Technológia „železo-laser“ na výrobu dosiek plošných spojov(ULT) doslova za pár rokov sa rozšíril v amatérskych rádiových kruhoch a umožňuje vám získať dosky plošných spojov celkom Vysoká kvalita. Ručne kreslené dosky plošných spojov vyžadujú veľa času a nie sú imúnne voči chybám.

Pri výrobe tlačených tlmiviek pre vysokofrekvenčné obvody sú kladené špeciálne požiadavky na presnosť vzoru. Okraje vodičov cievok by mali byť čo najhladšie, pretože to ovplyvňuje ich kvalitatívny faktor. Manuálne nakreslenie viacotáčkovej špirálovej cievky je veľmi problematické a tu môže mať svoje slovo ULT.

Ryža. 1

Ryža. 2

Takže všetko je v poriadku. Poďme spustiť počítačový program SPRINT-LAYOUT , napríklad verzia 5.0. Nastavte v nastaveniach programu:

Stupnica mriežky - 1,25 mm;

Šírka čiary - 0,8 mm;

Rozmery dosky - 42,5x42,5 mm;

Vonkajší priemer „náplasti“ je 1,5 mm;

Priemer otvoru v „záplate“ je 0,5 mm.

Nájdite stred dosky a nakreslite šablónu cievkového vodiča (obr. 1)pozdĺž súradnicovej mriežky pomocou nástroja VODIČ, skrútením cievky do pravú stranu(pre šablónu, ktorú potrebujete Zrkadlový obraz, ale možno ho získať neskôr pri tlači). Na začiatok a koniec cievky nainštalujeme „záplatu“ na spojenie cievky s prvkami obvodu.

V nastaveniach tlače nastavíme počet výtlačkov na hárok, vzdialenosť medzi výtlačkami a ak je potrebné cievku „pretočiť“ opačným smerom, zrkadlovú tlač dezénu. Mali by ste tlačiť na hladký papier alebo špeciálnu fóliu, pričom pri tlači nastavte nastavenia tlačiarne na maximálnu zásobu tonera.

Ďalej nasledujeme štandard ULT. Pripravíme si fóliové sklolaminát, povrch fólie očistíme a odmastíme napríklad acetónom. Šablónu s tonerom nanesieme na fóliu a prežehlíme horúcou žehličkou cez papier, kým toner na fóliu bezpečne nepriľne.

Potom papier namočte pod tečúcou vodou z vodovodu (studenej alebo izbovej teploty) a opatrne ho vyberte v „guličkách“, pričom toner nechajte na fólii dosky. Dosku naleptáme a potom z nej odstránime toner rozpúšťadlom, napríklad acetónom. Na doske zostáva čistý vodič kvalitne „vytlačenej“ tlmivky.

O niečo horšiu kvalitu majú tlačené zvitky so špirálovými závitmi pomocou ULT. Je to spôsobené štvorcovým tvarom obrazových pixelov, takže okraje špirálového cievkového vodiča sú zubaté. Je pravda, že tieto nepravidelnosti sú pomerne malé a kvalita navijaka je vo všeobecnosti stále vyššia ako pri ručnom ovládaní.

Znova otvorte program SPRINT-LAYOUT verzia 5.0. V súprave nástrojov vyberte ŠPECIÁLNY FORMULÁR - nástroj na kreslenie mnohouholníkov a špirál. Vyberte kartu ŠPIRÁLA. Inštalácia:

Štartovací polomer (START RADIUS) -2 mm;

Vzdialenosť medzi závitmi (DISTANCE) - 1,5 mm;

Šírka vodiča (TRACK WIDTH) -0,8 mm;

Počet otočení (TURNS) je napríklad 20.

Veľkosť dosky obsadenej takouto cievkou je 65x65 mm (obr. 2).

Tlačové kotúče sú zvyčajne navzájom spojené pásmové filtre(PF) pomocou malých kondenzátorov. Je však možná aj ich indukčná väzba, ktorej stupeň je možné meniť zmenou vzdialenosti medzi rovinami cievok alebo excentrickým otáčaním jednej voči druhej. Je možné dosiahnuť pevné uloženie cievok voči sebe navzájom

Postavte pomocou dielektrických vzpier.

Indukčnosť cievok je možné upraviť skratovaním závitov, prerušením tlačeného vodiča alebo jeho čiastočným odstránením. Tým sa zvýši frekvencia ladenia obvodu. Zníženie frekvencie je možné dosiahnuť spájkovaním malokapacitných kondenzátorov typu SMD medzi závitmi.

