Əməliyyat və cihaz gücləndiriciləri ilə marşrutlaşdırma lövhələrinin kiçik sirləri
- Əşyaların İnterneti,
- Səs,
- Başlayanlar üçün elektronika
- Dərslik
Lövhələrin layihələndirilməsi zamanı
Heç bir şey bu qədər ucuz gəlmir
Və o qədər də yüksək qiymətləndirilmir
Necə düzgün izləmək olar.
Əşyaların İnterneti və çap dövrə lövhələrinin mövcudluğu dövründə və yalnız LUT texnologiyasından istifadə etməklə deyil, onların dizaynı çox vaxt bütün fəaliyyəti rəqəmsal texnologiya ilə əlaqəli olan insanlar tərəfindən həyata keçirilir.
Sadə bir rəqəmsal lövhəni marşrutlaşdırarkən belə, layihələrimdə və inkişaf vəziyyətində həmişə əməl etdiyim danışılmamış qaydalar var. ölçü cihazları sxemlərin rəqəmsal-analoq bölmələri ilə bu sadəcə zəruridir.
Bu yazıda mən təcrübəsiz dizaynerləri sabit bir əməliyyat dövrəsi əldə etmək və ölçmə xətasını azaltmaq və ya səs yolunun təhrif əmsalını minimuma endirmək üçün riayət edilməli olan bir sıra elementar üsullara yönəltmək istəyirəm. Aydınlıq üçün məlumat iki nümunə şəklində təqdim olunur.
İkinci nömrəli misal. Sadə bir op-amp dövrəsinin izlənməsi
düyü. 1. Op-amp gücləndirici dövrə
düyü. 2. Gücləndirici lövhəni op-ampa izləmək üçün iki seçim
Bugünkü məqalənin mövzusu ilə birbaşa əlaqəli olmayan kiçik bir mövzu
Digər növ mikrosxemlərə, xüsusən də ADC-lərə, DAC-lərə və mikrokontrollerlərin çoxsaylı güc pinlərinə enerji verərkən eyni texnikadan istifadə etməyi şiddətlə tövsiyə edirəm. Daxili analoq mikrokontroller modullarından - ADC, DAC, komparatorlar, istinad gərginlik mənbələrindən istifadə edirsinizsə, məlumat cədvəlinə baxmaq üçün tənbəl olmayın və hansı bloklayıcı kondansatörlərin, hansı miqdarda və harada quraşdırılmalı olduğuna baxın. Bir filtr şəklində bir ayırma sxemi və ya ən azı əsas arasında bir müqavimət rəqəmsal güc mikrokontroller və analoq. Analoq zəmini ayrıca çoxbucaqlı və ya ekran təbəqəsi kimi yerləşdirmək və bir nöqtədə əsas yerə birləşdirmək daha yaxşıdır, bəzi hallarda filtr vasitəsilə faydalıdır.
Dövrə elementləri rəy ters çevrilməyən girişə mümkün qədər yaxın yerləşdirilməlidir ki, bu da yüksək empedanslı giriş dövrəsinə müdaxilə ehtimalını minimuma endirir.
Gəlin daha ciddi bir şeyə keçək və maraqlı hal izləmənin son dərəcə vacib ola biləcəyi ölçmə sahəsindən.
Bir nömrəli nümunə. Cihaz gücləndiricisində cari istehlak monitorunun izlənməsi
düyü. 3. Cihaz op-amp istifadə edərək cari monitorinq sxemi
Şəkildə cari istehlak sayğacının diaqramı göstərilir. Ölçmə elementi güc dövrəsinə daxil olan şunt müqavimətidir. Cərəyanın ölçüldüyü yükdür R yük. Ölçülmüş gərginlik müqavimətdən çıxarılır R R1, R2, C1-C3 elementlərində simmetrik sxemdən istifadə edərək şunt və süzülür. U2 çipi istinad gərginliyini təmin etməyə xidmət edir. R4, C5 - çıxış filtri.
İzləyərkən, əlbəttə ki, yuxarıda verilmiş bütün tövsiyələrə əməl etməlisiniz.
düyü. 4. Gücləndirici lövhənin bir cihaz op-amp üzərində yönləndirilməsi üçün iki seçim
Sol diaqramın çatışmazlıqlarına baxaq:
- Diferensial girişimiz olduğundan onun iki siqnal yolunu mümkün qədər simmetrik etmək lazımdır. Siqnal xəttinin keçiriciləri eyni uzunluqda olmalı və bir-birinə yaxın olmalıdır. İdeal olaraq bir-birindən eyni məsafədə;
- İstinad izləyicisi IC alət gücləndiricisinin istinad gərginlik girişinə mümkün qədər yaxın yerləşdirilməlidir.
Divarda dolu silah saxlamayın. Bir gün mütləq çəkəcək və bunun üçün ən əlverişsiz anı seçəcək.
Qiymətlərin optimallaşdırılması ilə çap dövrə lövhələrini inkişaf etdirərkən bir sıra problemlər yaranır. əsas məsələlər. İlkin məqsəd mümkün qədər kiçik inkişaf ola bilər çap dövrə lövhəsi, bütün sistemlər üçün bu ən ucuz həll olmaya bilər. PCB ölçüsünü azaltmaq PCB təbəqələrinin sayını artırmaqla mümkündür ki, bu da öz növbəsində layihə irəlilədikcə böyük xərclərə səbəb ola biləcək EMC problemlərini ortaya qoyur.
