인쇄회로기판 제조를 위한 “철 레이저” 기술(ULT) 문자 그대로 몇 년 만에 아마추어 무선계에 널리 퍼졌고 인쇄 회로 기판을 상당히 얻을 수 있습니다. 고품질. 손으로 그린 ​​인쇄 회로 기판은 시간이 많이 걸리고 오류가 발생하지 않습니다.

고주파 회로용 인쇄 인덕터 제조에는 패턴 정확도에 대한 특별한 요구 사항이 적용됩니다. 코일 도체의 가장자리는 품질 계수에 영향을 미치므로 가능한 한 부드러워야 합니다. 다중 회전 나선형 코일을 수동으로 그리는 것은 매우 문제가 많은데, 여기서는 ULT가 그 말을 할 수 있을 것입니다.

쌀. 1

쌀. 2

그래서 모든 것이 정상입니다. 발사하자 컴퓨터 프로그램 SPRINT-LAYOUT(예: 버전 5.0) 프로그램 설정에서 설정하십시오.

그리드 스케일 - 1.25mm;

선 너비 - 0.8mm;

보드 크기 - 42.5x42.5mm;

"패치"의 외경은 1.5mm입니다.

"패치"의 구멍 직경은 0.5mm입니다.

보드의 중심을 찾아 코일 도체 템플릿을 그립니다(그림 1).CONDUCTOR 도구를 사용하여 좌표 그리드를 따라 코일을 비틀어 넣습니다. 우편(필요한 템플릿의 경우 미러 이미지, 그러나 나중에 인쇄할 때 얻을 수 있습니다). 코일의 시작과 끝 부분에 "패치"를 설치하여 코일과 회로 요소를 연결합니다.

인쇄 설정에서는 시트의 인쇄 수, 인쇄 간 거리를 설정하고, 스풀을 다른 방향으로 "비틀어야" 하는 경우 디자인의 거울 인쇄를 설정합니다. 부드러운 종이나 특수 필름에 인쇄해야 하며, 인쇄 시 프린터 설정을 최대 토너 공급량으로 설정해야 합니다.

다음으로 표준 ULT를 따릅니다. 호일 유리 섬유를 준비하고 호일 표면을 청소한 다음 아세톤 등으로 탈지합니다. 토너가 포함된 템플릿을 호일에 바르고 토너가 호일에 단단히 부착될 때까지 종이를 통해 뜨거운 다리미로 다림질합니다.

그런 다음 종이를 흐르는 수돗물(차가운 물 또는 실온)에 담그고 조심스럽게 "펠렛"으로 제거하여 보드의 호일에 토너를 남겨둡니다. 보드를 에칭한 다음 아세톤과 같은 용매를 사용하여 보드에서 토너를 제거합니다. 고품질 "인쇄된" 인덕터의 투명한 도체가 보드에 남아 있습니다.

ULT를 사용하여 나선형으로 회전하는 인쇄 코일은 품질이 약간 더 나쁩니다. 이는 이미지 픽셀의 정사각형 모양으로 인해 나선형 코일 도체의 가장자리가 들쭉날쭉합니다. 사실, 이러한 불규칙성은 매우 작으며 일반적으로 릴의 품질은 수동 작업보다 여전히 높습니다.

SPRINT-LAYOUT 버전 5.0 프로그램을 다시 엽니다. 툴킷에서 다각형과 나선을 그리는 도구인 SPECIAL FORM을 선택합니다. 나선형 탭을 선택합니다. 설치하다:

시작 반경(START RADIUS) -2mm;

회전 간 거리(DISTANCE) - 1.5mm;

도체 폭(TRACK WIDTH) -0.8mm;

예를 들어 턴 수(TURNS)는 20입니다.

이러한 코일이 차지하는 보드의 크기는 65x65mm입니다(그림 2).

인쇄 릴은 일반적으로 서로 연결됩니다. 대역통과 필터(PF) 작은 커패시터를 사용합니다. 그러나 유도 결합도 가능하며, 코일 평면 사이의 거리를 변경하거나 한쪽을 다른 쪽과 비교하여 편심 회전시켜 그 정도를 변경할 수 있습니다. 서로에 대한 코일의 고정 장착이 가능합니다.

유전체 스트럿을 사용하여 구축합니다.

코일의 인덕턴스는 권선을 단축하거나 인쇄된 도체를 끊거나 부분적으로 제거하여 조정할 수 있습니다. 이렇게 하면 회로 튜닝 빈도가 증가합니다. 권선 사이에 소용량 SMD형 커패시터를 납땜하면 주파수를 줄일 수 있습니다.

