Leiterplattentechnisch - Wie macht man die Signalleitung auf der analogen Leiterplatte?

Es gibt eine anerkannte Regel, dass in allen analoge Leiterplatten, Die Signalleitung sollte so kurz wie möglich sein. Dies liegt daran, dass je länger die Signalleitung, je mehr Induktivität und Kapazität in der Schaltung spenden, was unerwünscht ist. von. Die Realität ist, dass es unmöglich ist, alle Signalleitungen die kürzesten zu machen. Daher, Das erste, was bei der Verdrahtung zu beachten ist, ist die Signalleitung, die am anfälligsten für Störungen ist.

In der analogen Leiterplatte kann die Signalleitung verschiedene Funktionen wie Signaleingang, Rückmeldung, Ausgang erfüllen und Referenzsignale bereitstellen. Daher müssen Signalleitungen für unterschiedliche Anwendungen auf verschiedene Weise optimiert werden. Es gibt jedoch eine anerkannte Regel, dass bei allen analogen Leiterplatten die Signalleitung so kurz wie möglich sein sollte. Dies liegt daran, dass je länger die Signalleitung, desto mehr Induktivitäts- und Kapazitätsspenden in der Schaltung beobachtet wurden, was unerwünscht ist. Die Realität ist, dass es unmöglich ist, alle Signalleitungen so kurz wie möglich zu machen. Daher ist das erste, was bei der Verdrahtung zu beachten ist, die Signalleitung, die am anfälligsten für Störungen ist.

Insbesondere die Verdrahtung von Signalleitungen in den folgenden Schaltungen erfordert besondere Aufmerksamkeit:

1) Hochfrequenzverstärker/Oszillator;

2) Mehrstufige Verstärker, insbesondere Verstärker mit höherer Ausgangsleistung;

3) High Gain DC Verstärker;

4) Kleiner Signalverstärker;

5) Differenzverstärker.

1. Hochfrequenzverstärker/Oszillator

Wenn die Leiterplattenverdrahtung des Hochfrequenzverstärkers unzumutbar ist, führt dies zu einer Verringerung der Bandbreite des Verstärkers. Dies liegt daran, dass zwischen den beiden engen Massedrähten und dem Signaldraht ein großer Kondensator gebildet wird, und dieser Kondensator und der Ausgangswiderstand zusammen einen Tiefpassfilter bilden. Dieser Tiefpassfilter reduziert die Bandbreite des Verstärkers. Zur gleichen Zeit, wenn die Eingangssignalleitung und die Ausgangssignalleitung nahe beieinander liegen, verursacht das Rückkopplungssignal Oszillation. Um diese Probleme zu vermeiden, sollte genügend Platz zwischen den oben genannten Drähten vorhanden sein.

PCB-Designer in der Regel eine solche gemeinsame Erfahrung haben, das ist, wenn ein Hochfrequenzverstärker konstruiert ist, es wird tatsächlich oszillieren. Ähnliche Probleme können auch im Layout des Oszillators auftreten, das bei der vorgesehenen Frequenz nicht schwingt. Dieses Problem wird durch die kapazitive Kopplung zwischen den Signalleitungen verursacht. Daher, Es ist sehr wichtig, die Kopplungskapazität zwischen den Signalleitungen zu reduzieren, wenn die Leiterplatte ist ausgelegt. ?

2. Mehrstufiger Verstärker mit hoher Leistung Ausgang

Wenn die Stromleitung und die Erdungsleitung zu lang sind, ist der mehrstufige Verstärker anfällig für niederfrequente Schwingungen. Da die Drähte selbst Widerstand haben, fließen große Ströme durch diese Drähte, die durch hohe Leistung verursacht werden. Das Hinzufügen eines ausreichend großen Kondensators zwischen Netzteil und Masse, um eine Stromversorgungs-Entkopplungsschaltung zu bilden, kann dieses Problem lösen. Alternativ sind separate Strom- und Erdungskabel für verschiedene Verstärkerstufen vorgesehen, so dass es keine gemeinsamen Strom- und Erdungskabel gibt.

3. High Gain DC Verstärker

High-Gain DC Verstärker werden normalerweise für kleine Signalverstärkungen verwendet. Wenn ein Gerät wie ein Transistor oder ein DC-Verstärker auf die Leiterplatte gelötet wird, wird an der Kreuzung der Kupferrohre und des Gerätestifts ein Thermoelement gebildet, wodurch verschiedene Wechselspannungen erzeugt und ein Störsignal zum Verstärker gebildet wird. Um die Temperaturwechselrate um die Eingangsstufe des DC-Verstärkers zu minimieren und konstant zu halten, wird empfohlen, die Eingangsstufe mit einer Isolationsvorrichtung zu umgeben, um den Einfluss des Luftstroms um sie herum zu vermeiden.

4. Kleiner Signalverstärker

Der Signalverstärker behandelt winzige Signale, darunter die folgenden beiden Typen.

