فناوری "آهن-لیزر" برای ساخت بردهای مدار چاپی(ULT) به معنای واقعی کلمه طی چند سال در محافل رادیویی آماتور گسترده شده است و به شما امکان می دهد تا بردهای مدار چاپی را کاملاً بدست آورید. کیفیت بالا. بردهای مدار چاپی دستی نیاز به زمان زیادی دارند و از خطا مصون نیستند.

الزامات ویژه ای برای دقت الگو در ساخت سلف های چاپی برای مدارهای فرکانس بالا اعمال می شود. لبه های هادی های سیم پیچ باید تا حد امکان صاف باشند، زیرا این امر بر فاکتور کیفیت آنها تأثیر می گذارد. کشیدن دستی یک سیم پیچ مارپیچ چند چرخشی بسیار مشکل ساز است و در اینجا ULT ممکن است حرف خود را بزند.

برنج. 1

برنج. 2

بنابراین، همه چیز مرتب است. راه اندازی کنیم برنامه کامپیوتری SPRINT-LAYOUT، برای مثال نسخه 5.0. در تنظیمات برنامه تنظیم کنید:

مقیاس شبکه - 1.25 میلی متر؛

عرض خط - 0.8 میلی متر؛

ابعاد تخته - 42.5x42.5 میلی متر؛

قطر بیرونی "پچ" 1.5 میلی متر است.

قطر سوراخ در "پچ" 0.5 میلی متر است.

مرکز تخته را پیدا کنید و یک الگوی هادی سیم پیچ بکشید (شکل 1)در امتداد شبکه مختصات با استفاده از ابزار CONDUCTOR، سیم پیچ را به داخل بچرخانید سمت راست(برای قالبی که نیاز دارید تصویر آینه ای، اما می توان آن را بعداً هنگام چاپ به دست آورد). ما یک "پچ" را در ابتدا و انتهای سیم پیچ نصب می کنیم تا سیم پیچ را با عناصر مدار متصل کنیم.

در تنظیمات چاپ، تعداد چاپ ها را روی یک ورق، فاصله بین چاپ ها و در صورت لزوم "پیچاندن" قرقره در جهت دیگر، چاپ آینه ای طرح را تنظیم می کنیم. شما باید روی کاغذ صاف یا فیلم مخصوص چاپ کنید و تنظیمات چاپگر را در هنگام چاپ روی حداکثر میزان تونر تنظیم کنید.

بعد از استاندارد ULT پیروی می کنیم. ما فایبرگلاس فویل را آماده می کنیم، سطح فویل را تمیز می کنیم و مثلاً با استون آن را چربی زدایی می کنیم. قالب را با تونر روی فویل می‌زنیم و با اتوی داغ از روی کاغذ اتو می‌کنیم تا زمانی که تونر کاملاً به فویل بچسبد.

پس از آن، کاغذ را زیر آب جاری شیر (در دمای سرد یا اتاق) خیس کنید و با دقت آن را در "گلوله ها" بردارید و تونر را روی فویل تخته بگذارید. تخته را اچ می کنیم و سپس تونر را با یک حلال مثلا استون از روی آن جدا می کنیم. یک هادی شفاف از یک سلف "چاپ شده" با کیفیت بالا روی تخته باقی می ماند.

کویل های چاپ شده با چرخش مارپیچ با استفاده از ULT کیفیت کمی بدتر دارند. این به دلیل مربع شکل پیکسل های تصویر است، بنابراین لبه های هادی سیم پیچ مارپیچی ناهموار است. درست است، این بی نظمی ها بسیار کوچک هستند، و کیفیت قرقره، به طور کلی، هنوز بالاتر از عملکرد دستی است.

برنامه SPRINT-LAYOUT نسخه 5.0 را دوباره باز کنید. در جعبه ابزار، SPECIAL FORM - ابزاری برای ترسیم چند ضلعی ها و مارپیچ ها را انتخاب کنید. زبانه SPIRAL را انتخاب کنید. نصب:

شعاع شروع (START RADIUS) -2 میلی متر؛

فاصله بین چرخش (DISTANCE) - 1.5 میلی متر؛

عرض هادی (عرض TRACK) -0.8 میلی متر؛

تعداد چرخش ها (TURNS)، به عنوان مثال، 20 است.

اندازه تخته اشغال شده توسط چنین سیم پیچ 65x65 میلی متر است (شکل 2).

قرقره های چاپ معمولاً به یکدیگر متصل می شوند فیلترهای باند گذر(PF) با استفاده از خازن های کوچک. با این حال، جفت القایی آنها نیز امکان پذیر است که درجه آن را می توان با تغییر فاصله بین صفحات سیم پیچ ها یا چرخش غیرمرکز یکی نسبت به دیگری تغییر داد. نصب ثابت سیم پیچ ها نسبت به یکدیگر را می توان به دست آورد

با استفاده از پایه های دی الکتریک بسازید.

اندوکتانس سیم پیچ ها را می توان با کوتاه کردن پیچ ها، شکستن هادی چاپ شده یا حذف جزئی آن تنظیم کرد. این باعث افزایش فرکانس تنظیم مدار می شود. کاهش فرکانس را می توان با لحیم کردن خازن های نوع SMD با ظرفیت کوچک بین پیچ ها به دست آورد.

