เทคโนโลยี “เหล็ก-เลเซอร์” สำหรับการผลิตแผงวงจรพิมพ์(ULT) ในอีกไม่กี่ปีข้างหน้าได้กลายเป็นที่แพร่หลายในแวดวงวิทยุสมัครเล่นและช่วยให้คุณได้รับแผงวงจรพิมพ์ค่อนข้างมาก คุณภาพสูง. แผงวงจรพิมพ์ที่วาดด้วยมือต้องใช้เวลามากและไม่มีภูมิคุ้มกันต่อข้อผิดพลาด

ข้อกำหนดพิเศษสำหรับความถูกต้องของรูปแบบถูกกำหนดไว้ในการผลิตตัวเหนี่ยวนำการพิมพ์สำหรับวงจรความถี่สูง ขอบของตัวนำคอยล์ควรจะเรียบที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้เนื่องจากจะส่งผลต่อปัจจัยด้านคุณภาพ การวาดขดลวดเกลียวหลายรอบด้วยตนเองนั้นเป็นปัญหาอย่างมาก และที่นี่ ULT ก็อาจพูดได้

ข้าว. 1

ข้าว. 2

ดังนั้นทุกอย่างเป็นไปตามลำดับ เปิดตัวกันเลย โปรแกรมคอมพิวเตอร์ SPRINT-LAYOUT เช่น เวอร์ชัน 5.0. ตั้งค่าในการตั้งค่าโปรแกรม:

สเกลกริด - 1.25 มม.

ความกว้างของเส้น - 0.8 มม.

ขนาดบอร์ด - 42.5x42.5 มม.

เส้นผ่านศูนย์กลางภายนอกของ "แพทช์" คือ 1.5 มม.

เส้นผ่านศูนย์กลางของรูใน "แพทช์" คือ 0.5 มม.

ค้นหาศูนย์กลางของบอร์ดแล้ววาดเทมเพลตตัวนำคอยล์ (รูปที่ 1)ตามแนวตารางพิกัดโดยใช้เครื่องมือ CONDUCTOR บิดขดลวดเข้าไป ทางด้านขวา(สำหรับเทมเพลตที่คุณต้องการ ภาพสะท้อนแต่สามารถรับได้ในภายหลังเมื่อพิมพ์) เราติดตั้ง "แพทช์" ที่จุดเริ่มต้นและจุดสิ้นสุดของคอยล์เพื่อเชื่อมต่อคอยล์กับองค์ประกอบของวงจร

ในการตั้งค่าการพิมพ์ เรากำหนดจำนวนการพิมพ์บนแผ่นงาน ระยะห่างระหว่างการพิมพ์ และหากจำเป็นต้อง "บิด" หลอดม้วนไปในทิศทางอื่น ให้ทำการพิมพ์แบบมิเรอร์ของการออกแบบ คุณควรพิมพ์บนกระดาษผิวเรียบหรือฟิล์มพิเศษ โดยตั้งค่าเครื่องพิมพ์ให้มีปริมาณผงหมึกสูงสุดเมื่อทำการพิมพ์

ต่อไปเราจะปฏิบัติตามมาตรฐาน ULT เราเตรียมไฟเบอร์กลาสฟอยล์ทำความสะอาดพื้นผิวของฟอยล์และล้างไขมันเช่นด้วยอะซิโตน เราใช้เทมเพลตที่มีผงหมึกกับฟอยล์แล้วรีดด้วยเหล็กร้อนผ่านแผ่นกระดาษจนกระทั่งผงหมึกยึดติดกับฟอยล์อย่างแน่นหนา

หลังจากนั้น แช่กระดาษในน้ำประปา (เย็นหรืออุณหภูมิห้อง) แล้วค่อย ๆ ดึงออกเป็น “เม็ด” โดยทิ้งผงหมึกไว้บนกระดาษฟอยล์ของกระดาน เรากัดกระดานแล้วจึงเอาผงหมึกออกด้วยตัวทำละลาย เช่น อะซิโตน ตัวนำที่ชัดเจนของตัวเหนี่ยวนำ "พิมพ์" คุณภาพสูงยังคงอยู่บนกระดาน

คอยล์พิมพ์ที่มีการหมุนเป็นเกลียวโดยใช้ ULT มีคุณภาพแย่ลงเล็กน้อย เนื่องจากพิกเซลภาพมีรูปร่างเป็นสี่เหลี่ยม ดังนั้นขอบของตัวนำคอยล์เกลียวจึงมีความหยัก จริงอยู่ความผิดปกติเหล่านี้มีขนาดค่อนข้างเล็กและคุณภาพของรอกโดยทั่วไปยังคงสูงกว่าการใช้งานแบบแมนนวล

เปิดโปรแกรม SPRINT-LAYOUT เวอร์ชัน 5.0 อีกครั้ง ในชุดเครื่องมือ ให้เลือกรูปแบบพิเศษ - เครื่องมือสำหรับการวาดรูปหลายเหลี่ยมและเกลียว เลือกแท็บเกลียว ติดตั้ง:

รัศมีเริ่มต้น (START RADIUS) -2 มม.

ระยะห่างระหว่างเทิร์น (DISTANCE) - 1.5 มม.

ความกว้างของตัวนำ (ความกว้างของราง) -0.8 มม.

ตัวอย่างเช่น จำนวนรอบ (TURNS) คือ 20

ขนาดของบอร์ดที่ใช้โดยขดลวดดังกล่าวคือ 65x65 มม. (รูปที่ 2)

คอยล์ที่พิมพ์มักจะประกอบเข้าด้วยกันในตัวกรองแบนด์พาส (BPF) โดยใช้ตัวเก็บประจุขนาดเล็ก อย่างไรก็ตาม การมีเพศสัมพันธ์แบบเหนี่ยวนำก็เป็นไปได้เช่นกัน ระดับที่สามารถเปลี่ยนแปลงได้โดยการเปลี่ยนระยะห่างระหว่างระนาบของขดลวดหรือหมุนอย่างเยื้องศูนย์เมื่อเทียบกับอีกอันหนึ่ง สามารถติดตั้งคอยล์แบบคงที่โดยสัมพันธ์กันสามารถทำได้

สร้างโดยใช้เสาอิเล็กทริก

ความเหนี่ยวนำของขดลวดสามารถปรับได้โดยการลัดวงจร ทำให้ตัวนำที่พิมพ์เสียหาย หรือถอดออกบางส่วน สิ่งนี้จะเพิ่มความถี่ในการปรับจูนวงจร การลดความถี่สามารถทำได้โดยการบัดกรีตัวเก็บประจุชนิด SMD ความจุขนาดเล็กระหว่างรอบต่างๆ

การผลิตคอยล์ VHF แบบคดเคี้ยว เส้นตรง เส้นโค้ง ฟิลเตอร์แบบหวี ฯลฯ การใช้ ULT ยังเพิ่มความสง่างามให้กับผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้ายและตามกฎแล้วจะเพิ่มปัจจัยด้านคุณภาพ (เนื่องจากขอบ "เรียบ" ของตัวนำที่พิมพ์) อย่างไรก็ตามในระหว่างการผลิตเราควรจดจำคุณภาพของวัสดุพื้นผิว (ไฟเบอร์กลาส) ซึ่งสูญเสียคุณสมบัติของฉนวนเมื่อมีความถี่เพิ่มขึ้น ในวงจรที่เท่ากัน ความต้านทานการสูญเสียในอิเล็กทริกควรเชื่อมต่อขนานกับขดลวดที่พิมพ์ และความต้านทานนี้จะลดลง ความถี่ในการทำงานก็จะสูงขึ้น และคุณภาพของอิเล็กทริกก็จะยิ่งแย่ลง .

ในทางปฏิบัติ ไฟเบอร์กลาสฟอยล์สามารถนำมาใช้ในการผลิตวงจรเรโซแนนซ์ที่พิมพ์ได้อย่างสมบูรณ์ในระยะ 2 เมตร (สูงสุดประมาณ 150 MHz) ไฟเบอร์กลาสเกรดความถี่สูงพิเศษสามารถใช้ได้ในช่วง 70 ซม. (สูงสุดประมาณ 470...500 MHz) ที่ความถี่สูงกว่า ควรใช้ฟลูออโรเรซิ่น RF (เทฟลอน) เคลือบฟอยล์ เซรามิกหรือแก้ว

ตัวเหนี่ยวนำที่พิมพ์ออกมามีปัจจัยด้านคุณภาพที่เพิ่มขึ้นเนื่องจากความจุอินเตอร์เทิร์นลดลงซึ่งได้รับในด้านหนึ่งเนื่องจากฟอยล์มีความหนาเล็กน้อยและอีกด้านหนึ่งคือระยะพิทช์ "คดเคี้ยว" ของคอยล์ กรอบปิดของฟอยล์ที่ต่อสายดินรอบๆ คอยล์ที่พิมพ์ในระนาบทำหน้าที่เป็นเกราะป้องกันจากคอยล์และตัวนำที่พิมพ์อื่นๆ แต่จะมีผลเพียงเล็กน้อยต่อพารามิเตอร์ของคอยล์หากบริเวณรอบนอกอยู่ภายใต้แรงดันไฟฟ้า RF ต่ำ (เชื่อมต่อกับสายสามัญ) และ ศูนย์กลางของมันอยู่ต่ำกว่าที่สูง

วรรณกรรม

1. ก. ปานาเซนโก การผลิตม้วนการพิมพ์ - วิทยุ พ.ศ. 2530 ฉบับที่ 5 หน้า 62.

ในยุคอิเล็กทรอนิกส์ที่วุ่นวายของเรา ข้อได้เปรียบหลักของผลิตภัณฑ์อิเล็กทรอนิกส์คือ ขนาดเล็ก ความน่าเชื่อถือ ติดตั้งและรื้อถอนได้ง่าย (อุปกรณ์แยกชิ้นส่วน) ใช้พลังงานต่ำ และใช้งานได้สะดวก ( จากอังกฤษ- สะดวกในการใช้). ข้อดีทั้งหมดนี้เป็นไปไม่ได้หากไม่มีเทคโนโลยี ติดพื้นผิว– เทคโนโลยีเอสเอ็มเอ็ม ( สพื้นผิว มนับ ตเทคโนโลยี) และแน่นอนว่าไม่มีส่วนประกอบ SMD

ส่วนประกอบ SMD คืออะไร

ส่วนประกอบ SMD ใช้ในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์สมัยใหม่ทั้งหมด เอสเอ็มดี ( สพื้นผิว มติด ดีอุปกรณ์) ซึ่งแปลจากภาษาอังกฤษแปลว่า "อุปกรณ์ที่ติดตั้งบนพื้นผิว" ในกรณีของเราพื้นผิวเป็นแผงวงจรพิมพ์โดยไม่มีรูสำหรับองค์ประกอบวิทยุ:

ในกรณีนี้ส่วนประกอบ SMD จะไม่ถูกแทรกเข้าไปในรูของบอร์ด พวกมันถูกบัดกรีบนรางสัมผัสซึ่งวางอยู่บนพื้นผิวของแผงวงจรพิมพ์โดยตรง ภาพด้านล่างแสดงแผ่นสัมผัสสีดีบุกบนบอร์ดโทรศัพท์มือถือที่ก่อนหน้านี้มีส่วนประกอบ SMD

ข้อดีของส่วนประกอบ SMD

ข้อได้เปรียบที่ใหญ่ที่สุดของส่วนประกอบ SMD คือขนาดที่เล็ก ภาพด้านล่างแสดงตัวต้านทานแบบธรรมดาและ:

ด้วยขนาดที่เล็กของส่วนประกอบ SMD นักพัฒนาจึงมีโอกาสวาง ปริมาณมากส่วนประกอบต่อหน่วยพื้นที่มากกว่าองค์ประกอบรังสีเอาท์พุตแบบธรรมดา ส่งผลให้ความหนาแน่นในการติดตั้งเพิ่มขึ้น และส่งผลให้ขนาดลดลง อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์. เนื่องจากน้ำหนักของส่วนประกอบ SMD นั้นเบากว่าน้ำหนักขององค์ประกอบวิทยุเอาท์พุตแบบธรรมดาหลายเท่า น้ำหนักของอุปกรณ์วิทยุก็จะเบากว่าหลายเท่าเช่นกัน

ส่วนประกอบ SMD นั้นง่ายต่อการถอดออกมาก สำหรับสิ่งนี้เราจำเป็นต้องมีเครื่องเป่าผม คุณสามารถอ่านวิธีการบัดกรีและบัดกรีส่วนประกอบ SMD ได้ในบทความเกี่ยวกับวิธีการบัดกรี SMD อย่างถูกต้อง การปิดผนึกมันยากกว่ามาก ในโรงงาน หุ่นยนต์พิเศษจะวางพวกมันไว้บนแผงวงจรพิมพ์ ไม่มีใครบัดกรีด้วยมือในการผลิต ยกเว้นนักวิทยุสมัครเล่นและช่างซ่อมอุปกรณ์วิทยุ

บอร์ดหลายชั้น

เนื่องจากอุปกรณ์ที่มีส่วนประกอบ SMD มีการติดตั้งที่หนาแน่นมาก จึงควรมีรางเพิ่มเติมบนบอร์ด ไม่ใช่ทุกแทร็กจะพอดีบนพื้นผิวเดียว ดังนั้นจึงมีการผลิตแผงวงจรพิมพ์ขึ้นมา หลายชั้นหากอุปกรณ์มีความซับซ้อนและมีส่วนประกอบ SMD จำนวนมาก บอร์ดก็จะมีเลเยอร์มากขึ้น มันเหมือนกับเค้กหลายชั้นที่ทำจากชั้นสั้น ๆ แทร็กที่พิมพ์ซึ่งเชื่อมต่อส่วนประกอบ SMD จะอยู่ภายในบอร์ดโดยตรงและไม่สามารถมองเห็นได้ในทางใดทางหนึ่ง ตัวอย่างของบอร์ดหลายชั้น ได้แก่ บอร์ดโทรศัพท์มือถือ บอร์ดคอมพิวเตอร์ หรือแล็ปท็อป ( เมนบอร์ด, วีดีโอการ์ด, แกะฯลฯ)

ในภาพด้านล่าง กระดานสีน้ำเงินคือ Iphone 3g กระดานสีเขียวคือเมนบอร์ดคอมพิวเตอร์

ช่างซ่อมอุปกรณ์วิทยุทุกคนรู้ดีว่าหากบอร์ดหลายชั้นเกิดความร้อนมากเกินไป บอร์ดนั้นจะพองตัวพร้อมกับฟองอากาศ ในกรณีนี้การเชื่อมต่อระหว่างชั้นจะขาดและบอร์ดจะไม่สามารถใช้งานได้ ดังนั้นสิ่งสำคัญหลักในการเปลี่ยนส่วนประกอบ SMD คืออุณหภูมิที่ถูกต้อง

บอร์ดบางตัวใช้ทั้งสองด้านของแผงวงจรพิมพ์ และความหนาแน่นในการติดตั้งจะเพิ่มขึ้นเป็นสองเท่าตามที่คุณเข้าใจ นี่เป็นข้อดีอีกประการหนึ่งของเทคโนโลยี SMT โอ้ใช่แล้ว มันก็คุ้มค่าที่จะคำนึงถึงความจริงที่ว่าวัสดุที่จำเป็นสำหรับการผลิตส่วนประกอบ SMD นั้นน้อยกว่ามากและต้นทุนของพวกเขาในระหว่างการผลิตจำนวนมากหลายล้านชิ้นก็มีค่าใช้จ่ายเพนนีอย่างแท้จริง

ส่วนประกอบ SMD ประเภทหลัก

มาดูองค์ประกอบ SMD หลักที่ใช้ในของเรากัน อุปกรณ์ที่ทันสมัย. ตัวต้านทาน ตัวเก็บประจุ ตัวเหนี่ยวนำค่าต่ำ และส่วนประกอบอื่นๆ มีลักษณะเหมือนสี่เหลี่ยมเล็กๆ ธรรมดาหรือค่อนข้างขนานกัน))

บนบอร์ดที่ไม่มีวงจร เป็นไปไม่ได้ที่จะทราบว่าเป็นตัวต้านทาน ตัวเก็บประจุ หรือแม้แต่คอยล์ เครื่องหมายจีนได้ตามต้องการ ในองค์ประกอบ SMD ขนาดใหญ่ พวกเขายังคงใส่รหัสหรือตัวเลขเพื่อระบุตัวตนและมูลค่าของมัน ในภาพด้านล่างองค์ประกอบเหล่านี้จะถูกทำเครื่องหมายเป็นรูปสี่เหลี่ยมผืนผ้าสีแดง หากไม่มีไดอะแกรมก็เป็นไปไม่ได้ที่จะบอกว่าองค์ประกอบวิทยุประเภทใดรวมถึงคะแนนของพวกเขา

ขนาดมาตรฐานของส่วนประกอบ SMD อาจแตกต่างกัน ต่อไปนี้เป็นคำอธิบายเกี่ยวกับขนาดมาตรฐานสำหรับตัวต้านทานและตัวเก็บประจุ ตัวอย่างเช่นนี่คือตัวเก็บประจุ SMD สี่เหลี่ยมสีเหลือง เรียกอีกอย่างว่าแทนทาลัมหรือแทนทาลัม:

และนี่คือลักษณะของ SMD:

นอกจากนี้ยังมีทรานซิสเตอร์ SMD ประเภทเหล่านี้:

ซึ่งมีมูลค่าสูง ในเวอร์ชัน SMD มีลักษณะดังนี้:

และแน่นอนว่า เราจะอยู่ได้โดยปราศจากวงจรไมโครในยุคไมโครอิเล็กทรอนิกส์ของเราได้อย่างไร! มีแพ็คเกจชิป SMD หลายประเภท แต่ฉันแบ่งพวกมันออกเป็นสองกลุ่มหลัก:

1) วงจรไมโครที่พินขนานกับแผงวงจรพิมพ์และอยู่ทั้งสองด้านหรือตามแนวเส้นรอบวง

2) วงจรไมโครที่หมุดอยู่ใต้วงจรไมโครนี่คือไมโครวงจรพิเศษคลาสที่เรียกว่า BGA (จากภาษาอังกฤษ อาร์เรย์กริดบอล- อาร์เรย์ของลูกบอล) ขั้วต่อของวงจรไมโครดังกล่าวเป็นลูกบอลบัดกรีธรรมดาที่มีขนาดเท่ากัน

ภาพด้านล่างแสดงชิป BGA และด้านหลังประกอบด้วยพินบอล

ชิป BGA สะดวกสำหรับผู้ผลิต เนื่องจากช่วยประหยัดพื้นที่บนแผงวงจรพิมพ์ได้อย่างมาก เนื่องจากใต้ชิป BGA ใดๆ อาจมีลูกบอลดังกล่าวนับพันลูก สิ่งนี้ทำให้ชีวิตของผู้ผลิตง่ายขึ้นมาก แต่ไม่ได้ทำให้ชีวิตของช่างซ่อมง่ายขึ้นเลย