사행형, 직선형, 곡선형, 콤필터 등 형태의 VHF 코일 제조 ULT를 사용하면 최종 제품에 우아함이 더해지고 일반적으로 품질 요소가 증가합니다(인쇄된 도체의 "매끄러운" 가장자리로 인해). 그러나 생산 중에는 기판 재료(유리 섬유)의 품질을 기억해야 합니다. 주파수가 증가함에 따라 절연체 특성을 잃게 됩니다. 등가 회로에서 유전체의 손실 저항은 인쇄 코일과 병렬로 연결되어야 하며 이 저항은 낮아질수록 작동 주파수가 높아지고 유전체의 품질이 저하됩니다.

실제로 호일 유리 섬유는 최대 2m 범위(최대 약 150MHz)의 인쇄 공진 회로 제조에 완전히 사용될 수 있습니다. 특수 고주파 등급의 유리 섬유는 70cm 범위(최대 약 470~500MHz)에서 사용할 수 있습니다. 더 높은 주파수에서는 포일 코팅된 RF 불소수지(Teflon), 세라믹 또는 유리를 사용해야 합니다.

인쇄된 인덕터는 포일의 얇은 두께와 코일의 "권선" 피치로 인해 획득되는 턴간 커패시턴스의 감소로 인해 품질 계수가 증가합니다. 평면의 인쇄 코일 주위에 접지된 포일의 폐쇄 프레임은 다른 코일 및 인쇄 도체로부터 보호막 역할을 하지만 주변이 낮은 RF 전압(공통 와이어에 연결됨)에 있고 코일의 매개변수에 거의 영향을 미치지 않습니다. 그 중심은 높이 아래에 있습니다.

문학

1. G. 파나센코. 프린팅 릴 제조. - 라디오, 1987, No. 5, P. 62.

약간의 안테나 이론

~에 DC또는 저주파에서는 활성 구성 요소가 우세합니다. 주파수가 증가함에 따라 반응성 구성 요소가 점점 더 중요해집니다. 1kHz ~ 10kHz 범위에서는 유도성 구성 요소가 적용되기 시작하고 도체는 더 이상 저임피던스 커넥터가 아니라 인덕터 역할을 합니다.

PCB 도체의 인덕턴스를 계산하는 공식은 다음과 같습니다.

일반적으로 인쇄 회로 기판의 트레이스는 길이 1cm당 6nH에서 12nH 사이의 값을 갖습니다. 예를 들어, 10cm 도체의 저항은 57mOhm이고 인덕턴스는 cm당 8nH입니다. 100kHz의 주파수에서 리액턴스는 50mOhm이 되고 더 높은 주파수에서는 도체가 저항성 도체가 아닌 인덕턴스가 됩니다. .

휩 안테나의 규칙은 파장의 약 1/20에서 필드와 눈에 띄게 상호 작용하기 시작하고 파장의 1/4의 막대 길이에서 최대 상호 작용이 발생한다는 것입니다. 따라서 이전 단락의 예에서 나온 10cm 도체는 150MHz 이상의 주파수에서 꽤 좋은 안테나가 되기 시작할 것입니다. 발전기는 비록 클럭 주파수디지털 회로는 150MHz 이상의 주파수에서는 작동하지 않을 수 있으며 신호에는 항상 더 높은 고조파가 포함되어 있습니다. 인쇄 회로 기판에 상당한 길이의 핀 핀이 있는 구성 요소가 포함되어 있는 경우 해당 핀은 안테나 역할도 할 수 있습니다.

또 다른 주요 안테나 유형은 루프 안테나입니다. 직선 도체의 인덕턴스는 구부러져 아크의 일부가 될 때 크게 증가합니다. 인덕턴스가 증가하면 안테나가 자기장 라인과 상호 작용하기 시작하는 주파수가 낮아집니다.

루프 안테나 이론을 합리적으로 이해하고 있는 숙련된 PCB 설계자는 중요한 신호에 대한 루프를 설계하지 않는다는 것을 알고 있습니다. 그러나 일부 설계자는 이에 대해 생각하지 않으며 회로의 리턴 및 신호 전류 도체가 루프입니다. 루프 안테나 생성은 예를 통해 쉽게 시연할 수 있습니다(그림 8). 또한 슬롯 안테나 생성이 여기에 표시됩니다.


세 가지 경우를 고려해 보겠습니다.

옵션 A는 잘못된 디자인의 예입니다. 아날로그 접지 다각형을 전혀 사용하지 않습니다. 루프 회로는 접지 및 신호 도체로 구성됩니다. 전류가 흐르면 전기장과 이에 수직인 자기장이 발생합니다. 이러한 필드는 루프 안테나의 기초를 형성합니다. 루프 안테나 규칙에 따르면 최상의 효율성을 위해서는 각 도체의 길이가 수신된 방사선 파장의 절반과 같아야 합니다. 그러나 파장의 1/20에서도 루프 안테나는 여전히 매우 효과적이라는 점을 잊어서는 안됩니다.

