Leiterplattentechnisch - Fähigkeiten in der Entwicklung von Verstärkern und Videofilter-Leiterplatten

Im Werkzeugkasten jeder Leiterplatte Designer, Der integrierte Schaltverstärker ist eines der grundlegendsten Komponentenmodule, und es ist eines der vielseitigsten Produkte auf dem Markt. Der Verstärker hat mehrere Funktionen, wie das Fahren von ADCs, Ansteuern mehrerer Videolasten, fungiert als Video oder undere Arten von Filtern, Ansteuern von Instrumentensignalen mit hoher Geschwindigkeit, etc. Sie können auch als Oszillatoren verwendet werden, aber sie können in einigen praktischen Anwendungen zum Problem werden, Denn der Verstärker sollte nur schwingen, wenn der Designer es braucht. Wenn die Leiterplatte ist nicht richtig konstruiert, Der Verstärker macht sein eigenes Ding und schwingt nach Belieben. Also, Was sollten Designer tun, um diese schädliche Schwingung zu vermeiden?? Erinnern Sie sich daran, was wir im Elektronikkurs zuvor gelernt haben, das ist, Schwingung hängt mit der Kapazität zusammen, Induktivität und Feedback. Daher, Der Schlüssel ist, sorgfältig zu entwerfen Leiterplatte um sicherzustellen, dass externe kapazitive und induktive Rückkopplungspfade reduziert oder eliminiert werden. In diesem Artikel werden 13-Richtlinien für das Layout vorgeschlagen..

Leiterplatten, Lasten (insbesondere kapazitive Lasten) und/oder Layoutdesign bringen unsichtbare Kapazität und Induktivität mit. Darüber hinaus kann der Strom, der in die Bypass-Kondensatoren um die Leiterplatte fließt, unterschiedliche Pfade erzeugen, was zu Verzerrungen führt. Daher sind einige Technologien, die behaupten, Verzerrungen zu reduzieren, tatsächlich kontraproduktiv und widersprechen den Designregeln zur Vermeidung von Schwingungen. (Die Aufgabe eines Designers ist nie einfach, und es ist wahr.) Also, wenn Sie das Layout eines Verstärkers oder Videofilters entwerfen, um das globale Gleichgewicht aufrechtzuerhalten und Verzerrungen und Oszillationen zu reduzieren, worauf muss geachtet werden?

Schau dir zuerst den Oszillator an. Wenn der Verstärker verwendet wird, um eine kapazitive Last direkt anzutreiben, hat die Last eine Phasenverzögerung mit der Ausgangsimpedanz des Verstärkers, und die Phasenverzögerung verursacht Impulsspitzen oder Schwingungen. Einige Verstärker können kapazitive Lasten direkt antreiben, aber einige Verstärker müssen einen kleinen Reihenwiderstand (Rs) am Ausgang des Verstärkers hinzufügen, um die Stabilität und die Einstellzeit des Verstärkers zu verbessern.

Hochfrequenzverstärker werden leicht durch die Verzerrung beeinflusst, die durch das Schaltungslayout verursacht wird. Selbst Niederfrequenzverstärker, wie z.B. Audioverstärker, haben sehr strenge Verzerrungsanforderungen. Verzerrung (THD) ist der Hauptindikator für die Audioqualität. Daher ist es entscheidend, die durch das Layout verursachte Verzerrung zu reduzieren.

Die Hauptregel der Hochfrequenz-Leiterplatte Layoutdesign besteht darin, den Hochfrequenz-Bypass-Kondensator so nah wie möglich an der Stromversorgung Pin des Gehäuses zu platzieren. Allerdings, Experimente haben gezeigt, dass eine leichte Verlängerung der Anschlussbahnen von Hochfrequenz-Bypass-Kondensatoren Flachheit und Differenzverstärkung verbessern kann, dadurch Verzerrungen reduzieren. Entwurfsregeln sind natürlich vorteilhaft, und die experimentelle Erfahrung des Designers ist auch sehr nützlich, um sicherzustellen, dass die Regeln mit der Realität übereinstimmen.

Beim Entwurf eines Videofiltertreibers auf der Leiterplatte ist es sehr wichtig, dass der Eingangskopplungskondensator und der Abschlusswiderstand nahe an den Eingangspins platziert werden, um die beste Signalintegrität zu erhalten. Abbildung 3 zeigt eine typische AC-Kopplungseingangskonfiguration eines Videofilters/Treibers. In dieser Konfiguration werden 0.1uF Keramikkondensatoren verwendet, um das Eingangssignal AC-koppeln zu können. Wenn das Eingangssignal nicht niedriger als das Erdungspotential ist, startet der Klemmkreis nicht; Wenn das Eingangssignal jedoch niedriger als das Erdungspotential ist, stellt die Klemmschaltung die niedrigste Spannung des Synchronanschlusses auf gerade niedriger als das Erdungspotential ein. Der von der Klemmschaltung eingestellte Eingangspegel in Kombination mit dem internen DC-Offset hält das Ausgangssignal in einem akzeptablen Bereich, etwa 250mV.