Výroba VKV cievok v tvare meandru, rovných a zakrivených línií, hrebeňových filtrov a pod. použitie ULT tiež dodáva finálnemu produktu eleganciu a spravidla zvyšuje jeho kvalitatívny faktor (vďaka „hladkým“ okrajom tlačených vodičov) Pri výrobe však treba pamätať na kvalitu podkladového materiálu (sklolaminát) , ktorý s rastúcou frekvenciou stráca svoje izolačné vlastnosti.V ekvivalentných obvodoch by mal byť stratový odpor v dielektriku zapojený paralelne s tlačenými cievkami, pričom tento odpor bude nižší, čím vyššia bude pracovná frekvencia a tým horšia bude kvalita dielektrika. .

V praxi je možné fóliové sklolaminát plne využiť na výrobu tlačených rezonančných obvodov až do rozsahu 2 metrov vrátane (do cca 150 MHz). Špeciálne vysokofrekvenčné triedy sklolaminátu je možné použiť v rozsahu 70 cm (do približne 470...500 MHz). Pri vyšších frekvenciách by sa mal použiť RF fluoroplast (teflón), keramika alebo sklo potiahnuté fóliou.

Potlačený induktor má zvýšený kvalitatívny faktor v dôsledku zníženia medzizávitovej kapacity, získanej na jednej strane v dôsledku malej hrúbky fólie a na druhej strane stúpania „vinutia“ cievky. Uzavretý rám z uzemnenej fólie okolo tlačenej cievky v jej rovine slúži ako tienenie od ostatných cievok a plošných vodičov, ale má malý vplyv na parametre cievky, ak je jej obvod pod nízkym RF napätím (pripojený na spoločný vodič) a jeho stred je pod vysokým.

Literatúra

1. G. Panasenko. Výroba tlačových kotúčov. - Rozhlas, 1987, č.5, s.62.

Trochu teórie antény

Zapnuté DC alebo nízkych frekvenciách prevažuje aktívna zložka. So zvyšujúcou sa frekvenciou sa reaktívna zložka stáva čoraz významnejšou. V rozsahu od 1 kHz do 10 kHz začína pôsobiť indukčná zložka a vodič už nie je nízkoimpedančný konektor, ale pôsobí skôr ako tlmivka.

Vzorec na výpočet indukčnosti vodiča PCB je nasledujúci:

Typicky majú stopy na doske s plošnými spojmi hodnoty od 6 nH do 12 nH na centimeter dĺžky. Napríklad 10 cm vodič má odpor 57 mOhm a indukčnosť 8 nH na cm. Pri frekvencii 100 kHz bude reaktancia 50 mOhm a pri vyšších frekvenciách bude vodič skôr indukčný ako odporový. .

Pravidlom pre bičovú anténu je, že začína zreteľne interagovať s poľom pri približne 1/20 vlnovej dĺžky a maximálna interakcia nastáva pri dĺžke tyče 1/4 vlnovej dĺžky. Preto sa z 10 cm vodiča z príkladu v predchádzajúcom odseku začne pri frekvenciách nad 150 MHz stávať celkom dobrá anténa. Je potrebné pripomenúť, že aj keď generátor frekvencia hodín Digitálny obvod nesmie pracovať pri frekvenciách nad 150 MHz, jeho signál vždy obsahuje vyššie harmonické. Ak doska plošných spojov obsahuje súčiastky s kolíkmi značnej dĺžky, potom môžu takéto kolíky slúžiť aj ako antény.

Ďalším hlavným typom antény je slučková anténa. Indukčnosť priameho vodiča sa výrazne zvyšuje, keď sa ohýba a stáva sa súčasťou oblúka. Zvýšenie indukčnosti znižuje frekvenciu, pri ktorej anténa začína interagovať so siločiarami.

Skúsení dizajnéri PCB s primeraným porozumením teórie slučkovej antény vedia, že nemajú navrhovať slučky pre kritické signály. Niektorí dizajnéri však na to nemyslia a vodiče spätného a signálneho prúdu v ich obvodoch sú slučky. Vytvorenie slučkových antén je jednoduché demonštrovať na príklade (obr. 8). Okrem toho je tu znázornené vytvorenie štrbinovej antény.


Zoberme si tri prípady:

Možnosť A je príkladom zlého dizajnu. Vôbec nepoužíva analógový zemný polygón. Slučkový obvod je tvorený zemným a signálnym vodičom. Pri prechode prúdu vzniká elektrické pole a naň kolmé magnetické pole. Tieto polia tvoria základ slučkovej antény. Pravidlo slučkovej antény hovorí, že pre najlepšiu účinnosť by sa dĺžka každého vodiča mala rovnať polovici vlnovej dĺžky prijímaného žiarenia. Nemali by sme však zabúdať, že aj pri 1/20 vlnovej dĺžky je slučková anténa stále dosť účinná.