สรุป

คุณควรใช้อะไรในการออกแบบของคุณ? หากมือของคุณไม่สั่นและคุณต้องการสร้างจุดบกพร่องทางวิทยุเล็กๆ น้อยๆ แสดงว่าตัวเลือกนั้นชัดเจน แต่ถึงกระนั้นในการออกแบบวิทยุสมัครเล่นขนาดไม่ได้มีบทบาทสำคัญและการบัดกรีองค์ประกอบวิทยุขนาดใหญ่นั้นง่ายกว่าและสะดวกกว่ามาก นักวิทยุสมัครเล่นบางคนใช้ทั้งสองอย่าง ทุกๆ วัน มีการพัฒนาไมโครวงจรและส่วนประกอบ SMD ใหม่มากขึ้นเรื่อยๆ เล็กลง บางลง เชื่อถือได้มากขึ้น อนาคตเป็นของไมโครอิเล็กทรอนิกส์อย่างแน่นอน

จุดประสงค์ของบทความนี้คือเพื่อหารือเกี่ยวกับข้อผิดพลาดทั่วไปที่ทำโดยนักออกแบบ PCB อธิบายผลกระทบของข้อผิดพลาดเหล่านี้ต่อประสิทธิภาพด้านคุณภาพ และให้คำแนะนำในการแก้ไขปัญหาที่เกิดขึ้น

ข้อพิจารณาทั่วไป

เนื่องจากความแตกต่างที่สำคัญระหว่างวงจรแอนะล็อกและดิจิทัล ส่วนแอนะล็อกของวงจรจึงต้องแยกออกจากส่วนที่เหลือ และต้องปฏิบัติตามวิธีการและกฎพิเศษเมื่อเดินสาย ผลกระทบที่เกิดจากคุณลักษณะที่ไม่เหมาะของแผงวงจรพิมพ์จะสังเกตเห็นได้ชัดเจนเป็นพิเศษในวงจรแอนะล็อกความถี่สูง แต่มีข้อผิดพลาด ปริทัศน์ตามที่อธิบายไว้ในบทความนี้ อาจส่งผลต่อคุณลักษณะด้านคุณภาพของอุปกรณ์ที่ทำงานแม้ในช่วงความถี่เสียง

แผงวงจรพิมพ์-ส่วนประกอบวงจร

เฉพาะในกรณีที่พบไม่บ่อยเท่านั้นที่สามารถกำหนดเส้นทาง PCB วงจรแอนะล็อกได้ เพื่อให้อิทธิพลที่แนะนำนั้นไม่ส่งผลกระทบใด ๆ ต่อการทำงานของวงจร ในเวลาเดียวกัน สามารถลดผลกระทบดังกล่าวได้ เพื่อให้คุณลักษณะของวงจรแอนะล็อกของอุปกรณ์เหมือนกับของรุ่นและต้นแบบ

เค้าโครง

นักพัฒนาวงจรดิจิทัลสามารถแก้ไขข้อผิดพลาดเล็กน้อยบนบอร์ดที่ผลิตได้โดยการเพิ่มจัมเปอร์หรือในทางกลับกัน ถอดตัวนำที่ไม่จำเป็นออก ทำการเปลี่ยนแปลงการทำงานของชิปที่ตั้งโปรแกรมได้ ฯลฯ โดยเคลื่อนไปสู่การพัฒนาครั้งต่อไปอย่างรวดเร็ว นี่ไม่ใช่กรณีของวงจรแอนะล็อก ข้อผิดพลาดทั่วไปบางประการที่กล่าวถึงในบทความนี้ไม่สามารถแก้ไขได้ด้วยการเพิ่มจัมเปอร์หรือถอดตัวนำส่วนเกินออก พวกเขาสามารถและจะทำให้แผงวงจรพิมพ์ทั้งหมดไม่ทำงาน

เป็นสิ่งสำคัญมากสำหรับนักออกแบบวงจรดิจิทัลที่ใช้วิธีการแก้ไขดังกล่าวในการอ่านและทำความเข้าใจเนื้อหาที่นำเสนอในบทความนี้ล่วงหน้าก่อนที่จะส่งการออกแบบเพื่อการผลิต ความเอาใจใส่ในการออกแบบเพียงเล็กน้อยและการหารือเกี่ยวกับตัวเลือกที่เป็นไปได้จะไม่เพียงแต่ป้องกันไม่ให้ PCB กลายเป็นเศษซากเท่านั้น แต่ยังช่วยลดต้นทุนของข้อผิดพลาดขั้นต้นในส่วนอะนาล็อกขนาดเล็กของวงจรอีกด้วย การค้นหาข้อผิดพลาดและการแก้ไขอาจส่งผลให้เสียเวลานับร้อยชั่วโมง การสร้างต้นแบบสามารถลดเวลานี้เหลือหนึ่งวันหรือน้อยกว่านั้น Breadboard วงจรแอนะล็อกทั้งหมดของคุณ

แหล่งที่มาของเสียงรบกวนและการรบกวน

สัญญาณรบกวนและการรบกวนเป็นองค์ประกอบหลักที่จำกัดคุณภาพของวงจร การรบกวนสามารถเกิดขึ้นได้จากแหล่งกำเนิดหรือเกิดขึ้นที่องค์ประกอบของวงจร วงจรแอนะล็อกมักจะติดตั้งอยู่บนแผงวงจรพิมพ์พร้อมกับส่วนประกอบดิจิทัลความเร็วสูง รวมถึงตัวประมวลผลสัญญาณดิจิทัล (DSP)

สัญญาณลอจิกความถี่สูงทำให้เกิดการรบกวนความถี่วิทยุ (RFI) อย่างมีนัยสำคัญ แหล่งกำเนิดเสียงรบกวนมีจำนวนมหาศาล: แหล่งจ่ายไฟหลัก ระบบดิจิทัล, โทรศัพท์มือถือ,วิทยุและโทรทัศน์,อุปกรณ์ไฟฟ้าหลอดไฟ เวลากลางวัน, คอมพิวเตอร์ส่วนบุคคล, การปล่อยฟ้าผ่า ฯลฯ แม้ว่าวงจรแอนะล็อกจะทำงานในช่วงความถี่เสียง การรบกวนด้วยความถี่วิทยุสามารถสร้างสัญญาณรบกวนที่เห็นได้ชัดเจนในสัญญาณเอาท์พุต

หมวดหมู่ของกระดานพิมพ์

การเลือกการออกแบบ PCB เป็นปัจจัยสำคัญในการพิจารณาประสิทธิภาพทางกลของอุปกรณ์โดยรวม สำหรับการผลิตแผงวงจรพิมพ์จะใช้วัสดุที่มีระดับคุณภาพต่างกัน จะเหมาะสมและสะดวกที่สุดสำหรับนักพัฒนาหากผู้ผลิต PCB ตั้งอยู่ใกล้ ๆ ในกรณีนี้มันง่ายต่อการควบคุมความต้านทานและค่าคงที่ไดอิเล็กทริก - พารามิเตอร์หลักของวัสดุแผงวงจรพิมพ์ น่าเสียดายที่นี่ยังไม่เพียงพอ และความรู้เกี่ยวกับพารามิเตอร์อื่นๆ เช่น ความสามารถในการติดไฟ ความเสถียรที่อุณหภูมิสูง และค่าสัมประสิทธิ์การดูดความชื้น มักเป็นสิ่งที่จำเป็น พารามิเตอร์เหล่านี้สามารถทราบได้โดยผู้ผลิตส่วนประกอบที่ใช้ในการผลิตแผงวงจรพิมพ์เท่านั้น

วัสดุที่เป็นชั้นถูกกำหนดโดยดัชนี FR (ทนไฟ) และ G วัสดุที่มีดัชนี FR-1 มีความไวไฟสูงสุด และ FR-5 น้อยที่สุด วัสดุที่มีดัชนี G10 และ G11 มีลักษณะพิเศษ วัสดุของแผงวงจรพิมพ์แสดงไว้ในตาราง 1 1.

อย่าใช้ PCB ประเภท FR-1 มีตัวอย่างมากมายของ FR-1 PCB ที่ได้รับความเสียหายจากความร้อนจากส่วนประกอบที่มีกำลังสูง แผงวงจรพิมพ์ในหมวดนี้มีลักษณะคล้ายกับกระดาษแข็งมากกว่า

FR-4 มักใช้ในการผลิตอุปกรณ์อุตสาหกรรม ในขณะที่ FR-2 ใช้ในการผลิตเครื่องใช้ในครัวเรือน ทั้งสองประเภทนี้ถือเป็นมาตรฐานในอุตสาหกรรม และ PCB FR-2 และ FR-4 มักเหมาะสำหรับการใช้งานส่วนใหญ่ แต่บางครั้งลักษณะที่ไม่สมบูรณ์ของหมวดหมู่เหล่านี้บังคับให้ใช้วัสดุอื่น ตัวอย่างเช่น สำหรับการใช้งานความถี่สูงมาก ฟลูออโรเรซิ่นและแม้แต่เซรามิกจะถูกใช้เป็นวัสดุแผงวงจรพิมพ์ อย่างไรก็ตาม ยิ่งวัสดุ PCB แปลกใหม่ ราคาก็อาจสูงขึ้นตามไปด้วย

เมื่อเลือกวัสดุ PCB ให้ใส่ใจเป็นพิเศษกับการดูดความชื้นเนื่องจากพารามิเตอร์นี้อาจส่งผลเสียอย่างมากต่อคุณลักษณะที่ต้องการของบอร์ด - ความต้านทานพื้นผิว, การรั่วไหล, คุณสมบัติฉนวนไฟฟ้าแรงสูง (การพังทลายและการเกิดประกายไฟ) และความแข็งแรงทางกล ยังให้ความสนใจ อุณหภูมิในการทำงาน. ฮอตสปอตอาจเกิดขึ้นในสถานที่ที่ไม่คาดคิด เช่น ใกล้กับวงจรรวมดิจิทัลขนาดใหญ่ที่สลับที่ความถี่สูง หากพื้นที่ดังกล่าวอยู่ใต้ส่วนประกอบแอนะล็อกโดยตรง อุณหภูมิที่เพิ่มขึ้นอาจส่งผลต่อประสิทธิภาพของวงจรแอนะล็อก

ตารางที่ 1

	ส่วนประกอบ ความเห็น
	กระดาษ ส่วนประกอบฟีนอล: การกดและการปั๊มที่อุณหภูมิห้อง ค่าสัมประสิทธิ์การดูดความชื้นสูง
	กระดาษ องค์ประกอบฟีนอล: ใช้ได้กับแผงวงจรพิมพ์ด้านเดียวของเครื่องใช้ในครัวเรือน ค่าสัมประสิทธิ์การดูดความชื้นต่ำ
	กระดาษ ส่วนประกอบอีพอกซี: การออกแบบที่มีคุณสมบัติทางกลและทางไฟฟ้าที่ดี
	ไฟเบอร์กลาส ส่วนประกอบอีพอกซี: คุณสมบัติทางกลและทางไฟฟ้าที่ดีเยี่ยม
	ไฟเบอร์กลาส ส่วนประกอบอีพอกซี: ความแข็งแรงสูงที่อุณหภูมิสูง ไม่ติดไฟ
	ไฟเบอร์กลาส, องค์ประกอบของอีพ็อกซี่: คุณสมบัติเป็นฉนวนสูง, ความแข็งแรงของไฟเบอร์กลาสสูงสุด, ค่าสัมประสิทธิ์การดูดความชื้นต่ำ
	ไฟเบอร์กลาส ส่วนประกอบอีพอกซี: ความต้านทานแรงดัดงอสูงที่อุณหภูมิสูง ทนต่อตัวทำละลายสูง

เมื่อเลือกวัสดุ PCB แล้ว จำเป็นต้องกำหนดความหนาของฟอยล์ PCB พารามิเตอร์นี้ถูกเลือกเป็นหลักโดยพิจารณาจากค่าสูงสุดของกระแสที่ไหล หากเป็นไปได้ พยายามหลีกเลี่ยงการใช้ฟอยล์ที่บางมาก

จำนวนชั้นของบอร์ดที่พิมพ์ออกมา

ผู้ออกแบบจะต้องกำหนดจำนวนชั้นของ PCB ทั้งนี้ขึ้นอยู่กับความซับซ้อนของวงจรโดยรวมและข้อกำหนดด้านคุณภาพ

PCB ชั้นเดียว

วงจรอิเล็กทรอนิกส์ที่เรียบง่ายมากถูกสร้างขึ้นบนบอร์ดด้านเดียวโดยใช้วัสดุฟอยล์ราคาถูก (FR-1 หรือ FR-2) และมักจะมีจัมเปอร์หลายตัวซึ่งมีลักษณะคล้ายกับบอร์ดสองด้าน แนะนำให้ใช้วิธีการสร้างแผงวงจรพิมพ์นี้สำหรับวงจรความถี่ต่ำเท่านั้น ด้วยเหตุผลที่จะอธิบายไว้ด้านล่าง แผงวงจรพิมพ์ด้านเดียวจึงไวต่อการรบกวนสูง PCB ด้านเดียวที่ดีนั้นค่อนข้างยากในการออกแบบด้วยเหตุผลหลายประการ แต่ถึงอย่างไร บอร์ดที่ดีประเภทนี้เกิดขึ้นได้ แต่การพัฒนาต้องใช้การคิดล่วงหน้าเป็นอย่างมาก

PCB สองชั้น

ในระดับถัดไปคือแผงวงจรพิมพ์สองด้าน ซึ่งโดยส่วนใหญ่แล้วจะใช้ FR-4 เป็นวัสดุพื้นผิว แม้ว่าบางครั้งจะพบ FR-2 ก็ตาม การใช้ FR-4 เป็นที่นิยมมากกว่า เนื่องจากใน แผงวงจรพิมพ์วัสดุนี้ทำให้รูมากขึ้น คุณภาพดีที่สุด. วงจรบนแผงวงจรพิมพ์สองด้านนั้นต่อสายได้ง่ายกว่ามาก ในสองชั้นจะง่ายกว่าในการกำหนดเส้นทางที่ตัดกัน อย่างไรก็ตาม สำหรับวงจรแอนะล็อก ไม่แนะนำให้ใช้การติดตามแบบข้าม หากเป็นไปได้ ควรจัดสรรชั้นล่าง (ล่าง) ให้กับรูปหลายเหลี่ยมพื้น และสัญญาณที่เหลือควรถูกส่งไปยังชั้นบนสุด (บนสุด) การใช้สถานที่ฝังกลบเป็นรถสายดินมีข้อดีหลายประการ:

• สายสามัญเป็นสายเชื่อมต่อบ่อยที่สุดในวงจร ดังนั้นจึงสมเหตุสมผลที่จะมีสายสามัญ "จำนวนมาก" เพื่อทำให้การเดินสายง่ายขึ้น
• ความแข็งแรงทางกลของบอร์ดเพิ่มขึ้น
• ความต้านทานของการเชื่อมต่อทั้งหมดกับสายสามัญลดลง ซึ่งในทางกลับกันจะช่วยลดเสียงรบกวนและการรบกวน
• ความจุแบบกระจายสำหรับแต่ละวงจรวงจรจะเพิ่มขึ้น ช่วยลดสัญญาณรบกวนที่แผ่ออกมา
• รูปหลายเหลี่ยมซึ่งเป็นหน้าจอ จะระงับสัญญาณรบกวนที่ปล่อยออกมาจากแหล่งที่อยู่ด้านข้างของรูปหลายเหลี่ยม

PCB สองด้านแม้จะมีข้อดีทั้งหมด แต่ก็ไม่ได้ดีที่สุด โดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับวงจรสัญญาณต่ำหรือความเร็วสูง โดยทั่วไปความหนาของแผงวงจรพิมพ์คือ ระยะห่างระหว่างชั้นเคลือบโลหะคือ 1.5 มม. ซึ่งมากเกินไปที่จะตระหนักถึงข้อดีบางประการของแผงวงจรพิมพ์สองชั้นที่ระบุข้างต้น ตัวอย่างเช่น ความจุแบบกระจายมีขนาดเล็กเกินไปเนื่องจากมีช่วงเวลาขนาดใหญ่ดังกล่าว

PCB หลายชั้น

สำหรับการออกแบบวงจรที่สำคัญ จำเป็นต้องใช้แผงวงจรพิมพ์หลายชั้น (MPB) เหตุผลบางประการในการใช้งานชัดเจน:

• การกระจายตัวของพาวเวอร์บัสนั้นสะดวกพอๆ กับบัสแบบมีสายทั่วไป หากใช้รูปหลายเหลี่ยมบนเลเยอร์ที่แยกจากกันเป็นพาวเวอร์บัส การจ่ายพลังงานให้กับแต่ละองค์ประกอบของวงจรโดยใช้จุดผ่านนั้นค่อนข้างง่าย
• ชั้นสัญญาณเป็นอิสระจากบัสไฟฟ้าซึ่งอำนวยความสะดวกในการเดินสายตัวนำสัญญาณ
• ความจุแบบกระจายจะปรากฏขึ้นระหว่างกราวด์และโพลิกอนกำลัง ซึ่งช่วยลดสัญญาณรบกวนความถี่สูง

นอกเหนือจากเหตุผลเหล่านี้ในการใช้แผงวงจรพิมพ์หลายชั้นแล้ว ยังมีสาเหตุอื่นที่ไม่ชัดเจน:

การปราบปรามการรบกวนทางแม่เหล็กไฟฟ้า (EMI) และคลื่นวิทยุ (RFI) ดีขึ้นด้วยเอฟเฟกต์การสะท้อน (เอฟเฟกต์ระนาบภาพ) ที่รู้จักกันในสมัยของ Marconi เมื่อวางตัวนำไว้ใกล้กับพื้นผิวตัวนำที่เรียบ กระแสไหลกลับความถี่สูงส่วนใหญ่จะไหลไปตามระนาบที่อยู่ใต้ตัวนำโดยตรง ทิศทางของกระแสเหล่านี้จะตรงข้ามกับทิศทางของกระแสในตัวนำ ดังนั้นการสะท้อนของตัวนำในระนาบจึงสร้างสายส่งสัญญาณ เนื่องจากกระแสในตัวนำและในระนาบมีขนาดเท่ากันและมีทิศทางตรงกันข้าม จึงเกิดการรบกวนที่แผ่รังสีลดลงบางส่วน เอฟเฟกต์การสะท้อนจะทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพกับรูปหลายเหลี่ยมทึบที่ไม่ขาดตอนเท่านั้น (ซึ่งอาจเป็นได้ทั้งรูปหลายเหลี่ยมกราวด์และรูปหลายเหลี่ยมกำลัง) การสูญเสียความสมบูรณ์จะส่งผลให้การปราบปรามสัญญาณรบกวนลดลง
การลดต้นทุนโดยรวมสำหรับการผลิตขนาดเล็ก แม้ว่า PCB หลายชั้นจะมีราคาแพงกว่าในการผลิต แต่รังสีที่อาจเกิดขึ้นยังต่ำกว่า PCB แบบชั้นเดียวและสองชั้น ดังนั้นในบางกรณี การใช้เฉพาะบอร์ดหลายชั้นจะช่วยให้คุณปฏิบัติตามข้อกำหนดการปล่อยก๊าซเรือนกระจกที่กำหนดไว้ในระหว่างการออกแบบ โดยไม่ต้องทดสอบและทดสอบเพิ่มเติม การใช้ MPP สามารถลดระดับการรบกวนจากการแผ่รังสีได้ 20 dB เมื่อเทียบกับบอร์ดสองชั้น

ลำดับชั้น

นักออกแบบที่ไม่มีประสบการณ์มักสับสนเกี่ยวกับลำดับชั้น PCB ที่เหมาะสมที่สุด ยกตัวอย่างห้อง 4 ชั้นที่มีชั้นสัญญาณ 2 ชั้นและชั้นรูปหลายเหลี่ยม 2 ชั้น - ชั้นกราวด์และชั้นพลังงาน ลำดับเลเยอร์ที่ดีที่สุดคืออะไร? ชั้นสัญญาณระหว่างรูปหลายเหลี่ยมที่จะทำหน้าที่เป็นหน้าจอ? หรือเราควรสร้างเลเยอร์รูปหลายเหลี่ยมไว้ภายในเพื่อลดการรบกวนของชั้นสัญญาณ?