ساخت کویل های VHF به صورت پیچ و خم، خطوط مستقیم و منحنی، فیلتر شانه ای و .... استفاده از ULT همچنین به محصول نهایی ظرافت می بخشد و قاعدتاً ضریب کیفیت آنها را افزایش می دهد (به دلیل لبه های "صاف" هادی های چاپ شده). که با افزایش فرکانس خاصیت عایق خود را از دست می دهد در مدارهای معادل باید مقاومت تلفات در دی الکتریک به موازات سیم پیچ های چاپ شده وصل شود و این مقاومت کمتر، فرکانس کار بیشتر و کیفیت دی الکتریک بدتر می شود. .

در عمل، فایبرگلاس فویل را می توان به طور کامل برای ساخت مدارهای رزونانس چاپی تا برد 2 متری (تا حدود 150 مگاهرتز) استفاده کرد. گریدهای فرکانس بالا ویژه فایبرگلاس را می توان در محدوده 70 سانتی متر (تا حدود 470 ... 500 مگاهرتز) استفاده کرد. در فرکانس های بالاتر باید از فلوروپلاستیک RF (تفلون)، سرامیک یا شیشه با روکش فویل استفاده شود.

یک سلف چاپی به دلیل کاهش ظرفیت وقفه ای که از یک طرف به دلیل ضخامت کم فویل به دست می آید و از طرف دیگر گام "سیم پیچ" سیم پیچ، ضریب کیفیت افزایش یافته است. یک قاب بسته از فویل زمین شده در اطراف سیم پیچ چاپ شده در صفحه خود به عنوان محافظ در برابر سیم پیچ ها و هادی های چاپ شده دیگر عمل می کند، اما اگر حاشیه آن تحت ولتاژ RF پایین باشد (وصل به سیم مشترک) تأثیر کمی بر پارامترهای سیم پیچ دارد. مرکز آن در زیر بالا است.

ادبیات

1. جی پاناسنکو. ساخت قرقره چاپ. - رادیو، 1366، شماره 5، ص 62.

کمی تئوری آنتن

بر دی سییا فرکانس های پایین، جزء فعال غالب است. با افزایش فرکانس، مولفه واکنشی بیشتر و مهمتر می شود. در محدوده 1 کیلوهرتز تا 10 کیلوهرتز، مولفه القایی شروع به اثرگذاری می کند و هادی دیگر یک اتصال دهنده با امپدانس کم نیست، بلکه بیشتر به عنوان یک سلف عمل می کند.

فرمول محاسبه اندوکتانس هادی PCB به شرح زیر است:

به طور معمول، آثار بر روی یک برد مدار چاپی دارای مقادیری از 6 nH تا 12 nH در هر سانتی متر طول هستند. به عنوان مثال، هادی 10 سانتی متری دارای مقاومت 57 میلی اهم و اندوکتانس 8 nH بر سانتی متر است، در فرکانس 100 کیلوهرتز، راکتانس 50 میلی اهم می شود و در فرکانس های بالاتر، هادی به جای مقاومت، یک اندوکتانس خواهد بود. .

قانون یک آنتن شلاقی این است که در حدود 1/20 طول موج با میدان شروع به تعامل می کند و حداکثر تعامل در طول میله 1/4 طول موج رخ می دهد. بنابراین، هادی 10 سانتی متری مثال در پاراگراف قبل شروع به تبدیل شدن به یک آنتن خوب در فرکانس های بالای 150 مگاهرتز می کند. باید به خاطر داشت که اگرچه ژنراتور فرکانس ساعتمدار دیجیتال ممکن است در فرکانس های بالاتر از 150 مگاهرتز کار نکند، سیگنال آن همیشه دارای هارمونیک های بالاتری است. اگر برد مدار چاپی حاوی قطعاتی با پین های با طول قابل توجهی باشد، چنین پین هایی می توانند به عنوان آنتن نیز عمل کنند.

نوع اصلی دیگر آنتن آنتن حلقه ای است. اندوکتانس یک هادی مستقیم زمانی که خم می شود و به بخشی از یک قوس تبدیل می شود بسیار افزایش می یابد. افزایش اندوکتانس فرکانس شروع تعامل آنتن با خطوط میدان را کاهش می دهد.

طراحان PCB باتجربه با درک منطقی از تئوری آنتن حلقه نمی دانند که حلقه برای سیگنال های بحرانی طراحی نکنند. اما برخی از طراحان به این موضوع فکر نمی کنند و هادی های جریان برگشتی و سیگنال در مدارهای آنها حلقه هستند. ایجاد آنتن های حلقه به راحتی با یک مثال نشان داده می شود (شکل 8). علاوه بر این، ایجاد یک آنتن اسلات در اینجا نشان داده شده است.


بیایید سه مورد را در نظر بگیریم:

گزینه A نمونه ای از طراحی بد است. اصلاً از چند ضلعی زمین آنالوگ استفاده نمی کند. مدار حلقه توسط زمین و هادی سیگنال تشکیل می شود. با عبور جریان، یک میدان الکتریکی و یک میدان مغناطیسی عمود بر آن ایجاد می شود. این فیلدها اساس یک آنتن حلقه را تشکیل می دهند. قانون آنتن حلقه بیان می کند که برای بهترین بازده، طول هر رسانا باید برابر با نصف طول موج تابش دریافتی باشد. با این حال، نباید فراموش کنیم که حتی در 1/20 طول موج، آنتن حلقه هنوز کاملاً مؤثر است.

