bileşenlerin dikey olarak yerleştirilmesinden kaçınmaya çalışın;
• yüksek frekans devreleri 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 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 dik açıda geçirmeyin ve mümkünse köşe köşelerini düzeltin.

Kavşak:

• güç kaynağındaki gürültüyü bastırmak için doğru kapasitör türlerini kullanın;
• düşük frekanslı parazitleri ve gürültüyü bastırmak için giriş güç 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.

Bir baskılı devre kartı, bir dielektrik taban ve tabana metalize alanlar şeklinde uygulanan bakır iletkenlerden oluşan yapısal bir elemandır. Devrenin tüm radyo-elektronik elemanlarının bağlantısını sağlar.

Baskılı devre kartının, kablolar ve teller kullanılarak toplu (yüzeye monte) montaja göre çeşitli avantajları vardır:

• ürünün boyutları ve ağırlığının önemli ölçüde azaldığı radyo bileşenlerinin ve bağlantılarının yüksek yoğunluklu kurulumu;
• tek bir teknolojik döngüde iletkenlerin ve koruyucu yüzeylerin yanı sıra radyoelementlerin elde edilmesi;
• kararlılık, kapasite, iletkenlik, endüktans gibi özelliklerin tekrarlanabilirliği;
• devrelerin yüksek hız ve gürültü bağışıklığı;
• mekanik ve iklimsel etkilere karşı direnç;
• teknolojik ve tasarım çözümlerinin standardizasyonu ve birleştirilmesi;
• birimlerin, blokların ve bir bütün olarak cihazın kendisinin güvenilirliği;
• montaj işinin karmaşık otomasyonu ve kontrol ve ayarlama eylemlerinin bir sonucu olarak artan üretilebilirlik;
• düşük iş gücü yoğunluğu, malzeme tüketimi ve maliyet.

PCB'nin dezavantajları da vardır, ancak bunlardan çok azı vardır: sınırlı bakım ve tasarım değişiklikleri eklemenin yüksek karmaşıklığı.

Bu tür levhaların elemanları şunları içerir: dielektrik taban, baskılı iletkenlerin bir modeli olan metalize kaplama, temas pedleri; sabitleme ve montaj delikleri.

GOST tarafından bu ürünler için gereksinimler

• Basılı devre kartları, yapı olarak monolitik olması gereken, iç kabarcıklar, boşluklar, yabancı kalıntılar, çatlaklar, yongalar, delaminasyon içermeyen tek tip renkte bir dielektrik tabana sahip olmalıdır. Bununla birlikte, tek çiziklere, metal kapanımlara, kazınmamış bir alanın tek bir kaldırılmasına izin verilir, ayrıca ürünün elektrik parametrelerini değiştirmeyen bir yapının tezahürü, modelin elemanları arasındaki izin verilen mesafeyi azaltmaz.
• Düzgün kenarlı, şişkinlik, yırtılma, delaminasyon, alet izleri olmadan çizim açıktır. Küçük yerel lekelere izin verilir, ancak iz genişliğinin geri kalanının izin verilen minimum değere karşılık gelmesi koşuluyla, desimetre kare başına en fazla beş nokta; altı milimetre uzunluğa ve 25 mikrona kadar derin çizikler.

Korozyon özelliklerini iyileştirmek ve lehimlenebilirliği artırmak için, levhanın yüzeyi, katmanlara ayrılma, yırtılma ve yanma olmaksızın sürekli olması gereken bir elektrolitik bileşim ile kaplanır. Çizimde gösterildiği gibi sabitleme ve montaj deliklerini bulun. Pano doğruluk sınıfına göre belirlenen sapmaların olmasına izin verilir. Lehimlemenin güvenilirliğini artırmak için montaj deliklerinin tüm iç yüzeylerine kalınlığı en az 25 mikron olması gereken bir bakır tabakası püskürtülür. Bu işleme delik kaplama denir.

PCB sınıfları nelerdir? Bu kavram, panoların üretimi için doğruluk sınıflarını ifade eder, bunlar GOST 23751-86 tarafından sağlanır. Desen yoğunluğuna bağlı olarak, baskılı devre kartının işletmenin teknik donanım düzeyine göre belirlenen beş seçeneği vardır. Birinci ve ikinci sınıflar yüksek hassasiyetli ekipman gerektirmez ve üretimi ucuz olarak kabul edilir. Dördüncü ve beşinci sınıflar, özel malzemeler, özel ekipman, üretim tesislerinde mükemmel temizlik ve sıcaklık rejimini sürdürmeyi gerektirir. Yerli işletmeler, üçüncü doğruluk sınıfının basılı devre kartlarını toplu olarak üretir.