옵션 B는 옵션 A보다 낫지만 다각형에 간격이 있습니다. 아마도 신호 전도체를 라우팅하기 위한 특정 장소를 만들기 위한 것 같습니다. 신호 및 복귀 전류 경로는 슬롯 안테나를 형성합니다. 칩 주변의 컷아웃에 다른 루프가 형성됩니다.

옵션 B는 더 나은 디자인의 예입니다. 신호 및 복귀 전류 경로가 일치하므로 루프 안테나의 효율성이 무효화됩니다. 이 설계에도 칩 주위에 컷아웃이 있지만 반환 전류 경로와 분리되어 있습니다.

신호 반사 및 매칭 이론은 안테나 이론에 가깝습니다.

서로 다른 레이어의 PCB 도체가 교차할 때 용량성 결합이 발생합니다. 때때로 이로 인해 문제가 발생할 수 있습니다. 인접한 층에 서로 위에 배치된 도체는 긴 필름 커패시터를 생성합니다. 이러한 커패시터의 용량은 그림 10에 표시된 공식을 사용하여 계산됩니다.

예를 들어, 인쇄 회로 기판에는 다음과 같은 매개변수가 있을 수 있습니다.
- 4개 층; 신호 및 접지 폴리곤 레이어가 인접해 있으며,
- 층간 간격 - 0.2 mm,
- 도체 폭 - 0.75mm,
- 도체 길이 - 7.5mm.

FR-4의 일반적인 ER 유전 상수는 4.5입니다.

모든 값을 공식에 ​​대입하면 이 두 버스 사이의 커패시턴스 값은 1.1pF와 같습니다. 이렇게 작은 용량이라도 일부 애플리케이션에서는 허용되지 않습니다. 그림 11은 고주파 연산 증폭기의 반전 입력에 연결되었을 때 1pF 커패시턴스의 효과를 보여줍니다.

연산 증폭기의 주파수 범위의 상한에 가까운 주파수에서 출력 신호의 진폭이 두 배로 증가하는 것을 볼 수 있습니다. 이는 특히 안테나 작동 주파수(180MHz 이상)에서 진동을 유발할 수 있습니다.

이 효과는 수많은 문제를 야기하지만 이를 해결하는 방법은 다양합니다. 그 중 가장 분명한 것은 도체의 길이를 줄이는 것입니다. 또 다른 방법은 너비를 줄이는 것입니다. 신호를 반전 입력에 연결하기 위해 이 폭의 도체를 사용할 이유가 없습니다. 이 도체를 통해 흐르는 전류는 매우 적습니다. 트레이스 길이를 2.5mm로, 너비를 0.2mm로 줄이면 커패시턴스가 0.1pF로 감소하며 이러한 커패시턴스는 더 이상 주파수 응답이 크게 증가하지 않습니다. 문제를 해결하는 또 다른 방법은 반전 입력 아래 및 입력으로 이어지는 도체 아래의 다각형 일부를 제거하는 것입니다.

차동 라인이나 마이크로스트립 라인의 경우를 제외하고 신호 컨덕터는 서로 평행하게 배선되어서는 안 됩니다. 도체 사이의 간격은 도체 너비의 3배 이상이어야 합니다.

아날로그 회로의 트레이스 간 커패시턴스는 큰 저항 값(수 메그옴)에 문제를 일으킬 수 있습니다. 연산 증폭기의 반전 입력과 비반전 입력 사이의 상대적으로 큰 용량 결합으로 인해 회로가 쉽게 진동할 수 있습니다.

회로에 큰 저항이 있는 경우 보드 청소에 특별한 주의를 기울여야 합니다. 인쇄회로기판 제조의 최종 작업 중에 남아 있는 플럭스와 오염 물질을 제거해야 합니다. 안에 최근에인쇄 회로 기판을 설치할 때 수용성 플럭스가 사용되는 경우가 많습니다. 덜 해롭기 때문에 물로 쉽게 제거됩니다. 그러나 동시에 깨끗하지 않은 물로 보드를 세척하면 유전 특성을 악화시키는 추가 오염이 발생할 수 있습니다. 따라서 깨끗한 증류수로 고임피던스 회로 기판을 청소하는 것이 매우 중요합니다.

신호 분리

이미 언급한 바와 같이 간섭은 전원 공급 회로를 통해 회로의 아날로그 부분에 침투할 수 있습니다. 이러한 간섭을 줄이기 위해 디커플링(차단) 커패시터를 사용하여 전원 버스의 로컬 임피던스를 줄입니다.

아날로그와 디지털 부품이 모두 포함된 인쇄 회로 기판을 배치해야 하는 경우 최소한 다음 사항에 대한 약간의 이해가 필요합니다. 전기적 특성논리적 요소.