Možnosť B je lepšia ako možnosť A, ale v polygóne je medzera, pravdepodobne na vytvorenie špecifického miesta pre smerovanie signálových vodičov. Dráhy signálu a spätného prúdu tvoria štrbinovú anténu. Ďalšie slučky sa tvoria vo výrezoch okolo triesok.

Možnosť B je príkladom lepšieho dizajnu. Dráhy signálu a spätného prúdu sa zhodujú, čo neguje účinnosť slučkovej antény. Všimnite si, že tento dizajn má tiež výrezy okolo čipov, ale sú oddelené od cesty spätného prúdu.

Teória odrazu a prispôsobenia signálu je blízka teórii antén.

Ku kapacitnej väzbe dochádza medzi vodičmi DPS na rôznych vrstvách, keď sa pretínajú. Niekedy to môže spôsobiť problém. Vodiče umiestnené nad sebou na susedných vrstvách vytvárajú dlhý filmový kondenzátor. Kapacita takéhoto kondenzátora sa vypočíta pomocou vzorca znázorneného na obrázku 10.

Napríklad doska s plošnými spojmi môže mať nasledujúce parametre:
- 4 vrstvy; signálová a pozemná polygónová vrstva susedia,
- medzivrstvová vzdialenosť - 0,2 mm,
- šírka vodiča - 0,75 mm,
- dĺžka vodiča - 7,5 mm.

Typická ER dielektrická konštanta pre FR-4 je 4,5.

Nahradením všetkých hodnôt do vzorca dostaneme hodnotu kapacity medzi týmito dvoma zbernicami rovnajúcu sa 1,1 pF. Aj takáto zdanlivo malá kapacita je pre niektoré aplikácie neprijateľná. Obrázok 11 zobrazuje účinok kapacity 1 pF pri pripojení k invertnému vstupu vysokofrekvenčného operačného zosilňovača.

Je vidieť, že amplitúda výstupného signálu sa zdvojnásobuje pri frekvenciách blízkych hornej hranici frekvenčného rozsahu operačného zosilňovača. To môže viesť k oscilácii, najmä pri prevádzkových frekvenciách antény (nad 180 MHz).

Tento efekt vyvoláva množstvo problémov, ktoré však existuje mnoho spôsobov, ako ich vyriešiť. Najzrejmejším z nich je skrátenie dĺžky vodičov. Ďalším spôsobom je zmenšiť ich šírku. Nie je dôvod použiť vodič tejto šírky na pripojenie signálu na invertujúci vstup, pretože Týmto vodičom preteká veľmi malý prúd. Zníženie dĺžky stopy na 2,5 mm a šírky na 0,2 mm povedie k zníženiu kapacity na 0,1 pF a takáto kapacita už nepovedie k takému výraznému zvýšeniu frekvenčnej odozvy. Ďalším spôsobom riešenia problému je odstránenie časti polygónu pod invertujúcim vstupom a pod vodičom, ktorý k nemu vedie.

Signálové vodiče by nemali byť vedené navzájom paralelne, s výnimkou diferenciálnych alebo mikropáskových vedení. Medzera medzi vodičmi by mala byť aspoň trojnásobkom šírky vodičov.

Kapacita medzi stopami v analógových obvodoch môže spôsobiť problémy s veľkými hodnotami odporu (niekoľko megaohmov). Relatívne veľká kapacitná väzba medzi invertujúcim a neinvertujúcim vstupom operačného zosilňovača môže ľahko spôsobiť osciláciu obvodu.

Pamätajte, že ak sú v obvode veľké odpory, potom by sa mala venovať osobitná pozornosť čisteniu dosky. Počas finálnych operácií výroby dosky s plošnými spojmi sa musia odstrániť všetky zvyšné tavidlá a nečistoty. IN V poslednej dobe Pri inštalácii dosiek plošných spojov sa často používajú tavivá rozpustné vo vode. Keďže sú menej škodlivé, ľahko sa odstraňujú vodou. Zároveň však umývanie dosky nedostatočne čistou vodou môže viesť k ďalšej kontaminácii, ktorá zhoršuje dielektrické vlastnosti. Preto je veľmi dôležité vyčistiť dosku plošných spojov s vysokou impedanciou čerstvou destilovanou vodou.

IZOLÁCIA SIGNÁLU

Ako už bolo uvedené, rušenie môže preniknúť do analógovej časti obvodu cez napájacie obvody. Na zníženie takéhoto rušenia sa používajú oddeľovacie (blokovacie) kondenzátory na zníženie lokálnej impedancie napájacích zberníc.

Ak potrebujete rozložiť dosku plošných spojov, ktorá má analógové aj digitálne časti, musíte aspoň trochu rozumieť elektrické charakteristiky logické prvky.