Baskılı devre kartlarının üretim yöntemleri hakkında ne kadar çok şey söylendi ve yazıldı - sayısız yayın var. Ama yine de üretimdeki en önemli süreçlerden biri olan dağlamayı bir kez daha tanımlamayı ve bu amaçlar için kullanılan ve kullanılan maddeleri tanımlamayı ve ayrıca bu amaçlar için kullanılan yeni kimyasal reaktifleri değerlendirmeyi deneyeceğim. Ancak, önce küçük bir kazı. Levha-kaplı steklogetinax - levha üretiminde kullanılan ana malzeme hakkında önemli bir açıklama yapmak istiyorum. Gerçek şu ki, son zamanlarda bu ürünün özel kalitede farklılık göstermeyen büyük partileri var. Bu, özellikle çift taraflı cam elyafı için geçerlidir - tüm teknolojik uygunluklara (aşındırma süresi, sıcaklığı ve çözeltinin konsantrasyonu) uyulmasına rağmen, aşındırma sürecinde, deformasyonun şişmesi ve malzemenin eğrilmesi gerçeği fark edildi. Bu yüzden PCB boşluklarını seçerken dikkatli olmanızı tavsiye ederim! Ayrıca fiberglasın ön hazırlığına da dikkat etmelisiniz (resim çizmeden önce).

Birçok kaynak, bakır folyonun yüzeyinin zımpara kağıdı ile önceden temizlenmesini önermektedir. Benim kişisel görüşüm, bunun kesinlikle yapmaya değmediği. Tahtayı temizlemek ve yağdan arındırmak için normal bir kırtasiye silgisi ve aseton kullanmak daha iyidir. Yağ giderici (aseton) uygulamak için bir bez kullanmamak daha iyidir - lif parçacıkları kalabilir, yeterince sert bir tuvalet kağıdı kullanmak daha iyidir. Boş tahta üzerinde silinmez işaretler varsa, önce bir dağlama solüsyonunda 1-2 dakika tutulması gerekir (mat görünene kadar), ardından yukarıda açıklanan prosedürleri tekrarlayın. Ardından bir resim çizin. Hangi yolları kullandığınız (elle çizim, lazerle ütüleme teknolojisi, fotorezist) önemli değil - hepsi yeteneklerinize bağlı. Bunu, tüm ön özenli çalışmanızın dayandığı en önemli ve sorumlu süreç izler - izleri aşındırma süreci veya profesyonel kimyagerlerin doğru dediği gibi - değiştirme süreci. Daha ayrıntılı olarak üzerinde duracağız. Elektronik ekipmanın gelişimi boyunca, radyo amatörleri bu amaçlar için çeşitli kimyasallar kullanmışlardır. Onları tarif etmeye çalışacağım, böylesine pratik bir tanımlamanın, bölgesel merkezlerden uzak bir yerleşimden yeni başlayan bir radyo amatörüne faydalı olması oldukça olasıdır, çünkü basitçe modern reaktifler elde edilemez; profesyoneller için bu, hafızalarını tazelemelerine yardımcı olacaktır. Yani. Folyo malzemeyi aşındırmak için çeşitli bileşimler vardır. İşte ana tarifler.

1. Zorlamalı dağlama için (4-6 dakika) aşağıdaki bileşimi kullanın (ağırlıkça parça olarak): yüzde 38 hidroklorik asit (yoğunluk 1.19 g * cm), yüzde 18 (tıbbi) hidrojen peroksit (perhidrol). Önce 40 kısım su ve 40 kısım hidrojen peroksit karıştırılır, ardından 20 kısım asit eklenir. Levhanın çizimi NTs-11 tipi aside dayanıklı boya ile uygulanır.

2. Bir bardak soğuk suda 4-6 tablet hidrojen peroksidi çözün ve dikkatlice 15-25 ml konsantre sülfürik asit ekleyin. Bu çözelti içindeki levhanın dağılma süresi oda sıcaklığında yaklaşık 1 saattir.

3. 500 ml sıcak (80 santigrat derece) suda 4 yemek kaşığı sofra tuzu ve 2 yemek kaşığı bakır sülfat çözülür. Çözelti koyu yeşil renk alır. Oda sıcaklığında dağlama süresi yaklaşık 8 saattir. Çözelti sürekli olarak ısıtılırsa (50 santigrat derece), dağlama süresi önemli ölçüde azalacaktır.

4. 1 litre sıcak suda (60-70 derece) 350 g kromik anhidriti çözün ve 50 g sofra tuzu ekleyin. Çözelti soğuduktan sonra dağlama başlatılır. 20 ila 60 dakika arası dağlama süresi. Çözeltiye 50 g konsantre sülfürik asit eklenerek işlem hızlandırılabilir.

5. Sulu bir nitrik asit çözeltisi de kullanılır. Asidin konsantrasyonuna bağlı olarak, aşındırma süresi 2 dakika ile 1 saat arasında değişebilir.

