“Iron-laser” tehnologija za proizvodnju štampanih ploča(ULT) bukvalno za nekoliko godina postao je raširen u radioamaterskim krugovima i omogućava vam da dobijete prilično štampane ploče Visoka kvaliteta. Ručno nacrtane štampane ploče zahtijevaju puno vremena i nisu imune na greške.

Posebni zahtjevi za preciznost uzorka postavljaju se u proizvodnji tiskanih induktora za visokofrekventna kola. Rubovi provodnika zavojnice trebaju biti što glatkiji, jer to utječe na njihov faktor kvalitete. Ručno crtanje spiralne zavojnice s više okreta je vrlo problematično, a ovdje bi ULT mogao reći svoje.

Rice. 1

Rice. 2

Dakle, sve je u redu. Hajdemo kompjuterski program SPRINT-LAYOUT , na primjer verzija 5.0. Postavite u postavkama programa:

Mrežna skala - 1,25 mm;

Širina linije - 0,8 mm;

Dimenzije ploče - 42,5x42,5 mm;

Spoljni prečnik „zakrpe“ je 1,5 mm;

Prečnik rupe u „zakrpu“ je 0,5 mm.

Pronađite centar ploče i nacrtajte šablon provodnika zavojnice (slika 1)duž koordinatne mreže pomoću alata CONDUCTOR, uvijajući zavojnicu u desnu stranu(za šablon koji vam je potreban zrcalnu sliku, ali se može dobiti kasnije, prilikom štampanja). Na početak i kraj zavojnice ugrađujemo "zakrpu" da povežemo zavojnicu s elementima kola.

U postavkama štampe postavljamo broj otisaka na listu, razmak između otisaka i, ako je potrebno „zakrenuti“ kalem u drugom smjeru, zrcalni otisak dizajna. Trebalo bi da štampate na glatkom papiru ili specijalnom filmu, postavljajući postavke štampača na maksimalnu količinu tonera prilikom štampanja.

Zatim slijedimo standardni ULT. Pripremimo foliju od stakloplastike, očistimo površinu folije i odmastimo je, na primjer, acetonom. Šablon s tonerom nanosimo na foliju i peglamo ga vrućom peglom kroz list papira dok toner čvrsto ne prianja na foliju.

Nakon toga potopite papir pod tekuću vodu iz slavine (hladne ili sobne temperature) i pažljivo ga uklonite u „pelete“, ostavljajući toner na foliji ploče. Ploču nagrizemo, a zatim s nje uklonimo toner otapalom, na primjer, acetonom. Na ploči ostaje prozirni provodnik visokokvalitetnog "štampanog" induktora.

Odštampani zavojnici sa spiralnim zavojima koristeći ULT su nešto lošijeg kvaliteta. To je zbog kvadratnog oblika piksela slike, tako da su rubovi spiralnog provodnika namotaja nazubljeni. Istina, ove nepravilnosti su prilično male, a kvaliteta rola, općenito, i dalje je veća nego kod ručnog rada.

Ponovo otvorite program SPRINT-LAYOUT verzija 5.0. U kompletu alata odaberite SPECIJALNI FORM - alat za crtanje poligona i spirala. Odaberite karticu SPIRAL. Instaliraj:

Početni radijus (START RADIUS) -2 mm;

Udaljenost između zavoja (DISTANCE) - 1,5 mm;

Širina provodnika (ŠIRINA TRAKE) -0,8 mm;

Broj okreta (TURNS), na primjer, je 20.

Veličina ploče koju zauzima takav kalem je 65x65 mm (slika 2).

Kolutovi za štampanje su obično međusobno povezani propusni filteri(PF) koristeći male kondenzatore. Međutim, moguće je i njihovo induktivno spajanje, čiji se stepen može mijenjati promjenom razmaka između ravnina zavojnica ili ekscentričnim rotiranjem jedne u odnosu na drugu. Može se postići fiksna montaža kalemova jedan u odnosu na drugi

Izgradite koristeći dielektrične podupirače.

Induktivnost zavojnica se može podesiti kratkim spojem navojaka, lomljenjem štampanog provodnika ili njegovim djelimičnim uklanjanjem. Ovo će povećati frekvenciju podešavanja kruga. Smanjenje frekvencije može se postići lemljenjem SMD kondenzatora malog kapaciteta između zavoja.