เมื่อแก้ไขปัญหานี้ สิ่งสำคัญคือต้องจำไว้ว่าบ่อยครั้งตำแหน่งของเลเยอร์นั้นไม่สำคัญมากนัก เนื่องจากส่วนประกอบต่างๆ จะอยู่ที่เลเยอร์ด้านนอกอยู่แล้ว และบัสที่ส่งสัญญาณไปยังหมุดในบางครั้งจะผ่านทุกเลเยอร์ ดังนั้นเอฟเฟกต์หน้าจอจึงเป็นเพียงการประนีประนอมเท่านั้น ในกรณีนี้ ควรดูแลการสร้างความจุแบบกระจายขนาดใหญ่ระหว่างกำลังและรูปหลายเหลี่ยมกราวด์ โดยวางไว้ในชั้นใน

ข้อดีอีกประการหนึ่งของการวางชั้นสัญญาณไว้ด้านนอกคือความพร้อมของสัญญาณสำหรับการทดสอบ รวมถึงความเป็นไปได้ในการปรับเปลี่ยนการเชื่อมต่อ ใครก็ตามที่เคยเปลี่ยนการเชื่อมต่อของตัวนำที่อยู่ในชั้นในจะต้องประทับใจกับโอกาสนี้

สำหรับ PCB ที่มีมากกว่าสี่ชั้น กฎทั่วไปคือการวางตัวนำสัญญาณความเร็วสูงระหว่างกราวด์และรูปหลายเหลี่ยมกำลัง และกำหนดเส้นทางตัวนำสัญญาณความถี่ต่ำไปยังชั้นนอก

การต่อสายดิน

การต่อสายดินที่ดีเป็นข้อกำหนดทั่วไปสำหรับระบบหลายระดับที่สมบูรณ์ และควรวางแผนตั้งแต่ขั้นตอนแรกของการพัฒนาการออกแบบ

กฎพื้นฐาน: การแบ่งที่ดิน

การแบ่งโลกออกเป็นส่วนแอนะล็อกและดิจิทัลถือเป็นหนึ่งในวิธีที่ง่ายที่สุดและมากที่สุด วิธีการที่มีประสิทธิภาพปราบปรามเสียงรบกวน แผงวงจรพิมพ์หลายชั้นตั้งแต่หนึ่งชั้นขึ้นไปมักจะมีไว้สำหรับชั้นของรูปหลายเหลี่ยมกราวด์ หากนักพัฒนาไม่มีประสบการณ์หรือไม่ตั้งใจ พื้นของส่วนอะนาล็อกจะเชื่อมต่อโดยตรงกับรูปหลายเหลี่ยมเหล่านี้ เช่น กระแสกลับแบบอะนาล็อกจะใช้วงจรเดียวกันกับกระแสกลับแบบดิจิตอล ผู้จัดจำหน่ายรถยนต์ทำงานในลักษณะเดียวกันและรวมดินแดนทั้งหมดเข้าด้วยกัน

หากแผงวงจรพิมพ์ที่พัฒนาก่อนหน้านี้ซึ่งมีรูปหลายเหลี่ยมกราวด์เดียวที่รวมกราวด์อะนาล็อกและดิจิทัลต้องได้รับการประมวลผล ก็จำเป็นต้องแยกกราวด์บนกระดานออกทางกายภาพก่อน (หลังจากการดำเนินการนี้ การทำงานของบอร์ดจะแทบจะเป็นไปไม่ได้เลย) หลังจากนั้น การเชื่อมต่อทั้งหมดจะเชื่อมต่อกับกราวด์แอนะล็อกของส่วนประกอบวงจรแอนะล็อก (กราวด์แอนะล็อกเกิดขึ้น) และกับกราวด์ดิจิทัลของส่วนประกอบวงจรดิจิทัล (กราวด์ดิจิทัลเกิดขึ้น) และหลังจากนี้ กราวด์ดิจิทัลและแอนะล็อกจะรวมกันที่แหล่งกำเนิดเท่านั้น

กฎอื่น ๆ สำหรับการก่อตัวที่ดิน:

รถโดยสารไฟฟ้าและภาคพื้นดินต้องมีศักยภาพเท่ากัน กระแสสลับซึ่งหมายถึงการใช้ตัวเก็บประจุแบบแยกส่วนและความจุแบบกระจาย
หลีกเลี่ยงการทับซ้อนกันของรูปหลายเหลี่ยมแบบแอนะล็อกและดิจิทัล วางรางส่งกำลังแบบอะนาล็อกและรูปหลายเหลี่ยมไว้เหนือรูปหลายเหลี่ยมกราวด์แบบอะนาล็อก (คล้ายกับรางส่งกำลังดิจิทัล) หากมีการทับซ้อนกันระหว่างพื้นที่อะนาล็อกและดิจิตอลที่ตำแหน่งใดๆ ความจุไฟฟ้าแบบกระจายระหว่างพื้นที่ที่ทับซ้อนกันจะสร้างการเชื่อมต่อ AC และสัญญาณรบกวนจากส่วนประกอบดิจิตอลจะถูกส่งเข้าสู่วงจรอะนาล็อก การทับซ้อนดังกล่าวทำให้การแยกสถานที่ฝังกลบเป็นโมฆะ
การแยกไม่ได้หมายถึงการแยกกราวด์อะนาล็อกออกจากกราวด์ดิจิทัลด้วยไฟฟ้า จะต้องเชื่อมต่อเข้าด้วยกันในบางโหนด โดยเฉพาะอย่างยิ่งโหนดเดียวที่มีอิมพีแดนซ์ต่ำ ระบบกราวด์ที่ถูกต้องจะมีกราวด์เพียงอันเดียว ซึ่งก็คือพินกราวด์สำหรับระบบจ่ายไฟ AC หรือพินกราวด์ทั่วไปสำหรับระบบจ่ายไฟ AC แรงดันไฟฟ้ากระแสตรง(เช่น แบตเตอรี่) กระแสสัญญาณและกำลังทั้งหมดในวงจรนี้จะต้องกลับสู่กราวด์นี้ ณ จุดหนึ่งซึ่งจะทำหน้าที่เป็นกราวด์ของระบบ จุดดังกล่าวอาจเป็นขั้วของตัวเครื่อง สิ่งสำคัญคือต้องเข้าใจว่าเมื่อเชื่อมต่อเทอร์มินัลทั่วไปของวงจรกับจุดต่างๆ บนแชสซี สามารถสร้างลูปกราวด์ได้ การสร้างจุดรวมจุดเดียวในการรวมที่ดินถือเป็นหนึ่งในแง่มุมที่ยากที่สุดของการออกแบบระบบ
เมื่อใดก็ตามที่เป็นไปได้ หมุดขั้วต่อที่แยกจากกันซึ่งมีจุดประสงค์เพื่อส่งกระแสไฟกลับ ควรรวมกระแสไฟกลับที่จุดกราวด์ของระบบเท่านั้น อายุของหน้าสัมผัสของตัวเชื่อมต่อตลอดจนการตัดการเชื่อมต่อชิ้นส่วนผสมพันธุ์บ่อยครั้งทำให้ความต้านทานต่อการสัมผัสเพิ่มขึ้นดังนั้นเพื่อการทำงานที่เชื่อถือได้มากขึ้นจึงจำเป็นต้องใช้ตัวเชื่อมต่อที่มีพินเพิ่มเติมจำนวนหนึ่ง แผงวงจรพิมพ์ดิจิทัลที่ซับซ้อนมีหลายชั้นและมีตัวนำหลายร้อยหรือหลายพันตัว การเพิ่มตัวนำอื่นไม่ค่อยสร้างปัญหา แต่การเพิ่มพินตัวเชื่อมต่อเพิ่มเติมก็ทำได้ หากไม่สามารถทำได้ จำเป็นต้องสร้างตัวนำกระแสไฟกลับสองตัวสำหรับแต่ละเส้นทางกำลังบนบอร์ด โดยใช้ความระมัดระวังเป็นพิเศษ
สิ่งสำคัญคือต้องแยกยาง สัญญาณดิจิตอลจากตำแหน่งบนแผงวงจรพิมพ์ซึ่งมีส่วนประกอบอะนาล็อกของวงจรอยู่ สิ่งนี้เกี่ยวข้องกับการแยก (การป้องกัน) โดยรูปหลายเหลี่ยม การสร้างเส้นทางสัญญาณอะนาล็อกสั้น ๆ และการจัดวางส่วนประกอบแบบพาสซีฟอย่างระมัดระวังด้วยบัสสัญญาณอะนาล็อกความเร็วสูงแบบดิจิตอลและภารกิจที่สำคัญที่อยู่ติดกัน บัสสัญญาณดิจิทัลจะต้องเดินสายรอบๆ พื้นที่ที่มีส่วนประกอบแอนะล็อก และไม่ทับซ้อนกับบัสและพื้นที่กราวด์แอนะล็อกและกำลังแอนะล็อก หากยังไม่เสร็จสิ้นการออกแบบจะมีองค์ประกอบใหม่ที่ไม่ได้ตั้งใจ - เสาอากาศซึ่งการแผ่รังสีจะส่งผลต่อส่วนประกอบและตัวนำอะนาล็อกที่มีความต้านทานสูง

สัญญาณนาฬิกาเกือบทั้งหมดเป็นสัญญาณความถี่สูงเพียงพอที่แม้แต่ความจุขนาดเล็กระหว่างร่องรอยและรูปหลายเหลี่ยมก็สามารถสร้างการเชื่อมต่อที่มีนัยสำคัญได้ ต้องจำไว้ว่าไม่เพียงแต่ความถี่สัญญาณนาฬิกาพื้นฐานเท่านั้นที่อาจทำให้เกิดปัญหาได้ แต่ยังรวมถึงฮาร์โมนิกที่สูงกว่าด้วย

มีเพียงกรณีเดียวเท่านั้นที่จำเป็นต้องรวมสัญญาณแอนะล็อกและดิจิทัลผ่านพื้นที่กราวด์แอนะล็อก ตัวแปลงแอนะล็อกเป็นดิจิทัลและดิจิทัลเป็นแอนะล็อกอยู่ในตัวเครื่องพร้อมหมุดกราวด์แอนะล็อกและดิจิทัล เมื่อคำนึงถึงการสนทนาก่อนหน้านี้ สามารถสันนิษฐานได้ว่าพินกราวด์ดิจิทัลและพินกราวด์แอนะล็อกควรเชื่อมต่อกับบัสกราวด์ดิจิทัลและแอนะล็อก ตามลำดับ อย่างไรก็ตาม ในกรณีนี้สิ่งนี้ไม่เป็นความจริง

ชื่อของพิน (แอนะล็อกหรือดิจิทัล) อ้างอิงถึงโครงสร้างภายในของคอนเวอร์เตอร์เท่านั้น หมายถึงการเชื่อมต่อภายใน ในวงจร พินเหล่านี้ต้องเชื่อมต่อกับกราวด์บัสแบบอะนาล็อก การเชื่อมต่อสามารถทำได้ภายในวงจรรวม แต่การได้รับความต้านทานต่ำของการเชื่อมต่อดังกล่าวนั้นค่อนข้างยากเนื่องจากข้อจำกัดทางทอพอโลยี ดังนั้นเมื่อใช้คอนเวอร์เตอร์ จะถือว่าพินกราวด์แบบอะนาล็อกและดิจิทัลเชื่อมต่ออยู่ภายนอก หากยังไม่เสร็จสิ้นพารามิเตอร์ของไมโครเซอร์กิตจะแย่กว่าพารามิเตอร์ที่ระบุในข้อกำหนดอย่างมาก

จะต้องคำนึงว่าองค์ประกอบดิจิทัลของตัวแปลงสามารถลดคุณสมบัติคุณภาพของวงจรได้โดยการแนะนำสัญญาณรบกวนดิจิทัลในกราวด์แอนะล็อกและวงจรกำลังแอนะล็อก เมื่อออกแบบตัวแปลง ผลกระทบเชิงลบนี้จะถูกนำมาพิจารณาด้วย เพื่อให้ชิ้นส่วนดิจิทัลใช้พลังงานน้อยที่สุด ขณะเดียวกันก็เกิดการรบกวนจากการสลับสวิตช์ องค์ประกอบตรรกะกำลังลดลง หากพินดิจิทัลของตัวแปลงไม่ได้รับภาระหนัก การสลับภายในมักจะไม่ทำให้เกิดปัญหาพิเศษใด ๆ เมื่อออกแบบ PCB ที่มี ADC หรือ DAC จะต้องพิจารณาอย่างรอบคอบเพื่อแยกแหล่งจ่ายไฟดิจิทัลของตัวแปลงเข้ากับกราวด์อะนาล็อก

ลักษณะความถี่ของส่วนประกอบแบบพาสซีฟ

สำหรับ การดำเนินงานที่เหมาะสมวงจรอนาล็อกมีความสำคัญมาก ทางเลือกที่ถูกต้องส่วนประกอบแบบพาสซีฟ เริ่มต้นการออกแบบของคุณโดยการพิจารณาคุณลักษณะความถี่สูงของส่วนประกอบแบบพาสซีฟอย่างรอบคอบ รวมถึงการจัดวางและเค้าโครงเบื้องต้นบนแบบร่างของบอร์ด

นักออกแบบจำนวนมากเพิกเฉยต่อข้อจำกัดด้านความถี่ของส่วนประกอบแบบพาสซีฟโดยสิ้นเชิงเมื่อใช้ในวงจรแอนะล็อก ส่วนประกอบเหล่านี้มีช่วงความถี่ที่จำกัด และการทำงานนอกช่วงความถี่ที่ระบุอาจนำไปสู่ผลลัพธ์ที่คาดเดาไม่ได้ บางคนอาจคิดว่าการสนทนานี้เกี่ยวข้องกับวงจรแอนะล็อกความเร็วสูงเท่านั้น อย่างไรก็ตามสิ่งนี้ยังห่างไกลจากความจริง - สัญญาณความถี่สูงมีผลกระทบอย่างมากต่อส่วนประกอบแบบพาสซีฟของวงจรความถี่ต่ำผ่านการแผ่รังสีหรือการสื่อสารโดยตรงผ่านตัวนำ ตัวอย่างเช่น ตัวกรองความถี่ต่ำผ่านแบบธรรมดาบนออปแอมป์สามารถกลายเป็นตัวกรองความถี่สูงผ่านได้อย่างง่ายดายเมื่อสัมผัสกับความถี่สูงที่อินพุต

ตัวต้านทาน

ตัวต้านทานที่ใช้กันทั่วไปมีสามประเภท: 1) ลวดพัน 2) คาร์บอนคอมโพสิต และ 3) ฟิล์ม ไม่ต้องใช้จินตนาการมากนักในการทำความเข้าใจว่าตัวต้านทานแบบลวดพันสามารถแปลงเป็นตัวเหนี่ยวนำได้อย่างไร เนื่องจากเป็นขดลวดที่ทำจากโลหะที่มีความต้านทานสูง นักพัฒนาอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ส่วนใหญ่ไม่มีความรู้เกี่ยวกับโครงสร้างภายในของตัวต้านทานแบบฟิล์ม ซึ่งเป็นขดลวดเช่นกัน แม้จะทำจากฟิล์มโลหะก็ตาม ดังนั้นตัวต้านทานแบบฟิล์มจึงมีค่าความเหนี่ยวนำน้อยกว่าตัวต้านทานแบบลวดพัน ตัวต้านทานแบบฟิล์มที่มีความต้านทานไม่เกิน 2 kOhm สามารถใช้ได้อย่างอิสระในวงจรความถี่สูง ขั้วต่อตัวต้านทานขนานกัน จึงมีการเชื่อมต่อแบบคาปาซิทีฟระหว่างขั้วต่อที่เห็นได้ชัดเจน สำหรับตัวต้านทานที่มีมูลค่าสูง ความจุระหว่างเทอร์มินัลถึงเทอร์มินัลจะลดอิมพีแดนซ์รวมที่ความถี่สูง

ตัวเก็บประจุ

ลักษณะความถี่สูงของตัวเก็บประจุสามารถแสดงได้ด้วยวงจรสมมูลที่แสดงในรูปที่ 6

ตัวเก็บประจุในวงจรแอนะล็อกถูกใช้เป็นส่วนประกอบแยกส่วนและกรอง

ตัวเก็บประจุด้วยไฟฟ้า 10 µF มีความต้านทาน 1.6 โอห์มที่ 10 kHz และ 160 µohms ที่ 100 MHz เป็นอย่างนั้นเหรอ?