Um die höchste Ausgangssignalqualität zu erhalten, muss der Reihenabschlusswiderstand so nah wie möglich am Ausgangspin des Bauteils platziert werden. Dadurch wird der Einfluss von parasitärer Kapazität und parasitärer Induktivität auf den Ausgang des Treibers stark reduziert.

13-Leiterplattendesignregeln:

1) RTM (lesen Sie die Bedienungsanleitung sorgfältig durch). Im Datenblatt des Verstärkers sind grundsätzlich die Mindestanforderungen an stabile Verstärkung angegeben. Dieser Index ist sehr wichtig. Wenn die Betriebsverstärkung des Verstärkers kleiner als die empfohlene minimale stabile Verstärkung ist, kann es zu einer Oszillation kommen.

2) Verwenden Sie eine Bodenfläche. Dies ist der beste Weg, um eine niederinduktive Masseverbindung für das Bauteil zu gewährleisten.

3) Entfernen Sie die Masseebene unter und um den Verstärker und entfernen Sie die Masseebene in der Nähe des Sensorstifts. Entfernen Sie die Masseebene in der Nähe der Ein- und Ausgangspins des Hochgeschwindigkeitsverstärker, um die Streukapazität zu reduzieren. Ebenso ist es hilfreich, die Masseebene unter und um den Verstärker zu entfernen.

4) Anbauteile verwenden. Die Pin-Induktivität dieser Art von Bauteil ist sehr gering.

5) Halten Sie die Stiftlänge so kurz wie möglich. Durch die Verkürzung der Stiftlänge kann die Serieninduktivität am invertierenden Eingang des Verstärkers reduziert werden.

6) Vermeiden Sie die Verwendung von Schlitzen. Vermeiden Sie die Verwendung von Steckdosen oder verwenden Sie höchstens bündige Montage, um die Induktivität zu reduzieren.

7 Verwenden Sie den empfohlenen Rückkopplungswiderstandswert. Dies ist sehr wichtig, wenn Strom-Feedback-Verstärker verwendet werden.

8) Verwenden Sie keine nichtlinearen Komponenten (wie Kondensatoren) in der direkten Rückkopplungsschleife des Verstärkers.

9) Ein Rückkopplungswiderstand wird verwendet, um Einheitsgewinnkonfiguration zu erreichen. Verwenden Sie keine normalen Spannungsfolgeschaltungen.

10) Verwenden Sie Bypass-Kondensatoren. Das Hinzufügen eines Bypass-Kondensators zu jedem Netzteil kann dazu beitragen, die Rückstromwegimpedanz an den Netzteilpins zu reduzieren, die Störunterdrückungsfähigkeit des Netzteils zu verbessern und Hochfrequenzfilterung an der Stromversorgung durchzuführen. Die meisten Hersteller empfehlen die Verwendung von 6.8uF Tan Kondensatoren und 0.1uF Keramikkondensatoren. Für beste Leistung sollten Kondensatoren gemäß den folgenden Regeln platziert werden: 6.8uF Kondensatoren sollten 0.75 Zoll von den Netzteilstiften nicht überschreiten, und 0.1uF Kondensatoren sollten 0.1 Zoll von den Netzteilstiften nicht überschreiten. Wenn der Abstand zwischen den beiden zunimmt, nimmt der Filtereffekt des Kondensators aufgrund der Erhöhung der Verdrahtungsinduktivität ab. Dies muss jedoch auch gegen Verzerrungserwägungen abgewogen werden, da experimentelle Ergebnisse zeigen, dass ein wenig länger dieser Abstand die Verzerrungsleistung verbessert.

11) Stellen Sie den Bypass-Kondensator ein, um Verzerrungen zu reduzieren. Wenn ein einzelner Operationsverstärker aufgrund des Massestrompfades Verzerrungen erzeugt, kann das Bypass-Element so eingestellt werden, dass der Massestrom vom Eingangselement ferngehalten wird. Dies ist sehr einfach, justieren Sie einfach den Bypass-Kondensator, um seine Erdung vom Eingang fernzuhalten.

12) Setzen Sie bei Videofiltern den Reihenabschlusswiderstand nahe an den Ausgangsstift. Dadurch kann der Einfluss parasitärer Kapazitäten auf den Filterausgangstreiber minimiert und Schwingungen am Ausgang vermieden werden.

13) Platzieren Sie den Eingangskopplungskondensator und den Abschlusswiderstand in der Nähe der Eingangsstifte, um die beste Signalintegrität zu erhalten.

Die Leiterplattenlayout has a great influence on the system performance. Daher, in der Planungsphase, Es sollte sorgfältig überwacht werden, um Fehler zu vermeiden.