Izrada VHF namotaja u obliku meandra, ravnih i krivih linija, češljastih filtera itd. upotreba ULT-a takođe dodaje eleganciju finalnom proizvodu i po pravilu povećava njihov faktor kvaliteta (zbog „glatkih“ ivica štampanih provodnika).Međutim, prilikom proizvodnje treba imati na umu kvalitet materijala podloge (fiberglasa) , koji sa povećanjem frekvencije gubi svoja izolaciona svojstva.U ekvivalentnim kolima otpor gubitaka u dielektriku treba povezati paralelno sa štampanim zavojnicama, a taj otpor će biti manji što je veća radna frekvencija i lošiji kvalitet dielektrika .

U praksi, folijska stakloplastika se može u potpunosti koristiti za proizvodnju štampanih rezonantnih kola do 2 metra uključujući opseg (do približno 150 MHz). Specijalne visokofrekventne klase fiberglasa mogu se koristiti u opsegu od 70 cm (do približno 470...500 MHz). Na višim frekvencijama treba koristiti RF fluoroplast (teflon), keramiku ili staklo obložen folijom.

Tiskana induktorica ima povećan faktor kvalitete zbog smanjenja međunamotaja, dobivenog, s jedne strane, zbog male debljine folije, as druge strane, koraka "namotaja" zavojnice. Zatvoreni okvir od uzemljene folije oko štampane zavojnice u njenoj ravni služi kao štit od drugih zavojnica i štampanih provodnika, ali ima mali uticaj na parametre zavojnice ako je njegova periferija pod niskim RF naponom (povezan na zajedničku žicu) i njegov centar je pod visokom.

Književnost

1. G. Panasenko. Proizvodnja kolutova za štampu. - Radio, 1987, br. 5, str. 62.

Malo teorije o antenama

On DC ili niske frekvencije, aktivna komponenta prevladava. Kako frekvencija raste, reaktivna komponenta postaje sve značajnija. U rasponu od 1 kHz do 10 kHz, induktivna komponenta počinje djelovati i provodnik više nije konektor niske impedancije, već djeluje kao induktor.

Formula za izračunavanje induktivnosti PCB vodiča je sljedeća:

Tipično, tragovi na štampanoj ploči imaju vrijednosti od 6 nH do 12 nH po centimetru dužine. Na primjer, provodnik od 10 cm ima otpor od 57 mOhm i induktivnost od 8 nH po cm. Na frekvenciji od 100 kHz, reaktancija postaje 50 mOhm, a na višim frekvencijama provodnik će biti induktivni, a ne otporni. .

Pravilo za bičastu antenu je da počinje primjetno da stupa u interakciju s poljem na oko 1/20 valne dužine, a maksimalna interakcija se javlja na dužini štapa od 1/4 valne dužine. Stoga će provodnik od 10 cm iz primjera u prethodnom pasusu početi da postaje prilično dobra antena na frekvencijama iznad 150 MHz. Mora se imati na umu da iako generator frekvencija sata Digitalno kolo možda neće raditi na frekvencijama iznad 150 MHz; njegov signal uvijek sadrži više harmonike. Ako štampana ploča sadrži komponente sa iglicama znatne dužine, onda takve igle mogu poslužiti i kao antene.

Drugi glavni tip antene je okvirna antena. Induktivnost pravog vodiča se jako povećava kada se savije i postane dio luka. Povećanje induktivnosti smanjuje frekvenciju na kojoj antena počinje da stupa u interakciju sa linijama polja.

Iskusni dizajneri PCB-a sa razumnim razumijevanjem teorije kružnih antena znaju da ne dizajniraju petlje za kritične signale. Neki dizajneri, međutim, ne razmišljaju o tome, a povratni i signalni strujni vodiči u njihovim krugovima su petlje. Stvaranje okvirnih antena je lako demonstrirati na primjeru (slika 8). Osim toga, ovdje je prikazano kreiranje slot antene.


Razmotrimo tri slučaja:

Opcija A je primjer lošeg dizajna. Uopće ne koristi analogni zemaljski poligon. Krug petlje formiran je od uzemljenja i signalnih provodnika. Kada struja prođe, nastaje električno polje i magnetsko polje okomito na nju. Ova polja čine osnovu okvirne antene. Pravilo kružne antene kaže da za najbolju efikasnost, dužina svakog provodnika treba da bude jednaka polovini talasne dužine primljenog zračenja. Međutim, ne treba zaboraviti da je petljasta antena i na 1/20 talasne dužine i dalje prilično efikasna.