گزینه B بهتر از گزینه A است، اما یک شکاف در چند ضلعی وجود دارد، احتمالاً برای ایجاد یک مکان خاص برای مسیریابی هادی های سیگنال. مسیرهای سیگنال و جریان برگشتی یک آنتن شیار را تشکیل می دهند. حلقه های دیگری در برش های اطراف تراشه ها تشکیل می شود.

گزینه B نمونه ای از طراحی بهتر است. مسیرهای سیگنال و جریان برگشتی بر هم منطبق هستند و کارایی آنتن حلقه را نفی می کنند. توجه داشته باشید که این طرح دارای برش هایی در اطراف تراشه ها نیز می باشد اما از مسیر جریان برگشتی جدا شده اند.

تئوری بازتاب و تطبیق سیگنال به نظریه آنتن ها نزدیک است.

کوپلینگ خازنی بین هادی های PCB در لایه های مختلف زمانی که آنها را قطع می کنند اتفاق می افتد. گاهی اوقات این می تواند مشکل ایجاد کند. هادی هایی که روی لایه های مجاور قرار می گیرند، یک خازن فیلم بلند ایجاد می کنند. ظرفیت چنین خازنی با استفاده از فرمول نشان داده شده در شکل 10 محاسبه می شود.

به عنوان مثال، یک برد مدار چاپی ممکن است پارامترهای زیر را داشته باشد:
- 4 لایه؛ لایه های سیگنال و چند ضلعی زمین مجاور هستند،
- فاصله بین لایه ها - 0.2 میلی متر،
- عرض هادی - 0.75 میلی متر،
- طول هادی - 7.5 میلی متر.

ثابت دی الکتریک ER معمولی برای FR-4 4.5 است.

با جایگزینی تمام مقادیر در فرمول، مقدار ظرفیت خازنی بین این دو باس برابر با 1.1 pF بدست می آید. حتی چنین ظرفیت به ظاهر کوچکی برای برخی از برنامه ها غیرقابل قبول است. شکل 11 اثر یک ظرفیت خازنی 1 pF را هنگام اتصال به ورودی معکوس کننده آپ امپ فرکانس بالا نشان می دهد.

مشاهده می شود که دامنه سیگنال خروجی در فرکانس های نزدیک به حد بالایی محدوده فرکانس op-amp دو برابر می شود. این به نوبه خود می تواند منجر به نوسان، به ویژه در فرکانس های کاری آنتن (بالای 180 مگاهرتز) شود.

این تأثیر باعث ایجاد مشکلات متعددی می شود که با این حال راه های زیادی برای حل آنها وجود دارد. واضح ترین آنها کاهش طول هادی ها است. راه دیگر کاهش عرض آنهاست. دلیلی برای استفاده از هادی با این عرض برای اتصال سیگنال به ورودی معکوس وجود ندارد، زیرا جریان بسیار کمی از این هادی عبور می کند. کاهش طول ردیابی به 2.5 میلی متر و عرض به 0.2 میلی متر منجر به کاهش ظرفیت خازن به 0.1 pF می شود و چنین ظرفیتی دیگر منجر به افزایش قابل توجهی در پاسخ فرکانسی نخواهد شد. راه دیگر برای حل مشکل این است که بخشی از چند ضلعی زیر ورودی معکوس و زیر هادی منتهی به آن را بردارید.

هادی های سیگنال نباید به موازات یکدیگر هدایت شوند، مگر در مورد خطوط دیفرانسیل یا میکرواستریپ. فاصله بین هادی ها باید حداقل سه برابر عرض هادی ها باشد.

ظرفیت بین ردیابی ها در مدارهای آنالوگ می تواند مشکلاتی با مقادیر مقاومت بزرگ (چند مگا اهم) ایجاد کند. کوپلینگ خازنی نسبتاً بزرگ بین ورودی های معکوس و غیر معکوس یک آپ امپ می تواند به راحتی باعث نوسان مدار شود.

به یاد داشته باشید که اگر مقاومت های زیادی در مدار وجود دارد، باید توجه ویژه ای به تمیز کردن برد شود. در طی عملیات نهایی ساخت یک برد مدار چاپی، هرگونه شار و آلودگی باقیمانده باید حذف شود. که در اخیراهنگام نصب بردهای مدار چاپی، اغلب از شارهای محلول در آب استفاده می شود. از آنجایی که مضرات کمتری دارند، به راحتی با آب پاک می شوند. اما در عین حال، شستن تخته با آب ناکافی تمیز می تواند منجر به آلودگی اضافی شود که ویژگی های دی الکتریک را بدتر می کند. بنابراین، تمیز کردن برد مدار با امپدانس بالا با آب مقطر تازه بسیار مهم است.

ایزوله سیگنال

همانطور که قبلا ذکر شد، تداخل می تواند از طریق مدارهای منبع تغذیه به قسمت آنالوگ مدار نفوذ کند. برای کاهش چنین تداخلی، از خازن های جداکننده (مسدود کننده) برای کاهش امپدانس محلی باس های قدرت استفاده می شود.