Elektromaqnit Müdaxilə, EMI və ya Elektromaqnit Uyğunluğu, EMC PCB dizaynında əsas amildir. Dizayner çap dövrə lövhələrinin dizaynında və istehsalında küncləri kəsərsə, bütün cihazın elektromaqnit uyğunluğunun təmin edilməsi olduqca baha başa gələ bilər, buna görə də bəzi qənaət edən yanaşmalar ən başlanğıcda aradan qaldırılmalıdır. Komponentlər EMI ilə qarşılıqlı əlaqədə olarsa və ya yayarlarsa, sınaq mərhələsində EMC tələblərinə cavab vermək üçün yüksək xərclər tələb olunacaq.
Dörd qatlı lövhə EMI qorunması və lövhənin marşrutlaşdırılmasının optimal balansı hesab edilsə də, eyni xüsusiyyətlərə malik iki qatlı lövhənin dizaynı çox vaxt mümkündür. pulsuz vəsait kimi PCB izləri DesignSpark PCB. Bu, gələcək sınaqlara təsir etmədən çap dövrə lövhəsinin istehsalının dəyərinin əhəmiyyətli dərəcədə azaldılmasını təmin edir.
Siqnal qayıdış yolları ən çox olur mürəkkəb problemçap dövrə lövhələrini izləyərkən. Mikrokontrolörün siqnal pininə qoşulmuş hər bir iz altında qayıdış zəmini izləmək olduqca çətin olardı, lakin yer müstəvisi olan dörd qatlı lövhə məhz bunu təmin edir. İzlərin harda olmasının əhəmiyyəti yoxdur, onların altında həmişə torpağa dönüş yolu var.
İki qatlı lövhədə xüsusiyyətlər baxımından yer müstəvisinə ən yaxın olan yer torudur ki, bu da siqnal izlərindən elektromaqnit müdaxiləsinin emissiyasını azaldır. Qayıdış yolunu siqnal izi altında yönləndirərək loop sahəsinin azaldılması ən çox olur səmərəli şəkildə Bu problemin həlli və zəmin şəbəkəsinin yaradılması ən çox mühüm mərhələ(layout planlaşdırdıqdan sonra) PCB izində
Bir qəfəs yaratmaq bir səth yaradır
Şəbəkə generasiyası ikiqatlı lövhələrdə EMC-yə nail olmaq üçün əsas texnikadır. Elektrik şəbəkəsinə çox bənzəyir, torpaqlanmış keçiricilər arasında düzbucaqlı birləşmələr şəbəkəsidir. Əslində, bu, dörd qatlı lövhə ilə eyni EMI azaldılmasını təmin edən və hər bir siqnal izi altında yerə qayıtma yolu yaratmaq və azaldılması ilə SMM təkmilləşdirmələrini təmin etmək üçün dörd qatlı lövhədə istifadə edilən yer müstəvisini emissiya edən yer müstəvisi yaradır. mikrokontroller və gərginlik tənzimləyicisi arasındakı empedans.
Şəbəkə generasiyası torpaq yollarını genişləndirməklə və PCB-nin bütün səthində torpaq əlaqələri şəbəkəsi yaratmaq üçün əsaslı keçirici planar fiqurlar yaratmaqla həyata keçirilir. Məsələn, PCB-də əsasən şaquli şəkildə işləyən üst qat izləri və əsasən üfüqi istiqamətdə işləyən alt qat izləri varsa, bu, adətən iki mərhələdə həyata keçirilən siqnal naqilləri altında yerə qayıtma yollarının yönləndirilməsi şərtlərini artıq pisləşdirir:
- əvvəlcə bütün topraklama keçiriciləri tutmaq üçün genişləndirilir ən böyük məkançap dövrə lövhəsində;
- sonra hər şey boş yer torpaqlanmış səthlə doldurulur.
Bu yanaşmanın məqsədi iki qatlı PCB-də mümkün qədər çox ızgara yaratmaqdır. PCB düzenində kiçik dəyişikliklər əlavə birləşmələrə torpaq şəbəkəsinin sahəsini artırmağa imkan verə bilər.
PCB rayonlaşdırılması
PCB rayonlaşdırılması bir PCB-nin səs-küyünü və EMI-ni azaltmaq və bununla da əlavə PCB təbəqələrinə ehtiyacı azaltmaq üçün istifadə edilə bilən başqa bir texnikadır. Bu texnologiya, naqilləri yönləndirməzdən əvvəl boş lövhədə komponentlərin yerini müəyyənləşdirmək prosesi olan komponentlərin düzülüşü ilə eyni əsas məna daşıyır. PCB rayonlaşdırılması, funksionallığı qarışdırmaqdansa, oxşar funksionallığı PCB-nin bir sahəsinə yerləşdirmək üçün bir az daha mürəkkəb bir prosesdir. müxtəlif komponentlər birlikdə. Mikrokontrollerlər də daxil olmaqla yüksək sürətli məntiq güc dövrələrinə mümkün qədər yaxın yerləşdirilir, yavaş komponentlər daha uzaqda, analoq komponentlər isə daha uzaqda yerləşir. Bu yanaşma əhəmiyyətli dərəcədə təsir göstərir EMC çap olunub haqları.