Opcija B je bolja od opcije A, ali postoji praznina u poligonu, vjerovatno da bi se stvorilo specifično mjesto za usmjeravanje signalnih provodnika. Putevi signala i povratne struje formiraju proreznu antenu. Ostale petlje se formiraju u izrezima oko čipova.

Opcija B je primjer boljeg dizajna. Putanja signala i povratne struje se poklapaju, negirajući efikasnost okvirne antene. Imajte na umu da ovaj dizajn također ima izreze oko čipova, ali su oni odvojeni od putanje povratne struje.

Teorija refleksije i usklađivanja signala bliska je teoriji antena.

Kapacitivno spajanje nastaje između PCB provodnika na različitim slojevima kada se ukrštaju. Ponekad ovo može stvoriti problem. Provodnici postavljeni jedan iznad drugog na susjednim slojevima stvaraju kondenzator dugog filma. Kapacitet takvog kondenzatora izračunava se pomoću formule prikazane na slici 10.

Na primjer, štampana ploča može imati sljedeće parametre:
- 4 sloja; signalni i zemaljski poligonalni slojevi su susjedni,
- međuslojni razmak - 0,2 mm,
- širina provodnika - 0,75 mm,
- dužina provodnika - 7,5 mm.

Tipična ER dielektrična konstanta za FR-4 je 4,5.

Zamjenom svih vrijednosti u formulu, dobivamo vrijednost kapacitivnosti između ove dvije sabirnice jednaku 1,1 pF. Čak i tako naizgled mali kapacitet je neprihvatljiv za neke aplikacije. Slika 11 ilustruje efekat kapacitivnosti od 1 pF kada je povezan na invertujući ulaz visokofrekventnog op-pojačala.

Može se vidjeti da se amplituda izlaznog signala udvostručuje na frekvencijama blizu gornje granice frekvencijskog opsega op-amp. To, pak, može dovesti do oscilacija, posebno na radnim frekvencijama antene (iznad 180 MHz).

Ovaj efekat dovodi do brojnih problema, za koje, međutim, postoji mnogo načina za njihovo rješavanje. Najočigledniji od njih je smanjenje dužine provodnika. Drugi način je smanjenje njihove širine. Nema razloga da se koristi provodnik ove širine za povezivanje signala na invertujući ulaz, jer Kroz ovaj provodnik teče vrlo mala struja. Smanjenje dužine traga na 2,5 mm i širine na 0,2 mm dovest će do smanjenja kapacitivnosti na 0,1 pF, a takva kapacitivnost više neće dovesti do tako značajnog povećanja frekvencijskog odziva. Drugi način rješavanja problema je uklanjanje dijela poligona ispod invertnog ulaza i ispod provodnika koji vodi do njega.

Signalni provodnici ne bi trebali biti paralelni jedan s drugim, osim u slučaju diferencijalnih ili mikrotrakastih vodova. Razmak između provodnika treba da bude najmanje tri puta veći od širine provodnika.

Kapacitet između tragova u analognim kolima može stvoriti probleme s velikim vrijednostima otpornika (nekoliko megoma). Relativno velika kapacitivna sprega između invertirajućih i neinvertirajućih ulaza op-pojačala može lako uzrokovati osciliranje kola.

Zapamtite da ako u krugu postoje veliki otpori, posebnu pažnju treba posvetiti čišćenju ploče. Tokom završnih operacija proizvodnje štampane ploče, svi preostali fluks i zagađivači moraju biti uklonjeni. IN U poslednje vreme Prilikom ugradnje štampanih ploča često se koriste vodotopivi tokovi. Pošto su manje štetni, lako se uklanjaju vodom. Ali u isto vrijeme, pranje ploče nedovoljno čistom vodom može dovesti do dodatne kontaminacije koja pogoršava dielektrične karakteristike. Stoga je vrlo važno čistiti ploču s visokom impedancijom svježom destilovanom vodom.

SIGNALNA IZOLACIJA

Kao što je već napomenuto, smetnje mogu prodrijeti u analogni dio kola kroz strujne krugove. Da bi se smanjile takve smetnje, koriste se kondenzatori za razdvajanje (blokiranje) za smanjenje lokalne impedancije energetskih sabirnica.

Ako trebate postaviti tiskanu ploču koja ima i analogne i digitalne dijelove, onda morate imati barem malo razumijevanje električne karakteristike logičke elemente.