6. Ve son olarak, şu anda en çok kullanılan çözelti, su ile demir klorür çözeltisidir. 200 ml ılık suda (35-40 santigrat derece) 150 gram demir klorür toz içinde çözülür. Aşındırma süresi, çözeltinin konsantrasyonuna ve ısıtılmasına bağlıdır. İşlem, demir klorür çözeltisine yüzde 10-30 hidroklorik asit eklenerek de hızlandırılabilir.

7. Son zamanlarda, elektronik mağazalarında demir klorür - sodyum persülfat (natriumpersülfat) - beyaz kristal tozun yerini alan başka bir yeni madde ortaya çıktı. Şu şekilde seyreltilir: 250 gram sodyum persülfat, 0.5 litre ılık suya dökülür ve tamamen eriyene kadar karıştırılır. Herşey. Çözüm kullanıma hazır. İkame reaksiyonu sırasında, çözeltinin ısıtılmış bir durumda (35-50 santigrat derece) tutulması arzu edilir. Yakında sodyum persülfatın (ve aynı zamanda dağlama tahtaları için benzer bir reaktif - amonyum persülfat) radyo amatörlerinin kullanımından tamamen demir klorürün yerini alacağını düşünüyorum.

Tahtaları aşındırma ekipmanı ve sürecin kendisi hakkında birkaç söz söylemek istiyorum. Her şeyden önce, asitleme çözeltisinin istenen sıcaklığını sürekli olarak korumak için bir ısıtıcıya ihtiyaç vardır.

Şahsen, kullanım dışı bir elektrikli kahve makinesinden bir ısıtma platformu kullanıyorum. Isıtma elemanının gücü 0,5 kW'dır.

Sıradan bir elektrikli soba ve diğer ısıtma yöntemlerini kullanabilirsiniz - ev yapımı bir ürünün hayal gücü için üzerinde çalışılacak bir şey var. Bulaşıklar olarak, paslanmaz çelik kaplar uygulanabilir olsa da, bunları kimyasal olarak daha dayanıklı kuvars cam (kimyasal bileşenler satan özel mağazalarda bulunabilir) veya aynı camdan yapılmış abajurlarla değiştirmek daha iyidir.

Tahta tek taraflıysa, radyelement tarafı ile bir köpük parçasına tutturmak ve ardından baskılı desenin yan tarafıyla aşındırma çözeltisi içeren bir kaba indirmek daha iyidir - tahta, dağlama çözeltisinde serbestçe yüzer ve ikame reaksiyonundan kaynaklanan maddeler kabın dibine çöker.

Tüm bu önlemlerin benimsenmesi, 0,5-0,3 mm iz genişliğine sahip neredeyse fabrika kalitesinde baskılı devre kartlarının elde edilmesini mümkün kılar ve bu, en son radyo elemanlarında yüksek kablolama yoğunluğuna sahip yeni cihazların geliştirilmesi için bir ön koşul olarak hizmet edebilir, örneğin STM32 mikro denetleyiciler ve diğerleri. özünde şüphesiz bir başarı ve geleceğe doğru bir adımdır! Materyalin yazarı: Electrodych.

PCB nedir

Bir baskılı devre kartı (PCB veya baskılı kablo panosu, PWB), yüzeyinde ve / veya hacminde bir elektronik devrenin elektriksel olarak iletken devrelerinin oluşturulduğu bir dielektrik plakadır. Baskılı devre kartı, çeşitli elektronik bileşenlerin elektriksel ve mekanik bağlantısı için tasarlanmıştır. Baskılı devre kartı üzerindeki elektronik bileşenler, genellikle lehimlenerek iletken modelin elemanlarına pimleriyle bağlanır.

Yüzeye monte montajın aksine, baskılı devre kartındaki elektriksel olarak iletken model tamamen sağlam bir yalıtım tabanı üzerine yerleştirilmiş folyodan yapılmıştır. Baskılı devre kartı, çıkış veya düzlemsel bileşenlerin montajı için montaj delikleri ve pedleri içerir. Ek olarak, baskılı devre kartlarında, kartın farklı katmanlarında bulunan elektriksel olarak bağlanan folyo bölümleri için yollar bulunur. Dış tarafta, kart genellikle koruyucu bir kaplama ("lehim maskesi") ve işaretlerle (tasarım belgelerine göre yardımcı çizim ve metin) kaplıdır.

Elektriksel olarak iletken bir desene sahip katmanların sayısına bağlı olarak, baskılı devre kartları aşağıdakilere ayrılır:

tek taraflı (OPP): dielektrik tabakanın bir tarafına yapıştırılmış yalnızca bir folyo tabakası vardır.

çift \u200b\u200btaraflı (DPP): iki kat folyo.

çok katmanlı (MPP): sadece kartın iki tarafında değil, aynı zamanda dielektriğin iç katmanlarında da folyo. Çok katmanlı PCB'ler, birkaç tek taraflı veya çift taraflı kartın birbirine yapıştırılmasıyla yapılır.