Typický výstupný stupeň logický prvok obsahuje dva tranzistory zapojené do série a umiestnené medzi napájacím a zemným obvodom (obr. 14).

Tieto tranzistory ideálne fungujú striktne v protifáze, t.j. keď je jeden z nich otvorený, potom je v tom istom čase druhý zatvorený, pričom na výstupe generuje signál buď logickej jednotky alebo logickej nuly. V ustálenom logickom stave je spotreba energie logického prvku malá.

Situácia sa dramaticky zmení, keď sa výstupný stupeň prepne z jedného logického stavu do druhého. V tomto prípade môžu byť na krátku dobu otvorené oba tranzistory súčasne a napájací prúd výstupného stupňa sa výrazne zvýši, pretože odpor prúdovej cesty z napájacej zbernice k uzemňovacej zbernici cez dva sériovo zapojené tranzistory klesá. Spotreba energie sa prudko zvyšuje a potom rýchlo klesá, čo vedie k lokálnej zmene napájacieho napätia a vzniku prudkej, krátkodobej zmeny prúdu. Tieto zmeny prúdu vedú k emisii rádiofrekvenčnej energie. Aj na relatívne jednoduchej doske plošných spojov môžu byť desiatky alebo stovky uvažovaných výstupných stupňov logických prvkov, takže celkový efekt ich súčasnej prevádzky môže byť veľmi veľký.

Nie je možné presne predpovedať frekvenčný rozsah, v ktorom sa tieto prúdové rázy vyskytnú, pretože frekvencia ich výskytu závisí od mnohých faktorov, vrátane oneskorenia šírenia spínacích tranzistorov logického prvku. Oneskorenie zase závisí aj od mnohých náhodných príčin, ktoré vznikajú počas výrobného procesu. Spínací šum má širokopásmové rozloženie harmonických zložiek v celom rozsahu. Existuje niekoľko metód na potlačenie digitálneho šumu, ktorých aplikácia závisí od spektrálneho rozloženia šumu.

Tabuľka 2 ukazuje maximálne prevádzkové frekvencie pre bežné typy kondenzátorov.

tabuľka 2

Z tabuľky je zrejmé, že pre frekvencie pod 1 MHz sa používajú tantalové elektrolytické kondenzátory, pri vyšších frekvenciách by sa mali použiť keramické kondenzátory. Je potrebné mať na pamäti, že kondenzátory majú svoju vlastnú rezonanciu a ich nesprávna voľba môže nielen pomôcť, ale aj zhoršiť problém. Obrázok 15 ukazuje typické vlastné rezonancie dvoch bežných kondenzátorov - 10 μF tantalového elektrolytického a 0,01 μF keramického.

Skutočné špecifikácie sa môžu líšiť medzi rôznymi výrobcami a dokonca aj od šarže k šarži v rámci toho istého výrobcu. Je dôležité pochopiť, že pre efektívnu prácu kondenzátor, frekvencie, ktoré potláča, musia byť v nižšom rozsahu ako frekvencia vlastnej rezonancie. V opačnom prípade bude povaha reaktancie indukčná a kondenzátor už nebude fungovať efektívne.

Nenechajte sa pomýliť, že jeden 0,1 µF kondenzátor potlačí všetky frekvencie. Malé kondenzátory (10 nF alebo menej) môžu pracovať efektívnejšie pri vyšších frekvenciách.

Odpojenie napájania IC

Princíp oddelenia výkonu pre integrované obvody na potlačenie vysokofrekvenčného šumu spočíva v použití jedného alebo viacerých kondenzátorov zapojených medzi napájací a zemný kolík. Je dôležité, aby vodiče spájajúce vodiče s kondenzátormi boli krátke. Ak tomu tak nie je, potom samoindukčnosť vodičov bude hrať významnú úlohu a neguje výhody použitia oddeľovacích kondenzátorov.

Ku každému čipu bez ohľadu na jeho počet musí byť pripojený oddeľovací kondenzátor operačných zosilňovačov umiestnené vo vnútri puzdra - 1, 2 alebo 4. Ak je operačný zosilňovač napájaný bipolárne napájanie, potom je samozrejmé, že na každom napájacom kolíku musia byť umiestnené oddeľovacie kondenzátory. Hodnota kapacity musí byť starostlivo vybraná v závislosti od typu šumu a rušenia prítomného v obvode.

V obzvlášť zložitých prípadoch môže byť potrebné pridať indukčnosť zapojenú do série s výstupným výkonom. Indukčnosť by mala byť umiestnená pred, nie za kondenzátormi.