Tipičan izlazni stepen logički element sadrži dva serijski spojena tranzistora koja se nalaze između strujnog i uzemljenja (slika 14).

Ovi tranzistori idealno rade striktno u antifazi, tj. kada je jedan od njih otvoren, tada se u istom trenutku zatvara drugi, generirajući ili logičku jedinicu ili logičku nulu na izlazu. U stabilnom logičkom stanju, potrošnja energije logičkog elementa je mala.

Situacija se dramatično mijenja kada se izlazni stupanj prebaci iz jednog logičkog stanja u drugo. U tom slučaju u kratkom vremenskom periodu oba tranzistora mogu biti otvorena istovremeno, a struja napajanja izlaznog stepena se jako povećava, jer otpor strujnog puta od sabirnice napajanja do sabirnice uzemljenja kroz dva serijski spojena tranzistora smanjuje se. Potrošnja energije naglo raste, a zatim brzo opada, što dovodi do lokalne promjene napona napajanja i pojave nagle, kratkotrajne promjene struje. Ove promjene struje rezultiraju emisijom energije radio frekvencije. Čak i na relativno jednostavnoj štampanoj ploči može postojati desetine ili stotine razmatranih izlaznih stupnjeva logičkih elemenata, tako da ukupan učinak njihovog istovremenog rada može biti vrlo velik.

Nemoguće je precizno predvidjeti frekventni opseg u kojem će se ti strujni udari pojaviti, jer frekvencija njihovog pojavljivanja ovisi o mnogim faktorima, uključujući kašnjenje propagacije komutacijskih tranzistora logičkog elementa. Kašnjenje, pak, također ovisi o mnogim slučajnim razlozima koji se javljaju tokom procesa proizvodnje. Šum preklapanja ima širokopojasnu distribuciju harmonijskih komponenti u cijelom opsegu. Postoji nekoliko metoda za suzbijanje digitalnog šuma, čija primjena ovisi o spektralnoj distribuciji šuma.

Tabela 2 prikazuje maksimalne radne frekvencije za uobičajene tipove kondenzatora.

tabela 2

Iz tabele je vidljivo da se tantalski elektrolitski kondenzatori koriste za frekvencije ispod 1 MHz, a na višim frekvencijama treba koristiti keramičke kondenzatore. Mora se imati na umu da kondenzatori imaju vlastitu rezonancu, a njihov pogrešan izbor ne samo da ne može pomoći, već i pogoršati problem. Slika 15 prikazuje tipične samorezonancije dva uobičajena kondenzatora - 10 μF tantal elektrolitičkog i 0,01 μF keramičkog.

Stvarne specifikacije mogu varirati između različitih proizvođača, pa čak i od serije do serije unutar istog proizvođača. Važno je to shvatiti za efikasan rad kondenzator, frekvencije koje potiskuje moraju biti u nižem opsegu od frekvencije njegove vlastite rezonancije. U suprotnom, priroda reaktancije će biti induktivna, a kondenzator više neće raditi efikasno.

Nemojte se varati da će jedan kondenzator od 0,1 µF potisnuti sve frekvencije. Mali kondenzatori (10 nF ili manje) mogu raditi efikasnije na višim frekvencijama.

IC odvajanje snage

Princip razdvajanja snage za integrirana kola za suzbijanje visokofrekventne buke je korištenje jednog ili više kondenzatora povezanih između pinova napajanja i uzemljenja. Važno je da su provodnici koji povezuju vodove sa kondenzatorima kratki. Ako to nije slučaj, tada će samoinduktivnost vodiča igrati značajnu ulogu i negirati prednosti korištenja kondenzatora za razdvajanje.

Kondenzator za razdvajanje mora biti povezan na svaki paket čipova, bez obzira na to koliko ih ima operacionih pojačivača nalazi se unutar kućišta - 1, 2 ili 4. Ako je op-pojačalo napajano bipolarno napajanje, onda se podrazumijeva da kondenzatori za razdvajanje moraju biti locirani na svakom pinu napajanja. Vrijednost kapacitivnosti mora biti pažljivo odabrana ovisno o vrsti šuma i smetnji prisutnih u kolu.

U posebno teškim slučajevima može biti potrebno dodati induktivitet povezanu serijski sa izlaznom snagom. Induktivnost treba biti locirana prije, a ne poslije kondenzatora.