اگر نیاز به چیدمان یک برد مدار چاپی دارید که دارای قطعات آنالوگ و دیجیتال باشد، پس باید حداقل درک کمی از آن داشته باشید. مشخصات الکتریکیعناصر منطقی

مرحله خروجی معمولی عنصر منطقشامل دو ترانزیستور است که به صورت سری به هم متصل شده اند و بین مدارهای برق و زمین قرار دارند (شکل 14).

این ترانزیستورها به طور ایده آل به طور دقیق در آنتی فاز کار می کنند، یعنی. هنگامی که یکی از آنها باز است، در همان لحظه در زمان، دوم بسته می شود، و یا یک منطقی یا یک سیگنال منطقی صفر در خروجی تولید می کند. در حالت منطقی حالت پایدار، توان مصرفی عنصر منطقی کم است.

هنگامی که مرحله خروجی از یک حالت منطقی به حالت دیگر تغییر می کند، وضعیت به طرز چشمگیری تغییر می کند. در این حالت، برای مدت کوتاهی، هر دو ترانزیستور می توانند به طور همزمان باز شوند و جریان تغذیه مرحله خروجی به شدت افزایش می یابد، زیرا مقاومت مسیر جریان از گذرگاه برق به گذرگاه زمین از طریق دو ترانزیستور متصل به سری. کاهش می دهد. مصرف برق به طور ناگهانی افزایش می یابد و سپس به سرعت کاهش می یابد که منجر به تغییر موضعی در ولتاژ تغذیه و وقوع یک تغییر شدید و کوتاه مدت در جریان می شود. این تغییرات در جریان منجر به انتشار انرژی فرکانس رادیویی می شود. حتی روی یک برد مدار چاپی نسبتاً ساده ممکن است دهها یا صدها مرحله خروجی از عناصر منطقی در نظر گرفته شود، بنابراین تأثیر کلی عملکرد همزمان آنها می تواند بسیار زیاد باشد.

پیش بینی دقیق محدوده فرکانسی که این نوسانات جریان در آن رخ می دهد غیرممکن است، زیرا فرکانس وقوع آنها به عوامل زیادی از جمله تأخیر انتشار ترانزیستورهای سوئیچینگ عنصر منطقی بستگی دارد. تأخیر، به نوبه خود، به دلایل تصادفی زیادی نیز بستگی دارد که در طول فرآیند تولید به وجود می آیند. نویز سوئیچینگ دارای توزیع پهنای باند اجزای هارمونیک در کل محدوده است. روش های مختلفی برای سرکوب نویز دیجیتال وجود دارد که کاربرد آنها به توزیع طیفی نویز بستگی دارد.

جدول 2 حداکثر فرکانس های کاری را برای انواع خازن های رایج نشان می دهد.

جدول 2

از جدول مشخص است که از خازن های الکترولیتی تانتالیوم برای فرکانس های زیر 1 مگاهرتز استفاده می شود؛ در فرکانس های بالاتر باید از خازن های سرامیکی استفاده شود. باید به خاطر داشت که خازن ها رزونانس خاص خود را دارند و انتخاب نادرست آنها ممکن است نه تنها کمکی نکند، بلکه مشکل را تشدید کند. شکل 15 خود تشدید معمولی دو خازن معمولی - 10 میکروF تانتالیوم الکترولیتی و 0.01 μF سرامیک را نشان می دهد.

مشخصات واقعی ممکن است بین سازنده های مختلف و حتی از دسته ای به دسته دیگر در همان سازنده متفاوت باشد. مهم است که درک کنید که برای کار کارآمددر خازن، فرکانس هایی که سرکوب می کند باید در محدوده کمتری نسبت به فرکانس تشدید خود باشد. در غیر این صورت، ماهیت راکتانس القایی خواهد بود و خازن دیگر به طور موثر کار نخواهد کرد.

اشتباه نکنید که یک خازن 0.1 µF تمام فرکانس ها را سرکوب می کند. خازن های کوچک (10 nF یا کمتر) می توانند با کارایی بیشتری در فرکانس های بالاتر کار کنند.

جداسازی برق آی سی

اصل جداسازی توان برای مدارهای مجتمع برای سرکوب نویز فرکانس بالا، استفاده از یک یا چند خازن متصل بین پایه های برق و زمین است. مهم است که هادی های اتصال دهنده ها به خازن ها کوتاه باشند. اگر اینطور نباشد، خود القایی هادی ها نقش بسزایی دارد و مزایای استفاده از خازن های جداکننده را نفی می کند.

یک خازن جداکننده باید به هر بسته تراشه وصل شود، مهم نیست که چند عدد باشد تقویت کننده های عملیاتیواقع در داخل کیس - 1، 2 یا 4. اگر آپ امپ تغذیه شود منبع تغذیه دوقطبی، پس ناگفته نماند که خازن های جداکننده باید در هر پایه پاور قرار گیرند. مقدار خازن باید با دقت بسته به نوع نویز و تداخل موجود در مدار انتخاب شود.

در موارد به خصوص دشوار، ممکن است لازم باشد که یک سلف متصل به صورت سری به خروجی برق اضافه شود. اندوکتانس باید قبل از خازن ها باشد نه بعد از آن.

یکی دیگر از راه های ارزان تر، جایگزینی اندوکتانس با یک مقاومت با مقاومت کم (10...100 اهم) است. در این حالت، همراه با خازن جداکننده، مقاومت یک فیلتر پایین گذر را تشکیل می دهد. این روش محدوده منبع تغذیه op-amp را کاهش می دهد که همچنین بیشتر به مصرف برق وابسته می شود.