(1) Verstärker mit hoher Impedanz (niedriger Strom)

Bei diesem Verstärkertyp gibt es eine kapazitive Kopplung zwischen zwei benachbarten Signalleitungen, die die Leistung der Schaltung ernsthaft beeinträchtigt und sogar dazu führt, dass Low-Level-Signale abgedeckt werden. In einer hochohmigen Schaltung wird die Kapazität zwischen zwei Drähten gekoppelt. Um die Kopplung zu reduzieren, wird empfohlen, einen ausreichenden Abstand zwischen hochohmigen Signalleitungen und anderen Störsignalen einzuhalten. Im Allgemeinen beträgt der Abstand mindestens 40-mal die Breite der Signalleitung.

In jedem Fall sollte die Massekapazität der niederen Signalleitung hoch sein, um die Kupplungsspannung zu reduzieren. Das heißt, der niedrige Signaldraht sollte nahe am Erdungskabel sein. Wenn Sie keine ausreichende Breite zwischen den niederen Signalleitungen garantieren können, können Sie einen Massedraht zwischen ihnen verlegen, um die Kopplung zu reduzieren.

Wenn der Verstärker Fotozellen oder chemische Batterien als Stromquelle verwendet, kann die Stromquellenimpedanz Millionen oder sogar Hunderte von Millionen Ohms erreichen. Wenn die Leiterplatte nach dem Ätzen nicht ausreichend gereinigt wird, erzeugt der auf der Oberfläche der Leiterplatte verbleibende Elektrolyt einen großen Widerstand zwischen benachbarten Drähten, selbst wenn die Leiterplatte vollständig gereinigt wird, ist es immer noch nicht mehr als 10 12 0 Der Leckagewiderstand existiert. Darüber hinaus können diese Widerstände nicht gleichmäßig verteilt werden, so dass der Widerstand zwischen zwei benachbarten Drähten höher sein kann als der Widerstand zwischen zwei weiter voneinander entfernten Drähten. Daher sollte der Eingang des Low-Level I1 V (Strom/Spannung) Wandlers durch eine Schutzschleife auf beiden Seiten der Leiterplatte geschützt werden, und die Schutzschleife sollte an einen Punkt angeschlossen werden, der mit dem allgemeinen Anschlusspunkt gleichwertig ist. Wenn dies geschieht, ist der genaue Wert des Leckagewiderstandes nicht so wichtig, da die darauf angelegte Differenzspannung bereits sehr klein ist.

Hochohmige Verstärker-Leiterplatten können keine plattierten Durchgangslöcher verwenden. Der Volumenwiderstand des Leiterplattenmaterials ist niedriger als der Oberflächenwiderstand, und es ist schwierig, den Schutzring auf dem Substrat zu installieren. Am besten verbinden Sie die Anschlüsse des Hochimpedanzverstärkers anstelle der Leiterplattendrähte mit dem PTFE-Isolator.

(2) Niederohmiger Verstärker (Niederspannung)

In einem niederohmigen Schaltkreis ist es möglich, induzierte Spannungen aufgrund der induktiven Kopplung oder des Vorhandenseins von Magnetfeldern im Schaltkreis zu erzeugen. Diese Störung kann durch die folgenden Methoden bis zu einem gewissen Grad reduziert werden:

1) Halten Sie einen ausreichenden Abstand zwischen der Hochspannungs-Wechselstromsignalleitung und der Niederspannungs-Signalleitung;

2) Legen Sie einen Erdungskabel nahe dem Signaldraht;

3) Vermeiden Sie die Bildung von Erdungsschleifen, um zu verhindern, dass externe Magnetfelder mit niederpegeligen Signalen stören.

5. Differenzverstärker

Der Differenzverstärker verstärkt nur die Differenz zwischen den beiden Signalen, und verstärkt nicht das gemeinsame Spannungssignal. Wenn die Konstruktion des Differenzverstärkers und der Leiterplatte ist unzumutbar, wenn der Signalpegel niedrig ist, Die gemeinsame Spannung erzeugt ein kleines differentielles Störsignal. Die Eingangsimpedanz des Differenzverstärkers ist hoch, und jede Unwucht der Eingangsparameter verursacht große Störungen in der Schaltung. Daher, Es ist notwendig sicherzustellen, dass der Verstärker vollständig symmetrisch in der physikalischen Struktur ist, wenn die Leiterplatte.

Am Eingang des Differenzverstärkers befindet sich ein gewisser Leckagewiderstand, der zu einem unausgewogenen Spannungsversatz führen kann. Dieses Problem kann durch Hinzufügen einer Schutzvorrichtung zur Eingangsschaltung gelöst werden. Die Schutzvorrichtung umgibt die Signalleitung. Wenn es die gleiche Spannung wie die niedrigen Enden der beiden Eingangssignalleitungen beibehalten kann, wird der effektive Widerstand erhöht. Dieses Gerät kann sicherstellen, dass der Signalquellenanschluss und der Schirm auf dem gleichen Niveau wie das niedrige Ende der Signalquelle sind. Die Schutzleitung sollte einen Kreis bilden, um die Signalleitung vom Eingangsende zum Eingangsanschlusspunkt des Verstärkers zu umschließen, und mit der Schutzvorrichtung der Ausrüstung verbunden sein. Dies ist eine effektive Methode zur Verarbeitung von niederpegeligen Differenzsignalen. Darüber hinaus ist das Leiterplattensubstrat des kleinen Signaldifferenzverstärkers besser geeignet für die Verwendung von Epoxidglasmaterial, das hilft, Leckstrom zu reduzieren.