Ďalším, lacnejším spôsobom je výmena indukčnosti za odpor s nízkym odporom (10...100 Ohmov). V tomto prípade spolu s oddeľovacím kondenzátorom tvorí rezistor dolnopriepustný filter. Táto metóda znižuje rozsah napájania operačného zosilňovača, ktorý sa tiež stáva viac závislým od spotreby energie.

Na potlačenie nízkofrekvenčného šumu vo výkonových obvodoch zvyčajne stačí použiť jeden alebo viac hliníkových alebo tantalových elektrolytických kondenzátorov na napájacom vstupnom konektore. Prídavný keramický kondenzátor potlačí vysokofrekvenčné rušenie z iných dosiek.

IZOLOVANIE VSTUPNÝCH A VÝSTUPNÝCH SIGNÁLOV

Mnoho problémov so šumom vyplýva z priameho pripojenia vstupných a výstupných kolíkov. V dôsledku vysokofrekvenčných obmedzení pasívnych komponentov môže byť odozva obvodu pri vystavení vysokofrekvenčnému šumu dosť nepredvídateľná.

V situácii, kedy je frekvenčný rozsah indukovaného šumu výrazne odlišný od frekvenčného rozsahu obvodu, je riešenie jednoduché a zrejmé - umiestnenie pasívneho RC filtra na potlačenie vysokofrekvenčného rušenia. Pri použití pasívneho filtra si však treba dávať pozor: jeho charakteristiky (v dôsledku neideálnych frekvenčných charakteristík pasívnych súčiastok) strácajú svoje vlastnosti pri frekvenciách 100...1000 krát vyšších ako je medzná frekvencia (f 3db). Pri použití sériovo zapojených filtrov naladených na rôzne frekvenčné rozsahy by mal byť filter s vyššou frekvenciou najbližšie k zdroju rušenia. Na potlačenie hluku možno použiť aj induktory na feritových krúžkoch; zachovávajú si indukčný charakter odporu až do určitej frekvencie a nad ich odpor sa stáva aktívnym.

Rušenie na analógovom obvode môže byť také veľké, že nie je možné sa ho zbaviť (alebo podľa najmenej, znížiť) je možné len pomocou obrazoviek. Aby fungovali efektívne, musia byť starostlivo navrhnuté tak, aby frekvencie, ktoré spôsobujú najväčšie problémy, nemohli vstúpiť do obvodu. To znamená, že clona by nemala mať otvory alebo výrezy väčšie ako 1/20 vlnovej dĺžky tieneného žiarenia. Už od začiatku návrhu DPS je dobré vyčleniť dostatočný priestor pre navrhované tienenie. Pri použití tienenia môžete voliteľne použiť feritové krúžky (alebo guľôčky) pre všetky pripojenia k obvodu.

PREVÁDZKOVÉ KUFRE ZOSILŇOVAČOV

Jeden, dva alebo štyri operačné zosilňovače sú zvyčajne umiestnené v jednom obale (obr. 16).

Jeden operačný zosilňovač má často aj ďalšie vstupy, napríklad na nastavenie offsetového napätia. Duálne a štvorcové operačné zosilňovače majú iba invertujúce a neinvertujúce vstupy a výstupy. Preto v prípade potreby maj dodatočné úpravy musia sa použiť jednotlivé operačné zosilňovače. Pri použití prídavných výstupov treba pamätať na to, že svojou štruktúrou ide o pomocné vstupy, preto s nimi treba zaobchádzať opatrne a v súlade s odporúčaniami výrobcu.

V jednom operačnom zosilňovači je výstup umiestnený na opačnej strane vstupov. To môže spôsobiť ťažkosti pri prevádzke zosilňovača pri vysokých frekvenciách kvôli dlhým vodičom spätná väzba. Jedným zo spôsobov, ako to prekonať, je umiestniť zosilňovač a komponenty spätnej väzby na rôzne strany dosky plošných spojov. To však vedie k minimálne dvom dodatočným otvorom a zárezom v brúsenom mnohouholníku. Niekedy sa na vyriešenie tohto problému oplatí použiť duálny operačný zosilňovač, aj keď sa druhý zosilňovač nepoužíva (a jeho kolíky musia byť správne pripojené). Obrázok 17 znázorňuje zmenšenie dĺžky vodičov spätnoväzbového obvodu pre invertné pripojenie.

Duálne operačné zosilňovače sú bežné najmä v stereo zosilňovačoch a štvornásobné operačné zosilňovače sa používajú vo viacstupňových filtračných obvodoch. Má to však dosť významnú nevýhodu. Aj keď moderná technológia poskytuje slušnú izoláciu medzi signálmi zosilňovača na tom istom kremíkovom čipe, stále medzi nimi dochádza k presluchom. Ak je potrebné mať veľmi malé množstvo takéhoto rušenia, potom je potrebné použiť jednotlivé operačné zosilňovače. Presluchy sa nevyskytujú len pri použití duálnych alebo štvornásobných zosilňovačov. Ich zdrojom môže byť veľmi tesná blízkosť pasívnych komponentov rôznych kanálov.