Drugi, jeftiniji način je zamjena induktivnosti otpornikom niskog otpora (10...100 Ohma). U ovom slučaju, zajedno sa kondenzatorom za razdvajanje, otpornik čini niskopropusni filter. Ova metoda smanjuje opseg napajanja op-ampa, koji također postaje više ovisan o potrošnji energije.

Obično, za suzbijanje niskofrekventne buke u strujnim krugovima, dovoljno je koristiti jedan ili više aluminijskih ili tantalskih elektrolitskih kondenzatora na ulaznom konektoru napajanja. Dodatni keramički kondenzator će potisnuti visokofrekventne smetnje od drugih ploča.

IZOLACIJA ULAZNIH I IZLAZNIH SIGNALA

Mnogi problemi sa šumom su rezultat direktnog povezivanja ulaznih i izlaznih pinova. Kao rezultat visokofrekventnih ograničenja pasivnih komponenti, odgovor kola kada je izložen visokofrekventnom šumu može biti prilično nepredvidljiv.

U situaciji kada se frekvencijski opseg induciranog šuma značajno razlikuje od frekvencijskog opsega kola, rješenje je jednostavno i očigledno - postavljanje pasivnog RC filtera za suzbijanje visokofrekventnih smetnji. Međutim, kada koristite pasivni filter, morate biti oprezni: njegove karakteristike (zbog neidealnih frekvencijskih karakteristika pasivnih komponenti) gube svoja svojstva na frekvencijama 100...1000 puta većim od granične frekvencije (f 3db). Kada koristite serijski povezane filtere podešene na različite frekventne opsege, filter više frekvencije bi trebao biti najbliži izvoru smetnji. Također, induktori na feritnim prstenovima mogu se koristiti za suzbijanje buke; oni zadržavaju induktivnu prirodu otpora do određene frekvencije, a iznad njihov otpor postaje aktivan.

Smetnje na analognom kolu mogu biti toliko velike da ih se nemoguće riješiti (ili, prema najmanje, smanjiti) moguće je samo korištenjem ekrana. Da bi efikasno radili, moraju biti pažljivo dizajnirani tako da frekvencije koje izazivaju najviše problema ne mogu ući u kolo. To znači da ekran ne bi trebao imati rupe ili izreze veće od 1/20 valne dužine zračenja koje se ekranizira. Dobra je ideja izdvojiti dovoljno prostora za predloženi štit od samog početka dizajna PCB-a. Kada koristite štit, opciono možete koristiti feritne prstenove (ili perle) za sve priključke na strujno kolo.

KUĆIŠTA ZA OPERATIVNO POJAČALO

Jedno, dva ili četiri operaciona pojačala se obično stavljaju u jedan paket (slika 16).

Jedno operacijsko pojačalo često ima i dodatne ulaze, na primjer za podešavanje offset napona. Dvostruka i četverostruka operacijska pojačala imaju samo invertirajuće i neinvertirajuće ulaze i izlaze. Stoga, ako je potrebno, imajte dodatna podešavanja moraju se koristiti pojedinačna operaciona pojačala. Prilikom korištenja dodatnih izlaza treba imati na umu da su oni po svojoj strukturi pomoćni ulazi, pa se njima mora upravljati pažljivo iu skladu sa preporukama proizvođača.

U jednom operativnom pojačalu, izlaz se nalazi na suprotnoj strani od ulaza. Ovo može stvoriti poteškoće pri radu pojačala na visokim frekvencijama zbog dugih vodiča povratne informacije. Jedan od načina da se ovo prevaziđe je postavljanje pojačala i komponenti povratne sprege na različite strane PCB-a. Ovo, međutim, dovodi do najmanje dvije dodatne rupe i rezova u prizemnom poligonu. Ponekad je vrijedno koristiti dvostruko operacijsko pojačalo za rješavanje ovog problema, čak i ako se drugo pojačalo ne koristi (i njegovi pinovi moraju biti pravilno povezani). Slika 17 ilustruje smanjenje dužine provodnika kola povratne sprege za invertnu vezu.

Dvostruka operacijska pojačala su posebno uobičajena u stereo pojačalima, a četverostruka op pojačala se koriste u višestepenim filterskim krugovima. Međutim, ovo ima prilično značajan nedostatak. Iako moderna tehnologija pruža pristojnu izolaciju između signala pojačala na istom silikonskom čipu, još uvijek postoji preslušavanje između njih. Ako je potrebno imati vrlo malu količinu takvih smetnji, onda je potrebno koristiti pojedinačna operaciona pojačala. Preslušavanje se ne javlja samo kada se koriste dvostruka ili četverostruka pojačala. Njihov izvor može biti vrlo bliska blizina pasivnih komponenti različitih kanala.