Bu tənzimləmə ilə yüksək sürətli məntiq digər siqnal yollarına daha az təsir göstərir. Kristal döngənin analoq sxemlərdən, aşağı sürətli siqnallardan və bağlayıcılardan uzaqda yerləşməsi xüsusilə vacibdir. Bu qayda həm çap dövrə lövhələrinə, həm də cihazın içərisində komponentlərin yerləşdirilməsinə aiddir. Rezonator və ya mikrokontroller ətrafında kabel dəstələri yerləşdirən planlardan qaçınmaq lazımdır, çünki bu kabellər səs-küyü toplayacaq və ətrafa daşıyacaq. Beləliklə, rayonlaşdırma həm də çap dövrə lövhəsində bağlayıcıların yerləşdirilməsini müəyyən edir.
PCB Dizayn Alətləri
EMC optimallaşdırmasını nəzərə alaraq dizaynı dəstəkləmək üçün bir çox dizayn alətləri mövcuddur. Bu vasitələrdən biri DesignSpark PCB son versiya marşrutlaşdırma tamamlandıqdan sonra yoxlama yerinə yetirərkən deyil, marşrutlaşdırma zamanı dizayn qaydalarının yoxlanılmasını (DRC) dəstəkləyən . Bu, xüsusilə PCB-ni xərc üçün optimallaşdırarkən faydalıdır, çünki hər hansı bir münaqişə və ya səhv dərhal siqnal edilir və həll edilə bilər. Əlbəttə ki, bu yoxlamalar dizayner tərəfindən göstərilən məlumatların tamlığından asılıdır, lakin bu yanaşma marşrutlaşdırma prosesini sürətləndirməyə və beləliklə, digər vacib məsələlərə vaxt ayırmağa imkan verir.
5-ci versiyada DesignSpark PCB onlayn yoxlama dizayn qaydaları interaktiv redaktə əməliyyatları nəticəsində əlavə edilmiş və ya köçürülmüş hər hansı komponentləri yoxlayır. Məsələn, köçürülmüş komponentə qoşulmuş bütün naqillər və əl ilə marşrutla əlavə edilmiş bütün naqillər yoxlanılır.
Versiya 5, həmçinin avtobuslar üçün dəstək əlavə edir ki, konduktorları asanlıqla qruplaşdırmaq və bir yerdə marşrutlaşdırmaq mümkün olsun. Dizayndakı bütün əlaqələri çəkmək və onları hər bir pinlə birləşdirmək əvəzinə, dizayner komponentin pin birləşmələrini siqnalın ötürüldüyü avtobusa əlavə etməklə avtobuslardan istifadə edərək daha az qarışıq dizayn yarada bilər.
Şəkil 1: DesignSpark PCB Versiya 5-ə şinlərin əlavə edilməsi
Təkərlər açıq və ya qapalı ola bilər. Qapalı avtobus müəyyən bir avtobus üçün əvvəlcədən təyin edilmiş konduktor adlarının toplusudur və yalnız həmin konduktorlar verilmiş avtobusa qoşula bilər, açıq avtobus isə istənilən konduktoru əhatə edə bilər.
Bu xüsusiyyətlər avtobusları marşrutlaşdırarkən məna kəsb etsə də, onlar çap edilmiş elektron lövhədə digər keçiriciləri istiqamətləndirmək üçün istifadə edilə bilər. Sxemlərdə şinlərdən istifadə etmək qabiliyyəti çoxsaylı EMI-yə meylli keçiriciləri onların ətrafdakı torpaq qaytarma keçiriciləri ilə qruplaşdırmaqla dizaynı daha sadə və aydın etməyə kömək edə bilər və bununla da layihələndirilən lövhədə EMI-ni azalda bilər. Yaxşı qayda Qayda odur ki, lövhənin kənarında heç vaxt EMI yayan keçiriciləri işə salmayın, bu, kiçik iki qatlı lövhələr üçün çətin ola bilər. Konnektorlar, rezonator dövrələri, relelər, rele sürücüləri kimi bu dövrələrin induksiya oluna biləcəyi yerlərdən EMF buraxmayan sxemləri çıxararaq elektromaqnit müdaxiləsi həmçinin elektromaqnit uyğunluğunu yaxşılaşdırmağa kömək edir.
Nəticə
Xərcləri azaltmaq üçün tələb olunan sadəliklə bir PCB dizaynı çox qatlı lövhənin zənginliyindən istifadə etməkdən daha çətin bir işdir.