일반적인 출력 단계 논리 요소직렬로 연결되고 전원 회로와 접지 회로 사이에 위치한 두 개의 트랜지스터를 포함합니다(그림 14).

이 트랜지스터는 이상적으로 역위상으로 엄격하게 작동합니다. 그 중 하나가 열려 있으면 동시에 두 번째가 닫혀 출력에서 ​​논리 1 또는 논리 0 신호를 생성합니다. 정상상태 논리상태에서는 논리소자의 전력소모가 작다.

출력 단계가 하나의 논리 상태에서 다른 논리 상태로 전환되면 상황이 극적으로 변합니다. 이 경우 짧은 시간 동안 두 트랜지스터가 동시에 열릴 수 있으며 출력단의 공급 전류가 크게 증가합니다. 이는 직렬 연결된 두 개의 트랜지스터를 통해 전원 버스에서 접지 버스로의 전류 경로 저항이 증가하기 때문입니다. 감소합니다. 전력 소비가 급격히 증가했다가 급격히 감소하여 공급 전압이 국부적으로 변화하고 전류가 단기간에 급격하게 변화합니다. 이러한 전류 변화로 인해 무선 주파수 에너지가 방출됩니다. 상대적으로 단순한 인쇄 회로 기판에도 수십 또는 수백 개의 논리 요소 출력 단계가 고려될 수 있으므로 동시 작동의 전체 효과는 매우 클 수 있습니다.

이러한 전류 서지가 발생하는 주파수 범위를 정확하게 예측하는 것은 불가능합니다. 발생 빈도는 논리 소자의 스위칭 트랜지스터의 전파 지연을 비롯한 여러 요인에 따라 달라지기 때문입니다. 지연은 생산 과정에서 발생하는 여러 가지 무작위 이유에 따라 달라집니다. 스위칭 잡음은 전체 범위에 걸쳐 고조파 성분이 광대역으로 분포되어 있습니다. 디지털 노이즈를 억제하는 방법에는 여러 가지가 있으며, 그 적용 방법은 노이즈의 스펙트럼 분포에 따라 달라집니다.

표 2는 일반적인 커패시터 유형의 최대 작동 주파수를 보여줍니다.

표 2

표를 보면 1MHz 미만의 주파수에는 탄탈륨 전해 커패시터가 사용되고, 더 높은 주파수에서는 세라믹 커패시터를 사용해야 한다는 것이 분명합니다. 커패시터에는 자체 공진이 있으며 잘못된 선택은 도움이 될 뿐만 아니라 문제를 악화시킬 수도 있다는 점을 기억해야 합니다. 그림 15는 두 가지 공통 커패시터, 즉 10μF 탄탈륨 전해질과 0.01μF 세라믹의 일반적인 자기 공명을 보여줍니다.

실제 사양은 제조업체마다 다를 수 있으며 심지어 동일한 제조업체 내에서도 배치마다 다를 수 있습니다. 이를 이해하는 것이 중요합니다. 효율적인 작업커패시터가 억제하는 주파수는 자체 공진 주파수보다 낮은 범위에 있어야 합니다. 그렇지 않으면 리액턴스의 특성이 유도성이 되어 커패시터가 더 이상 효과적으로 작동하지 않게 됩니다.

0.1μF 커패시터 하나가 모든 주파수를 억제한다고 착각하지 마십시오. 작은 커패시터(10nF 이하)는 더 높은 주파수에서 더 효율적으로 작동할 수 있습니다.

IC 전력 디커플링

고주파 잡음을 억제하기 위한 집적 회로의 전력 디커플링 원리는 전원 핀과 접지 핀 사이에 연결된 하나 이상의 커패시터를 사용하는 것입니다. 리드를 커패시터에 연결하는 도체가 짧은 것이 중요합니다. 그렇지 않은 경우 도체의 자체 인덕턴스가 중요한 역할을 하며 디커플링 커패시터 사용의 이점이 무효화됩니다.

디커플링 커패시터는 개수에 관계없이 각 칩 패키지에 연결되어야 합니다. 연산 증폭기케이스 내부에 위치 - 1, 2 또는 4. 연산 증폭기에 전원이 공급되는 경우 바이폴라 전원 공급 장치그렇다면 디커플링 커패시터가 각 전원 핀에 위치해야 한다는 것은 말할 필요도 없습니다. 커패시턴스 값은 회로에 존재하는 잡음 및 간섭 유형에 따라 신중하게 선택해야 합니다.

특히 어려운 경우에는 전원 출력과 직렬로 연결된 인덕턴스를 추가해야 할 수도 있습니다. 인덕턴스는 커패시터 뒤가 아닌 앞에 위치해야 합니다.