Dvostruka i četverostruka op-pojačala, pored navedenih, omogućavaju gušću instalaciju. Pojedinačna pojačala izgledaju kao ogledala u odnosu jedan prema drugom (slika 18).

Slike 17 i 18 ne prikazuju sve veze potrebne za normalan rad, kao što je drajver srednjeg nivoa na jednom napajanju. Na slici 19 prikazan je dijagram takvog oblikovača kada se koristi četverostruko pojačalo.

Dijagram prikazuje sve potrebne veze za implementaciju tri nezavisna invertirajuća stupnja. Potrebno je obratiti pažnju na činjenicu da se provodnici pogona napona pola napajanja nalaze direktno ispod kućišta integriranog kola, što omogućava smanjenje njihove dužine. Ovaj primjer ilustruje ne kako treba napraviti veze, već šta treba učiniti sa postavljanjem komponenti i usmjeravanjem. Prosječni napon nivoa, na primjer, mogao bi biti isti za sva četiri pojačala. Pasivne komponente se mogu dimenzionirati u skladu s tim. Na primjer, planarne komponente veličine okvira 0402 odgovaraju razmaku pinova standardnog SO paketa. Ovo omogućava da dužina provodnika za visokofrekventne aplikacije bude veoma kratka.

3D I POVRŠINSKA MONTAŽA

Prilikom postavljanja operacionih pojačala u DIP pakete i pasivne komponente sa vodećim žicama, na štampanoj ploči moraju biti obezbeđeni spojevi za njihovo montiranje. Takve komponente se trenutno koriste kada ne postoje posebni zahtjevi za dimenzije štampane ploče; Obično su jeftiniji, ali se cijena štampane ploče povećava tokom procesa proizvodnje zbog bušenja dodatnih rupa za kablove komponenti.

Osim toga, kada se koriste vanjske komponente, povećavaju se dimenzije ploče i duljina vodiča, što ne dozvoljava krugu da radi na visokim frekvencijama. Prelazni spojevi imaju vlastitu induktivnost, koja također ograničava dinamičke karakteristike kola. Stoga se nadzemne komponente ne preporučuju za implementaciju visokofrekventnih kola ili za analogna kola postavljena pored brzih logičkih kola.

Neki dizajneri, pokušavajući smanjiti dužinu vodiča, postavljaju otpornike okomito. Na prvi pogled može izgledati da se time skraćuje dužina rute. Međutim, to povećava putanju struje kroz otpornik, a sam otpornik predstavlja petlju (okret induktivnosti). Sposobnosti emitovanja i primanja se višestruko povećavaju.

Površinska montaža ne zahtijeva rupu za svaki kabel komponente. Međutim, problemi nastaju prilikom testiranja kruga, te je potrebno koristiti vias kao ispitne točke, posebno kada se koriste male komponente.

NEKORIŠĆENI ODJELCI OP-AMP

Kada koristite dvostruka i četverostruka op-pojačala u kolu, neke sekcije mogu ostati neiskorištene i u tom slučaju moraju biti ispravno spojene. Neispravna konekcija može dovesti do povećane potrošnje energije, više topline i više buke od operativnih pojačala koja se koriste u istom paketu. Pinovi neiskorištenih operacionih pojačala mogu se povezati kao što je prikazano na sl. 20a. Povezivanje pinova sa dodatnim komponentama (slika 20b) će olakšati korišćenje ovog op-pojačala tokom podešavanja.

ZAKLJUČAK

Zapamtite sljedeće osnovne točke i imajte ih na umu u svakom trenutku kada dizajnirate i spajate analogna kola.

Uobičajeni su:

Zamislite PCB kao komponentu električni dijagram;
. imati svijest i razumijevanje izvora buke i smetnji;
. model i raspored kola.

Štampana ploča:

Koristite štampane ploče samo od visokokvalitetnih materijala (na primjer, FR-4);
. kola napravljena na višeslojnim štampane ploče, 20 dB manje podložan vanjskim smetnjama od kola napravljenih na dvoslojnim pločama;
. koristiti odvojene poligone koji se ne preklapaju za različita zemljišta i izvore;
. Postavite uzemljenje i poligone napajanja na unutrašnje slojeve PCB-a.