Bəzi EMC problemləri yayıla biləcək hər hansı siqnalları basdırmaq üçün birləşdirici kondansatörlərdən və ferrit muncuqlardan istifadə etməklə həll edilə bilər, lakin bu, dizayna mürəkkəblik əlavə edir və istehsal xərclərini artırır. Zonalaşdırma və müdaxilə mülahizələrindən istifadə etməklə EMI və EMC problemləri düzgün dizayn qaydaları ilə minimuma endirilə bilərsə, elektrik enerjisi və yer şəbəkələrinin yaradılması dörd və ya altı qatlı dizaynda mümkün olduğu kimi iki qatlı lövhədə eyni səviyyədə qorunma təmin edə bilər. Bu, nəinki lövhə istehsalının maya dəyərini azaldır, həm də elektromaqnit uyğunluğu da daxil olmaqla etibarlılığı və performansı yaxşılaşdırır, beləliklə, xərcləri azaldır. həyat dövrü avadanlıq.
Lövhələri tərtib edərkən "rake" haqqında bir az.
Bir çox dizaynda elektrik dövrələrinin naqillərində ən tipik səhv: op-amp-ın "+" və "-" təchizatı xətləri boyunca bloklama tutumları bir-birindən uzaq yer təbəqəsinə atılır, yəni dövrə cərəyanının istehlakı. op-amp yer qatından axır. Bu qablar elə yerləşdirilməlidir ki, onların torpaq qatına qoşulma nöqtələri arasındakı məsafə minimal olsun. Yüksək tezlikli bloklama - 1206 ölçülü SMD kondansatörləri DIP-8 korpusunun altına asanlıqla uyğunlaşa bilər və bəzi bacarıqlarla - 1210. Təbii ki, yaranan cərəyan axını dövrəsinin sahəsi də minimal olmalıdır, bu, sözsüzdür.
Hər bir IC-nin güc sxemlərindəki rezistorlar naqilləri çox sadələşdirir, çünki jumper kimi xidmət edir və “+” və “-” enerji təchizatının bir-birinə yaxın yerləşdirilməsinə imkan verir ki, bu da elektrik dövrələrindən siqnal/çıxış cərəyanlarının emissiyasını azaltmaq üçün çox arzu edilir.
Yerin açıq şəkildə ayrılması olmadan yer müdaxiləsini yatırtmaq üçün zərif (lakin çox əmək tələb edən) bir üsul da var, xüsusilə də iki tərəfli lövhələrdən istifadə edərkən faydalıdır - maksimum konservasiya bir tərəfdən möhkəm bir "torpaq" təbəqəsi (yəni, əslində digər tərəfdən bir qatlı dövrə sxemi, minimum "tullananlar" ilə), bu yer müstəvisi boyunca güc cərəyanlarının axınının konturlarının hərtərəfli təhlili və ekvipotensial nöqtələrin tapılması, yəni. güc/yük dövrələrində cərəyanlar yerdən axdığı zaman potensial fərqi sıfıra yaxın olan nöqtələr. Bu nöqtələr "siqnal" torpaq sancaqları kimi istifadə olunur. Cari axın konturlarının növü, zəruri hallarda, əlavə kəsiklər tətbiq etməklə və ya əksinə, naqil şəraitinə uyğun olaraq yaranan torpaq qatının bölmələrində keçidlər etməklə dəyişdirilə bilər.
Topologiya/cari axın məsələlərinin ən ətraflı öyrənilməsi və s. nüvə silahlarının və ya impulslu EMP generatorlarının partlaması nəticəsində yaranan EMP impulslarına davamlı cihazların layihələndirilməsi üsullarının yaradılması üçün həyata keçirilmişdir. Təəssüf ki, bu mövzuda nəşrlər səpələnmişdir və üstəlik, onlar hələ də "masa altında" qalırlar. Mən illüstrativ məqalələrdən birini skan etdim, amma onu bura əlavə edə bilmirəm - qoşmaların sayına məhdudiyyət seçilib.
PP dizaynı haqqında.
Dərhal qeyd etmək lazımdır ki, bəzən sadə yanaşma - "daha çox qat daha yaxşıdır" - sırf analoq (və qismən rəqəmsal) sxemlər üçün işləmir. Həddindən artıq çoxlu amillər var.
Getinax/fiberglas üzərində tək/iki qatlı PP, deşiklərin metalizasiyası olmadan - hazırda yalnız çox iş üçün uyğundur. sadə cihazlar böyük (>>10000) seriyada. Əsas çatışmazlıqlar sərt iş şəraitində aşağı etibarlılıqdır (soyulma səbəbindən əlaqə yastıqları/mexaniki vibrasiya və istilik dövrləri zamanı keçiricilər, çuxurların divarları vasitəsilə nəm/selin yığılması), həmçinin mürəkkəblik (və yüksək qiymət) keyfiyyət bəzi naqillər mürəkkəb sxemlər. Quraşdırma sıxlığı aşağıdır (ümumi taxta sahəsinin hər kvadrat santimetrinə adətən 3...4 pindən çox deyil). Üstünlük həddindən artıq sadəlik və istehsalın aşağı qiymətidir (ilə böyük həcmlər və təxminən 0,38 mm dizayn standartları - 0,3 dollardan az / kv. dm) metallaşmanın olmaması və qazma deliklərini onları zımbalamaqla əvəz etmək imkanı ilə.