به طور معمول، برای سرکوب نویز فرکانس پایین در مدارهای قدرت، استفاده از یک یا چند خازن الکترولیتی آلومینیومی یا تانتالیومی در کانکتور ورودی برق کافی است. یک خازن سرامیکی اضافی تداخل فرکانس بالا را از سایر بردها سرکوب می کند.

جداسازی سیگنال های ورودی و خروجی

بسیاری از مشکلات نویز ناشی از اتصال مستقیم پایه های ورودی و خروجی است. در نتیجه محدودیت‌های فرکانس بالا اجزای غیرفعال، پاسخ یک مدار هنگام قرار گرفتن در معرض نویز فرکانس بالا می‌تواند کاملاً غیرقابل پیش‌بینی باشد.

در شرایطی که محدوده فرکانس نویز القایی به طور قابل توجهی با محدوده فرکانس مدار متفاوت است، راه حل ساده و واضح است - قرار دادن یک فیلتر RC غیرفعال برای سرکوب تداخل فرکانس بالا. با این حال، هنگام استفاده از فیلتر غیرفعال، باید مراقب باشید: ویژگی های آن (به دلیل ویژگی های فرکانس غیر ایده آل اجزای غیرفعال) در فرکانس های 100 ... 1000 برابر بیشتر از فرکانس قطع (f 3db) خواص خود را از دست می دهند. هنگام استفاده از فیلترهای متصل به سری که در محدوده فرکانس های مختلف تنظیم شده اند، فیلتر فرکانس بالاتر باید نزدیک به منبع تداخل باشد. همچنین، القاگرهای روی حلقه‌های فریت می‌توانند برای سرکوب نویز استفاده شوند. آنها ماهیت القایی مقاومت را تا یک فرکانس مشخص حفظ می کنند و بالاتر از آن مقاومت آنها فعال می شود.

تداخل در مدار آنالوگ می تواند به قدری زیاد باشد که خلاص شدن از شر آن غیرممکن باشد (یا بر اساس حداقل، کاهش) فقط از طریق استفاده از صفحه نمایش امکان پذیر است. برای عملکرد موثر، باید به دقت طراحی شوند تا فرکانس هایی که بیشترین مشکل را ایجاد می کنند نتوانند وارد مدار شوند. این بدان معنی است که صفحه نمایش نباید دارای سوراخ یا بریدگی بزرگتر از 1/20 طول موج تابش غربال شده باشد. تخصیص فضای کافی برای سپر پیشنهادی از همان ابتدای طراحی PCB ایده خوبی است. هنگام استفاده از محافظ، می توانید به صورت اختیاری از حلقه های فریت (یا مهره ها) برای تمام اتصالات به مدار استفاده کنید.

موارد تقویت کننده عملیاتی

یک، دو یا چهار تقویت کننده عملیاتی معمولاً در یک بسته قرار می گیرند (شکل 16).

یک آپ امپ تک اغلب دارای ورودی های اضافی نیز می باشد، به عنوان مثال برای تنظیم ولتاژ افست. آمپلی فایرهای دوگانه و کواد آپ فقط دارای ورودی و خروجی معکوس و غیر معکوس هستند. بنابراین در صورت لزوم داشته باشید تنظیمات اضافیباید از تقویت کننده های تک عملیاتی استفاده شود. هنگام استفاده از خروجی های اضافی، باید به خاطر داشت که از نظر ساختار آنها ورودی های کمکی هستند، بنابراین باید با دقت و مطابق با توصیه های سازنده مدیریت شوند.

در یک آپ امپ تک، خروجی در سمت مخالف ورودی ها قرار می گیرد. این می تواند هنگام کار با تقویت کننده در فرکانس های بالا به دلیل هادی های طولانی، مشکلاتی ایجاد کند بازخورد. یکی از راه‌های غلبه بر این مشکل، قرار دادن تقویت‌کننده و اجزای بازخورد در طرف‌های مختلف PCB است. با این حال، این منجر به حداقل دو سوراخ و برش اضافی در چند ضلعی زمین می شود. گاهی اوقات حتی اگر از تقویت کننده دوم استفاده نشود (و پایه های آن باید به درستی وصل شوند) برای حل این مشکل ارزش دارد که از یک آمپلی فایر دوگانه استفاده کنید. شکل 17 کاهش طول هادی های مدار بازخورد را برای اتصال معکوس نشان می دهد.

آمپلی فایرهای دوگانه به ویژه در تقویت کننده های استریو رایج هستند و آمپلی فایرهای چهارگانه در مدارهای فیلتر چند مرحله ای استفاده می شوند. با این حال، یک نقطه ضعف نسبتا قابل توجهی برای این وجود دارد. حتی اگر فناوری مدرن انزوای مناسبی را بین سیگنال‌های تقویت‌کننده در همان تراشه سیلیکونی ایجاد می‌کند، هنوز هم تداخلی بین آنها وجود دارد. اگر لازم است که چنین تداخلی به مقدار بسیار کمی وجود داشته باشد، باید از تقویت کننده های تک عملیاتی استفاده کرد. Crosstalk تنها در هنگام استفاده از تقویت کننده های دوگانه یا چهارگانه رخ نمی دهد. منبع آنها می تواند نزدیکی بسیار نزدیک اجزای غیرفعال کانال های مختلف باشد.

