Tecnología de PCB - ¿¿ cuál es el cableado de PCB del circuito amplificador operativo de alto nivel?

El cableado de placas de circuito impreso juega un papel clave en los circuitos de alta velocidad, pero a menudo es el último paso en el proceso de diseño del circuito. Hay muchos problemas con el cableado de PCB de alta velocidad y se ha escrito mucha literatura sobre este tema. Este artículo discute principalmente el cableado de circuitos de alta velocidad desde un punto de vista práctico. El objetivo principal es ayudar a los nuevos usuarios a darse cuenta de muchos problemas diferentes que deben considerarse al diseñar el cableado de PCB de circuitos de alta velocidad. Otro objetivo es proporcionar materiales de revisión a los clientes que no han estado expuestos al cableado de PCB durante un período de tiempo. Debido a la limitación de espacio, este artículo no puede detallar todos los problemas, pero discutiremos áreas clave que son efectivas para mejorar el rendimiento del circuito, reducir el tiempo de diseño y ahorrar tiempo de modificación.

Aunque aquí se centra en los circuitos relacionados con los amplificadores operativos de alta velocidad, las cuestiones y métodos discutidos aquí son generalmente aplicables al cableado de la mayoría de los demás circuitos analógicos de alta velocidad. cuando los amplificadores operativos funcionan en bandas de radiofrecuencia (rf) muy altas, el rendimiento de los circuitos depende en gran medida del cableado de pcb. Un diseño de circuito de alto rendimiento aparentemente bueno en el "tablero de dibujo" tendrá un rendimiento plano si se ve afectado por negligencia en el cableado. La consideración previa y la atención a detalles importantes durante todo el proceso de cableado ayudarán a garantizar el rendimiento del circuito necesario.

Diagrama esquemático

Aunque un buen esquema no garantiza un buen cableado, un buen cableado comienza con un buen esquema. el esquema debe dibujarse cuidadosamente y considerar la dirección de la señal de todo el circuito. Si hay un flujo de señal normal y estable de izquierda a derecha en el diagrama esquemático, el flujo de señal en el PCB debe ser igualmente bueno. Proporcionar la mayor cantidad de información útil posible en el diagrama esquemático. Debido a que a veces los ingenieros de diseño de circuitos no están presentes, los clientes nos piden ayuda para resolver problemas de circuitos. Los diseñadores, técnicos e ingenieros que hagan este trabajo estarán muy agradecidos, incluidos nosotros.

Si no diseñas tu propio cableado, asegúrate de dejar tiempo suficiente para revisar cuidadosamente el diseño del cable. Aquí, un poco de prevención es mejor que cien veces el remedio. No esperes que el personal de cableado entienda lo que piensas. Al comienzo del proceso de diseño de cableado, su entrada y orientación son muy importantes. Cuanto más información puedas proporcionar, más participación participarás en el proceso de cableado, mejor será el pcb. Establezca un punto de finalización provisional para el ingeniero de diseño de cableado: verifique rápidamente el progreso del cableado que desea. Este método de "circuito cerrado" puede evitar que el cableado se desvíe, minimizando así la posibilidad de retrabajo.

Local

Al igual que los pcb, la ubicación lo determina todo. La ubicación del Circuito en el pcb, donde se instalan sus componentes de circuito específicos y otros circuitos adyacentes son muy importantes.

Por lo general, la entrada, salida y posición de la fuente de alimentación están predeterminadas, pero los circuitos entre ellos requieren "creatividad". Por eso prestar atención a los detalles del cableado puede traer enormes dividendos. A partir de la ubicación de los componentes clave, considere el circuito y todo el pcb. Especificar desde el principio la ubicación de los componentes clave y el camino de la señal ayuda a garantizar que el diseño se desarrolle como se esperaba. El diseño correcto puede reducir costos y presiones y acortar el ciclo de desarrollo.