또 다른 저렴한 방법은 인덕턴스를 낮은 저항(10~100Ω)의 저항기로 교체하는 것입니다. 이 경우 저항은 디커플링 커패시터와 함께 저역 통과 필터를 형성합니다. 이 방법은 연산 증폭기의 전원 공급 범위를 줄여 전력 소비에 더욱 의존하게 됩니다.

일반적으로 전원 회로의 저주파 잡음을 억제하려면 전원 입력 커넥터에 하나 이상의 알루미늄 또는 탄탈륨 전해 커패시터를 사용하는 것으로 충분합니다. 추가 세라믹 커패시터는 다른 보드의 고주파 간섭을 억제합니다.

입력 및 출력 신호 분리

입력 및 출력 핀을 직접 연결하면 많은 노이즈 문제가 발생합니다. 수동 부품의 고주파수 제한으로 인해 고주파수 잡음에 노출될 때 회로의 반응은 예측하기 어려울 수 있습니다.

유도된 잡음의 주파수 범위가 회로의 주파수 범위와 상당히 다른 상황에서 해결책은 간단하고 명백합니다. 고주파 간섭을 억제하기 위해 수동 RC 필터를 배치하는 것입니다. 그러나 패시브 필터를 사용할 때는 주의해야 합니다. 패시브 필터의 특성(패시브 구성요소의 비이상적인 주파수 특성으로 인해)은 차단 주파수(f 3db)보다 100~1000배 높은 주파수에서 특성을 잃습니다. 서로 다른 주파수 범위에 맞게 조정된 직렬 연결 필터를 사용할 경우 더 높은 주파수 필터가 간섭 소스에 가장 가까워야 합니다. 또한 페라이트 링의 인덕터를 사용하여 잡음을 억제할 수 있습니다. 특정 주파수까지 저항의 유도 특성을 유지하며, 그 이상에서는 저항이 활성화됩니다.

아날로그 회로의 간섭은 너무 커서 제거가 불가능할 수 있습니다. 적어도, 축소)는 화면을 통해서만 가능합니다. 효과적으로 작동하려면 가장 많은 문제를 일으키는 주파수가 회로에 들어갈 수 없도록 주의 깊게 설계해야 합니다. 이는 스크린에 스크린되는 방사선 파장의 1/20보다 큰 구멍이나 컷아웃이 있어서는 안 된다는 것을 의미합니다. PCB 설계 초기부터 제안된 쉴드에 충분한 공간을 할당하는 것이 좋습니다. 실드를 사용하는 경우 회로에 대한 모든 연결에 선택적으로 페라이트 링(또는 비드)을 사용할 수 있습니다.

연산 증폭기 케이스

일반적으로 1개, 2개 또는 4개의 연산 증폭기가 하나의 패키지에 배치됩니다(그림 16).

단일 연산 증폭기에는 오프셋 전압 조정과 같은 추가 입력이 있는 경우도 많습니다. 듀얼 및 쿼드 연산 증폭기에는 반전 및 비반전 입력 및 출력만 있습니다. 따라서 필요한 경우 추가 조정단일 연산 증폭기를 사용해야 합니다. 추가 출력을 사용하는 경우 구조상 보조 입력이므로 제조업체의 권장 사항에 따라 주의 깊게 관리해야 한다는 점을 기억해야 합니다.

단일 연산 증폭기에서 출력은 입력의 반대쪽에 위치합니다. 긴 도체로 인해 고주파수에서 증폭기를 작동할 때 어려움이 발생할 수 있습니다. 피드백. 이를 극복하는 한 가지 방법은 증폭기와 피드백 구성 요소를 PCB의 다른 면에 배치하는 것입니다. 그러나 이로 인해지면 다각형에 최소한 두 개의 추가 구멍과 절단이 발생합니다. 때로는 두 번째 증폭기를 사용하지 않더라도(해당 핀을 올바르게 연결해야 함) 이 문제를 해결하기 위해 듀얼 연산 증폭기를 사용할 가치가 있습니다. 그림 17은 반전 연결을 위한 피드백 회로 도체의 길이 감소를 보여줍니다.

듀얼 연산 증폭기는 특히 스테레오 증폭기에서 일반적이며 쿼드 연산 증폭기는 다단계 필터 회로에 사용됩니다. 그러나 여기에는 상당히 중요한 단점이 있습니다. 현대 기술이 동일한 실리콘 칩의 증폭기 신호 간에 적절한 절연을 제공하더라도 여전히 신호 간 혼선이 존재합니다. 그러한 간섭의 양을 매우 줄여야 하는 경우에는 단일 연산 증폭기를 사용해야 합니다. 누화는 듀얼 또는 쿼드 앰프를 사용할 때만 발생하는 것이 아닙니다. 그 소스는 서로 다른 채널의 수동 구성 요소에 매우 근접해 있을 수 있습니다.