BGA paketlərinin və portativ avadanlıqların istehsalında etibarlılığı qoruyarkən montaj sıxlığının artırılması tələbləri, bir və ya hər iki tərəfdən lövhədə adi (keçirici) deşiklərə əlavə olaraq, vidalar vasitəsilə korlar əmələ gəldikdə, mikrovia texnologiyasının inkişafına səbəb oldu ( adətən lazerlə) deşiklərin metallaşdırılması ilə bir dövrədə metallaşdırılan alt təbəqəyə. Belə keçid üçün təmas sahəsinin ölçüsü (0,2...0,3 mm) keçid çuxuruna nisbətən çox kiçikdir və qalan təbəqələrdə marşrutlaşdırma pozulmur. Bundan əlavə, bəzi hallarda mikrovia kiçik ölçüsü və dərinliyi (0,1...0,15 mm-dən çox olmayan) səbəbindən lehimin nəzərəçarpacaq hissəsinin çuxurdan çıxması riski olmadan SMD elementinin kontakt padinə yerləşdirilə bilər. Bu, naqil sıxlığını çox artırır, çünki Bir qayda olaraq, adi vizalar SMD elementlərinin yastıqlarına yerləşdirilə bilməz. Mikroviya daxili təbəqələrdə də formalaşa bilər, lakin bunun istehsalı əhəmiyyətli dərəcədə çətin və bahalıdır.
Mis qalınlığı və lövhələrin örtülməsi haqqında bir neçə söz. Lövhələrin əsas hissəsi folqa qalınlığı 35, 18 və 9 mikron olan materiallar üzərində hazırlanır, xarici təbəqələrdəki deşiklərin metallaşdırılması zamanı daha 15-25 mikron mis əlavə olunur (içində ~ 20 mikron olmalıdır). deşiklər). Dizayn standartları 0,127 və ya daha az olan lövhələr adətən folqa qalınlığı ~9 mikron olan material üzərində hazırlanır (folqa nə qədər incə olarsa, daha az təhrif keçiricilərin yanal kəsilməsinə görə naxışın forması). “Misin kiçik kəsiyi” üçün narahat olmağa dəyməz, çünki çap keçiriciləri görünür yaxşı soyutma quraşdırma naqilindən (3...10 A/kv. mm) daha yüksək cərəyan sıxlığına (~ 100 A/kv. mm) icazə verin. Xarici təbəqələrdəki son qalınlıq, deşiklərin metalizasiyası zamanı misin çökməsi səbəbindən təbii olaraq orijinal folqadan daha böyük olur. Düz keçiricilərin müqaviməti baxımından onların həndəsəsindən asılıdır sadə qanun: kvadrat müqavimət x kvadratların sayı. Kvadratın müqaviməti onun mütləq ölçüsündən deyil, yalnız materialın qalınlığından və keçiriciliyindən asılıdır. Yəni, eni 0,25 mm və uzunluğu 10 mm (yəni 40 kvadrat) olan bir keçiricinin müqaviməti eni 2,5 və uzunluğu 100 ilə eynidir. 35 mikron mis folqa üçün bu, təxminən 0,0005 Ohm-dir. /kvadrat. Sənaye lövhələrində, folqa üzərində deşikləri metallaşdırarkən, əlavə bir mis təbəqəsi qurulur ki, kvadratın müqaviməti yuxarıda göstərilənlərlə müqayisədə daha 20 faiz azalır. Baxım, hətta "yağ" da müqavimətə az təsir göstərir, onun məqsədi keçiricilərin qısa müddətli şok cərəyanından yanmaması üçün istilik tutumunu artırmaqdır; Fotomaska korreksiyasından (yəni, alt kəsiklər üçün düzəlişlər tətbiq etməklə) və anizotrop aşındırmadan istifadə edərək, istehsalçılar dizayn standartlarının 30-40% -ə qədər orijinal folqa qalınlığı olan lövhələr istehsal edə bilirlər, yəni. ən qalın folqa 105 mikron istifadə edərkən (və mis çökmə nəzərə alınmaqla - haradasa 125-130 mikron ətrafında), dizayn standartları 0,3...0,35 mm ola bilər.
Üçün daha əhəmiyyətli bir məhdudiyyət güc dövrələri budur icazə verilən cərəyan, keçid dəliyindən keçərək, onun içindəki metallaşmanın qalınlığı kiçik olduğundan (15...25 μm) və bir qayda olaraq, folqa qalınlığından asılı olmadığı üçün əsasən onun diametrindən asılıdır. Lövhə qalınlığı 1,5 mm olan 0,5 mm diametrli bir çuxur üçün icazə verilən cərəyan təxminən 0,4 A, 1 mm üçün - təxminən 0,75 A. Deliklərdən daha çox cərəyan keçirmək lazımdırsa, rasional bir həll olardı. bir böyük deyil, kiçik deşiklər dəsti istifadə edin, xüsusən də onlar "dama taxtası" və ya "pətək" naxışında - altıbucaqlılar şəbəkəsinin təpələrində sıx yerləşdirilirsə. Viaların təkrarlanması həm də etibarlılıq baxımından bir fayda təmin edir, buna görə də xüsusilə kritik tətbiqlər üçün avadanlıq (məsələn, həyatı dəstəkləyən sistemlər) hazırlayarkən kritik sxemlərdə (siqnal sxemləri daxil olmaqla) istifadə olunur.