เมื่อใช้ตัวเก็บประจุไฟฟ้า ต้องใช้ความระมัดระวัง การเชื่อมต่อที่ถูกต้อง. ขั้วบวกจะต้องเชื่อมต่อกับศักย์ไฟฟ้าคงที่ที่เป็นบวกมากกว่า การเชื่อมต่อที่ไม่ถูกต้องทำให้กระแสไฟตรงไหลผ่านตัวเก็บประจุด้วยไฟฟ้า ซึ่งไม่เพียงสร้างความเสียหายให้กับตัวเก็บประจุเท่านั้น แต่ยังรวมถึงส่วนหนึ่งของวงจรด้วย

ในบางกรณีซึ่งเกิดขึ้นไม่บ่อยนัก ความต่างศักย์ไฟฟ้ากระแสตรงระหว่างจุดสองจุดในวงจรอาจทำให้สัญญาณเปลี่ยนไป ซึ่งจำเป็นต้องใช้ตัวเก็บประจุไฟฟ้าแบบไม่มีขั้ว ซึ่งมีโครงสร้างภายในเทียบเท่ากับตัวเก็บประจุแบบขั้วสองตัวที่ต่ออนุกรมกัน

ตัวเหนี่ยวนำ

แผงวงจรพิมพ์

แผงวงจรพิมพ์นั้นมีลักษณะของส่วนประกอบแบบพาสซีฟที่กล่าวถึงข้างต้นแม้ว่าจะไม่ชัดเจนนักก็ตาม

รูปแบบของตัวนำบนแผงวงจรพิมพ์สามารถเป็นได้ทั้งแหล่งกำเนิดและตัวรับสัญญาณของการรบกวน การเดินสายที่ดีจะช่วยลดความไวของวงจรแอนะล็อกต่อแหล่งกำเนิดรังสี

แผงวงจรพิมพ์ไวต่อรังสีเนื่องจากตัวนำและสายนำของส่วนประกอบต่างๆ ก่อตัวเป็นเสาอากาศชนิดหนึ่ง ทฤษฎีเสาอากาศเป็นวิชาที่ค่อนข้างซับซ้อนในการศึกษาและไม่มีกล่าวถึงในบทความนี้ อย่างไรก็ตาม มีการระบุข้อมูลเบื้องต้นไว้ที่นี่

ทฤษฎีเสาอากาศเล็กน้อย

บน กระแสตรงหรือ ความถี่ต่ำส่วนประกอบที่ใช้งานอยู่เหนือกว่า เมื่อความถี่เพิ่มขึ้น ส่วนประกอบที่เกิดปฏิกิริยาจะมีนัยสำคัญมากขึ้นเรื่อยๆ ในช่วงตั้งแต่ 1 kHz ถึง 10 kHz ส่วนประกอบอุปนัยเริ่มมีผลและตัวนำไม่ได้เป็นตัวเชื่อมต่อที่มีอิมพีแดนซ์ต่ำอีกต่อไป แต่ทำหน้าที่เป็นตัวเหนี่ยวนำ

โดยทั่วไปแล้ว ร่องรอยบนแผงวงจรพิมพ์จะมีค่าตั้งแต่ 6 nH ถึง 12 nH ต่อความยาวหนึ่งเซนติเมตร ตัวอย่างเช่น ตัวนำขนาด 10 ซม. มีความต้านทาน 57 mOhm และค่าความเหนี่ยวนำ 8 nH ต่อ cm ที่ความถี่ 100 kHz ค่ารีแอกแตนซ์จะกลายเป็น 50 mOhm และที่ความถี่สูงกว่า ตัวนำจะเป็นตัวเหนี่ยวนำแทนที่จะเป็นค่าความต้านทาน .

กฎสำหรับเสาอากาศแส้คือ เริ่มมีปฏิสัมพันธ์กับสนามอย่างเห็นได้ชัดที่ประมาณ 1/20 ของความยาวคลื่น และปฏิสัมพันธ์สูงสุดจะเกิดขึ้นที่ความยาวก้าน 1/4 ของความยาวคลื่น ดังนั้นตัวนำ 10 ซม. จากตัวอย่างในย่อหน้าก่อนหน้าจะเริ่มกลายเป็นเสาอากาศที่ค่อนข้างดีที่ความถี่สูงกว่า 150 MHz ต้องจำไว้ว่าถึงแม้เครื่องกำเนิดไฟฟ้า ความถี่สัญญาณนาฬิกาวงจรดิจิทัลอาจไม่ทำงานที่ความถี่สูงกว่า 150 MHz เพราะสัญญาณจะมีฮาร์โมนิคที่สูงกว่าเสมอ หากแผงวงจรพิมพ์มีส่วนประกอบที่มีพิน พินที่มีความยาวมาก พินดังกล่าวก็สามารถใช้เป็นเสาอากาศได้เช่นกัน

เสาอากาศประเภทหลักอีกประเภทหนึ่งคือเสาอากาศแบบวนซ้ำ ความเหนี่ยวนำของตัวนำตรงจะเพิ่มขึ้นอย่างมากเมื่อมันโค้งงอและกลายเป็นส่วนหนึ่งของส่วนโค้ง การเหนี่ยวนำที่เพิ่มขึ้นจะลดความถี่ที่เสาอากาศเริ่มโต้ตอบกับเส้นสนาม

นักออกแบบ PCB ที่มีประสบการณ์ซึ่งมีความเข้าใจอย่างสมเหตุสมผลเกี่ยวกับทฤษฎีเสาอากาศแบบวนซ้ำ รู้ว่าไม่ควรออกแบบลูปสำหรับสัญญาณวิกฤต อย่างไรก็ตามนักออกแบบบางคนไม่ได้คิดเกี่ยวกับเรื่องนี้และตัวนำกระแสไฟฟ้าที่ส่งกลับและส่งสัญญาณในวงจรของพวกเขานั้นเป็นแบบวนซ้ำ

ทฤษฎีการสะท้อนและจับคู่สัญญาณนั้นใกล้เคียงกับทฤษฎีเสาอากาศ

เมื่อหมุนตัวนำ PCB เป็นมุม 90° อาจเกิดการสะท้อนของสัญญาณได้ สาเหตุหลักมาจากการเปลี่ยนแปลงความกว้างของเส้นทางปัจจุบัน ที่ปลายสุดของมุม ความกว้างของร่องรอยจะเพิ่มขึ้น 1.414 เท่า ซึ่งทำให้ลักษณะของสายส่งไม่ตรงกัน โดยเฉพาะความจุแบบกระจายและความเหนี่ยวนำของร่องรอยเอง บ่อยครั้งจำเป็นต้องหมุนรอยเส้นบนแผงวงจรพิมพ์ 90° แพ็คเกจ CAD สมัยใหม่จำนวนมากช่วยให้คุณสามารถปรับมุมของเส้นทางที่วาดให้เรียบหรือวาดเส้นทางในรูปแบบของส่วนโค้งได้ รูปที่ 9 แสดงสองขั้นตอนในการปรับปรุงรูปร่างมุม เฉพาะตัวอย่างสุดท้ายเท่านั้นที่รักษาความกว้างของเส้นทางให้คงที่และลดการสะท้อนให้เหลือน้อยที่สุด

เคล็ดลับสำหรับนักออกแบบ PCB ที่มีประสบการณ์: ออกจากกระบวนการปรับให้เรียบในขั้นตอนสุดท้ายของการทำงานก่อนที่จะสร้างหมุดรูปทรงหยดน้ำและเติมรูปหลายเหลี่ยม มิฉะนั้น แพคเกจ CAD จะใช้เวลานานกว่าในการปรับให้เรียบเนื่องจากการคำนวณที่ซับซ้อนมากขึ้น

การมีเพศสัมพันธ์แบบคาปาซิทีฟเกิดขึ้นระหว่างตัวนำ PCB บนชั้นต่าง ๆ เมื่อพวกมันตัดกัน บางครั้งสิ่งนี้สามารถสร้างปัญหาได้ ตัวนำที่วางไว้เหนืออีกชั้นหนึ่งบนชั้นที่อยู่ติดกันจะสร้างตัวเก็บประจุแบบฟิล์มยาว

ตัวอย่างเช่น แผงวงจรพิมพ์อาจมีพารามิเตอร์ต่อไปนี้:
- 4 ชั้น; ชั้นสัญญาณและรูปหลายเหลี่ยมกราวด์อยู่ติดกัน
- ระยะห่างระหว่างชั้น - 0.2 มม.
- ความกว้างของตัวนำ - 0.75 มม.
- ความยาวตัวนำ - 7.5 มม.

ค่าคงที่ไดอิเล็กตริก ER โดยทั่วไปสำหรับ FR-4 คือ 4.5

ค่าความจุระหว่างบัสทั้งสองนี้คือ 1.1 pF แม้แต่ความจุที่ดูเหมือนน้อยก็ไม่สามารถยอมรับได้สำหรับบางแอปพลิเคชัน

แอมพลิจูดของสัญญาณเอาท์พุตจะเพิ่มขึ้นสองเท่าที่ความถี่ใกล้กับขีดจำกัดบนของช่วงความถี่ของ op-amp ในทางกลับกันสามารถนำไปสู่การสั่นได้ โดยเฉพาะที่ความถี่การทำงานของเสาอากาศ (สูงกว่า 180 MHz)

ผลกระทบนี้ทำให้เกิดปัญหามากมายซึ่งมีหลายวิธีในการแก้ปัญหา สิ่งที่ชัดเจนที่สุดคือการลดความยาวของตัวนำ อีกวิธีหนึ่งคือลดความกว้าง ไม่มีเหตุผลที่จะใช้ตัวนำที่มีความกว้างนี้เพื่อเชื่อมต่อสัญญาณเข้ากับอินพุทแบบกลับด้านเพราะว่า กระแสไฟฟ้าไหลผ่านตัวนำนี้น้อยมาก การลดความยาวของการติดตามเป็น 2.5 มม. และความกว้างเป็น 0.2 มม. จะทำให้ความจุลดลงเหลือ 0.1 pF และความจุดังกล่าวจะไม่ทำให้การตอบสนองความถี่เพิ่มขึ้นอย่างมีนัยสำคัญอีกต่อไป อีกวิธีหนึ่งคือการลบส่วนหนึ่งของรูปหลายเหลี่ยมที่อยู่ใต้อินพุตกลับด้านและตัวนำที่ไปอยู่นั้น

ความกว้างของตัวนำ PCB ไม่สามารถลดลงได้อย่างไม่มีกำหนด ความกว้างจำกัดถูกกำหนดเป็น กระบวนการทางเทคโนโลยีและความหนาของฟอยล์ หากตัวนำสองตัวผ่านใกล้กัน จะเกิดการมีเพศสัมพันธ์แบบคาปาซิทีฟและอินดัคทีฟระหว่างตัวนำทั้งสอง

ไม่ควรเดินสายตัวนำสัญญาณขนานกัน ยกเว้นในกรณีของเส้นดิฟเฟอเรนเชียลหรือไมโครสตริป ช่องว่างระหว่างตัวนำควรมีความกว้างอย่างน้อยสามเท่าของตัวนำ

ความจุไฟฟ้าระหว่างร่องรอยในวงจรอะนาล็อกสามารถสร้างปัญหากับค่าตัวต้านทานขนาดใหญ่ (หลายเมกะโอห์ม) การมีเพศสัมพันธ์แบบคาปาซิทีฟที่ค่อนข้างใหญ่ระหว่างอินพุตแบบกลับด้านและไม่กลับด้านของ op-amp อาจทำให้วงจรสั่นได้ง่าย

ตัวอย่างเช่น ที่ d=0.4 มม. และ h=1.5 มม. (ค่าที่ค่อนข้างทั่วไป) ความเหนี่ยวนำของรูคือ 1.1 nH

โปรดจำไว้ว่าหากมีความต้านทานสูงในวงจร ควรให้ความสนใจเป็นพิเศษกับการทำความสะอาดบอร์ด ในระหว่างการดำเนินการขั้นสุดท้ายของการผลิตแผงวงจรพิมพ์ จะต้องกำจัดฟลักซ์และสิ่งปนเปื้อนที่เหลืออยู่ออก ใน เมื่อเร็วๆ นี้เมื่อติดตั้งแผงวงจรพิมพ์มักใช้ฟลักซ์ที่ละลายน้ำได้ เนื่องจากเป็นอันตรายน้อยกว่าจึงถูกกำจัดออกด้วยน้ำได้ง่าย แต่ในขณะเดียวกันการล้างกระดานด้วยน้ำสะอาดไม่เพียงพออาจทำให้เกิดการปนเปื้อนเพิ่มเติมซึ่งทำให้ลักษณะไดอิเล็กทริกแย่ลง ดังนั้นจึงเป็นเรื่องสำคัญมากที่จะต้องทำความสะอาดแผงวงจรความต้านทานสูงด้วยน้ำกลั่นสด

การแยกสัญญาณ

ตามที่ระบุไว้แล้ว สัญญาณรบกวนสามารถเจาะเข้าไปในส่วนอะนาล็อกของวงจรผ่านวงจรจ่ายไฟได้ เพื่อลดการรบกวนดังกล่าว ตัวเก็บประจุแบบแยกส่วน (บล็อก) จะถูกนำมาใช้เพื่อลดความต้านทานเฉพาะที่ของบัสส่งกำลัง

หากคุณต้องการจัดวางแผงวงจรพิมพ์ที่มีทั้งชิ้นส่วนอะนาล็อกและดิจิทัล อย่างน้อยก็จำเป็นต้องมีความเข้าใจเล็กน้อยเกี่ยวกับ ลักษณะไฟฟ้าองค์ประกอบเชิงตรรกะ

ระยะเอาท์พุตทั่วไปขององค์ประกอบลอจิกประกอบด้วยทรานซิสเตอร์สองตัวที่เชื่อมต่อแบบอนุกรมซึ่งกันและกัน รวมถึงระหว่างวงจรกำลังและกราวด์

ทรานซิสเตอร์เหล่านี้ทำงานได้อย่างดีเยี่ยมในแอนติเฟสอย่างเคร่งครัด เช่น เมื่อหนึ่งในนั้นเปิดอยู่ จากนั้นในเวลาเดียวกันวินาทีจะถูกปิด โดยสร้างสัญญาณลอจิคัลหรือสัญญาณศูนย์โลจิคัลที่เอาต์พุต ในสถานะลอจิกสถานะคงตัว การใช้พลังงานขององค์ประกอบลอจิกมีน้อย

สถานการณ์เปลี่ยนแปลงไปอย่างมากเมื่อระยะเอาท์พุตเปลี่ยนจากสถานะลอจิกหนึ่งไปอีกสถานะหนึ่ง ในกรณีนี้ ในช่วงเวลาสั้น ๆ ทรานซิสเตอร์ทั้งสองสามารถเปิดพร้อมกันได้ และกระแสไฟจ่ายของสเตจเอาท์พุตจะเพิ่มขึ้นอย่างมาก เนื่องจากความต้านทานของเส้นทางกระแสจากพาวเวอร์บัสไปยังกราวด์บัสผ่านทรานซิสเตอร์ที่เชื่อมต่อแบบอนุกรมสองตัว ลดลง การใช้พลังงานเพิ่มขึ้นอย่างกะทันหันแล้วลดลงด้วย ซึ่งนำไปสู่การเปลี่ยนแปลงแรงดันไฟฟ้าในพื้นที่และการเกิดการเปลี่ยนแปลงฉับพลันในระยะสั้นของกระแสไฟฟ้า การเปลี่ยนแปลงในปัจจุบันส่งผลให้เกิดการปล่อยพลังงานความถี่วิทยุ แม้แต่บนแผงวงจรพิมพ์ที่ค่อนข้างเรียบง่ายก็อาจมีขั้นตอนเอาท์พุตขององค์ประกอบลอจิกที่พิจารณาหลายสิบหรือหลายร้อยดังนั้นผลกระทบโดยรวมของการทำงานพร้อมกันอาจมีขนาดใหญ่มาก

เป็นไปไม่ได้ที่จะคาดการณ์ช่วงความถี่ที่กระแสไฟกระชากจะเกิดขึ้นได้อย่างแม่นยำ เนื่องจากความถี่ของการเกิดขึ้นนั้นขึ้นอยู่กับหลายปัจจัย รวมถึงความล่าช้าในการแพร่กระจายของการสลับทรานซิสเตอร์ขององค์ประกอบลอจิก ความล่าช้านั้นยังขึ้นอยู่กับสาเหตุสุ่มหลายประการที่เกิดขึ้นระหว่างกระบวนการผลิตด้วย สัญญาณรบกวนการสลับมีการกระจายบรอดแบนด์ของส่วนประกอบฮาร์มอนิกตลอดช่วงทั้งหมด มีหลายวิธีในการระงับสัญญาณรบกวนดิจิทัล ซึ่งการประยุกต์ใช้ขึ้นอยู่กับการกระจายสเปกตรัมของสัญญาณรบกวน

ตารางที่ 2 แสดงความถี่การทำงานสูงสุดสำหรับประเภทตัวเก็บประจุทั่วไป

ตารางที่ 2

จากตารางจะเห็นได้ชัดว่าตัวเก็บประจุไฟฟ้าแทนทาลัมใช้สำหรับความถี่ต่ำกว่า 1 MHz ที่ความถี่สูงกว่าควรใช้ตัวเก็บประจุแบบเซรามิก ต้องจำไว้ว่าตัวเก็บประจุมีการสั่นพ้องของตัวเองและการเลือกที่ไม่ถูกต้องอาจไม่เพียงช่วยเท่านั้น แต่ยังทำให้ปัญหารุนแรงขึ้นอีกด้วย รูปที่ 15 แสดงการสั่นพ้องในตัวเองโดยทั่วไปของตัวเก็บประจุทั่วไปสองตัว - อิเล็กโทรไลต์แทนทาลัม 10 μF และเซรามิก 0.01 μF

ข้อมูลจำเพาะที่แท้จริงอาจแตกต่างกันระหว่างผู้ผลิตแต่ละรายและแม้แต่จากรุ่นสู่รุ่นภายในผู้ผลิตรายเดียวกัน สิ่งสำคัญคือต้องเข้าใจว่าสำหรับ งานที่มีประสิทธิภาพตัวเก็บประจุความถี่ที่ระงับจะต้องอยู่ในช่วงที่ต่ำกว่าความถี่ของการสั่นพ้องของตัวมันเอง มิฉะนั้นธรรมชาติของรีแอกแตนซ์จะเป็นอุปนัย และตัวเก็บประจุจะไม่ทำงานอย่างมีประสิทธิภาพอีกต่อไป

อย่าเข้าใจผิดว่าตัวเก็บประจุ 0.1 µF ตัวหนึ่งจะระงับความถี่ทั้งหมด ตัวเก็บประจุขนาดเล็ก (10 nF หรือน้อยกว่า) สามารถทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพมากขึ้นที่ความถี่ที่สูงขึ้น

การแยกกำลังไฟของ IC

การแยกแหล่งจ่ายไฟของวงจรรวมเพื่อลดสัญญาณรบกวนความถี่สูงประกอบด้วยการใช้ตัวเก็บประจุตั้งแต่หนึ่งตัวขึ้นไปที่เชื่อมต่อระหว่างพินกำลังและกราวด์ สิ่งสำคัญคือตัวนำที่เชื่อมต่อลีดกับตัวเก็บประจุจะต้องสั้น หากไม่เป็นเช่นนั้น การเหนี่ยวนำตัวเองของตัวนำจะมีบทบาทสำคัญและลบล้างประโยชน์ของการใช้ตัวเก็บประจุแบบแยกส่วน