위의 것 외에도 듀얼 및 쿼드 연산 증폭기를 사용하면 더 밀집된 설치가 가능합니다. 개별 증폭기는 서로 거울상처럼 보입니다(그림 18).

그림 17과 18에는 단일 전원의 중간 레벨 드라이버와 같이 정상 작동에 필요한 모든 연결이 표시되어 있지 않습니다. 그림 19는 쿼드 증폭기를 사용할 때 이러한 셰이퍼의 다이어그램을 보여줍니다.

다이어그램은 세 개의 독립적인 반전 단계를 구현하는 데 필요한 모든 연결을 보여줍니다. 절반 공급 전압 드라이버의 도체가 집적 회로 하우징 바로 아래에 위치하므로 길이를 줄일 수 있다는 사실에 주의할 필요가 있습니다. 이 예에서는 연결 방법이 아니라 구성요소 배치 및 라우팅을 통해 수행해야 하는 작업을 보여줍니다. 예를 들어, 평균 레벨 전압은 4개 증폭기 모두에서 동일할 수 있습니다. 수동 구성요소의 크기는 그에 따라 조정될 수 있습니다. 예를 들어 프레임 크기 0402 평면 구성 요소는 표준 SO 패키지의 핀 간격과 일치합니다. 이를 통해 고주파 애플리케이션용 도체 길이를 매우 짧게 유지할 수 있습니다.

3D 및 표면 장착

DIP 패키지에 연산 증폭기를 배치하고 리드선이 있는 수동 부품을 배치하는 경우 이를 장착하기 위해 인쇄 회로 기판에 비아를 제공해야 합니다. 이러한 구성 요소는 현재 인쇄 회로 기판의 크기에 대한 특별한 요구 사항이 없을 때 사용됩니다. 일반적으로 가격이 저렴하지만, 부품 리드용 구멍을 추가로 뚫기 때문에 제조 과정에서 인쇄 회로 기판의 비용이 증가합니다.

또한 외부 부품을 사용할 경우 보드의 크기와 도체의 길이가 늘어나 회로가 고주파수에서 작동할 수 없게 됩니다. 비아에는 자체 인덕턴스가 있어 회로의 동적 특성도 제한됩니다. 따라서 고주파 회로를 구현하거나 고속 논리 회로 옆에 배치되는 아날로그 회로에는 오버헤드 부품을 권장하지 않습니다.

도체의 길이를 줄이려는 일부 설계자는 저항기를 수직으로 배치합니다. 언뜻보기에는 경로 길이가 단축되는 것처럼 보일 수 있습니다. 그러나 이로 인해 저항기를 통과하는 전류 경로가 증가하고 저항기 자체가 루프(인덕턴스의 회전)를 나타냅니다. 방출 및 수신 능력은 여러 번 증가합니다.

표면 장착에는 각 구성 요소 리드에 구멍이 필요하지 않습니다. 그러나 회로를 테스트할 때 문제가 발생하며, 특히 작은 부품을 사용할 때 비아를 테스트 지점으로 사용해야 합니다.

사용되지 않은 OP-AMP 섹션

회로에서 듀얼 및 쿼드 연산 증폭기를 사용할 때 일부 섹션은 사용되지 않은 채로 남아 있을 수 있으므로 이 경우 올바르게 연결해야 합니다. 잘못 연결하면 동일한 패키지에 사용되는 연산 증폭기에서 전력 소비 증가, 열 증가, 소음 증가로 이어질 수 있습니다. 사용하지 않는 연산 증폭기의 핀은 그림 3과 같이 연결할 수 있습니다. 20a. 추가 구성 요소(그림 20b)와 핀을 연결하면 설정 중에 이 연산 증폭기를 쉽게 사용할 수 있습니다.

결론

아날로그 회로를 설계하고 배선할 때 다음 기본 사항을 기억하고 항상 염두에 두십시오.

흔하다:

PCB를 구성 요소로 생각하십시오. 전기 다이어그램;
. 소음과 간섭의 원인을 인식하고 이해해야 합니다.
. 모델 및 레이아웃 회로.

인쇄 회로 기판:

고품질 재료(예: FR-4)로 만든 인쇄 회로 기판만 사용하십시오.
. 다층으로 만들어진 회로 프린트 배선판, 이중층 보드에 만들어진 회로보다 외부 간섭에 20dB 덜 민감합니다.
. 서로 다른 토지와 피드에 대해 분리되고 겹치지 않는 다각형을 사용합니다.
. PCB의 내부 레이어에 접지 및 전원 다각형을 배치합니다.