Lövhə keçiricilərinin örtükləri izolyasiya və / və ya qoruyucu ola bilər. "Lehim maskası" kontakt yastıqlarında pəncərələrin əmələ gəldiyi qoruyucu izolyasiya örtüyüdür. Konduktorlar mis qala bilər və ya onları korroziyadan (qalay/lehim, nikel, qızıl və s.) qoruyan metal təbəqə ilə örtülmüş ola bilər. Hər bir örtük növünün üstünlükləri və mənfi cəhətləri var. Kaplamalar nazik təbəqəli, bir mikron qalınlığının bir hissəsi (adətən kimyəvi) və qalın təbəqə (galvanik, isti qalay) ola bilər. Çılpaq mis və ya nazik təbəqə örtüyünə bir lehim maskası tətbiq etmək yaxşıdır, konservləşdirilmiş izlərə tətbiq edildikdə, daha pis tutur və lehimləmə zamanı bir kapilyar təsir görünür - lehimləmə / maskanın ayrılması. Qızıl örtük hər iki növdə olur, kimyəvi (nazik) və qalvanik (tələb olunur elektrik bağlantısı keçiricilər, məsələn, bir bağlayıcıda). Geniş miqyaslı istehsalda, lövhələrin təmiz mis (qalaysız) kontakt yastıqlarını flux kimi lak (üzvi örtük) ilə örtmək seçimi də məşhurdur. Kaplama növünün seçimi quraşdırma texnologiyasından və hissələrin növündən asılıdır. Əksər hallarda əl ilə quraşdırma üçün (və standart ölçülü 0805 və daha böyük hissələr üçün avtomatik) ən yaxşı variant- yastıqların mis maska ilə isti qalaylanması (HASL). Daha kiçik hissələr və avtomatik quraşdırma üçün, lövhədə xüsusilə aşağı sızma tələbləri yoxdursa, bunlardan biri ən yaxşı variantlar- kimyəvi (immersion) qızıl (Flash Gold) və ya immersion qalay. Kimyəvi qızıl normal dünyada çox ucuzdur, isti qalaylama ilə eynidir və eyni zamanda, lehim tüberkülləri olmadan elementlər üçün mükəmməl bərabər oturacaqlar təmin edir. Bununla belə, Rusiya Federasiyasında dövrə lövhələri istehsal edərkən, çox vaxt daldırma qızılı ilə deyil, qalay ilə örtülmə sifariş etmək daha yaxşıdır - onun həlləri o qədər də qənaət etmir. Flash Gold daxil olmaqla nazik örtüklü lövhələri lehimləyərkən, örtünün məsamələri vasitəsilə misin oksidləşməsinin qarşısını almaq üçün onlar tez lehimlənməlidir və/və ya neytral axınla doldurulmalıdır, avtomatik lehimləmə zamanı isə neytral qaz mühitindən istifadə etmək də məqsədəuyğundur. (azot, freon).
Aşağıda ən başa düşülən (mənim fikrimcə) ədəbiyyat var bu məsələ, həmçinin iki qatlı bir nümunə kompüter lövhəsi topologiyanın keyfiyyətini təmin etmək üçün tədbirlərin fanatizm olmadan yalnız qismən tətbiq olunduğu mikroprofil metr (profilometr). Bununla birlikdə, bu, texniki şərtlərin tələblərini dəfələrlə üstələyən səs-küyü (və öz güc hissəsi - kommutator motorunun idarə edilməsi) ilə işləyən bir kompüterdə heç bir qoruyucu olmadan bir neçə atomun həllini təmin etmək üçün kifayət etdi ( istifadə olunan op-amplar yalnız TL084/LM324-dir). Cihaz son vaxtlara qədər istehsal edilmişdir və Rusiya Federasiyasında 1-ci dərəcəli dəqiqliyə malik yeganə profilometr idi.
Forum istifadəçisi: sia_2
İstehlakçı elektronikasında mənfəət sıxdır və istehsalçılar saxlamaq üçün mübarizə aparırlar aşağı qiymət rəqabət qabiliyyətini qorumaq üçün məhsullar. Bu səbəbdən onlar tərtibatçılardan cihazların istənilən funksionallığını qoruyarkən aşağı qiymətli çap dövrə lövhələrindən (PCB) və komponentlərdən istifadə etməyi tələb edirlər. İstehsalçılar hesab edirlər ki, PCB-ləri dizayn edərkən və komponentlərdən istifadə edərkən elektromaqnit uyğunluğunun (EMC) təmin edilməsi yüksək səviyyə EMC onların ödəyə bilməyəcəyi bir lüksdür.
Çoxları SMM problemlərinin inkişaf dövrünün sonunda həll edilə biləcəyinə inanır əlavə komponentlər, elektromaqnit müdaxiləsinin qarşısını alır. İnkişafın son mərhələlərində bu cür düzəlişlərin dəyərinin elektromaqnit uyğunluğunun təmin edilməsi qiymətindən dəfələrlə çox olacağı həmişə aydın deyil. ilkin mərhələlər proqram təminatı yaratarkən dizayn. Beləliklə, materialların və komponentlərin maya dəyərini azaltmaq istəyi əslində məhsulun maya dəyərinin əhəmiyyətli dərəcədə artmasına səbəb olacaqdır.