Tasarlanan cihazların karmaşıklığı ve montaj yoğunluğu arttıkça kartların üzerindeki katman sayısı da artmaktadır.

Baskılı devre kartının temeli bir dielektriktir; en yaygın kullanılan malzemeler cam elyaf laminat, getinax'tır. Ayrıca, baskılı devre kartlarının temeli, bir dielektrik (örneğin, anodize alüminyum) ile kaplı bir metal taban olabilir, izlerin bakır folyosu dielektrik üzerine uygulanır. Bu tür baskılı devre kartları, elektronik bileşenlerden ısıyı verimli bir şekilde dağıtmak için güç elektroniklerinde kullanılır. Bu durumda, kartın metal tabanı soğutucuya takılır. Mikrodalga aralığında ve 260 ° C'ye kadar sıcaklıklarda çalışan baskılı devre kartları için bir malzeme olarak, fiberglas ile güçlendirilmiş floroplastik (örneğin, FAF-4D) ve seramikler kullanılır. Esnek levhalar, kapton gibi poliimid malzemelerden yapılır.

Pano yapmak için hangi malzemeyi kullanacağız

Levha üretimi için mevcut en yaygın malzemeler Getinax ve Fiberglass'tır. Getinax kağıdı bakalit vernik, epoksi ile fiberglas tektolit ile emprenye edilmiştir. Kesinlikle fiberglas kullanacağız!

Folyolu cam elyaf laminat, epoksi reçine esaslı bir bağlayıcı ile emprenye edilmiş ve her iki tarafı 35 mikron kalınlığında elektrolitik bakır elektroliz folyo ile astarlanmış cam kumaşlar temelinde yapılan bir tabakadır. İzin verilen maksimum sıcaklık -60 ° C ile + 105 ° C arasındadır. Çok yüksek mekanik ve elektriksel yalıtım özelliklerine sahiptir, kesme, delme, damgalama yoluyla mekanik işlemeye çok uygundur.

Cam elyaf laminat esas olarak tek veya çift taraflı, 1.5 mm kalınlığında ve 35 mikron veya 18 mikron kalınlığında bakır folyo ile kullanılır. 35 mikron kalınlığında bir folyo ile 0,8 mm kalınlığında tek taraflı bir cam elyafı kullanacağız (neden aşağıda ayrıntılı olarak tartışılacaktır).

Evde baskılı devre kartları yapma yöntemleri

Levhalar kimyasal ve mekanik yöntemlerle üretilebilir.

Kimyasal yöntem ile pano üzerinde iz (şekil) olması gereken yerlerde folyoya (vernik, toner, boya vb.) Koruyucu bir bileşim uygulanır. Daha sonra levha, bakır folyoyu "aşındıran" ancak koruyucu bileşimi etkilemeyen özel bir çözeltiye (demir klorür, hidrojen peroksit ve diğerleri) daldırılır. Sonuç olarak, bakır koruyucu bileşimin altında kalır. Koruyucu bileşik daha sonra bir çözücü ile çıkarılır ve bitmiş tahta kalır.

Mekanik yöntemde bir neşter (el yapımı) veya bir freze makinesi kullanılır. Özel bir kesici, folyo üzerinde oluklar açar ve sonunda folyo ile adalar bırakır - gerekli desen.

Freze makineleri oldukça pahalıdır, ayrıca freze bıçakları pahalıdır ve küçük bir kaynağa sahiptir. Yani bu yöntemi kullanmayacağız.

En basit kimyasal yöntem manueldir. Vernikli risograf ile tahtaya izler çizilir ve ardından bir çözelti ile zehirlenir. Bu yöntem, çok ince şeritli karmaşık panoların yapılmasına izin vermez - bu yüzden bizim durumumuz da bu değil.

Pano yapmak için bir sonraki yöntem bir fotorezist kullanmaktır. Bu çok yaygın bir teknolojidir (fabrikada panolar sadece bu yöntemle yapılır) ve genellikle evde kullanılır. İnternette bu teknolojiyi kullanan panolar yapmak için birçok makale ve yöntem var. Çok iyi ve tekrarlanabilir sonuçlar verir. Ancak bu da bizim seçeneğimiz değil. Bunun ana nedeni oldukça pahalı malzemeler (zamanla bozulan fotorezist) ve ek araçlardır (UV ışığı, laminatör). Elbette, evde büyük ölçekli bir devre kartı üretiminiz varsa - o zaman fotorezist rekabetin ötesindedir - bu konuda uzmanlaşmanızı öneririz. Ayrıca, fotorezistin ekipman ve teknolojisinin, panolarda serigrafi baskı ve koruyucu maskeler üretmeyi mümkün kıldığını belirtmek gerekir.