ตัวเก็บประจุแบบแยกตัวต้องเชื่อมต่อกับแต่ละแพ็คเกจชิป ไม่ว่าจะกี่ตัวก็ตาม เครื่องขยายเสียงในการดำเนินงานที่อยู่ภายในเคส - 1, 2 หรือ 4 หากจ่ายไฟ op-amp แหล่งจ่ายไฟแบบไบโพลาร์แล้วมันไปโดยไม่บอกว่าตัวเก็บประจุแบบแยกส่วนจะต้องอยู่ที่พินไฟแต่ละอัน ต้องเลือกค่าความจุอย่างระมัดระวังโดยขึ้นอยู่กับประเภทของสัญญาณรบกวนและการรบกวนที่มีอยู่ในวงจร

ในกรณีที่ยากเป็นพิเศษ อาจจำเป็นต้องเพิ่มตัวเหนี่ยวนำที่เชื่อมต่อแบบอนุกรมกับเอาท์พุตกำลัง ตัวเหนี่ยวนำควรอยู่ก่อน ไม่ใช่หลังตัวเก็บประจุ

อีกวิธีที่ถูกกว่าคือการแทนที่ตัวเหนี่ยวนำด้วยตัวต้านทานที่มีความต้านทานต่ำ (10...100 โอห์ม) ในกรณีนี้ เมื่อใช้ร่วมกับตัวเก็บประจุแบบแยกส่วน ตัวต้านทานจะสร้างตัวกรองความถี่ต่ำผ่าน วิธีนี้จะลดช่วงการจ่ายไฟของ op-amp ซึ่งยังขึ้นอยู่กับการใช้พลังงานมากขึ้นด้วย

โดยทั่วไป เพื่อลดสัญญาณรบกวนความถี่ต่ำในวงจรไฟฟ้า ก็เพียงพอที่จะใช้ตัวเก็บประจุอิเล็กโทรลีติคอะลูมิเนียมหรือแทนทาลัมตั้งแต่หนึ่งตัวขึ้นไปที่ขั้วต่ออินพุตกำลังไฟ ตัวเก็บประจุเซรามิกเพิ่มเติมจะลดการรบกวนความถี่สูงจากบอร์ดอื่นๆ

การแยกสัญญาณอินพุตและเอาต์พุต

ปัญหาสัญญาณรบกวนหลายอย่างเป็นผลมาจากการเชื่อมต่อพินอินพุตและเอาต์พุตโดยตรง เนื่องจากข้อจำกัดด้านความถี่สูงของส่วนประกอบแบบพาสซีฟ การตอบสนองของวงจรเมื่อสัมผัสกับสัญญาณรบกวนความถี่สูงจึงค่อนข้างคาดเดาไม่ได้

ในสถานการณ์ที่ช่วงความถี่ของสัญญาณรบกวนเหนี่ยวนำแตกต่างอย่างมากจากช่วงความถี่ของวงจร วิธีแก้ปัญหาทำได้ง่ายและชัดเจน โดยวางตัวกรอง RC แบบพาสซีฟเพื่อระงับสัญญาณรบกวนความถี่สูง อย่างไรก็ตาม เมื่อใช้ตัวกรองแบบพาสซีฟ คุณต้องระวัง: คุณลักษณะของตัวกรอง (เนื่องจากคุณลักษณะความถี่ที่ไม่เหมาะของส่วนประกอบแบบพาสซีฟ) จะสูญเสียคุณสมบัติที่ความถี่ 100...1,000 เท่าของความถี่คัตออฟ (f3db) เมื่อใช้ตัวกรองที่เชื่อมต่อแบบอนุกรมซึ่งปรับเป็นช่วงความถี่ที่ต่างกัน ตัวกรองความถี่ที่สูงกว่าควรอยู่ใกล้กับแหล่งกำเนิดสัญญาณรบกวนมากที่สุด ตัวเหนี่ยวนำวงแหวนเฟอร์ไรต์ยังสามารถใช้เพื่อลดเสียงรบกวน พวกเขาคงลักษณะอุปนัยของความต้านทานไว้ที่ความถี่หนึ่งและเหนือความต้านทานจะเปิดใช้งาน

การรบกวนในวงจรแอนะล็อกอาจมีขนาดใหญ่มากจนไม่สามารถกำจัดออกได้ (หรือตาม อย่างน้อย, ลด) สามารถทำได้ผ่านการใช้หน้าจอเท่านั้น เพื่อให้ทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพต้องได้รับการออกแบบอย่างระมัดระวังเพื่อไม่ให้ความถี่ที่ทำให้เกิดปัญหามากที่สุดเข้าสู่วงจร ซึ่งหมายความว่าหน้าจอไม่ควรมีรูหรือช่องเจาะที่ใหญ่กว่า 1/20 ของความยาวคลื่นของการแผ่รังสีที่กำลังคัดกรอง เป็นความคิดที่ดีที่จะจัดสรรพื้นที่ให้เพียงพอสำหรับชีลด์ที่เสนอตั้งแต่เริ่มต้นการออกแบบ PCB เมื่อใช้ชีลด์ คุณสามารถเลือกใช้วงแหวนเฟอร์ไรต์ (หรือบีด) สำหรับการเชื่อมต่อกับวงจรทั้งหมดได้

กรณีเครื่องขยายสัญญาณการทำงาน

โดยปกติแล้ว แอมพลิฟายเออร์สำหรับการดำเนินงานหนึ่ง สอง หรือสี่ตัวจะอยู่ในแพ็คเกจเดียว

ออปแอมป์ตัวเดียวมักจะมีอินพุตเพิ่มเติมด้วย เช่น เพื่อปรับแรงดันไฟฟ้าออฟเซ็ต ออปแอมป์แบบดูอัลและควอดมีเพียงอินพุตและเอาต์พุตแบบกลับด้านและไม่กลับด้านเท่านั้น ดังนั้นหากจำเป็นต้องมีการปรับแต่งเพิ่มเติม ก็จำเป็นต้องใช้เครื่องขยายสัญญาณการทำงานตัวเดียว เมื่อใช้เอาต์พุตเพิ่มเติม คุณต้องจำไว้ว่าตามโครงสร้างแล้ว เอาต์พุตเหล่านี้เป็นอินพุตเสริม ดังนั้นจึงต้องควบคุมอย่างระมัดระวังและเป็นไปตามคำแนะนำของผู้ผลิต

ในออปแอมป์ตัวเดียว เอาต์พุตจะอยู่ที่ฝั่งตรงข้ามของอินพุต ซึ่งอาจทำให้ใช้งานแอมพลิฟายเออร์ที่ความถี่สูงได้ยากเนื่องจากมีตัวนำที่ยาว ข้อเสนอแนะ. วิธีหนึ่งในการเอาชนะปัญหานี้คือการวางส่วนประกอบของแอมพลิฟายเออร์และฟีดแบ็คไว้ที่ด้านต่างๆ ของ PCB อย่างไรก็ตาม สิ่งนี้ส่งผลให้เกิดรูเพิ่มเติมอย่างน้อยสองรูและเกิดการตัดเป็นรูปหลายเหลี่ยมพื้น บางครั้งมันก็คุ้มค่าที่จะใช้ dual op amp เพื่อแก้ไขปัญหานี้ แม้ว่าจะไม่ได้ใช้แอมพลิฟายเออร์ตัวที่สองก็ตาม (และต้องเชื่อมต่อพินอย่างถูกต้อง)

ออปแอมป์คู่เป็นสิ่งที่พบเห็นได้ทั่วไปในแอมพลิฟายเออร์สเตอริโอ และออปแอมป์แบบควอดใช้ในวงจรฟิลเตอร์แบบหลายสเตจ อย่างไรก็ตามมีข้อเสียค่อนข้างสำคัญในเรื่องนี้ แม้ว่าเทคโนโลยีสมัยใหม่จะให้การแยกสัญญาณที่ดีระหว่างสัญญาณแอมพลิฟายเออร์บนชิปซิลิคอนตัวเดียวกัน แต่ก็ยังมีสัญญาณครอสโอเวอร์ระหว่างสัญญาณเหล่านั้น หากจำเป็นต้องมีสัญญาณรบกวนเพียงเล็กน้อย ก็จำเป็นต้องใช้เครื่องขยายสัญญาณปฏิบัติการตัวเดียว Crosstalk ไม่เพียงเกิดขึ้นเมื่อใช้แอมพลิฟายเออร์แบบดูอัลหรือควอดเท่านั้น แหล่งที่มาสามารถอยู่ใกล้ส่วนประกอบแบบพาสซีฟของช่องสัญญาณต่างๆ

นอกเหนือจากที่กล่าวมาข้างต้น ออปแอมป์แบบดูอัลและควอดยังช่วยให้สามารถติดตั้งได้หนาแน่นยิ่งขึ้น แอมพลิฟายเออร์แต่ละตัวดูเหมือนจะเป็นภาพสะท้อนในกระจกที่สัมพันธ์กัน
จำเป็นต้องให้ความสนใจกับความจริงที่ว่าตัวนำของตัวขับแรงดันไฟฟ้าครึ่งหนึ่งนั้นอยู่ใต้ตัวเรือนวงจรรวมโดยตรงซึ่งทำให้สามารถลดความยาวได้ ตัวอย่างนี้ไม่ได้แสดงให้เห็นว่าควรเป็นอะไร แต่แสดงให้เห็นว่าควรทำอะไร ตัวอย่างเช่น แรงดันไฟฟ้าระดับเฉลี่ยอาจเท่ากันสำหรับแอมพลิฟายเออร์ทั้งสี่ตัว ส่วนประกอบแบบพาสซีฟสามารถกำหนดขนาดได้ตามต้องการ ตัวอย่างเช่น ส่วนประกอบระนาบขนาดเฟรม 0402 ตรงกับระยะห่างพินของแพ็คเกจ SO มาตรฐาน ซึ่งช่วยให้รักษาความยาวของตัวนำให้สั้นมากสำหรับการใช้งานที่มีความถี่สูง

เมื่อวางออปแอมป์ในแพ็คเกจ DIP และส่วนประกอบแบบพาสซีฟด้วยสายตะกั่ว จะต้องจัดเตรียมไวแอสไว้บนแผงวงจรพิมพ์เพื่อติดตั้ง ปัจจุบันส่วนประกอบดังกล่าวใช้เมื่อไม่มีข้อกำหนดพิเศษสำหรับขนาดของแผงวงจรพิมพ์ โดยปกติจะมีราคาถูกกว่า แต่ต้นทุนของแผงวงจรพิมพ์จะเพิ่มขึ้นในระหว่างกระบวนการผลิตเนื่องจากการเจาะรูเพิ่มเติมสำหรับสายส่วนประกอบ

นอกจากนี้เมื่อใช้ส่วนประกอบภายนอกขนาดของบอร์ดและความยาวของตัวนำจะเพิ่มขึ้นซึ่งไม่อนุญาตให้วงจรทำงานที่ความถี่สูง Vias มีความเหนี่ยวนำของตัวเอง ซึ่งจะจำกัดลักษณะไดนามิกของวงจรด้วย ดังนั้นจึงไม่แนะนำให้ใช้ส่วนประกอบเหนือศีรษะสำหรับการนำวงจรความถี่สูงไปใช้หรือสำหรับวงจรแอนะล็อกที่ตั้งอยู่ใกล้กับวงจรลอจิกความเร็วสูง

นักออกแบบบางคนพยายามลดความยาวของตัวนำให้วางตัวต้านทานในแนวตั้ง เมื่อมองแวบแรกอาจดูเหมือนทำให้ความยาวของเส้นทางสั้นลง อย่างไรก็ตาม สิ่งนี้จะเพิ่มเส้นทางของกระแสที่ผ่านตัวต้านทาน และตัวตัวต้านทานเองก็เป็นตัวแทนของลูป (รอบของการเหนี่ยวนำ) ความสามารถในการเปล่งและรับเพิ่มขึ้นหลายเท่า

การติดตั้งบนพื้นผิวไม่จำเป็นต้องมีรูสำหรับส่วนประกอบแต่ละชิ้น อย่างไรก็ตาม ปัญหาเกิดขึ้นเมื่อทำการทดสอบวงจร และจำเป็นต้องใช้จุดทดสอบเป็นจุดทดสอบ โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อใช้ส่วนประกอบขนาดเล็ก

ส่วน OP-AMP ที่ไม่ได้ใช้

เมื่อใช้ออปแอมป์แบบดูอัลและควอดในวงจร บางส่วนอาจยังคงไม่ได้ใช้งานและจะต้องเชื่อมต่ออย่างถูกต้องในกรณีนี้ การเชื่อมต่อที่ไม่ถูกต้องอาจทำให้สิ้นเปลืองพลังงานมากขึ้น ความร้อนมากขึ้น และเสียงรบกวนจากออปแอมป์ที่ใช้ในแพ็คเกจเดียวกันมากขึ้น สามารถเชื่อมต่อพินของ op-amps ที่ไม่ได้ใช้ได้ดังนี้: เอาต์พุตของแอมพลิฟายเออร์เชื่อมต่อกับอินพุตแบบกลับด้าน

บทสรุป

จำประเด็นพื้นฐานต่อไปนี้และคำนึงถึงตลอดเวลาเมื่อออกแบบและเดินสายวงจรแอนะล็อก

• คิดว่า PCB เป็นส่วนประกอบ แผนภาพไฟฟ้า;
• มีความตระหนักและความเข้าใจเกี่ยวกับแหล่งกำเนิดเสียงและการรบกวน
• แบบจำลองและโครงร่างวงจร

แผงวงจรพิมพ์:

• ใช้แผงวงจรพิมพ์จากวัสดุคุณภาพสูงเท่านั้น (เช่น FR-4)
• วงจรที่ทำบนแผงวงจรพิมพ์หลายชั้นมีความอ่อนไหวต่อการรบกวนจากภายนอกน้อยกว่า 20 dB กว่าวงจรที่ทำบนบอร์ดสองชั้น
• ใช้รูปหลายเหลี่ยมที่แยกจากกันและไม่ทับซ้อนกันสำหรับพื้นที่และฟีดที่แตกต่างกัน
• วางรูปหลายเหลี่ยมกราวด์และกำลังไว้ที่ชั้นในของ PCB

ส่วนประกอบ:

• ระวังข้อจำกัดด้านความถี่ที่เกิดจากส่วนประกอบแบบพาสซีฟและการติดตามบอร์ด
• พยายามหลีกเลี่ยงการวางส่วนประกอบแบบพาสซีฟในแนวตั้งในวงจรความเร็วสูง
• สำหรับวงจรความถี่สูง ให้ใช้ส่วนประกอบที่ออกแบบมาสำหรับการติดตั้งบนพื้นผิว
• ตัวนำควรสั้นลงยิ่งดี
• หากต้องการความยาวตัวนำที่มากขึ้นให้ลดความกว้างลง
• พินที่ไม่ได้ใช้ของส่วนประกอบที่ใช้งานอยู่จะต้องเชื่อมต่ออย่างถูกต้อง

สายไฟ:

• วางวงจรอะนาล็อกไว้ใกล้กับขั้วต่อสายไฟ
• ห้ามกำหนดเส้นทางตัวนำที่ส่งสัญญาณลอจิกผ่านพื้นที่อะนาล็อกของบอร์ดและในทางกลับกัน
• ทำให้ตัวนำที่เหมาะสมสำหรับอินพุทอินพุทของ op-amp แบบสั้น
• ตรวจสอบให้แน่ใจว่าตัวนำของอินพุตแบบกลับด้านและไม่กลับด้านของ op-amp ไม่ได้วางขนานกันในระยะทางไกล
• พยายามหลีกเลี่ยงการใช้จุดแวะเพิ่มเติม เพราะ... การเหนี่ยวนำของตัวเองอาจทำให้เกิดปัญหาเพิ่มเติม
• อย่าเดินตัวนำไฟฟ้าเป็นมุมฉากและปรับด้านบนของมุมให้เรียบถ้าเป็นไปได้

การแลกเปลี่ยน:

• ใช้ตัวเก็บประจุชนิดที่ถูกต้องเพื่อลดสัญญาณรบกวนในวงจรจ่ายไฟ
• เพื่อลดสัญญาณรบกวนความถี่ต่ำและเสียงรบกวน ให้ใช้ตัวเก็บประจุแทนทาลัมที่ขั้วต่ออินพุตไฟ
• เพื่อระงับสัญญาณรบกวนความถี่สูงและสัญญาณรบกวน ให้ใช้ตัวเก็บประจุแบบเซรามิกที่ขั้วต่ออินพุตไฟ
• ใช้ตัวเก็บประจุแบบเซรามิกที่แต่ละพินกำลังของไมโครวงจร หากจำเป็น ให้ใช้ตัวเก็บประจุหลายตัวเพื่อให้ต่างกัน ช่วงความถี่;
• หากเกิดการกระตุ้นในวงจรก็จำเป็นต้องใช้ตัวเก็บประจุที่มีค่าความจุต่ำกว่าและไม่ใช่ค่าที่ใหญ่กว่า
• ในกรณีที่ยาก ให้ใช้ตัวต้านทานต่อแบบอนุกรมที่มีความต้านทานต่ำหรือตัวเหนี่ยวนำในวงจรไฟฟ้า
• ตัวเก็บประจุแยกกำลังไฟฟ้าแบบอะนาล็อกควรเชื่อมต่อกับกราวด์แอนะล็อกเท่านั้น ไม่ใช่กราวด์ดิจิทัล

ยอดดู: 17115

PCB สองด้านแม้จะมีข้อดีทั้งหมด แต่ก็ไม่ได้ดีที่สุด โดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับวงจรสัญญาณต่ำหรือความเร็วสูง โดยทั่วไปความหนาของแผงวงจรพิมพ์คือ ระยะห่างระหว่างชั้นเคลือบโลหะคือ 1.5 มม. ซึ่งมากเกินไปที่จะตระหนักถึงข้อดีบางประการของแผงวงจรพิมพ์สองชั้นที่ระบุข้างต้น ตัวอย่างเช่น ความจุแบบกระจายมีขนาดเล็กเกินไปเนื่องจากมีช่วงเวลาขนาดใหญ่ดังกล่าว

PCB หลายชั้น

สำหรับการออกแบบวงจรที่สำคัญ จำเป็นต้องใช้แผงวงจรพิมพ์หลายชั้น (MPB) เหตุผลบางประการในการใช้งานชัดเจน:

• การกระจายตัวของพาวเวอร์บัสนั้นสะดวกพอๆ กับบัสแบบมีสายทั่วไป หากใช้รูปหลายเหลี่ยมบนเลเยอร์ที่แยกจากกันเป็นพาวเวอร์บัส การจ่ายพลังงานให้กับแต่ละองค์ประกอบของวงจรโดยใช้จุดผ่านนั้นค่อนข้างง่าย
• ชั้นสัญญาณจะเป็นอิสระจากพาวเวอร์บัส ซึ่งอำนวยความสะดวกในการเดินสายสัญญาณ
• ความจุแบบกระจายจะปรากฏขึ้นระหว่างรูปหลายเหลี่ยมกราวด์และกำลัง ซึ่งช่วยลดสัญญาณรบกวนความถี่สูง

นอกเหนือจากเหตุผลเหล่านี้ในการใช้แผงวงจรพิมพ์หลายชั้นแล้ว ยังมีสาเหตุอื่นที่ไม่ชัดเจน:

• การปราบปรามแม่เหล็กไฟฟ้าที่ดีขึ้น ( อีเอ็มไอ) และความถี่วิทยุ ( อาร์เอฟไอ) การรบกวนเนื่องจากเอฟเฟกต์การสะท้อน ( เอฟเฟกต์ระนาบภาพ) ซึ่งรู้จักกันในสมัยของมาร์โคนี เมื่อวางตัวนำไว้ใกล้กับพื้นผิวตัวนำที่เรียบ กระแสไหลกลับความถี่สูงส่วนใหญ่จะไหลไปตามระนาบที่อยู่ใต้ตัวนำโดยตรง ทิศทางของกระแสเหล่านี้จะตรงข้ามกับทิศทางของกระแสในตัวนำ ดังนั้นการสะท้อนของตัวนำในระนาบจึงสร้างสายส่งสัญญาณ เนื่องจากกระแสในตัวนำและในระนาบมีขนาดเท่ากันและมีทิศทางตรงกันข้าม จึงเกิดการรบกวนที่แผ่รังสีลดลงบางส่วน เอฟเฟกต์การสะท้อนจะทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพกับรูปหลายเหลี่ยมทึบที่ไม่ขาดตอนเท่านั้น (ซึ่งอาจเป็นได้ทั้งรูปหลายเหลี่ยมกราวด์และรูปหลายเหลี่ยมกำลัง) การสูญเสียความสมบูรณ์จะส่งผลให้การปราบปรามสัญญาณรบกวนลดลง
• การลดต้นทุนโดยรวมสำหรับการผลิตขนาดเล็ก แม้ว่า PCB หลายชั้นจะมีราคาแพงกว่าในการผลิต แต่รังสีที่อาจเกิดขึ้นยังต่ำกว่า PCB แบบชั้นเดียวและสองชั้น ดังนั้นในบางกรณี การใช้เฉพาะบอร์ดหลายชั้นจะช่วยให้คุณปฏิบัติตามข้อกำหนดการปล่อยก๊าซเรือนกระจกที่กำหนดไว้ในระหว่างการออกแบบ โดยไม่ต้องทดสอบและทดสอบเพิ่มเติม การใช้ MPP สามารถลดระดับการรบกวนจากการแผ่รังสีได้ 20 dB เมื่อเทียบกับบอร์ดสองชั้น

ลำดับชั้น

นักออกแบบที่ไม่มีประสบการณ์มักสับสนเกี่ยวกับลำดับชั้น PCB ที่เหมาะสมที่สุด ยกตัวอย่างห้อง 4 ชั้นที่มีชั้นสัญญาณ 2 ชั้นและชั้นรูปหลายเหลี่ยม 2 ชั้น - ชั้นกราวด์และชั้นพลังงาน ลำดับเลเยอร์ที่ดีที่สุดคืออะไร? ชั้นสัญญาณระหว่างรูปหลายเหลี่ยมที่จะทำหน้าที่เป็นหน้าจอ? หรือเราควรสร้างเลเยอร์รูปหลายเหลี่ยมไว้ภายในเพื่อลดการรบกวนของชั้นสัญญาณ?

เมื่อแก้ไขปัญหานี้ สิ่งสำคัญคือต้องจำไว้ว่าบ่อยครั้งตำแหน่งของเลเยอร์นั้นไม่สำคัญมากนัก เนื่องจากส่วนประกอบต่างๆ จะอยู่ที่เลเยอร์ด้านนอกอยู่แล้ว และบัสที่ส่งสัญญาณไปยังหมุดในบางครั้งจะผ่านทุกเลเยอร์ ดังนั้นเอฟเฟกต์หน้าจอจึงเป็นเพียงการประนีประนอมเท่านั้น ในกรณีนี้ ควรดูแลการสร้างความจุแบบกระจายขนาดใหญ่ระหว่างกำลังและรูปหลายเหลี่ยมกราวด์ โดยวางไว้ในชั้นใน

ข้อดีอีกประการหนึ่งของการวางชั้นสัญญาณไว้ด้านนอกคือความพร้อมของสัญญาณสำหรับการทดสอบ รวมถึงความเป็นไปได้ในการปรับเปลี่ยนการเชื่อมต่อ ใครก็ตามที่เคยเปลี่ยนการเชื่อมต่อของตัวนำที่อยู่ในชั้นในจะต้องประทับใจกับโอกาสนี้

สำหรับ PCB ที่มีมากกว่าสี่ชั้น กฎทั่วไปคือการวางตัวนำสัญญาณความเร็วสูงระหว่างกราวด์และรูปหลายเหลี่ยมกำลัง และกำหนดเส้นทางตัวนำสัญญาณความถี่ต่ำไปยังชั้นนอก

การต่อลงดิน

การต่อสายดินที่ดีเป็นข้อกำหนดทั่วไปสำหรับระบบหลายระดับที่สมบูรณ์ และควรวางแผนตั้งแต่ขั้นตอนแรกของการพัฒนาการออกแบบ

กฎพื้นฐาน: การแบ่งที่ดิน.

การแบ่งกราวด์ออกเป็นส่วนอะนาล็อกและดิจิทัลเป็นหนึ่งในวิธีการลดเสียงรบกวนที่ง่ายและมีประสิทธิภาพมากที่สุด แผงวงจรพิมพ์หลายชั้นตั้งแต่หนึ่งชั้นขึ้นไปมักจะมีไว้สำหรับชั้นของรูปหลายเหลี่ยมกราวด์ หากนักพัฒนาไม่มีประสบการณ์หรือไม่ตั้งใจ พื้นของส่วนอะนาล็อกจะเชื่อมต่อโดยตรงกับรูปหลายเหลี่ยมเหล่านี้ เช่น กระแสกลับแบบอะนาล็อกจะใช้วงจรเดียวกันกับกระแสกลับแบบดิจิตอล ผู้จัดจำหน่ายรถยนต์ทำงานในลักษณะเดียวกันและรวมดินแดนทั้งหมดเข้าด้วยกัน

หากแผงวงจรพิมพ์ที่พัฒนาก่อนหน้านี้ซึ่งมีรูปหลายเหลี่ยมกราวด์เดียวที่รวมกราวด์อะนาล็อกและดิจิทัลต้องได้รับการประมวลผล ก็จำเป็นต้องแยกกราวด์บนกระดานออกทางกายภาพก่อน (หลังจากการดำเนินการนี้ การทำงานของบอร์ดจะแทบจะเป็นไปไม่ได้เลย) หลังจากนั้น การเชื่อมต่อทั้งหมดจะเชื่อมต่อกับกราวด์แอนะล็อกของส่วนประกอบวงจรแอนะล็อก (กราวด์แอนะล็อกเกิดขึ้น) และกับกราวด์ดิจิทัลของส่วนประกอบวงจรดิจิทัล (กราวด์ดิจิทัลเกิดขึ้น) และหลังจากนี้ กราวด์ดิจิทัลและแอนะล็อกจะรวมกันที่แหล่งกำเนิดเท่านั้น

กฎอื่น ๆ สำหรับการก่อตัวที่ดิน:

สัญญาณนาฬิกาเกือบทั้งหมดเป็นสัญญาณความถี่สูงเพียงพอที่แม้แต่ความจุขนาดเล็กระหว่างร่องรอยและรูปหลายเหลี่ยมก็สามารถสร้างการเชื่อมต่อที่มีนัยสำคัญได้ ต้องจำไว้ว่าไม่เพียงแต่ความถี่สัญญาณนาฬิกาพื้นฐานเท่านั้นที่อาจทำให้เกิดปัญหาได้ แต่ยังรวมถึงฮาร์โมนิกที่สูงกว่าด้วย

รูปที่ 4 แสดง ตัวแปรที่เป็นไปได้การจัดวางส่วนประกอบทั้งหมดบนบอร์ด รวมถึงแหล่งจ่ายไฟ โดยใช้ระนาบกราวด์/กำลังสามแบบแยกและแยกออกจากกัน อันหนึ่งสำหรับแหล่งกำเนิด หนึ่งอันสำหรับวงจรดิจิตอล และอีกอันสำหรับวงจรแอนะล็อก วงจรกราวด์และกำลังของชิ้นส่วนอะนาล็อกและดิจิทัลจะรวมกันในแหล่งจ่ายไฟเท่านั้น สัญญาณรบกวนความถี่สูงจะถูกกรองออกในวงจรไฟฟ้าโดยโช้ก ในตัวอย่างนี้ สัญญาณความถี่สูงของชิ้นส่วนแอนะล็อกและดิจิทัลจะแยกออกจากกัน การออกแบบนี้มีความเป็นไปได้สูงมากที่จะได้ผลลัพธ์ที่ดี เนื่องจากช่วยให้มั่นใจได้ถึงการจัดวางส่วนประกอบที่ดีและปฏิบัติตามกฎการแยกวงจร

มีเพียงกรณีเดียวเท่านั้นที่จำเป็นต้องรวมสัญญาณแอนะล็อกและดิจิทัลผ่านพื้นที่กราวด์แอนะล็อก ตัวแปลงแอนะล็อกเป็นดิจิทัลและดิจิทัลเป็นแอนะล็อกอยู่ในตัวเครื่องพร้อมหมุดกราวด์แอนะล็อกและดิจิทัล เมื่อคำนึงถึงการสนทนาก่อนหน้านี้ สามารถสันนิษฐานได้ว่าพินกราวด์ดิจิทัลและพินกราวด์แอนะล็อกควรเชื่อมต่อกับบัสกราวด์ดิจิทัลและแอนะล็อก ตามลำดับ อย่างไรก็ตาม ในกรณีนี้สิ่งนี้ไม่เป็นความจริง

ชื่อของพิน (แอนะล็อกหรือดิจิทัล) อ้างอิงถึงโครงสร้างภายในของคอนเวอร์เตอร์เท่านั้น หมายถึงการเชื่อมต่อภายใน ในวงจร พินเหล่านี้ต้องเชื่อมต่อกับกราวด์บัสแบบอะนาล็อก การเชื่อมต่อสามารถทำได้ภายในวงจรรวม แต่การได้รับความต้านทานต่ำของการเชื่อมต่อดังกล่าวนั้นค่อนข้างยากเนื่องจากข้อจำกัดทางทอพอโลยี ดังนั้นเมื่อใช้คอนเวอร์เตอร์ จะถือว่าพินกราวด์แบบอะนาล็อกและดิจิทัลเชื่อมต่ออยู่ภายนอก หากยังไม่เสร็จสิ้นพารามิเตอร์ของไมโครเซอร์กิตจะแย่กว่าพารามิเตอร์ที่ระบุในข้อกำหนดอย่างมาก

จะต้องคำนึงว่าองค์ประกอบดิจิทัลของตัวแปลงสามารถลดคุณสมบัติคุณภาพของวงจรได้โดยการแนะนำสัญญาณรบกวนดิจิทัลในกราวด์แอนะล็อกและวงจรกำลังแอนะล็อก เมื่อออกแบบตัวแปลง ผลกระทบเชิงลบนี้จะถูกนำมาพิจารณาด้วย เพื่อให้ชิ้นส่วนดิจิทัลใช้พลังงานน้อยที่สุด ในขณะเดียวกัน การรบกวนจากการเปลี่ยนองค์ประกอบลอจิกจะลดลง หากพินดิจิทัลของตัวแปลงไม่ได้รับภาระหนัก การสลับภายในมักจะไม่ทำให้เกิดปัญหาพิเศษใด ๆ เมื่อออกแบบ PCB ที่มี ADC หรือ DAC จะต้องพิจารณาอย่างรอบคอบเพื่อแยกแหล่งจ่ายไฟดิจิทัลของตัวแปลงเข้ากับกราวด์อะนาล็อก

ลักษณะความถี่ของส่วนประกอบแบบพาสซีฟ

การเลือกส่วนประกอบแบบพาสซีฟที่ถูกต้องถือเป็นสิ่งสำคัญสำหรับการทำงานที่เหมาะสมของวงจรแอนะล็อก เริ่มต้นการออกแบบของคุณโดยการพิจารณาคุณลักษณะความถี่สูงของส่วนประกอบแบบพาสซีฟอย่างรอบคอบ รวมถึงการจัดวางและเค้าโครงเบื้องต้นบนแบบร่างของบอร์ด

นักออกแบบจำนวนมากเพิกเฉยต่อข้อจำกัดด้านความถี่ของส่วนประกอบแบบพาสซีฟโดยสิ้นเชิงเมื่อใช้ในวงจรแอนะล็อก ส่วนประกอบเหล่านี้มีช่วงความถี่ที่จำกัด และการทำงานนอกช่วงความถี่ที่ระบุอาจนำไปสู่ผลลัพธ์ที่คาดเดาไม่ได้ บางคนอาจคิดว่าการสนทนานี้เกี่ยวข้องกับวงจรแอนะล็อกความเร็วสูงเท่านั้น อย่างไรก็ตามสิ่งนี้ยังห่างไกลจากความจริง - สัญญาณความถี่สูงมีผลกระทบอย่างมากต่อส่วนประกอบแบบพาสซีฟของวงจรความถี่ต่ำผ่านการแผ่รังสีหรือการสื่อสารโดยตรงผ่านตัวนำ ตัวอย่างเช่น ตัวกรองความถี่ต่ำผ่านแบบธรรมดาบนออปแอมป์สามารถกลายเป็นตัวกรองความถี่สูงผ่านได้อย่างง่ายดายเมื่อสัมผัสกับความถี่สูงที่อินพุต

ตัวต้านทาน

คุณลักษณะความถี่สูงของตัวต้านทานสามารถแสดงได้ด้วยวงจรสมมูลที่แสดงในรูปที่ 5

ตัวต้านทานที่ใช้กันทั่วไปมีสามประเภท: 1) ลวดพัน 2) คาร์บอนคอมโพสิต และ 3) ฟิล์ม ไม่ต้องใช้จินตนาการมากนักในการทำความเข้าใจว่าตัวต้านทานแบบลวดพันสามารถแปลงเป็นตัวเหนี่ยวนำได้อย่างไร เนื่องจากเป็นขดลวดที่ทำจากโลหะที่มีความต้านทานสูง นักพัฒนาอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ส่วนใหญ่ไม่มีความรู้เกี่ยวกับโครงสร้างภายในของตัวต้านทานแบบฟิล์ม ซึ่งเป็นขดลวดเช่นกัน แม้จะทำจากฟิล์มโลหะก็ตาม ดังนั้นตัวต้านทานแบบฟิล์มจึงมีค่าความเหนี่ยวนำน้อยกว่าตัวต้านทานแบบลวดพัน ตัวต้านทานแบบฟิล์มที่มีความต้านทานไม่เกิน 2 kOhm สามารถใช้ได้อย่างอิสระในวงจรความถี่สูง ขั้วต่อตัวต้านทานขนานกัน จึงมีการเชื่อมต่อแบบคาปาซิทีฟระหว่างขั้วต่อที่เห็นได้ชัดเจน สำหรับตัวต้านทานที่มีมูลค่าสูง ความจุระหว่างเทอร์มินัลถึงเทอร์มินัลจะลดอิมพีแดนซ์รวมที่ความถี่สูง

ตัวเก็บประจุ

ลักษณะความถี่สูงของตัวเก็บประจุสามารถแสดงได้ด้วยวงจรสมมูลที่แสดงในรูปที่ 6

ตัวเก็บประจุในวงจรแอนะล็อกถูกใช้เป็นส่วนประกอบแยกส่วนและกรอง สำหรับตัวเก็บประจุในอุดมคติ ค่ารีแอกแตนซ์จะถูกกำหนดโดยสูตรต่อไปนี้:

ดังนั้น ตัวเก็บประจุด้วยไฟฟ้า 10 µF จะมีความต้านทาน 1.6 โอห์มที่ 10 kHz และ 160 µohms ที่ 100 MHz เป็นอย่างนั้นเหรอ?

เมื่อใช้ตัวเก็บประจุไฟฟ้า ต้องใช้ความระมัดระวังเพื่อให้แน่ใจว่าการเชื่อมต่อถูกต้อง ขั้วบวกจะต้องเชื่อมต่อกับศักย์ไฟฟ้าคงที่ที่เป็นบวกมากกว่า การเชื่อมต่อที่ไม่ถูกต้องทำให้กระแสไฟตรงไหลผ่านตัวเก็บประจุด้วยไฟฟ้า ซึ่งไม่เพียงสร้างความเสียหายให้กับตัวเก็บประจุเท่านั้น แต่ยังรวมถึงส่วนหนึ่งของวงจรด้วย

ในบางกรณีซึ่งเกิดขึ้นไม่บ่อยนัก ความต่างศักย์ไฟฟ้ากระแสตรงระหว่างจุดสองจุดในวงจรอาจทำให้สัญญาณเปลี่ยนไป ซึ่งจำเป็นต้องใช้ตัวเก็บประจุไฟฟ้าแบบไม่มีขั้ว ซึ่งมีโครงสร้างภายในเทียบเท่ากับตัวเก็บประจุแบบขั้วสองตัวที่ต่ออนุกรมกัน

ตัวเหนี่ยวนำ

ลักษณะความถี่สูงของการเหนี่ยวนำสามารถแสดงได้ด้วยวงจรสมมูลที่แสดงในรูปที่ 7

รีแอคแทนซ์ตัวเหนี่ยวนำอธิบายโดยสูตรต่อไปนี้:

ดังนั้น ตัวเหนี่ยวนำ 10 mH จะมีรีแอกแตนซ์ 628 โอห์มที่ 10 kHz และรีแอกแตนซ์ 6.28 เมกะโอห์มที่ 100 MHz ขวา?

แผงวงจรพิมพ์นั้นมีลักษณะของส่วนประกอบแบบพาสซีฟที่กล่าวถึงข้างต้นแม้ว่าจะไม่ชัดเจนนักก็ตาม

รูปแบบของตัวนำบนแผงวงจรพิมพ์สามารถเป็นได้ทั้งแหล่งกำเนิดและตัวรับสัญญาณของการรบกวน การเดินสายที่ดีจะช่วยลดความไวของวงจรแอนะล็อกต่อแหล่งกำเนิดรังสี

แผงวงจรพิมพ์ไวต่อรังสีเนื่องจากตัวนำและสายนำของส่วนประกอบต่างๆ ก่อตัวเป็นเสาอากาศชนิดหนึ่ง ทฤษฎีเสาอากาศเป็นวิชาที่ค่อนข้างซับซ้อนในการศึกษาและไม่มีกล่าวถึงในบทความนี้ อย่างไรก็ตาม มีการระบุข้อมูลเบื้องต้นไว้ที่นี่

ทฤษฎีเสาอากาศเล็กน้อย

ที่กระแสตรงหรือความถี่ต่ำ ส่วนประกอบที่ใช้งานจะมีอำนาจเหนือกว่า เมื่อความถี่เพิ่มขึ้น ส่วนประกอบที่เกิดปฏิกิริยาจะมีนัยสำคัญมากขึ้นเรื่อยๆ ในช่วงตั้งแต่ 1 kHz ถึง 10 kHz ส่วนประกอบอุปนัยเริ่มมีผลและตัวนำไม่ได้เป็นตัวเชื่อมต่อที่มีอิมพีแดนซ์ต่ำอีกต่อไป แต่ทำหน้าที่เป็นตัวเหนี่ยวนำ

สูตรคำนวณความเหนี่ยวนำของตัวนำ PCB มีดังนี้:

โดยทั่วไปแล้ว ร่องรอยบนแผงวงจรพิมพ์จะมีค่าตั้งแต่ 6 nH ถึง 12 nH ต่อความยาวหนึ่งเซนติเมตร ตัวอย่างเช่น ตัวนำขนาด 10 ซม. มีความต้านทาน 57 mOhm และค่าความเหนี่ยวนำ 8 nH ต่อ cm ที่ความถี่ 100 kHz ค่ารีแอกแตนซ์จะกลายเป็น 50 mOhm และที่ความถี่สูงกว่า ตัวนำจะเป็นตัวเหนี่ยวนำแทนที่จะเป็นค่าความต้านทาน .