Duálne a quad operačné zosilňovače, okrem vyššie uvedeného, ​​umožňujú hustejšiu inštaláciu. Jednotlivé zosilňovače sa zdajú byť voči sebe zrkadlové (obr. 18).

Obrázky 17 a 18 nezobrazujú všetky pripojenia potrebné pre normálnu prevádzku, ako je napríklad ovládač strednej úrovne na jednom zdroji. Obrázok 19 ukazuje schému takéhoto tvarovača pri použití štvornásobného zosilňovača.

Diagram ukazuje všetky potrebné pripojenia na implementáciu troch nezávislých invertujúcich stupňov. Je potrebné dbať na to, že vodiče budiča polovičného napájacieho napätia sú umiestnené priamo pod puzdrom integrovaného obvodu, čo umožňuje zmenšiť ich dĺžku. Tento príklad neilustruje, ako by sa mali vytvárať pripojenia, ale čo by sa malo robiť s umiestnením komponentov a smerovaním. Napríklad priemerné napätie na úrovni by mohlo byť rovnaké pre všetky štyri zosilňovače. Pasívne komponenty môžu byť podľa toho dimenzované. Napríklad plošné komponenty s veľkosťou rámu 0402 sa zhodujú s rozstupom kolíkov štandardného puzdra SO. To umožňuje, aby boli dĺžky vodičov pre vysokofrekvenčné aplikácie veľmi krátke.

3D A POVRCHOVÁ MONTÁŽ

Pri umiestňovaní operačných zosilňovačov do puzdier DIP a pasívnych komponentov s olovenými vodičmi musia byť na doske s plošnými spojmi umiestnené priechodky, aby sa mohli namontovať. Takéto komponenty sa v súčasnosti používajú vtedy, keď neexistujú žiadne špeciálne požiadavky na rozmery dosky plošných spojov; Zvyčajne sú lacnejšie, ale náklady na dosku s plošnými spojmi sa zvyšujú počas výrobného procesu kvôli vŕtaniu ďalších otvorov pre vodiče komponentov.

Okrem toho sa pri použití externých komponentov zväčšujú rozmery dosky a dĺžka vodičov, čo neumožňuje obvodu pracovať pri vysokých frekvenciách. Prechody majú vlastnú indukčnosť, ktorá tiež obmedzuje dynamické charakteristiky obvodu. Preto sa horné komponenty neodporúčajú na implementáciu vysokofrekvenčných obvodov alebo na analógové obvody umiestnené vedľa vysokorýchlostných logických obvodov.

Niektorí dizajnéri, ktorí sa snažia znížiť dĺžku vodičov, umiestňujú rezistory vertikálne. Na prvý pohľad sa môže zdať, že sa tým skráti dĺžka trasy. Tým sa však zväčšuje dráha prúdu cez odpor a samotný odpor predstavuje slučku (otočku indukčnosti). Vysielacie a prijímacie schopnosti sa mnohonásobne zvyšujú.

Povrchová montáž nevyžaduje otvor pre každú súčiastku. Problémy však vznikajú pri testovaní obvodu a je potrebné použiť ako testovacie body priechody, najmä pri použití malých komponentov.

NEPOUŽITÉ SEKCIE OP-AMP

Pri použití duálnych a quad operačných zosilňovačov v obvode môžu niektoré sekcie zostať nevyužité a musia byť v tomto prípade správne pripojené. Nesprávne pripojenia môžu viesť k zvýšenej spotrebe energie, väčšiemu teplu a väčšiemu hluku z operačných zosilňovačov používaných v rovnakom balení. Piny nepoužitých operačných zosilňovačov je možné zapojiť tak, ako je znázornené na obr. 20a. Prepojenie kolíkov s ďalšími komponentmi (obr. 20b) uľahčí používanie tohto operačného zosilňovača počas nastavovania.

ZÁVER

Zapamätajte si nasledujúce základné body a majte ich na pamäti vždy pri navrhovaní a zapájaní analógových obvodov.

Sú bežné:

Predstavte si PCB ako komponent elektrická schéma;
. mať povedomie o zdrojoch hluku a rušenia a rozumieť im;
. modelové a rozmiestnené obvody.

Vytlačená obvodová doska:

Dosky plošných spojov používajte len z vysokokvalitného materiálu (napríklad FR-4);
. obvody vyrobené na viacvrstve dosky plošných spojov, o 20 dB menej náchylné na vonkajšie rušenie ako obvody vyrobené na dvojvrstvových doskách;
. použiť oddelené, neprekrývajúce sa polygóny pre rôzne územia a kanály;
. Umiestnite uzemňovacie a napájacie polygóny na vnútorné vrstvy PCB.