Lazer yazıcıların ortaya çıkmasıyla, radyo amatörleri bunları pano üretimi için aktif olarak kullanmaya başladı. Bildiğiniz gibi, bir lazer yazıcı baskı için "toner" kullanır. Bu, sıcaklık altında pişen ve kağıda yapışan özel bir tozdur - sonuç olarak bir çizim elde edilir. Toner, çeşitli kimyasallara dayanıklıdır ve bu da bakır yüzeylerde koruyucu kaplama olarak kullanılmasına izin verir.

Bu yüzden yöntemimiz, toneri kağıttan bakır folyonun yüzeyine aktarmak ve ardından kalıbı elde etmek için kartı özel bir çözelti ile oymaktır.

Kullanım kolaylığı nedeniyle bu yöntem amatör radyoda çok yaygın bir kullanım kazanmıştır. Yandex veya Google'a kağıttan karta tonerin nasıl aktarılacağını yazarsanız, hemen "LUT" - lazer ütüleme teknolojisi gibi bir terim bulacaksınız. Bu teknolojiyi kullanan panolar şu şekilde yapılır: ayna versiyonunda bir iz deseni basılır, kağıt bakıra bir desenle tahtaya uygulanır, bu kağıt üstüne ütülenir, toner yumuşar ve tahtaya yapışır. Kağıt daha sonra suya batırılır ve tahta hazırdır.

İnternette bu teknolojiyi kullanarak nasıl tahta yapılacağına dair "bir milyon" makale var. Ancak bu teknolojinin, doğrudan eller ve ona çok uzun süre bağlanmayı gerektiren birçok dezavantajı vardır. Yani, hissetmek zorundasın. Panolar ilk kez çıkmıyor, her seferinde alınıyor. Laminatör kullanmak için (yeniden işleme ile - genellikle yeterli sıcaklık yoktur) çok iyi sonuçlar elde etmenizi sağlayan birçok iyileştirme vardır. Özel ısı presleri yapmanın bile yöntemleri var, ancak tüm bunlar yine özel ekipman gerektiriyor. LUT teknolojisinin temel dezavantajları:

aşırı ısınma - izler yayılır - genişler

az ısınma - izler kağıt üzerinde kalır

kağıt tahtaya "yanar" - ıslatıldığında bile çıkması zordur - sonuç olarak toner hasar görebilir. İnternette hangi kağıdı seçeceğiniz konusunda pek çok bilgi var.

Gözenekli toner - kağıdı çıkardıktan sonra, tonerin içinde mikro gözenekler kalır - bunlar aracılığıyla kart da aşındırılır - aşınmış izler elde edilir

sonucun tekrarlanabilirliği - bugün mükemmel, yarın kötü, sonra iyi - kararlı bir sonuç elde etmek çok zordur - kesinlikle sabit bir toner ısınması sıcaklığına ihtiyacınız var, kartın sabit bir basıncına ihtiyacınız var.

Bu arada, bu yöntemi kullanarak tahta yapamadım. Bunu hem dergilerde hem de kuşe kağıtta yapmaya çalıştım. Sonuç olarak, tahtaları bile bozdu - bakır aşırı ısınmadan şişti.

Bazı nedenlerden dolayı, internette başka bir toner aktarma yöntemi - soğuk kimyasal aktarım yöntemi hakkında yeterli bilgi yoktur. Tonerin alkolde çözünür değil, asetonda çözünür olması gerçeğine dayanmaktadır. Sonuç olarak, yalnızca toneri yumuşatacak bu tür bir aseton ve alkol karışımı seçerseniz, o zaman tahtaya kağıttan "yeniden yapıştırılabilir". Bu yöntemi gerçekten beğendim ve hemen meyve verdim - ilk tahta hazırdı. Ancak daha sonra ortaya çıktığı gibi% 100 sonuç verecek detaylı bilgiyi hiçbir yerde bulamadım. Bir çocuğun bile ödeme yapabileceği bir yönteme ihtiyacımız var. Ancak tahta ikinci kez işe yaramadı, sonra yine doğru malzemeleri seçmek uzun zaman aldı.

Sonuç olarak, uzun bir süre sonra, bir dizi eylem geliştirildi,% 100 olmasa da% 95 iyi bir sonuç veren tüm bileşenler seçildi. Ve en önemlisi, süreç o kadar basit ki çocuk tahtayı tamamen bağımsız bir şekilde yapabilir. Kullanacağımız yöntem budur. (tabii ki ideale daha da getirilebilir - daha iyisini yaparsanız yazın). Bu yöntemin avantajları:

tüm reaktifler ucuz, uygun fiyatlı ve güvenlidir

ek alet gerekmez (ütüler, lambalar, laminatörler - hiçbir şey olmasa da - bir tavaya ihtiyacınız var)

tahtayı bozmanın bir yolu yok - tahta hiç ısınmıyor

kağıt kendi kendine çıkar - toner transferinin sonucu görünür - transferin çıkmadığı yerde

tonerde gözenek yok (kağıtla kapatılmışlar) - buna göre leke yok

1-2-3-4-5 yapın ve her zaman aynı sonucu elde ederiz - neredeyse% 100 tekrarlanabilirlik

Başlamadan önce hangi panolara ihtiyacımız olduğunu ve bu yöntemi kullanarak evde neler yapabileceğimizi görelim.