กฎสำหรับเสาอากาศแส้คือ เริ่มมีปฏิสัมพันธ์กับสนามอย่างเห็นได้ชัดที่ประมาณ 1/20 ของความยาวคลื่น และปฏิสัมพันธ์สูงสุดจะเกิดขึ้นที่ความยาวก้าน 1/4 ของความยาวคลื่น ดังนั้นตัวนำ 10 ซม. จากตัวอย่างในย่อหน้าก่อนหน้าจะเริ่มกลายเป็นเสาอากาศที่ค่อนข้างดีที่ความถี่สูงกว่า 150 MHz ต้องจำไว้ว่าแม้ว่าเครื่องกำเนิดสัญญาณนาฬิกาของวงจรดิจิตอลอาจไม่ทำงานที่ความถี่สูงกว่า 150 MHz แต่สัญญาณของมันจะมีฮาร์โมนิกที่สูงกว่าอยู่เสมอ หากแผงวงจรพิมพ์มีส่วนประกอบที่มีพิน พินที่มีความยาวมาก พินดังกล่าวก็สามารถใช้เป็นเสาอากาศได้เช่นกัน

เสาอากาศประเภทหลักอีกประเภทหนึ่งคือเสาอากาศแบบวนซ้ำ ความเหนี่ยวนำของตัวนำตรงจะเพิ่มขึ้นอย่างมากเมื่อมันโค้งงอและกลายเป็นส่วนหนึ่งของส่วนโค้ง การเหนี่ยวนำที่เพิ่มขึ้นจะลดความถี่ที่เสาอากาศเริ่มโต้ตอบกับเส้นสนาม

นักออกแบบ PCB ที่มีประสบการณ์ซึ่งมีความเข้าใจอย่างสมเหตุสมผลเกี่ยวกับทฤษฎีเสาอากาศแบบวนซ้ำ รู้ว่าไม่ควรออกแบบลูปสำหรับสัญญาณวิกฤต อย่างไรก็ตามนักออกแบบบางคนไม่ได้คิดเกี่ยวกับเรื่องนี้และตัวนำกระแสไฟฟ้าที่ส่งกลับและส่งสัญญาณในวงจรของพวกเขานั้นเป็นแบบวนซ้ำ การสร้างเสาอากาศแบบวนซ้ำนั้นง่ายต่อการสาธิตด้วยตัวอย่าง (รูปที่ 8) นอกจากนี้ การสร้างเสาอากาศแบบสล็อตยังแสดงอยู่ที่นี่

ลองพิจารณาสามกรณี:

ตัวเลือก A คือตัวอย่างของการออกแบบที่ไม่ดี มันไม่ได้ใช้รูปหลายเหลี่ยมกราวด์แบบอะนาล็อกเลย วงจรลูปเกิดขึ้นจากสายกราวด์และตัวนำสัญญาณ เมื่อกระแสไหลผ่าน จะเกิดสนามไฟฟ้าและสนามแม่เหล็กที่ตั้งฉากกับกระแสไฟฟ้านั้นเกิดขึ้น ฟิลด์เหล่านี้เป็นพื้นฐานของเสาอากาศแบบวนรอบ กฎเสาอากาศแบบวนซ้ำระบุว่าเพื่อประสิทธิภาพที่ดีที่สุด ความยาวของตัวนำแต่ละตัวควรเท่ากับครึ่งหนึ่งของความยาวคลื่นของรังสีที่ได้รับ อย่างไรก็ตาม เราไม่ควรลืมว่าแม้จะอยู่ที่ 1/20 ของความยาวคลื่น แต่เสาอากาศแบบวนซ้ำก็ยังคงมีประสิทธิภาพค่อนข้างมาก

ตัวเลือก B ดีกว่าตัวเลือก A แต่มีช่องว่างในรูปหลายเหลี่ยม ซึ่งอาจเพื่อสร้างตำแหน่งเฉพาะสำหรับตัวนำสัญญาณการกำหนดเส้นทาง เส้นทางสัญญาณและกระแสย้อนกลับจะสร้างเสาอากาศแบบสล็อต ห่วงอื่นๆ จะเกิดขึ้นในช่องเจาะรอบๆ ชิป

ตัวเลือก B เป็นตัวอย่างของการออกแบบที่ดีกว่า เส้นทางสัญญาณและกระแสย้อนกลับตรงกัน ซึ่งทำให้ประสิทธิภาพของเสาอากาศแบบวนซ้ำไม่มีประสิทธิภาพ โปรดทราบว่าการออกแบบนี้มีช่องเจาะรอบๆ ชิปด้วย แต่จะแยกออกจากเส้นทางปัจจุบันที่ส่งคืน

ทฤษฎีการสะท้อนและจับคู่สัญญาณนั้นใกล้เคียงกับทฤษฎีเสาอากาศ

เมื่อหมุนตัวนำ PCB เป็นมุม 90° อาจเกิดการสะท้อนของสัญญาณได้ สาเหตุหลักมาจากการเปลี่ยนแปลงความกว้างของเส้นทางปัจจุบัน ที่ปลายสุดของมุม ความกว้างของร่องรอยจะเพิ่มขึ้น 1.414 เท่า ซึ่งทำให้ลักษณะของสายส่งไม่ตรงกัน โดยเฉพาะความจุแบบกระจายและความเหนี่ยวนำของร่องรอยเอง บ่อยครั้งจำเป็นต้องหมุนรอยเส้นบนแผงวงจรพิมพ์ 90° แพ็คเกจ CAD สมัยใหม่จำนวนมากช่วยให้คุณสามารถปรับมุมของเส้นทางที่วาดให้เรียบหรือวาดเส้นทางในรูปแบบของส่วนโค้งได้ รูปที่ 9 แสดงสองขั้นตอนในการปรับปรุงรูปร่างมุม เฉพาะตัวอย่างสุดท้ายเท่านั้นที่รักษาความกว้างของเส้นทางให้คงที่และลดการสะท้อนให้เหลือน้อยที่สุด

เคล็ดลับสำหรับนักออกแบบ PCB ที่มีประสบการณ์: ออกจากกระบวนการปรับให้เรียบในขั้นตอนสุดท้ายของการทำงานก่อนที่จะสร้างหมุดรูปทรงหยดน้ำและเติมรูปหลายเหลี่ยม มิฉะนั้น แพคเกจ CAD จะใช้เวลานานกว่าในการปรับให้เรียบเนื่องจากการคำนวณที่ซับซ้อนมากขึ้น

การมีเพศสัมพันธ์แบบคาปาซิทีฟเกิดขึ้นระหว่างตัวนำ PCB บนชั้นต่าง ๆ เมื่อพวกมันตัดกัน บางครั้งสิ่งนี้สามารถสร้างปัญหาได้ ตัวนำที่วางไว้เหนืออีกชั้นหนึ่งบนชั้นที่อยู่ติดกันจะสร้างตัวเก็บประจุแบบฟิล์มยาว ความจุของตัวเก็บประจุดังกล่าวคำนวณโดยใช้สูตรที่แสดงในรูปที่ 10

ตัวอย่างเช่น แผงวงจรพิมพ์อาจมีพารามิเตอร์ต่อไปนี้:

• 4 ชั้น; ชั้นสัญญาณและรูปหลายเหลี่ยมกราวด์อยู่ติดกัน
• ระยะห่างระหว่างชั้น - 0.2 มม
• ความกว้างของตัวนำ - 0.75 มม
• ความยาวตัวนำ - 7.5 มม

ค่าคงที่ไดอิเล็กตริก ER โดยทั่วไปสำหรับ FR-4 คือ 4.5

จะเห็นได้ว่าแอมพลิจูดของสัญญาณเอาท์พุตเพิ่มขึ้นสองเท่าที่ความถี่ใกล้กับขีดจำกัดบนของช่วงความถี่ของ op-amp ในทางกลับกันสามารถนำไปสู่การสั่นได้ โดยเฉพาะที่ความถี่การทำงานของเสาอากาศ (สูงกว่า 180 MHz)

ผลกระทบนี้ทำให้เกิดปัญหามากมายซึ่งมีหลายวิธีในการแก้ปัญหา สิ่งที่ชัดเจนที่สุดคือการลดความยาวของตัวนำ อีกวิธีหนึ่งคือลดความกว้าง ไม่มีเหตุผลที่จะใช้ตัวนำที่มีความกว้างนี้เพื่อเชื่อมต่อสัญญาณเข้ากับอินพุทแบบกลับด้านเพราะว่า กระแสไฟฟ้าไหลผ่านตัวนำนี้น้อยมาก การลดความยาวของการติดตามเป็น 2.5 มม. และความกว้างเป็น 0.2 มม. จะทำให้ความจุลดลงเหลือ 0.1 pF และความจุดังกล่าวจะไม่ทำให้การตอบสนองความถี่เพิ่มขึ้นอย่างมีนัยสำคัญอีกต่อไป อีกวิธีหนึ่งคือการลบส่วนหนึ่งของรูปหลายเหลี่ยมที่อยู่ใต้อินพุตกลับด้านและตัวนำที่ไปอยู่นั้น

ความกว้างของตัวนำ PCB ไม่สามารถลดลงได้อย่างไม่มีกำหนด ความกว้างสูงสุดถูกกำหนดโดยทั้งกระบวนการทางเทคโนโลยีและความหนาของฟอยล์ หากตัวนำสองตัวผ่านใกล้กันระหว่างตัวนำทั้งสองจะเกิดการมีเพศสัมพันธ์แบบคาปาซิทีฟและอุปนัย (รูปที่ 12)

ไม่ควรเดินสายตัวนำสัญญาณขนานกัน ยกเว้นในกรณีของเส้นดิฟเฟอเรนเชียลหรือไมโครสตริป ช่องว่างระหว่างตัวนำควรมีความกว้างอย่างน้อยสามเท่าของตัวนำ

ความจุไฟฟ้าระหว่างร่องรอยในวงจรอะนาล็อกสามารถสร้างปัญหากับค่าตัวต้านทานขนาดใหญ่ (หลายเมกะโอห์ม) การมีเพศสัมพันธ์แบบคาปาซิทีฟที่ค่อนข้างใหญ่ระหว่างอินพุตแบบกลับด้านและไม่กลับด้านของ op-amp อาจทำให้วงจรสั่นได้ง่าย

ตัวอย่างเช่น ที่ d=0.4 มม. และ h=1.5 มม. (ค่าที่ค่อนข้างทั่วไป) ความเหนี่ยวนำของรูคือ 1.1 nH

โปรดจำไว้ว่าหากมีความต้านทานสูงในวงจร ควรให้ความสนใจเป็นพิเศษกับการทำความสะอาดบอร์ด ในระหว่างการดำเนินการขั้นสุดท้ายของการผลิตแผงวงจรพิมพ์ จะต้องกำจัดฟลักซ์และสิ่งปนเปื้อนที่เหลืออยู่ออก เมื่อเร็ว ๆ นี้เมื่อติดตั้งแผงวงจรพิมพ์มักใช้ฟลักซ์ที่ละลายน้ำได้ เนื่องจากเป็นอันตรายน้อยกว่าจึงถูกกำจัดออกด้วยน้ำได้ง่าย แต่ในขณะเดียวกันการล้างกระดานด้วยน้ำสะอาดไม่เพียงพออาจทำให้เกิดการปนเปื้อนเพิ่มเติมซึ่งทำให้ลักษณะไดอิเล็กทริกแย่ลง ดังนั้นจึงเป็นเรื่องสำคัญมากที่จะต้องทำความสะอาดแผงวงจรความต้านทานสูงด้วยน้ำกลั่นสด

การแยกสัญญาณ

ตามที่ระบุไว้แล้ว สัญญาณรบกวนสามารถเจาะเข้าไปในส่วนอะนาล็อกของวงจรผ่านวงจรจ่ายไฟได้ เพื่อลดการรบกวนดังกล่าว ตัวเก็บประจุแบบแยกส่วน (บล็อก) จะถูกนำมาใช้เพื่อลดความต้านทานเฉพาะที่ของบัสส่งกำลัง

หากคุณต้องการจัดวางแผงวงจรพิมพ์ที่มีทั้งชิ้นส่วนอะนาล็อกและดิจิทัลคุณต้องมีความเข้าใจคุณสมบัติทางไฟฟ้าขององค์ประกอบลอจิกเป็นอย่างน้อย

ระยะเอาท์พุตทั่วไปขององค์ประกอบลอจิกประกอบด้วยทรานซิสเตอร์สองตัวที่เชื่อมต่อแบบอนุกรมซึ่งกันและกัน รวมถึงระหว่างวงจรกำลังและกราวด์ (รูปที่ 14)

ทรานซิสเตอร์เหล่านี้ทำงานได้อย่างดีเยี่ยมในแอนติเฟสอย่างเคร่งครัด เช่น เมื่อหนึ่งในนั้นเปิดอยู่ จากนั้นในเวลาเดียวกันวินาทีจะถูกปิด โดยสร้างสัญญาณลอจิคัลหรือสัญญาณศูนย์โลจิคัลที่เอาต์พุต ในสถานะลอจิกสถานะคงตัว การใช้พลังงานขององค์ประกอบลอจิกมีน้อย

สถานการณ์เปลี่ยนแปลงไปอย่างมากเมื่อระยะเอาท์พุตเปลี่ยนจากสถานะลอจิกหนึ่งไปอีกสถานะหนึ่ง ในกรณีนี้ ในช่วงเวลาสั้น ๆ ทรานซิสเตอร์ทั้งสองสามารถเปิดพร้อมกันได้ และกระแสไฟจ่ายของสเตจเอาท์พุตจะเพิ่มขึ้นอย่างมาก เนื่องจากความต้านทานของเส้นทางกระแสจากพาวเวอร์บัสไปยังกราวด์บัสผ่านทรานซิสเตอร์ที่เชื่อมต่อแบบอนุกรมสองตัว ลดลง การใช้พลังงานเพิ่มขึ้นอย่างกะทันหันแล้วลดลงด้วย ซึ่งนำไปสู่การเปลี่ยนแปลงแรงดันไฟฟ้าในพื้นที่และการเกิดการเปลี่ยนแปลงฉับพลันในระยะสั้นของกระแสไฟฟ้า การเปลี่ยนแปลงในปัจจุบันส่งผลให้เกิดการปล่อยพลังงานความถี่วิทยุ แม้แต่บนแผงวงจรพิมพ์ที่ค่อนข้างเรียบง่ายก็อาจมีขั้นตอนเอาท์พุตขององค์ประกอบลอจิกที่พิจารณาหลายสิบหรือหลายร้อยดังนั้นผลกระทบโดยรวมของการทำงานพร้อมกันอาจมีขนาดใหญ่มาก

เป็นไปไม่ได้ที่จะคาดการณ์ช่วงความถี่ที่กระแสไฟกระชากจะเกิดขึ้นได้อย่างแม่นยำ เนื่องจากความถี่ของการเกิดขึ้นนั้นขึ้นอยู่กับหลายปัจจัย รวมถึงความล่าช้าในการแพร่กระจายของการสลับทรานซิสเตอร์ขององค์ประกอบลอจิก ความล่าช้านั้นยังขึ้นอยู่กับสาเหตุสุ่มหลายประการที่เกิดขึ้นระหว่างกระบวนการผลิตด้วย สัญญาณรบกวนการสลับมีการกระจายบรอดแบนด์ของส่วนประกอบฮาร์มอนิกตลอดช่วงทั้งหมด มีหลายวิธีในการระงับสัญญาณรบกวนดิจิทัล ซึ่งการประยุกต์ใช้ขึ้นอยู่กับการกระจายสเปกตรัมของสัญญาณรบกวน

ตารางที่ 2 แสดงความถี่การทำงานสูงสุดสำหรับประเภทตัวเก็บประจุทั่วไป

ตารางที่ 2

จากตารางจะเห็นได้ชัดว่าตัวเก็บประจุไฟฟ้าแทนทาลัมใช้สำหรับความถี่ต่ำกว่า 1 MHz ที่ความถี่สูงกว่าควรใช้ตัวเก็บประจุแบบเซรามิก ต้องจำไว้ว่าตัวเก็บประจุมีการสั่นพ้องของตัวเองและการเลือกที่ไม่ถูกต้องอาจไม่เพียงช่วยเท่านั้น แต่ยังทำให้ปัญหารุนแรงขึ้นอีกด้วย รูปที่ 15 แสดงการสั่นพ้องในตัวเองโดยทั่วไปของตัวเก็บประจุทั่วไปสองตัว - อิเล็กโทรไลต์แทนทาลัม 10 μF และเซรามิก 0.01 μF

ข้อมูลจำเพาะที่แท้จริงอาจแตกต่างกันระหว่างผู้ผลิตแต่ละรายและแม้แต่จากรุ่นสู่รุ่นภายในผู้ผลิตรายเดียวกัน สิ่งสำคัญคือต้องเข้าใจว่าเพื่อให้ตัวเก็บประจุทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพ ความถี่ที่ตัวเก็บประจุระงับต้องอยู่ในช่วงที่ต่ำกว่าความถี่เรโซแนนซ์ของตัวมันเอง มิฉะนั้นธรรมชาติของรีแอกแตนซ์จะเป็นอุปนัย และตัวเก็บประจุจะไม่ทำงานอย่างมีประสิทธิภาพอีกต่อไป

อย่าเข้าใจผิดว่าตัวเก็บประจุ 0.1 µF ตัวหนึ่งจะระงับความถี่ทั้งหมด ตัวเก็บประจุขนาดเล็ก (10 nF หรือน้อยกว่า) สามารถทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพมากขึ้นที่ความถี่ที่สูงขึ้น