Komponenty:

Uvedomte si frekvenčné obmedzenia zavedené pasívnymi komponentmi a stopami dosky;
. snažte sa vyhnúť vertikálnemu umiestneniu pasívnych komponentov vo vysokorýchlostných obvodoch;
. Pre vysokofrekvenčné obvody použite komponenty určené pre povrchová montáž;
. vodiče by mali byť kratšie, tým lepšie;
. ak je potrebná väčšia dĺžka vodiča, znížte jeho šírku;
. Nepoužité kolíky aktívnych komponentov musia byť správne pripojené.

Elektrické vedenie:

Umiestnite analógový obvod blízko napájacieho konektora;
. nikdy nesmerujte vodiče prenášajúce logické signály cez analógovú oblasť dosky a naopak;
. urobte vodiče vhodné pre invertujúci vstup operačného zosilňovača, skrat;
. uistite sa, že vodiče invertujúcich a neinvertujúcich vstupov operačného zosilňovača nie sú umiestnené paralelne navzájom na veľkú vzdialenosť;
. snažte sa vyhnúť používaniu ďalších priechodov, pretože... ich vlastná indukčnosť môže spôsobiť ďalšie problémy;
. neveďte vodiče v pravom uhle a ak je to možné, vyhlaďte hornú časť rohov.

Výmena:

Použite správne typy kondenzátorov na potlačenie šumu v napájacích obvodoch;
. na potlačenie nízkofrekvenčného rušenia a šumu použite tantalové kondenzátory na vstupnom napájacom konektore;
. Na potlačenie vysokofrekvenčného rušenia a šumu použite keramické kondenzátory na vstupnom konektore napájania;
. použite keramické kondenzátory na každom výkonovom kolíku mikroobvodu; v prípade potreby použite viacero kondenzátorov pre rôzne frekvenčné rozsahy;
. ak v obvode dôjde k budeniu, potom je potrebné použiť kondenzátory s nižšou hodnotou kapacity a nie väčšou;
. v zložitých prípadoch použite v silových obvodoch sériovo zapojené odpory s nízkym odporom alebo indukčnosťou;
. Analógové výkonové oddeľovacie kondenzátory by mali byť pripojené iba k analógovej zemi, nie k digitálnej zemi.

Bruce Carter
Operačné zosilňovače pre každého, kapitola 17
Techniky usporiadania dosiek plošných spojov
Design Reference, Texas Instruments, 2002

Ďakujeme stránke elart.narod.ru za poskytnutie prekladu

V malom zariadení VHF zaberajú relatívne veľké množstvo miesta na doske slučkové cievky a RF tlmivky. Často určujú celkovú výšku dosky plošných spojov. V niektorých prípadoch môže byť vhodné použiť ploché cievky - tlačené a drôtené. Základom pre tlačené RF cievky je najčastejšie špeciálna vysokofrekvenčná keramika. Technológia výroby takýchto navijakov je nevhodná do amatérskych podmienok. Ako však ukazuje prax, až do frekvencií 80-100 MHz je možné získať celkom uspokojivé výsledky použitím cievok vyrobených z fóliou potiahnutých sklených vlákien leptaním. Použitie fluoroplastovej fólie na tlačové cievky umožňuje posunúť frekvenčnú hranicu na 200-300 MHz. Cievky s plochým drôtom majú uspokojivú mechanickú pevnosť, relatívne malú vlastnú kapacitu, jednoduchú výrobu a možno ich použiť pri frekvenciách do 10 MHz. Výrazné zvýšenie indukčnosti a kvalitatívneho faktora plochých tlačených a drôtených cievok možno dosiahnuť, ak sú feritové platne umiestnené na jednej alebo oboch stranách cievky. Zmenou vzdialenosti medzi cievkou a doskou (pomocou sady nemagnetických rozperiek alebo inak) je možné zmeniť indukčnosť cievky. Indukčnosť môžete nastaviť v určitých medziach pomocou vlajky vyrobenej z nemagnetického kovu (meď alebo hliník), ktorá sa pohybuje v blízkosti cievky paralelne s ňou. Cievky drôtu sa pohodlne lepia priamo na dosku alebo na samostatnú dosku pripevnenú k doske. Tlačové cievky môžu mať akýkoľvek tvar. Výstup vonkajšieho závitu by mal byť „uzemnený“ na doske - v tomto prípade hrá úlohu obrazovky. Tlačenú cievku môžete dodatočne tieniť ďalšou externou otvorenou cievkou pripojenou k spoločnému vodiču zariadenia. Príklady cievok sú uvedené na fotografii.