Üretilen panolar için temel gereksinimler

Modern sensörler ve mikro devreler kullanarak mikrodenetleyicilere dayalı cihazlar yapacağız. IC'ler gittikçe küçülüyor. Buna göre, aşağıdaki kart gereksinimleri karşılanmalıdır:

panolar iki taraflı olmalıdır (kural olarak, tek taraflı bir panoyu ayırmak çok zordur, evde dört katmanlı panolar yapmak oldukça zordur, mikrodenetleyicilerin parazite karşı korumak için bir toprak katmanına ihtiyacı vardır)

izler 0,2 mm kalınlığında olmalıdır - bu boyut oldukça yeterlidir - 0,1 mm daha da iyi olur - ancak leke olasılığı vardır, lehimleme sırasında atıkları izler

izler arasındaki boşluklar - 0,2 mm - bu neredeyse tüm şemalar için yeterlidir. Boşluğun 0.1 mm'ye düşürülmesi, izlerin birleştirilmesiyle ve kartın kısa devreler için kontrol edilmesinin zorluğuyla doludur.

Koruyucu maskeler kullanmayacağız, serigrafi de yapmayacağız - bu üretimi zorlaştıracak ve kendiniz için bir tahta yaparsanız buna gerek kalmaz. Yine bu konu hakkında internette çok fazla bilgi var ve dilerseniz kendiniz bir "marafet" oluşturabilirsiniz.

Tahtaları tamir etmeyeceğiz, bu da gerekli değil (100 yıldır bir cihaz yapmadığınız sürece). Koruma için vernik kullanacağız. Ana hedefimiz, evde cihaz için hızlı, verimli ve ucuz bir şekilde bir kart yapmaktır.

Bitmiş tahta böyle görünüyor. yöntemimizle yapılmıştır - 0,25 ve 0,3 izler, 0,2 mesafeler

2 tek taraflıdan çift taraflı bir tahta nasıl yapılır

Çift taraflı tahtalar yapmanın sorunlarından biri, kenarları yollarla eşleşecek şekilde hizalamaktır. Genellikle bunun için bir "sandviç" yapılır. Bir kağıt yaprağına aynı anda 2 taraf yazdırılır. Levha ikiye bükülür, yanlar özel işaretler kullanılarak tam olarak ışığa hizalanır. İçine çift taraflı bir textolite gömülüdür. LUT yöntemi ile böyle bir sandviç ütülenir ve çift taraflı bir tahta elde edilir.

Bununla birlikte, tonerin soğuk transfer yöntemi ile transferin kendisi bir sıvı ile gerçekleştirilir. Ve bu nedenle, bir tarafı diğeriyle aynı anda ıslatma sürecini organize etmek çok zordur. Elbette bu da yapılabilir, ancak özel bir cihaz yardımıyla - mini bir baskı (mengene). Toneri aktarmak için sıvıyı emen kalın kağıtlar alın. Tabakalar, sıvının damlamaması ve tabakanın şeklini koruması için ıslatılır. Ve sonra bir "sandviç" yapılır - nemlendirilmiş bir çarşaf, fazla sıvıyı emmek için bir tuvalet kağıdı, desenli bir çarşaf, iki taraflı bir tahta, desenli bir tabaka, bir tuvalet kağıdı, yine nemli bir tabaka. Bütün bunlar bir mengenede dikey olarak kenetlenir. Ama bunu yapmayacağız, daha kolay yapacağız.

Levha üretimi için forumlarda, çok iyi bir fikir geçti - çift taraflı bir tahta yapmanın sorunu nedir - bir bıçak alıp tekstoliti ikiye böldük. Fiberglas katmanlı bir malzeme olduğu için belli bir beceri ile yapılması zor değildir:

Sonuç olarak, 1,5 mm kalınlığındaki çift taraflı tahtadan iki tek taraflı yarım elde ederiz.

Sonra, iki tahta yapıyoruz, deliyoruz ve hepsi bu - mükemmel şekilde hizalanmışlar. Textolite'i tam olarak kesmek her zaman mümkün olmadı ve sonuç olarak fikir, hemen 0.8mm kalınlığında ince tek taraflı bir textolite kullanmaya başladı. O zaman iki yarıyı yapıştırmanıza gerek kalmaz, bunlar viaslarda, düğmelerde, konektörlerde lehimlenmiş jumperlar tarafından tutulur. Ancak gerekirse epoksi yapıştırıcı ile sorunsuz bir şekilde yapıştırılabilir.