การแยกกำลังไฟของ IC

การแยกแหล่งจ่ายไฟของวงจรรวมเพื่อลดสัญญาณรบกวนความถี่สูงประกอบด้วยการใช้ตัวเก็บประจุตั้งแต่หนึ่งตัวขึ้นไปที่เชื่อมต่อระหว่างพินกำลังและกราวด์ สิ่งสำคัญคือตัวนำที่เชื่อมต่อลีดกับตัวเก็บประจุจะต้องสั้น หากไม่เป็นเช่นนั้น การเหนี่ยวนำตัวเองของตัวนำจะมีบทบาทสำคัญและลบล้างประโยชน์ของการใช้ตัวเก็บประจุแบบแยกส่วน

ตัวเก็บประจุแยกตัวต้องเชื่อมต่อกับแต่ละแพ็คเกจชิป ไม่ว่าจะมี 1, 2 หรือ 4 op-amps ภายในแพ็คเกจก็ตาม หาก op amp เป็นแบบจ่ายคู่ก็จะไปโดยไม่บอกว่าตัวเก็บประจุแบบแยกตัวควรอยู่ที่ พินไฟแต่ละอัน ต้องเลือกค่าความจุอย่างระมัดระวังโดยขึ้นอยู่กับประเภทของสัญญาณรบกวนและการรบกวนที่มีอยู่ในวงจร

ในกรณีที่ยากเป็นพิเศษ อาจจำเป็นต้องเพิ่มตัวเหนี่ยวนำที่เชื่อมต่อแบบอนุกรมกับเอาท์พุตกำลัง ตัวเหนี่ยวนำควรอยู่ก่อน ไม่ใช่หลังตัวเก็บประจุ

อีกวิธีที่ถูกกว่าคือการแทนที่ตัวเหนี่ยวนำด้วยตัวต้านทานที่มีความต้านทานต่ำ (10...100 โอห์ม) ในกรณีนี้ เมื่อใช้ร่วมกับตัวเก็บประจุแบบแยกส่วน ตัวต้านทานจะสร้างตัวกรองความถี่ต่ำผ่าน วิธีนี้จะลดช่วงการจ่ายไฟของ op-amp ซึ่งยังขึ้นอยู่กับการใช้พลังงานมากขึ้นด้วย

โดยทั่วไป เพื่อลดสัญญาณรบกวนความถี่ต่ำในวงจรไฟฟ้า ก็เพียงพอที่จะใช้ตัวเก็บประจุอิเล็กโทรลีติคอะลูมิเนียมหรือแทนทาลัมตั้งแต่หนึ่งตัวขึ้นไปที่ขั้วต่ออินพุตกำลังไฟ ตัวเก็บประจุเซรามิกเพิ่มเติมจะลดการรบกวนความถี่สูงจากบอร์ดอื่นๆ

การแยกสัญญาณอินพุตและเอาต์พุต

ปัญหาสัญญาณรบกวนหลายอย่างเป็นผลมาจากการเชื่อมต่อพินอินพุตและเอาต์พุตโดยตรง เนื่องจากข้อจำกัดด้านความถี่สูงของส่วนประกอบแบบพาสซีฟ การตอบสนองของวงจรเมื่อสัมผัสกับสัญญาณรบกวนความถี่สูงจึงค่อนข้างคาดเดาไม่ได้

ในสถานการณ์ที่ช่วงความถี่ของสัญญาณรบกวนเหนี่ยวนำแตกต่างอย่างมากจากช่วงความถี่ของวงจร วิธีแก้ปัญหาทำได้ง่ายและชัดเจน โดยวางตัวกรอง RC แบบพาสซีฟเพื่อระงับสัญญาณรบกวนความถี่สูง อย่างไรก็ตาม เมื่อใช้ตัวกรองแบบพาสซีฟ คุณต้องระวัง: คุณลักษณะของตัวกรอง (เนื่องจากลักษณะความถี่ที่ไม่เหมาะของส่วนประกอบแบบพาสซีฟ) จะสูญเสียคุณสมบัติที่ความถี่ 100...1000 สูงกว่าความถี่คัตออฟ (f 3db) เมื่อใช้ตัวกรองที่เชื่อมต่อแบบอนุกรมซึ่งปรับเป็นช่วงความถี่ที่ต่างกัน ตัวกรองความถี่ที่สูงกว่าควรอยู่ใกล้กับแหล่งกำเนิดสัญญาณรบกวนมากที่สุด ตัวเหนี่ยวนำวงแหวนเฟอร์ไรต์ยังสามารถใช้เพื่อลดเสียงรบกวน พวกเขาคงลักษณะอุปนัยของความต้านทานไว้ที่ความถี่หนึ่งและเหนือความต้านทานจะเปิดใช้งาน

การรบกวนในวงจรแอนะล็อกอาจมีขนาดใหญ่มากจนสามารถกำจัดมันได้ (หรืออย่างน้อยก็ลดขนาดลง) โดยใช้หน้าจอเท่านั้น เพื่อให้ทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพต้องได้รับการออกแบบอย่างระมัดระวังเพื่อไม่ให้ความถี่ที่ทำให้เกิดปัญหามากที่สุดเข้าสู่วงจร ซึ่งหมายความว่าหน้าจอไม่ควรมีรูหรือช่องเจาะที่ใหญ่กว่า 1/20 ของความยาวคลื่นของการแผ่รังสีที่กำลังคัดกรอง เป็นความคิดที่ดีที่จะจัดสรรพื้นที่ให้เพียงพอสำหรับชีลด์ที่เสนอตั้งแต่เริ่มต้นการออกแบบ PCB เมื่อใช้ชีลด์ คุณสามารถเลือกใช้วงแหวนเฟอร์ไรต์ (หรือบีด) สำหรับการเชื่อมต่อกับวงจรทั้งหมดได้

ตัวเรือนออปแอมป์

โดยปกติแล้ว แอมพลิฟายเออร์สำหรับการดำเนินงานหนึ่ง สอง หรือสี่ตัวจะอยู่ในแพ็คเกจเดียว (รูปที่ 16)

ออปแอมป์ตัวเดียวมักจะมีอินพุตเพิ่มเติมด้วย เช่น เพื่อปรับแรงดันไฟฟ้าออฟเซ็ต ออปแอมป์แบบดูอัลและควอดมีเพียงอินพุตและเอาต์พุตแบบกลับด้านและไม่กลับด้านเท่านั้น ดังนั้นหากจำเป็นต้องมีการปรับแต่งเพิ่มเติม ก็จำเป็นต้องใช้เครื่องขยายสัญญาณการทำงานตัวเดียว เมื่อใช้เอาต์พุตเพิ่มเติม คุณต้องจำไว้ว่าตามโครงสร้างแล้ว เอาต์พุตเหล่านี้เป็นอินพุตเสริม ดังนั้นจึงต้องควบคุมอย่างระมัดระวังและเป็นไปตามคำแนะนำของผู้ผลิต

ในออปแอมป์ตัวเดียว เอาต์พุตจะอยู่ที่ฝั่งตรงข้ามของอินพุต ซึ่งอาจทำให้ใช้งานแอมพลิฟายเออร์ที่ความถี่สูงได้ยากเนื่องจากมีเส้นป้อนกลับที่ยาว วิธีหนึ่งในการเอาชนะปัญหานี้คือการวางส่วนประกอบของแอมพลิฟายเออร์และฟีดแบ็คไว้ที่ด้านต่างๆ ของ PCB อย่างไรก็ตาม สิ่งนี้ส่งผลให้เกิดรูเพิ่มเติมอย่างน้อยสองรูและเกิดการตัดเป็นรูปหลายเหลี่ยมพื้น บางครั้งมันก็คุ้มค่าที่จะใช้ dual op amp เพื่อแก้ไขปัญหานี้ แม้ว่าจะไม่ได้ใช้แอมพลิฟายเออร์ตัวที่สองก็ตาม (และต้องเชื่อมต่อพินอย่างถูกต้อง) รูปที่ 17 แสดงให้เห็นถึงการลดความยาวของตัวนำวงจรป้อนกลับสำหรับการเชื่อมต่อแบบกลับด้าน

ออปแอมป์คู่เป็นสิ่งที่พบเห็นได้ทั่วไปในแอมพลิฟายเออร์สเตอริโอ และออปแอมป์แบบควอดใช้ในวงจรฟิลเตอร์แบบหลายสเตจ อย่างไรก็ตามมีข้อเสียค่อนข้างสำคัญในเรื่องนี้ แม้ว่าเทคโนโลยีสมัยใหม่จะให้การแยกสัญญาณที่ดีระหว่างสัญญาณแอมพลิฟายเออร์บนชิปซิลิคอนตัวเดียวกัน แต่ก็ยังมีสัญญาณครอสโอเวอร์ระหว่างสัญญาณเหล่านั้น หากจำเป็นต้องมีสัญญาณรบกวนเพียงเล็กน้อย ก็จำเป็นต้องใช้เครื่องขยายสัญญาณปฏิบัติการตัวเดียว Crosstalk ไม่เพียงเกิดขึ้นเมื่อใช้แอมพลิฟายเออร์แบบดูอัลหรือควอดเท่านั้น แหล่งที่มาสามารถอยู่ใกล้ส่วนประกอบแบบพาสซีฟของช่องสัญญาณต่างๆ

นอกเหนือจากที่กล่าวมาข้างต้น ออปแอมป์แบบดูอัลและควอดยังช่วยให้สามารถติดตั้งได้หนาแน่นยิ่งขึ้น แอมพลิฟายเออร์แต่ละตัวดูเหมือนจะเป็นภาพสะท้อนในกระจกซึ่งสัมพันธ์กัน (รูปที่ 18)

รูปที่ 17 และ 18 ไม่ได้แสดงการเชื่อมต่อทั้งหมดที่จำเป็นสำหรับการทำงานปกติ เช่น ไดรเวอร์ระดับกลางเมื่อใด แหล่งจ่ายไฟแบบขั้วเดียว. รูปที่ 19 แสดงไดอะแกรมของเชเปอร์เมื่อใช้แอมพลิฟายเออร์รูปสี่เหลี่ยม

แผนภาพแสดงการเชื่อมต่อที่จำเป็นทั้งหมดเพื่อใช้ขั้นตอนการกลับด้านที่เป็นอิสระสามขั้นตอน จำเป็นต้องให้ความสนใจกับความจริงที่ว่าตัวนำของตัวขับแรงดันไฟฟ้าครึ่งหนึ่งนั้นอยู่ใต้ตัวเรือนวงจรรวมโดยตรงซึ่งทำให้สามารถลดความยาวได้ ตัวอย่างนี้ไม่ได้แสดงให้เห็นว่าควรเป็นอะไร แต่แสดงให้เห็นว่าควรทำอะไร ตัวอย่างเช่น แรงดันไฟฟ้าระดับเฉลี่ยอาจเท่ากันสำหรับแอมพลิฟายเออร์ทั้งสี่ตัว ส่วนประกอบแบบพาสซีฟสามารถกำหนดขนาดได้ตามต้องการ ตัวอย่างเช่น ส่วนประกอบระนาบขนาดเฟรม 0402 ตรงกับระยะห่างพินของแพ็คเกจ SO มาตรฐาน ซึ่งช่วยให้รักษาความยาวของตัวนำให้สั้นมากสำหรับการใช้งานที่มีความถี่สูง

เมื่อวางออปแอมป์ในแพ็คเกจ DIP และส่วนประกอบแบบพาสซีฟด้วยสายตะกั่ว จะต้องจัดเตรียมไวแอสไว้บนแผงวงจรพิมพ์เพื่อติดตั้ง ปัจจุบันส่วนประกอบดังกล่าวใช้เมื่อไม่มีข้อกำหนดพิเศษสำหรับขนาดของแผงวงจรพิมพ์ โดยปกติจะมีราคาถูกกว่า แต่ต้นทุนของแผงวงจรพิมพ์จะเพิ่มขึ้นในระหว่างกระบวนการผลิตเนื่องจากการเจาะรูเพิ่มเติมสำหรับสายส่วนประกอบ

นอกจากนี้เมื่อใช้ส่วนประกอบภายนอกขนาดของบอร์ดและความยาวของตัวนำจะเพิ่มขึ้นซึ่งไม่อนุญาตให้วงจรทำงานที่ความถี่สูง Vias มีความเหนี่ยวนำของตัวเอง ซึ่งจะจำกัดลักษณะไดนามิกของวงจรด้วย ดังนั้นจึงไม่แนะนำให้ใช้ส่วนประกอบเหนือศีรษะสำหรับการนำวงจรความถี่สูงไปใช้หรือสำหรับวงจรแอนะล็อกที่ตั้งอยู่ใกล้กับวงจรลอจิกความเร็วสูง

นักออกแบบบางคนพยายามลดความยาวของตัวนำให้วางตัวต้านทานในแนวตั้ง เมื่อมองแวบแรกอาจดูเหมือนทำให้ความยาวของเส้นทางสั้นลง อย่างไรก็ตาม สิ่งนี้จะเพิ่มเส้นทางของกระแสที่ผ่านตัวต้านทาน และตัวตัวต้านทานเองก็เป็นตัวแทนของลูป (รอบของการเหนี่ยวนำ) ความสามารถในการเปล่งและรับเพิ่มขึ้นหลายเท่า

การติดตั้งบนพื้นผิวไม่จำเป็นต้องมีรูสำหรับส่วนประกอบแต่ละชิ้น อย่างไรก็ตาม ปัญหาเกิดขึ้นเมื่อทำการทดสอบวงจร และจำเป็นต้องใช้จุดทดสอบเป็นจุดทดสอบ โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อใช้ส่วนประกอบขนาดเล็ก

ส่วนที่ไม่ได้ใช้

เมื่อใช้ออปแอมป์แบบดูอัลและควอดในวงจร บางส่วนอาจยังคงไม่ได้ใช้งานและจะต้องเชื่อมต่ออย่างถูกต้องในกรณีนี้ การเชื่อมต่อที่ไม่ถูกต้องอาจทำให้สิ้นเปลืองพลังงานมากขึ้น ความร้อนมากขึ้น และเสียงรบกวนจากออปแอมป์ที่ใช้ในแพ็คเกจเดียวกันมากขึ้น สามารถเชื่อมต่อพินของแอมพลิฟายเออร์ปฏิบัติการที่ไม่ได้ใช้ได้ดังแสดงในรูป 20ก. การเชื่อมต่อพินกับส่วนประกอบเพิ่มเติม (รูปที่ 20b) จะทำให้ใช้งาน op-amp นี้ระหว่างการตั้งค่าได้ง่าย

บทสรุป

จำประเด็นพื้นฐานต่อไปนี้และคำนึงถึงตลอดเวลาเมื่อออกแบบและเดินสายวงจรแอนะล็อก

เป็นเรื่องธรรมดา:

• คิดว่า PCB เป็นส่วนประกอบของวงจรไฟฟ้า
• มีความตระหนักและเข้าใจแหล่งที่มาของเสียงและการรบกวน
• แบบจำลองและโครงร่างวงจร

แผงวงจรพิมพ์:

• ใช้ PCB ที่ทำจากวัสดุที่มีคุณภาพเท่านั้น (เช่น FR-4)
• วงจรที่ทำบนแผงวงจรพิมพ์หลายชั้นมีความอ่อนไหวต่อการรบกวนจากภายนอกน้อยกว่า 20 dB เมื่อเทียบกับวงจรที่ทำบนบอร์ดสองชั้น
• ใช้รูปหลายเหลี่ยมที่แยกจากกันและไม่ทับซ้อนกันสำหรับพื้นที่และฟีดที่แตกต่างกัน
• วางรูปหลายเหลี่ยมกราวด์และกำลังไว้ที่ชั้นในของ PCB

ส่วนประกอบ:

• โปรดระวังข้อจำกัดด้านความถี่ที่เกิดจากส่วนประกอบแบบพาสซีฟและการติดตามบอร์ด
• พยายามหลีกเลี่ยงการวางส่วนประกอบแบบพาสซีฟในแนวตั้งในวงจรความเร็วสูง
• สำหรับวงจรความถี่สูง ให้ใช้ส่วนประกอบที่ยึดบนพื้นผิว
• ตัวนำควรสั้นลงยิ่งดี
• หากจำเป็นต้องใช้ตัวนำที่มีความยาวมากขึ้น ให้ลดความกว้างลง
• พินที่ไม่ได้ใช้ของส่วนประกอบที่ใช้งานอยู่จะต้องเชื่อมต่ออย่างถูกต้อง

สายไฟ:

• วางวงจรแอนะล็อกไว้ใกล้กับขั้วต่อสายไฟ
• ห้ามเดินสายไฟที่มีสัญญาณลอจิกผ่านพื้นที่อะนาล็อกของบอร์ดและในทางกลับกัน
• ทำให้ตัวนำที่เหมาะสมสำหรับอินพุทอินพุทของออปแอมป์แบบสั้น
• ตรวจสอบให้แน่ใจว่าตัวนำของอินพุตแบบกลับด้านและแบบไม่กลับด้านของ op-amp นั้นไม่ขนานกันในระยะไกล
• พยายามหลีกเลี่ยงการใช้จุดแวะเพิ่มเติม เพราะ... ความเหนี่ยวนำของตัวเองอาจทำให้เกิดปัญหาเพิ่มเติมได้
• อย่าเดินตัวนำไฟฟ้าเป็นมุมฉากและปรับมุมให้เรียบถ้าเป็นไปได้

การแลกเปลี่ยน:

• ใช้ตัวเก็บประจุชนิดที่ถูกต้องเพื่อลดสัญญาณรบกวนในวงจรไฟฟ้า
• หากต้องการลดการรบกวนและเสียงรบกวนความถี่ต่ำ ให้ใช้ตัวเก็บประจุแทนทาลัมที่ขั้วต่ออินพุตไฟ
• เพื่อลดการรบกวนความถี่สูงและสัญญาณรบกวน ให้ใช้ตัวเก็บประจุแบบเซรามิกที่ขั้วต่ออินพุตไฟ
• ใช้ตัวเก็บประจุแบบเซรามิกที่แต่ละพินกำลังของไมโครวงจร หากจำเป็น ให้ใช้ตัวเก็บประจุหลายตัวสำหรับช่วงความถี่ที่แตกต่างกัน
• หากเกิดการกระตุ้นในวงจรก็จำเป็นต้องใช้ตัวเก็บประจุที่มีค่าความจุต่ำกว่าและไม่ใช่ค่าที่ใหญ่กว่า
• ในกรณีที่ยาก ให้ใช้ตัวต้านทานต่อแบบอนุกรมที่มีความต้านทานต่ำหรือตัวเหนี่ยวนำในวงจรกำลัง
• ตัวเก็บประจุแยกกำลังไฟฟ้าแบบอะนาล็อกควรเชื่อมต่อกับกราวด์แอนะล็อกเท่านั้น ไม่ใช่กราวด์ดิจิทัล

บรูซ คาร์เตอร์
Op Amps สำหรับทุกคน บทที่ 17
เทคนิคการจัดวางแผงวงจร
อ้างอิงการออกแบบ, Texas Instruments, 2002