Pomocou nomogramov môžete vypočítať cievky s dostatočnou presnosťou pre rádioamatéra. Postup výpočtu tlačených a drôtových zvitkov je podobný, rozdiel je v tom, že šírka vytlačenej stopy tlačenej cievky zodpovedá priemeru medi drôtu zvitku drôtu a šírka medzery medzi dráhami zodpovedá dvojnásobku hrúbka izolácie drôtu.

Konštrukčné rozmery cievok sú znázornené na obr. 1, a a b. Nomogramy na výpočet sú na obr. 2 a 3. Ako príklad nižšie uvažujeme výpočet okrúhlej tlačenej cievky (bez jadra) s indukčnosťou 0,64 μH. Najväčší vonkajší priemer D cievky volíme rovný 20 mm, najmenší vnútorný priemer d = 8 mm. Je potrebné nájsť počet závitov w, šírku vytlačenej stopy S a vzdialenosť Sr medzi stredmi C1 a C2 polkruhov cievky. Nomogram na výpočet kruhových cievok je znázornený na obr. 2. Vypočítajte: D + d = 20 + 8 = 28 mm = 2,8 cm: D/d = 20:8 = 2,5. Na stupnici „D+d“ a „D/d“ nájdeme zodpovedajúce body a spojíme ich priamkou (prerušovaná čiara na obr. 2). Cez priesečník tejto priamky s nedigitalizovanou pomocnou čiarou a bodom na stupnici „L“ zodpovedajúcim danej indukčnosti L = 0,64 μH vedieme priamku, až kým sa nepretne so stupnicou „w“, pozdĺž ktorej spočítame potrebný počet závitov - 6,5. Hodnoty D + d, D/d alebo L na stupnici nomogramu možno zvýšiť (znížiť) 10 alebo 100-krát, zatiaľ čo hodnoty w sa zodpovedajúcim spôsobom zmenia na odmocninu z 10 a odmocninu zo 100. krát. Šírka S, mm, tlačeného vodiča sa vypočíta podľa vzorca: S>=Sr = (D - d)/4w; priemer izolácie drôtu cievky drôtu - diz = (D - d)/2w. Získaný výsledok zaokrúhlime na najbližšiu vyššiu hodnotu radu 0,5; 0,75; 1,0; 1,25; 1,5 mm, atď. Sr= (20-8)/4x6,5=0,46; S = 0,5 mm. Pre malé hodnoty Sr by sa malo brať Sr = S Pre cievky drôtu sa diz zaokrúhli na najbližší štandardný priemer izolácie drôtu. Na fóliovaný sklenený textolit sa nanáša vzor cievky pomocou kružidla, do ktorého je nainštalované kresliace pero naplnené chemicky odolnou farbou. Horné polkruhy (pozri obr. 1a) sú nakreslené zo stredu C1 a spodné z C2. Vzdialenosť Sr by sa mala udržiavať čo najpresnejšie. Po zaschnutí farby sa cievka vyleptá ako obvykle v roztoku chloridu železitého. Štvorcové tlačené cievky sa vypočítajú pomocou nomogramu znázorneného na obr. 3. Presnejšie výsledky na výpočet plochých cievok možno získať analyticky pomocou vzorcov použitých na zostavenie nomogramov. Tieto vzorce sú znázornené na obr. 2 a 3. Rozmery množstiev vo vzorcoch zodpovedajú tým, ktoré sú uvedené na nomogramoch. Hodnoty funkcií „phi“ (D/d a f(a/A) sú zhrnuté v tabuľkách 1 a 2. Ploché drôtené cievky sú navinuté na skladacom ráme medzi dvoma lícami namontovanými na tyči. jadro rámu sa musí rovnať vnútornému priemeru cievky a vzdialenosť medzi lícami je priemer drôtu pozdĺž izolácie. Počas procesu navíjania je drôt navlhčený lepidlom BF~2. Líca musia byť vyrobené z materiálu, ktorý má slabú priľnavosť k lepidlu (fluoroplast, viniflex). Rám sa po zaschnutí lepidla rozoberie. Vyrobené cievky sa lepia buď priamo na dosku alebo na feritovú dosku namontovanú na doske. Cievky zobrazené v názve článku majú nasledovné merané parametre: okrúhla potlač (D = 40 mm) - indukčnosť 1,4 μH, faktor kvality 95; štvorec (A = 30 mm) - 0,9 uH a 180, vrchná časť drôtu (D = 15 mm, drôt PEV-1 0,18) - 7,5 uH a 48; stred (D = 11,9 mm, drôt PEV-2 0,1) - 9,5 μH a 48 a spodný (D = 9 mm, drôt PEL 0,05) - 37 μH a 43