Böyle bir yolculuğun temel avantajları:

Textolite 0.8mm kalınlığında kağıt üzerinde makasla kolayca kesilebilir! Herhangi bir şekilde yani vücudun altını kesmek çok kolaydır.

İnce textolite - şeffaf - alttan bir ışık tutuşturarak, tüm izlerin, kapanmaların, kırılmaların doğruluğunu kolayca kontrol edebilirsiniz.

Bir tarafı lehimlemek daha kolaydır - diğer taraftaki bileşenler karışmaz ve mikro devre pimlerinin sivri uçlarını kolayca kontrol edebilirsiniz - kenarları en uçtan bağlayabilirsiniz

İki kat daha fazla delik açmanız gerekir ve delikler biraz çakışabilir

Levhaları yapıştırmazsanız yapının sertliği biraz kaybolur ve yapıştırma çok uygun değildir

0,8 mm kalınlığında tek taraflı cam elyafı satın almak zordur, esas olarak 1,5 mm satılır, ancak alamazsanız, daha kalın bir tektoliti bıçakla kesebilirsiniz.

Ayrıntılara geçelim.

Gerekli aletler ve kimyasallar

Aşağıdaki bileşenlere ihtiyacımız var:

Artık tüm bunlara sahip olduğumuza göre, adım adım yapıyoruz.

1. InkScape ile yazdırmak için bir kağıt yaprağına pano katmanlarının düzeni

Otomatik pens seti:

İlk seçeneği öneriyoruz - daha ucuzdur. Ardından, telleri lehimlemeniz ve motora bir anahtar (tercihen bir düğme) gerekir. Motoru hızla açıp kapatmayı kolaylaştırmak için düğmeyi gövde üzerine yerleştirmek daha iyidir. Bir güç kaynağı almaya devam eder, 1A'lık (belki daha az) bir akımla herhangi bir 7-12V güç kaynağı alabilirsiniz, eğer böyle bir güç kaynağı yoksa, 1-2A'da USB şarjı veya bir Krona pil uygun olabilir (sadece denemeniz gerekir - tüm şarjlar değil motorlar çalışmayabilir).

Matkap hazır, delebilirsiniz. Ancak kesinlikle 90 derecelik bir açıyla delmeniz gerekiyor. Bir mini makine kurabilirsiniz - İnternette çeşitli planlar vardır:

Ancak daha kolay bir çözüm var.

Delme tezgahı

Tam olarak 90 derecede delmek için, delmek için bir mastar yapmak yeterlidir. Bunu yapacağız:

Yapması çok kolay. Herhangi bir plastikten bir kare alıyoruz. Matkabımızı bir masaya veya başka bir düz yüzeye koyarız. Ve gerekli matkapla plastikte bir delik açıyoruz. Matkabın yatay olarak hizalandığından emin olmak önemlidir. Motoru bir duvara veya raya ve plastiğe de yaslayabilirsiniz. Ardından, büyük bir matkapla pens için bir delik açın. Matkap görünür olacak şekilde arka taraftan bir parça plastik delin veya kesin. Altta kaymaz bir yüzeye - kağıt veya kauçuk yapıştırabilirsiniz. Her matkap için böyle bir aparat yapılmalıdır. Bu, mükemmel şekilde hassas delme sağlayacaktır!

Bu seçenek de uygundur, plastiğin bir kısmını yukarıdan kesin ve köşeyi alttan kesin.

İşte onunla nasıl delinir:

Matkabı, pens tamamen daldırıldığında 2-3 mm dışarı çıkacak şekilde kelepçeleyin. Matkabı delmenin gerekli olduğu yere koyarız (tahtayı aşındırırken, bakırda mini bir delik şeklinde delinecek bir işaretimiz olacak - Kicad'da bunun için özel olarak bir daw koyarız, böylece matkap kendi başına oraya çıkacaktır), jig'e basın ve motoru açın - delik hazır. Aydınlatma için bir el fenerini masaya yerleştirerek kullanabilirsiniz.

Daha önce yazdığımız gibi, yalnızca bir tarafa - rayların oturduğu yerde - delikler açabilirsiniz - ikinci yarı, ilk kılavuz deliği boyunca bir iletken olmadan delinebilir. Bu biraz enerji tasarrufu sağlar.

8. Tahtanın kalaylanması

Neden levhalar - esas olarak bakırı korozyondan korumak için. Kalaylamanın ana dezavantajı, levhanın aşırı ısınması, paletlerin olası hasar görmesidir. Lehimleme istasyonunuz yoksa - kesinlikle - tahtayı tamir etmeyin! Eğer öyleyse, risk minimumdur.