Aşağı səs-küy səviyyəsinə və müdaxiləyə minimal həssaslığa malik çap dövrə lövhəsini hazırlamaq üçün, birincisi, torpaq dövrəsini düzgün təşkil etmək, ikincisi, çap dövrə lövhəsini düzgün tərtib etmək lazımdır. Hər hansı bir PCB üçün müdaxilə baş verdikdə cərəyanların səmərəli axını təmin etmək üçün minimum torpaq empedansına sahib olmaq arzu edilir. Digər tərəfdən, bu, səlahiyyətli bir layoutdur ilkin şərt yaxşı PCB yaratmaq. Düzgün marşrutlaşdırma yalnız keçiricilərin empedansını azaldır, həm də ümumi empedans birləşməsindən qaçınır.
Yüksək tezlikli PCB: Rəqəmsal sxemlər və səs-küy
Rəqəmsal inteqral sxemlər məntiq qapılarını ehtiva edən (IC) mənbədir impuls səsi tranzistorları söndürərkən gecikmələrə görə. Hər dəfə məntiq qapısı vəziyyəti dəyişdikdə, qısa bir cərəyan nəbzi keçir tamamlayıcı tranzistorlarçıxış mərhələsi. Torpaq yollarının endüktansı cərəyanın kəskin dəyişməsinə imkan vermir, bu da gərginliyin artmasına səbəb olur.
Bu cür müdaxilənin təsirini azaltmaq üçün bütün rəqəmsal sxemlər minimum torpaq empedansına malik olmalıdır. Üstəlik, hər birinin yanında məntiq çipi axın yolunu təmin etmək üçün ayırıcı komponent quraşdırılmalıdır impuls cərəyanı Vcc enerji təchizatına uzanmayacaq.
Torpaq empedansı bir neçə yolla azaldıla bilər: keçirici yolun endüktansını azaltmaqla, cərəyan döngələrinin sahəsini azaltmaqla və cərəyanın keçdiyi yolların uzunluğunu azaltmaqla. Buna qismən hər bir məntiq çipinin yaxınlığında yerləşən komponentləri ayırmaqla nail olmaq olar.
Torpaq keçiricilərinin endüktansının azaldılması
Bir keçiricinin endüktansı onun uzunluğu ilə düz mütənasibdir. Buna görə də, nəbz cərəyanlarının axdığı yolların uzunluğunu azaltmaq lazımdır. Güc izlərinin genişliyini artırmaqla endüktansın əlavə azalması da mümkündür. Təəssüf ki, endüktans iz eni ilə tərs mütənasibdir və bu yanaşma çox təsirli deyil. Nəticədə, ən çox olan trekin uzunluğudur mühüm amildir minimum endüktansın təmin edilməsi baxımından.
Qarşılıqlı endüktansı laqeyd etsək, iki eyni paralel yolun ekvivalent endüktansı yarıya qədər olacaq. Dörd paralel yolda ekvivalent endüktans dörd dəfə az olacaq. Bununla belə, bu yanaşmadan istifadə etmək üçün bir məhdudiyyət var. Fakt budur ki, izlər bir-birinə yaxındırsa, qarşılıqlı endüktans öz-indüktansa yaxınlaşır və ekvivalent endüktans azalmır. Bununla belə, izlər enindən iki dəfə məsafədə yerləşdirilərsə, endüktansın 25% azalmasına nail olmaq olar.
Beləliklə, in yüksək tezlikli dövrə Torpaq cərəyanlarının axını üçün mümkün qədər çox alternativ paralel yollar təmin edilməlidir. Keçiricilərin sayını sonsuz olaraq artırsaq, nəticədə davamlı torpaq təbəqəsinə çatacağıq. Yerin ayrı bir təbəqəsindən istifadə edərək çox qatlı lövhələr bir anda çoxlu sayda problemi həll etməyə imkan verir.
Əgər haqqında danışırıq iki qatlı bir taxta haqqında, sonra bir grid şəklində zəmini həyata keçirməklə məqbul bir nəticə əldə edilə bilər (şəkil 1). Bu halda, ən yaxşı seçim, torpaq yolu bütün uzunluğu boyunca hər bir mikrosxem altından keçdikdə olacaqdır. Şaquli bir grid addımından istifadə etməyə icazə verilir, uzunluğuna bərabərdir IS. Şaquli və üfüqi izlər lövhənin əks tərəflərində ola bilər, lakin vidalardan istifadə edərək şəbəkə qovşaqlarında birləşdirilməlidir.
düyü. 1. Torpaq tor şəklində hazırlanır
Məlum oldu ki, 15 mikrosxemli adi ikitərəfli çap dövrə lövhəsində torpaq bir şəbəkə şəklində hazırlanırsa, onda yerin səs-küyü on dəfə azalır. Buna görə də bütün cüt qatlı PCB ilə rəqəmsal çiplər bu həlldən istifadə etməlidir.