آپ امپ دوگانه و چهارگانه، علاوه بر موارد فوق، امکان نصب متراکم تری را فراهم می کند. به نظر می رسد تقویت کننده های جداگانه نسبت به یکدیگر تصویر آینه ای هستند (شکل 18).

شکل‌های 17 و 18 همه اتصالات مورد نیاز برای عملکرد عادی را نشان نمی‌دهند، مانند درایور سطح متوسط ​​روی یک منبع. شکل 19 نمودار چنین شکل دهنده ای را هنگام استفاده از تقویت کننده چهارگانه نشان می دهد.

نمودار تمام اتصالات لازم برای اجرای سه مرحله وارونگی مستقل را نشان می دهد. توجه به این نکته ضروری است که هادی های درایور ولتاژ نیمه تغذیه مستقیماً در زیر محفظه مدار مجتمع قرار دارند که باعث کاهش طول آنها می شود. این مثال نشان می دهد که چگونه باید اتصالات ایجاد شود، بلکه نشان می دهد که با قرار دادن اجزا و مسیریابی چه باید کرد. به عنوان مثال، ولتاژ سطح متوسط ​​می تواند برای هر چهار تقویت کننده یکسان باشد. اجزای غیرفعال می توانند بر این اساس اندازه شوند. برای مثال، اجزای مسطح با اندازه قاب 0402 با فاصله پین‌های یک بسته استاندارد SO مطابقت دارند. این اجازه می دهد تا طول هادی برای کاربردهای فرکانس بالا بسیار کوتاه نگه داشته شود.

نصب سه بعدی و سطحی

هنگام قرار دادن آپ امپ در بسته های DIP و قطعات غیرفعال با سیم های سربی، برای نصب آنها باید Vias بر روی برد مدار چاپی ارائه شود. چنین قطعاتی در حال حاضر زمانی استفاده می شوند که الزامات خاصی برای ابعاد برد مدار چاپی وجود نداشته باشد. آنها معمولاً ارزان‌تر هستند، اما هزینه برد مدار چاپی در طول فرآیند تولید به دلیل حفر سوراخ‌های اضافی برای سرنخ‌های قطعه افزایش می‌یابد.

علاوه بر این، هنگام استفاده از قطعات خارجی، ابعاد برد و طول هادی ها افزایش می یابد، که اجازه نمی دهد مدار در فرکانس های بالا کار کند. Vias ها اندوکتانس خاص خود را دارند که ویژگی های دینامیکی مدار را نیز محدود می کند. بنابراین، قطعات سربار برای اجرای مدارهای فرکانس بالا یا مدارهای آنالوگ که در کنار مدارهای منطقی پرسرعت قرار می گیرند توصیه نمی شود.

برخی از طراحان، در تلاش برای کاهش طول هادی ها، مقاومت ها را به صورت عمودی قرار می دهند. در نگاه اول ممکن است به نظر برسد که این باعث کوتاه شدن طول مسیر می شود. با این حال، این مسیر جریان را از طریق مقاومت افزایش می دهد و خود مقاومت نشان دهنده یک حلقه (چرخش اندوکتانس) است. توانایی انتشار و دریافت چندین برابر افزایش می یابد.

نصب سطحی نیازی به سوراخ برای هر سرب جزء ندارد. با این حال، هنگام تست مدار، مشکلاتی به وجود می آید و استفاده از vias به عنوان نقاط تست، به خصوص در هنگام استفاده از قطعات کوچک ضروری است.

بخش های OP-AMP استفاده نشده

هنگام استفاده از آپ امپ دوگانه و چهارگانه در مدار، ممکن است برخی از بخش ها بلااستفاده بمانند و در این حالت باید به درستی وصل شوند. اتصالات نادرست می تواند منجر به افزایش مصرف برق، گرمای بیشتر و نویز بیشتر از آپ امپ های استفاده شده در همان پکیج شود. پایه های تقویت کننده های عملیاتی استفاده نشده را می توان همانطور که در شکل نشان داده شده است وصل کرد. ساعت 20 اتصال پین ها با اجزای اضافی (شکل 20b) استفاده از این آپ امپ را در طول راه اندازی آسان می کند.

نتیجه

هنگام طراحی و سیم کشی مدارهای آنالوگ، نکات اساسی زیر را به خاطر بسپارید و همیشه آنها را در نظر داشته باشید.

معمول هستند:

PCB را به عنوان یک جزء در نظر بگیرید نمودار الکتریکی;
. داشتن آگاهی و درک از منابع نویز و تداخل؛
. مدارهای مدل و چیدمان

تخته مدار چاپی:

از بردهای مدار چاپی فقط از مواد با کیفیت استفاده کنید (به عنوان مثال FR-4).
. مدارهای ساخته شده بر روی چند لایه بردهای مدار چاپی 20 دسی بل نسبت به مدارهای ساخته شده روی تخته های دولایه کمتر در معرض تداخل خارجی است.
. استفاده از چند ضلعی های مجزا و بدون همپوشانی برای زمین ها و خوراک های مختلف.
. چند ضلعی های زمین و قدرت را روی لایه های داخلی PCB قرار دهید.