구성요소:

패시브 구성요소와 보드 트레이스로 인해 발생하는 주파수 제한에 유의하세요.
. 고속 회로에서 수동 부품의 수직 배치를 피하십시오.
. 고주파 회로의 경우 다음과 같이 설계된 구성 요소를 사용하십시오. 표면 실장;
. 도체는 짧을수록 좋습니다.
. 더 긴 도체 길이가 필요한 경우 폭을 줄이십시오.
. 활성 구성요소의 사용되지 않은 핀은 올바르게 연결되어야 합니다.

배선:

아날로그 회로를 전원 커넥터 근처에 배치하십시오.
. 보드의 아날로그 영역을 통해 논리 신호를 전송하는 도체를 라우팅하지 마십시오. 그 반대의 경우도 마찬가지입니다.
. 연산 증폭기 단락의 반전 입력에 적합한 도체를 만드십시오.
. 연산 증폭기의 반전 입력과 비반전 입력의 도체가 장거리에 걸쳐 서로 평행하게 위치하지 않는지 확인하십시오.
. 추가 비아를 사용하지 마십시오. 왜냐하면... 자체 인덕턴스는 추가적인 문제를 일으킬 수 있습니다.
. 도체를 직각으로 배선하지 말고 가능하면 모서리 상단을 매끄럽게 만드십시오.

교환:

전원 회로의 노이즈를 억제하려면 올바른 유형의 커패시터를 사용하십시오.
. 저주파 간섭 및 소음을 ​​억제하려면 전원 입력 커넥터에 탄탈륨 커패시터를 사용하십시오.
. 고주파 간섭 및 소음을 ​​억제하려면 전원 입력 커넥터에 세라믹 커패시터를 사용하십시오.
. 마이크로 회로의 각 전원 핀에 세라믹 커패시터를 사용하십시오. 필요한 경우 서로 다른 용도로 여러 개의 커패시터를 사용하십시오. 주파수 범위;
. 회로에서 여기가 발생하면 커패시턴스 값이 더 큰 것이 아닌 더 낮은 커패시턴스 값을 가진 커패시터를 사용해야 합니다.
. 어려운 경우에는 전원 회로에 저항이나 인덕턴스가 낮은 직렬 연결된 저항기를 사용하십시오.
. 아날로그 전력 디커플링 커패시터는 디지털 접지가 아닌 아날로그 접지에만 연결해야 합니다.

브루스 카터
모두를 위한 연산 증폭기, 17장
회로 기판 레이아웃 기술
설계 참조, 텍사스 인스트루먼트, 2002

번역을 제공해 주신 elart.narod.ru 사이트에 감사드립니다.

소형 VHF 장비에서는 루프 코일과 RF 초크가 보드에서 상대적으로 많은 공간을 차지합니다. 종종 그들은 회로 기판의 전체 높이를 결정합니다. 어떤 경우에는 인쇄 코일과 와이어 코일을 사용하는 것이 좋습니다. 인쇄된 RF 코일의 기본은 대부분 특수 고주파 세라믹입니다. 이러한 릴의 생산 기술은 아마추어 조건에는 적합하지 않습니다. 그러나 실습에서 알 수 있듯이 에칭을 통해 호일 코팅 유리 섬유로 만든 코일을 사용하면 최대 80-100MHz의 주파수까지 매우 만족스러운 결과를 얻을 수 있습니다. 인쇄 코일에 불소수지 호일을 사용하면 주파수 한계를 200~300MHz로 높일 수 있습니다. 플랫 와이어 코일은 만족스러운 기계적 강도, 상대적으로 작은 고유 정전용량, 제조 용이성을 가지며 최대 10MHz의 주파수에서 사용할 수 있습니다. 페라이트 플레이트를 코일의 한쪽 또는 양쪽에 배치하면 평면 인쇄 및 와이어 코일의 인덕턴스 및 품질 계수가 크게 증가할 수 있습니다. 코일과 플레이트 사이의 거리를 변경하면(비자기 스페이서 세트 등을 사용하여) 코일의 인덕턴스가 변경될 수 있습니다. 코일과 평행하게 움직이는 비자성 금속(구리 또는 알루미늄)으로 만든 플래그를 사용하여 특정 한계 내에서 인덕턴스를 조정할 수 있습니다. 와이어 스풀은 보드에 직접 접착되거나 보드에 부착된 별도의 플레이트에 편리하게 접착됩니다. 인쇄 코일은 어떤 모양이든 가능합니다. 외부 회전의 출력은 보드에 "접지"되어야 합니다. 이 경우 화면 역할을 합니다. 장치의 공통 와이어에 연결된 다른 외부 개방 코일을 사용하여 인쇄 코일을 추가로 차폐할 수 있습니다. 코일의 예가 사진에 나와 있습니다.