Komponente:

Budite svjesni ograničenja frekvencije koje uvode pasivne komponente i tragovi ploče;
. pokušajte izbjeći vertikalno postavljanje pasivnih komponenti u kola velike brzine;
. Za visokofrekventna kola koristite komponente dizajnirane za površinska montaža;
. provodnici bi trebali biti kraći, to bolje;
. ako je potrebna veća dužina vodiča, smanjite njegovu širinu;
. Neiskorišteni pinovi aktivnih komponenti moraju biti ispravno povezani.

Ožičenje:

Postavite analogno kolo blizu konektora za napajanje;
. nikada ne usmjeravajte vodiče koji prenose logičke signale kroz analogno područje ploče, i obrnuto;
. učiniti provodnike prikladnim za invertni ulaz op-ampa kratkim;
. pobrinite se da provodnici invertirajućih i neinvertirajućih ulaza op-amp ne budu paralelni jedan s drugim na velikoj udaljenosti;
. pokušajte izbjeći korištenje dodatnih vias, jer... njihova vlastita induktivnost može uzrokovati dodatne probleme;
. ne postavljajte provodnike pod pravim uglom i zagladite vrhove uglova ako je moguće.

Razmjena:

Koristite ispravne tipove kondenzatora za suzbijanje buke u strujnim krugovima;
. za suzbijanje niskofrekventnih smetnji i šuma koristite tantalske kondenzatore na ulaznom konektoru za napajanje;
. Da biste suzbili visokofrekventne smetnje i šum, koristite keramičke kondenzatore na konektoru za napajanje;
. koristite keramičke kondenzatore na svakom pinu za napajanje mikrokola; ako je potrebno, koristite više kondenzatora za različite frekventni opsezi;
. ako se u krugu pojavi pobuda, tada je potrebno koristiti kondenzatore s nižom vrijednošću kapacitivnosti, a ne većom;
. u teškim slučajevima koristite serijski spojene otpornike niskog otpora ili induktivnosti u strujnim krugovima;
. Analogni kondenzatori za razdvajanje snage bi trebali biti povezani samo na analogno uzemljenje, a ne na digitalno uzemljenje.

Bruce Carter
Operativna pojačala za sve, 17. poglavlje
Tehnike rasporeda ploča
Referenca za dizajn, Texas Instruments, 2002

Zahvaljujemo stranici elart.narod.ru na ustupljenom prijevodu

U VHF opremi male veličine, relativno velike količine prostora na ploči zauzimaju zavojnice petlje i RF prigušnice. Često oni određuju ukupnu visinu ploče. U nekim slučajevima može biti preporučljivo koristiti ravne zavojnice - tiskane i žičane. Osnova za štampane RF zavojnice najčešće je specijalna visokofrekventna keramika. Tehnologija proizvodnje takvih kotura neprikladna je za amaterske uvjete. Međutim, kako praksa pokazuje, do frekvencija od 80-100 MHz, sasvim zadovoljavajući rezultati mogu se postići upotrebom zavojnica od stakloplastike obložene folijom jetkanjem. Upotreba fluoroplastične folije za štampanje namotaja omogućava pomeranje granice frekvencije na 200-300 MHz. Zavojnice sa ravnim žicama imaju zadovoljavajuću mehaničku čvrstoću, relativno mali svojstveni kapacitet, lakoću proizvodnje i mogu se koristiti na frekvencijama do 10 MHz. Značajno povećanje induktivnosti i faktora kvaliteta ravnih štampanih i žičanih namotaja može se postići ako se feritne ploče postave na jednu ili obe strane zavojnice. Promjenom udaljenosti između zavojnice i ploče (koristeći set nemagnetnih odstojnika ili na drugi način), induktivnost zavojnice se može promijeniti. Možete podesiti induktivnost u određenim granicama koristeći zastavicu napravljenu od nemagnetnog metala (bakar ili aluminij) koja se kreće u blizini zavojnice paralelno s njom. Kalumi žice se zgodno lijepe direktno na dasku ili na posebnu ploču pričvršćenu za dasku. Kolemi za štampu mogu biti bilo kog oblika. Izlaz vanjskog zavoja treba biti "uzemljen" na ploči - u ovom slučaju igra ulogu ekrana. Odštampani kalem možete dodatno zaštititi još jednom eksternom otvorenom zavojnicom spojenom na zajedničku žicu uređaja. Primjeri zavojnica prikazani su na fotografiji.