Levhayı ROSE alaşımı ile kaynar suda kalaylayabilirsiniz, ancak pahalı ve elde edilmesi zordur. Kalaylama, normal lehimle daha iyidir. Bunu verimli bir şekilde yapmak için çok ince bir katmanla basit bir cihaz yapılmalıdır. Parçaları lehimlemek için bir parça örgü alıyoruz ve sokmanın üzerine koyuyoruz, bir tel ile sokmaya tutturuyoruz, böylece sıçramaması için:

Kartı akı ile kaplıyoruz - örneğin LTI120 ve örgü de. Şimdi örgü içinde teneke topluyoruz ve tahta boyunca sürüyoruz (boya) - mükemmel bir sonuç elde ediliyor. Ancak kullanım ilerledikçe örgü bozulur ve bakır tüyler tahtada kalmaya başlar - çıkarılmaları gerekir, aksi takdirde kısa devre olur! Tahtanın arkasına bir el feneri yakarak bunu görmek çok kolay. Bu yöntemle, güçlü bir havya (60 watt) veya bir ROSE alaşımı kullanmak iyidir.

Sonuç olarak, tahtaları kalaylamak değil, en sonunda cilalamak daha iyidir - örneğin, PLASTIC 70 veya KU-9004 otomobil parçalarından satın alınan basit bir akrilik vernik:

Toner aktarım yönteminin ince ayarı

Yöntemde, kendilerini ayarlamaya ödünç veren iki nokta vardır ve hemen işe yaramayabilir. Bunları kurmak için, 0,3 ila 0,1 mm ve 0,3 ila 0,1 mm arasında farklı aralıklarla farklı kalınlıklarda kare spiral paletler olan Kicad'da bir test tahtası yapmanız gerekir. Bu örneklerden birkaçını aynı anda tek bir sayfaya yazdırıp ayarlamalar yapmak daha iyidir.

Düzelteceğimiz olası sorunlar:

1) izler geometriyi değiştirebilir - yayılır, genişler, genellikle çok önemsiz bir şekilde 0,1 mm'ye kadar - ancak bu iyi değildir

2) toner karta iyi yapışmayabilir, kağıdı çıkarırken çıkabilir, karta zayıf bir şekilde yapışabilir

Birinci ve ikinci sorunlar birbirine bağlıdır. Ben birinciyi çözerim, sen ikinciye gelirsin. Bir uzlaşma bulunmalı.

İzler iki nedenden dolayı yayılabilir - çok büyük basınç ağırlığı, ortaya çıkan sıvıda çok fazla aseton. İlk adım, yükü azaltmaya çalışmaktır. Minimum yük yaklaşık 800 gr'dır, altına indirmemelisiniz. Buna göre yükü herhangi bir baskı yapmadan koyarız - sadece üstüne koyarız ve bu kadar. Fazla solüsyonun iyi emilmesi için 2-3 kat tuvalet kağıdı olmalıdır. Yükü kaldırdıktan sonra kağıdın mor lekeler içermeyen beyaz olmasını sağlamalısınız. Bu tür lekeler, tonerin çok sıcak olduğunu gösterir. Yükü ayarlamak mümkün olmasaydı, yollar hala bulanıklaşır, o zaman solüsyondaki oje sökücü oranını arttırırız. 3 birim likit ve 1 birim asetona yükseltilebilir.

İkinci problem, eğer geometri ihlali yoksa, yükün yetersiz ağırlığını veya az miktarda asetonu gösterir. Yine, yükle başlamaya değer. 3kg'dan fazlası mantıklı değil. Toner karta hala iyi yapışmazsa, aseton miktarını artırmanız gerekir.

Bu sorun esas olarak oje çıkarıcınızı değiştirdiğinizde ortaya çıkar. Ne yazık ki, bu kalıcı ve saf bir bileşen değil, ancak onu bir başkasıyla değiştirmek mümkün olmadı. Onu alkolle değiştirmeye çalıştım, ancak görünüşe göre homojen bir karışım olmadığı ortaya çıktı ve toner bir çeşit lekeyle yapışıyor. Ayrıca oje çıkarıcı aseton içerebilir, o zaman daha azına ihtiyaç duyacaktır. Genel olarak, sıvı bitene kadar bu ayarı bir kez yapmanız gerekecektir.

Kurul hazır

Kartı hemen lehimlemezseniz, korunmalıdır. Bunu yapmanın en kolay yolu, onu alkol reçine tozu ile kaplamaktır. Lehimlemeden önce, bu kaplamanın örneğin izopropil alkol ile çıkarılması gerekecektir.

Alternatif seçenekler

Ayrıca bir tahta da yapabilirsiniz:

Ek olarak, Easy EDA gibi özel bir PCB hizmeti popülerlik kazanıyor. Daha karmaşık bir panoya ihtiyacınız varsa (örneğin, 4 katmanlı), o zaman bu tek çıkış yoludur.