노모그램을 사용하면 라디오 아마추어에게 충분한 정확도로 코일을 계산할 수 있습니다. 인쇄 코일과 와이어 코일을 계산하는 절차는 비슷합니다. 차이점은 인쇄 코일의 인쇄 트랙 너비가 와이어 코일 와이어의 구리 직경에 해당하고 트랙 사이의 간격 너비가 두 배에 해당한다는 것입니다. 와이어 절연체의 두께.

코일의 설계 치수는 그림 1에 나와 있습니다. 1, a 및 b. 계산을 위한 노모그램은 그림 1에 나와 있습니다. 2 및 3. 예를 들어 아래에서는 인덕턴스가 0.64μH인 원형 인쇄 코일(코어 없음)의 계산을 고려합니다. 코일의 가장 큰 외경 D는 20mm, 가장 작은 내경 d = 8mm를 선택합니다. 권수 w, 인쇄된 트랙의 너비 S, 코일 반원의 중심 C1과 C2 사이의 거리 Sr을 찾아야 합니다. 둥근 코일을 계산하기 위한 노모그램이 그림 1에 나와 있습니다. 2. 계산: D + d=20 + 8 = 28mm = 2.8cm: D/d = 20:8 = 2.5. "D+d" 및 "D/d" 척도에서 해당 지점을 찾아 직선으로 연결합니다(그림 2의 점선). 이 직선과 디지털화되지 않은 보조선의 교차점과 주어진 인덕턴스 L = 0.64μH에 해당하는 "L" 스케일의 점을 통해 "w" 스케일과 교차할 때까지 직선을 그립니다. 필요한 회전 수를 계산합니다 - 6.5. 노모그램 척도의 D + d, D/d 또는 L 값은 10배 또는 100배 증가(감소)할 수 있으며, w 값은 이에 따라 루트 10과 루트 100만큼 변경됩니다. 타임스. 인쇄된 도체의 폭 S(mm)는 다음 공식으로 계산됩니다. S>=Sr = (D - d)/4w; 와이어 코일의 와이어 절연 직경 - diz = (D - d)/2w. 얻은 결과를 계열 0.5 중 가장 가까운 높은 값으로 반올림합니다. 0.75; 1.0; 1.25; 1.5mm 등 Sr= (20-8)/4x6.5=0.46; S=0.5mm. Sr 값이 작은 경우 Sr = S를 취해야 합니다. 와이어 코일의 경우 diz는 가장 가까운 표준 와이어 절연 직경으로 반올림됩니다. 코일 패턴은 나침반을 사용하여 호일 코팅된 유리 텍스타일에 적용되며, 여기에 내화학성 페인트가 채워진 드로잉 펜이 설치됩니다. 위쪽 절반 원(그림 1a 참조)은 C1의 중심에서 그려지고 아래쪽 원은 C2에서 그려집니다. 거리 Sr은 가능한 한 정확하게 유지되어야 합니다. 페인트가 건조된 후 코일은 평소와 같이 염화제2철 용액에 에칭됩니다. 정사각형 모양의 인쇄 코일은 그림 1에 표시된 노모그램을 사용하여 계산됩니다. 3. 평면 코일 계산에 대한 보다 정확한 결과는 노모그램 구성에 사용된 공식을 사용하여 분석적으로 얻을 수 있습니다. 이 공식은 그림 1에 나와 있습니다. 2 및 3. 공식의 수량 치수는 노모그램에 표시된 치수와 일치합니다. "phi" 함수(D/d 및 f(a/A))의 값은 표 1과 2에 요약되어 있습니다. 플랫 와이어 코일은 막대에 장착된 두 볼 사이의 접이식 프레임에 감겨 있습니다. 프레임 코어는 코일의 내부 직경과 같아야 하며 볼 사이의 거리는 절연체를 따라 있는 와이어의 직경입니다. 권선 과정에서 와이어는 BF~2 접착제로 적셔집니다. 볼은 접착제에 대한 접착력이 약한 재료(불소수지, viniflex)로 만들어져야 합니다. 접착제가 건조된 후 프레임이 분해됩니다. 제조된 코일은 보드에 직접 접착되거나 보드에 장착된 페라이트 플레이트에 접착됩니다. 기사 제목에 표시된 코일에는 다음과 같은 측정된 매개변수가 있습니다. 원형 인쇄(D = 40mm) - 인덕턴스 1.4μH, 품질 계수 95; 정사각형(A = 30mm) - 0.9μH 및 180, 와이어 상단(D = 15mm, PEV-1 와이어 0.18) - 7.5μH 및 48; 중간(D = 11.9mm, PEV-2 와이어 0.1) - 9.5μH 및 48 및 하단(D = 9mm, PEL 와이어 0.05) - 37μH 및 43