اجزاء:

از محدودیت های فرکانس معرفی شده توسط اجزای غیرفعال و ردیابی برد آگاه باشید.
. سعی کنید از قرار دادن عمودی اجزای غیرفعال در مدارهای پرسرعت خودداری کنید.
. برای مدارهای فرکانس بالا، از قطعات طراحی شده برای نصب سطحی;
. هادی ها باید کوتاه تر باشند، بهتر.
. اگر طول هادی بزرگتر مورد نیاز است، عرض آن را کاهش دهید.
. پین های استفاده نشده اجزای فعال باید به درستی متصل شوند.

سیم کشی:

مدار آنالوگ را نزدیک کانکتور برق قرار دهید.
. هرگز هادی هایی را که سیگنال های منطقی را از طریق ناحیه آنالوگ برد منتقل می کنند و بالعکس هدایت نکنید.
. هادی ها را برای ورودی معکوس اتصال کوتاه عملیات آمپر مناسب کنید.
. اطمینان حاصل کنید که هادی های ورودی های معکوس و غیر معکوس op-amp در فاصله طولانی به موازات یکدیگر قرار نگرفته اند.
. سعی کنید از استفاده از vias اضافی اجتناب کنید، زیرا ... اندوکتانس خود آنها ممکن است مشکلات اضافی ایجاد کند.
. هادی ها را در زوایای قائم قرار ندهید و در صورت امکان قسمت بالای گوشه ها را صاف کنید.

تبادل:

از انواع صحیح خازن ها برای سرکوب نویز در مدارهای منبع تغذیه استفاده کنید.
. برای سرکوب تداخل و نویز فرکانس پایین، از خازن های تانتالیوم در کانکتور ورودی برق استفاده کنید.
. برای سرکوب تداخل و نویز فرکانس بالا، از خازن های سرامیکی در کانکتور ورودی برق استفاده کنید.
. از خازن های سرامیکی در هر پایه برق ریز مدار استفاده کنید. در صورت لزوم، از چندین خازن برای متفاوت استفاده کنید محدوده فرکانس;
. اگر تحریک در مدار رخ دهد، لازم است از خازن هایی با مقدار ظرفیت کمتر و نه بزرگتر استفاده شود.
. در موارد دشوار، از مقاومت های متصل به سری با مقاومت کم یا اندوکتانس در مدارهای قدرت استفاده کنید.
. خازن های جداکننده برق آنالوگ فقط باید به زمین آنالوگ وصل شوند نه به زمین دیجیتال.

بروس کارتر
Op Amps برای همه، فصل 17
تکنیک های چیدمان برد مدار
مرجع طراحی، تگزاس اینسترومنتز، 2002

از سایت elart.narod.ru برای ارائه ترجمه تشکر می کنیم

در تجهیزات VHF با اندازه کوچک، فضای نسبتا زیادی روی برد توسط سیم پیچ های حلقه و چوک های RF اشغال می شود. اغلب آنها ارتفاع کلی برد مدار را تعیین می کنند. در برخی موارد، ممکن است توصیه شود که از سیم پیچ های تخت - چاپ شده و سیمی استفاده کنید. اساس سیم پیچ های RF چاپی اغلب سرامیک های ویژه با فرکانس بالا است. تکنولوژی تولید چنین قرقره هایی برای شرایط آماتور نامناسب است. با این حال، همانطور که تمرین نشان می دهد، تا فرکانس های 80-100 مگاهرتز، می توان با استفاده از سیم پیچ های ساخته شده از فایبرگلاس پوشش داده شده با فویل توسط اچ، نتایج کاملا رضایت بخشی به دست آورد. استفاده از فویل فلوئوروپلاستیک برای چاپ کویل ها باعث می شود که محدودیت فرکانس به 200-300 مگاهرتز برسد. سیم‌پیچ‌های مسطح دارای استحکام مکانیکی رضایت‌بخش، ظرفیت ذاتی نسبتاً کوچک، سهولت در ساخت هستند و می‌توانند در فرکانس‌های تا 10 مگاهرتز استفاده شوند. افزایش قابل توجهی در اندوکتانس و ضریب کیفیت سیم پیچ های مسطح چاپ شده و سیمی در صورت قرار دادن صفحات فریت در یک یا هر دو طرف سیم پیچ حاصل می شود. با تغییر فاصله بین سیم پیچ و صفحه (با استفاده از مجموعه ای از اسپیسرهای غیر مغناطیسی یا غیره) می توان اندوکتانس سیم پیچ را تغییر داد. می توانید با استفاده از یک پرچم ساخته شده از فلز غیر مغناطیسی (مس یا آلومینیوم) که در نزدیکی سیم پیچ به موازات آن حرکت می کند، اندوکتانس را در محدوده های خاصی تنظیم کنید. قرقره های سیم به راحتی مستقیماً به تخته یا به صفحه جداگانه متصل به تخته چسبانده می شوند. کویل های چاپ می توانند به هر شکلی باشند. خروجی چرخش بیرونی باید روی تخته "زمین" شود - در این حالت نقش یک صفحه نمایش را بازی می کند. علاوه بر این می توانید سیم پیچ چاپ شده را با سیم پیچ باز خارجی دیگری که به سیم مشترک دستگاه متصل است محافظت کنید. نمونه هایی از کویل ها در عکس نشان داده شده است.