Eludir la fuente de alimentación

Sortear el lado de potencia del amplificador para reducir el ruido es un aspecto importante del proceso de diseño del pcb, ya sea para amplificadores operativos de alta velocidad u otros circuitos de alta velocidad. El amplificador operativo de alta velocidad de derivación tiene dos configuraciones comunes. Puesta a tierra de la fuente de alimentación: este método funciona en la mayoría de los casos, utilizando varios condensadores paralelos para conectar directamente el pin de alimentación del amplificador operativo a tierra. Dos condensadores paralelos suelen ser suficientes, pero la adición de condensadores paralelos puede ser beneficiosa para algunos circuitos. La derivación de condensadores con diferentes valores de condensadores ayuda a garantizar que los pines de alimentación solo puedan ver baja resistencia a la ca en banda ancha. Esto es particularmente importante en la frecuencia de atenuación de la relación de supresión de potencia del amplificador operativo (psr). Los condensadores ayudan a compensar la reducción del PSR del amplificador. Mantener una trayectoria de tierra de baja resistencia en muchos intervalos de diez veces ayudará a garantizar que el ruido dañino no entre en el amplificador operativo. La figura 1 muestra las ventajas del uso de múltiples condensadores paralelos. A baja frecuencia, los grandes condensadores ofrecen acceso a tierra de baja resistencia. Pero una vez que la frecuencia alcanza la frecuencia de resonancia, la capacitividad del capacitor disminuirá, mostrando más sensualidad. Es por eso que es importante tener múltiples condensadores: a medida que la respuesta de frecuencia de uno comienza a disminuir, la respuesta de frecuencia de otro también comienza a funcionar, manteniendo así una resistencia de CA muy baja en muchas decenas de octavos.

Conclusiones

El cableado de PCB de alto nivel es crucial para el éxito del diseño de circuitos amplificadores operativos, especialmente para circuitos de alta velocidad. Un buen diagrama esquemático es la base de un buen cableado; La estrecha coordinación entre los ingenieros de diseño de circuitos y los ingenieros de diseño de cableado es crucial, especialmente en la colocación de componentes y cableado. Entre las cuestiones a considerar se encuentran la fuente de alimentación de derivación, la reducción de los efectos parasitarios, el uso de planos de tierra, el impacto del encapsulamiento del amplificador operativo y los métodos de cableado y blindaje.

1. en el diseño de pcb, los condensadores como los filtros de derivación en la fuente de alimentación del chip deben estar lo más cerca posible del equipo, con una distancia típica inferior a 3 mm.

La selección del valor del capacitor depende de la frecuencia de la señal de entrada y la velocidad del amplificador. Por ejemplo, el amplificador de 400 MHz puede utilizar condensadores de 0,01uf y 1nf, que están instalados juntos.

3. al comprar condensadores y otros equipos, también debemos prestar atención a la frecuencia de oscilación de resonancia propia, que no es buena en esta frecuencia alrededor del condensadores (400mhz).

4. al dibujar el pcb, los pines de señal de entrada y salida del amplificador y la parte inferior de la resistencia de retroalimentación no deben funcionar en otras líneas para reducir la interacción de condensadores parasitarios entre diferentes líneas y hacer que el amplificador sea más estable.

5. la nueva energía de alta frecuencia de los dispositivos de instalación de superficie es mejor y de pequeño tamaño.

6. el cableado de la placa de circuito es lo más corto posible, pero también hay que tener en cuenta que su efecto parasitario largo y ancho es pequeño.

7. para el tratamiento de los cables de energía, las características parasitarias de los cables de energía son la diferencia de resistencia de corriente continua y la autoinducción, por lo que tratamos de ampliar los cables de energía tanto como sea posible.

8. para los amplificadores, la corriente en la línea de entrada / salida es muy pequeña, por lo que son vulnerables. Los efectos parasitarios son muy dañinos para ellos.

9. para rutas de señal superiores a 1 cm, es mejor utilizar líneas de transmisión con impedancias controladas en ambos extremos y terminales (resistencias de emparejamiento).

10. para resolver los problemas de estabilidad, una técnica común es introducir resistencias rout cerca de los amplificadores operativos para lograr el aislamiento de la carga capacitiva utilizando resistencias de salida en serie.