Pomoću nomograma možete izračunati zavojnice s dovoljnom preciznošću za radio amatera. Procedura za izračunavanje štampanih i žičanih namota je slična, razlika je u tome što širina štampane staze štampanog namotaja odgovara bakrenom prečniku žice namotaja žice, a širina razmaka između staza odgovara dvostrukoj debljina izolacije žice.

Dizajnerske dimenzije namotaja prikazane su na Sl. 1, a i b. Nomogrami za proračun su prikazani na sl. 2 i 3. Kao primjer, u nastavku razmatramo proračun okrugle štampane zavojnice (bez jezgra) sa induktivnošću od 0,64 μH. Biramo najveći vanjski prečnik D kotura jednak 20 mm, najmanji unutrašnji prečnik d = 8 mm. Potrebno je pronaći broj zavoja w, širinu štampane staze S i rastojanje Sr između centara C1 i C2 polukrugova zavojnice. Nomogram za proračun okruglih zavojnica prikazan je na Sl. 2. Izračunajte: D + d=20 + 8 = 28 mm = 2,8 cm: D/d = 20:8 = 2,5. Na skali “D+d” i “D/d” nalazimo odgovarajuće tačke i povezujemo ih pravom linijom (isprekidana linija na sl. 2). Kroz tačku preseka ove prave sa nedigitalizovanom pomoćnom linijom i tačku na skali „L“ koja odgovara datoj induktivnosti L = 0,64 μH, povlačimo pravu liniju sve dok se ne preseče sa „w“ skalom, duž koje brojimo potreban broj okreta - 6,5. Vrijednosti D + d, D/d ili L na skali nomograma mogu se povećati (smanjiti) za 10 ili 100 puta, dok će se vrijednosti w odgovarajuće promijeniti za korijen od 10 i korijen od 100 puta. Širina S, mm, štampanog provodnika izračunava se po formuli: S>=Sr = (D - d)/4w; prečnik izolacije žice namotaja žice - diz = (D - d)/2w. Dobijeni rezultat zaokružujemo na najbližu veću vrijednost serije 0,5; 0,75; 1.0; 1.25; 1,5 mm, itd. Sr= (20-8)/4x6,5=0,46; S=0,5 mm. Za male vrijednosti Sr treba uzeti Sr = S. Za namotaje žice, diz se zaokružuje na najbliži standardni prečnik izolacije žice. Uzorak kotura se nanosi šestarom na stakleni tekstolit obložen folijom, u koji je ugrađena olovka za crtanje napunjena hemijski otpornom bojom. Gornji polukrugovi (vidi sliku 1a) su nacrtani iz centra C1, a donji iz C2. Udaljenost Sr treba održavati što je preciznije moguće. Nakon što se boja osuši, zavojnica se ugrava, kao i obično, u otopini željeznog klorida. Štampani kalemovi kvadratnog oblika izračunavaju se pomoću nomograma prikazanog na Sl. 3. Precizniji rezultati za izračunavanje ravnih zavojnica mogu se dobiti analitički, koristeći formule koje se koriste za konstruisanje nomograma. Ove formule su prikazane na sl. 2 i 3. Dimenzije veličina u formulama odgovaraju onima naznačenim na nomogramima. Vrijednosti “phi” funkcija (D/d i f(a/A) su sažete u tabelama 1 i 2. Namotaji ravne žice su namotani na sklopivi okvir između dva obraza montirana na šipku. jezgra okvira mora biti jednaka unutrašnjem promjeru zavojnice, a razmak između obraza je promjer žice duž izolacije. Tokom procesa namotavanja, žica se navlaži BF~2 ljepilom. Obrazi moraju biti napravljeni od materijala koji slabo prijanja na ljepilo (fluoroplastika, viniflex). Okvir se rastavlja nakon što se ljepilo osuši. Proizvedene zavojnice se lijepe direktno na ploču ili na feritnu ploču postavljenu na ploču. Zavojnice prikazane u naslovu članka imaju sljedeće mjerene parametre: okrugli štampani (D = 40 mm) - induktivnost 1,4 μH, faktor kvaliteta 95; kvadrat (A = 30 mm) - 0,9 µH i 180, vrh žice (D = 15 mm, PEV-1 žica 0,18) - 7,5 µH i 48; srednji (D = 11,9 mm, PEV-2 žica 0,1) - 9,5 μH i 48 i donji (D = 9 mm, PEL žica 0,05) - 37 μH i 43