شما می توانید سیم پیچ ها را با دقت کافی برای یک آماتور رادیویی با استفاده از نوموگرام محاسبه کنید. روش محاسبه سیم‌پیچ‌های چاپی و سیم‌پیچ مشابه است، تفاوت این است که عرض مسیر چاپی یک سیم‌پیچ چاپی با قطر مسی سیم سیم‌پیچ مطابقت دارد و عرض شکاف بین مسیرها برابر با دو برابر است. ضخامت عایق سیم

ابعاد طراحی کویل ها در شکل نشان داده شده است. 1، a و b. نوموگرام برای محاسبه در شکل نشان داده شده است. 2 و 3. به عنوان مثال، در زیر محاسبه یک سیم پیچ چاپی گرد (بدون هسته) با اندوکتانس 0.64 μH را در نظر می گیریم. ما بزرگترین قطر بیرونی D سیم پیچ را برابر با 20 میلی متر انتخاب می کنیم، کوچکترین قطر داخلی d = 8 میلی متر. لازم است تعداد دورهای w، عرض مسیر چاپ شده S و فاصله Sr بین مراکز C1 و C2 نیم دایره های سیم پیچ را پیدا کنید. نوموگرام برای محاسبه سیم پیچ های گرد در شکل نشان داده شده است. 2. محاسبه کنید: D + d=20 + 8 = 28 mm = 2.8 cm: D/d = 20:8 = 2.5. در مقیاس های "D+d" و "D/d" نقاط مربوطه را پیدا کرده و آنها را با یک خط مستقیم به هم وصل می کنیم (خط چین در شکل 2). از طریق نقطه تقاطع این خط مستقیم با خط کمکی دیجیتالی نشده و نقطه روی مقیاس "L" مربوط به اندوکتانس داده شده L = 0.64 μH، یک خط مستقیم می کشیم تا زمانی که با مقیاس "w" تلاقی کند، که در امتداد آن تلاقی می کند. تعداد چرخش های مورد نیاز را می شماریم - 6.5. مقادیر D + d، D/d یا L در مقیاس های نوموگرام را می توان 10 یا 100 برابر افزایش (کاهش) کرد، در حالی که مقادیر w به ترتیب به ریشه 10 و ریشه 100 تغییر می کند. بار. عرض S، mm، هادی چاپ شده با فرمول محاسبه می شود: S>=Sr = (D - d)/4w; قطر عایق سیم سیم پیچ - diz = (D - d) / 2w. ما نتیجه به دست آمده را به نزدیکترین مقدار بالاتر سری 0.5 گرد می کنیم. 0.75; 1.0; 1.25; 1.5 میلی متر و غیره. Sr= (20-8)/4x6.5=0.46; S=0.5 میلی متر برای مقادیر کوچک Sr، باید Sr = S را برای سیم‌پیچ‌ها، دیز به نزدیک‌ترین قطر استاندارد عایق سیم گرد می‌کنیم. الگوی کویل روی پارچه شیشه‌ای با روکش فویل با قطب‌نما اعمال می‌شود که درون آن یک قلم طراحی پر از رنگ مقاوم در برابر مواد شیمیایی نصب شده است. نیم دایره های بالایی (نگاه کنید به شکل 1a) از مرکز C1، و آنهایی که پایین تر از C2 کشیده شده اند. فاصله Sr باید تا حد امکان دقیق حفظ شود. پس از خشک شدن رنگ، سیم پیچ طبق معمول در محلولی از کلرید آهن حک می شود. کویل های چاپی مربع شکل با استفاده از نوموگرام نشان داده شده در شکل محاسبه می شوند. 3. نتایج دقیق تری برای محاسبه سیم پیچ های مسطح را می توان به صورت تحلیلی و با استفاده از فرمول های مورد استفاده برای ساختن نوموگرام ها به دست آورد. این فرمول ها در شکل نشان داده شده اند. 2 و 3. ابعاد کمیت ها در فرمول ها با اندازه های نشان داده شده در نوموگرام ها مطابقت دارد. مقادیر توابع "phi" (D/d و f(a/A) در جداول 1 و 2 خلاصه شده است. سیم پیچ های مسطح روی یک قاب تاشو بین دو گونه که روی یک میله نصب شده است پیچیده شده است. هسته قاب باید برابر با قطر داخلی سیم پیچ باشد و فاصله بین گونه ها قطر سیم در امتداد عایق است. در طول فرآیند سیم پیچی، سیم با چسب BF~2 مرطوب می شود. گونه ها باید از ماده ای ساخته شوند که چسبندگی ضعیفی به چسب داشته باشد (فلوروپلاستیک، وینیفلکس). قاب پس از خشک شدن چسب جدا می شود. کویل های تولید شده مستقیماً به تخته یا به صفحه فریت نصب شده روی تخته چسبانده می شوند. سیم پیچ های نشان داده شده در عنوان مقاله دارای پارامترهای اندازه گیری شده زیر هستند: چاپ گرد (D = 40 میلی متر) - اندوکتانس 1.4 μH، ضریب کیفیت 95. مربع (A = 30 mm) - 0.9 µH و 180، سیم بالایی (D = 15 mm، سیم PEV-1 0.18) - 7.5 µH و 48؛ وسط (D = 11.9 میلی متر، سیم PEV-2 0.1) - 9.5 μH و 48 و پایین (D = 9 میلی متر، سیم PEL 0.05) - 37 μH و 43