Cari döngələrin sahəsini azaltmaq
Endüktansın azaldılmasının başqa bir üsulu, cərəyan axını yollarının sahəsini azaltmaqdır. Böyük açıq döngə ilə çap edilmiş elektron lövhə (Şəkil 2 a) effektiv səs-küy generatorudur. Bundan əlavə, dövrənin özü də xarici maqnit sahələrinə həssas olacaq.
Cərəyanların əks istiqamətlərdə axdığı iki eyni paralel izdən - güc izi Vcc və yer izi GND-dən ibarət güc dövrəsini nəzərdən keçirək. Onların ümumi endüktansı (Lt) düstur 1 ilə hesablanır:
Lt = 2 (L - M) (1)
burada L hər bir yolun endüktansı, M isə qarşılıqlı endüktansdır.
Vcc və torpaq izləri bir-birinə yaxın yerləşdirilərsə, qarşılıqlı endüktans maksimuma çatacaq və effektiv endüktans demək olar ki, yarıya qədər azalacaq. İdeal olaraq, PCB-də Vcc izi yer izinə paralel getməlidir. Bu, cari döngənin sahəsini azaldır və səs-küyün yaranması və müdaxiləyə həssaslıqla bağlı problemləri həll etməyə kömək edir.
Şəkildə. Şəkil 2a uğursuz çap dövrə lövhəsinin sxemini göstərir və Şek. 2 b təkmilləşdirilmiş versiyanı göstərir. Döngə sahəsini azaltmaqla yolun uzunluğunu azaltmaq və qarşılıqlı endüktansı artırmaq mümkün oldu ki, bu da daha az emissiyalara və müdaxiləyə həssaslığa nail olmağa imkan verdi.
Kondensatorların ayrılması
Şəkildə. 3 və Vcc və yer izləri bir-birinə yaxın yerləşir. Bununla belə, enerji təchizatı ilə başlayan və bitən impulslu cərəyan yolu elektromaqnit müdaxiləsi yarada bilən böyük bir döngə (şəkildə yaşıl sahə) təşkil edir. Vcc və torpaq arasında birləşdirilən hər bir IC-nin yanında keramika ayırıcı kondansatör Cc yerləşdirilirsə, o, keçid vaxtı ərzində IC-ni enerji ilə təmin etmək üçün bufer elementi kimi çıxış edəcək və bununla da cari axın yolunu azaldacaq.
düyü. 3. Kondensatorun ayrılması
İdeal olaraq, ayırıcı kondansatör təxminən 1 nF olmalıdır. Keramika kondansatörlərindən istifadə edilməlidir, çünki onlar çox yüksək yükü çatdıra bilirlər yüksək sürət. Yüksək axıdma cərəyanı və aşağı özünü endüktans onları edir mükəmməl seçim enerji təchizatının ayrılması üçün.
Çap dövrə lövhələrində empedans birləşməsi
Şəkildə. Şəkil 4 ümumi güc və torpaq relslərindən istifadə edərək empedans birləşməsinin nümunəsini göstərir. Bu sxemdə analoq gücləndirici məntiq qapısı ilə güc və yer avtobuslarını paylaşır. Yolun empedansları yığılmış elementlər (Zg və Zs) kimi göstərilir. Daha yüksək tezliklərdə yolların empedansları dəfələrlə artır. Bu, yalnız induktiv komponentin artması ilə deyil, həm də dəri təsirindən yaranan müqavimətin artması səbəbindən baş verir.
düyü. 4. Ümumi empedans birləşməsi
Daha əvvəl gördüyümüz kimi, məntiq qapısı hər dəfə dəyişdirildikdə gərginlik artımı baş verir. Torpaq empedansının bir hissəsi (Zg3) həm gücləndirici, həm də məntiq qapısı üçün ümumidir, ona görə də gücləndirici bu gərginlik impulsunu enerji təchizatında səs-küy kimi görəcək. Bu səs-küy ya birbaşa güc girişi, ya da ümumi empedans Zg3 vasitəsilə gücləndirici dövrə ötürülə bilər. Nəticədə, səs-küy birbaşa gücləndiricinin girişində görünəcəkdir. Ümumi empedansın birləşməsini azaltmaq üçün ya ümumi empedansın dəyərini azaltmalı, ya da ondan tamamilə qurtulmalısınız.
Ümumi Empedansın aradan qaldırılması
Ümumi empedans enerji təchizatı bağlantılarından istifadə etməklə aradan qaldırıla bilər müxtəlif sxemlər bir nöqtədə (“ulduz”), Şəkil 5-də göstərildiyi kimi. Bunun üçün sxemləri öz səs-küy səviyyəsindən və müdaxiləyə həssaslığından asılı olaraq qruplaşdırmaq lazımdır. Hər qrup daxilində istifadə edilə bilər ümumi təkərlər, lakin ayrı-ayrı qrupların elektrik xətləri bir nöqtədə birləşdirilir. Bu əlaqə hibrid adlanır. İkinci yanaşma sxemlərin hər bir qrupu üçün ayrıca enerji təchizatı istifadə etməkdir ki, bu da sxemlər arasında izolyasiyanı daha da yaxşılaşdırır.
düyü. 5. Bir nöqtədə əlaqə
