Tecnología de PCB - ¿¿ cómo hacer líneas de señal en la placa de circuito impreso analógico?

Existe una regla reconocida de que en todos los PCB de circuitos analógicos, la línea de señal debe ser lo más corta posible. Esto se debe a que cuanto más larga sea la línea de señal, más inductores y condensadores aportarán en el circuito, lo cual no es esperado. Pertenece La realidad es que es imposible minimizar todas las líneas de señal. Por lo tanto, lo primero que hay que tener en cuenta al cableado son las líneas de señal más vulnerables a la interferencia.

En la placa de circuito impreso analógico, el cable de señal puede completar diversas funciones, como entrada de señal, retroalimentación, salida y proporcionar señal de referencia. Por lo tanto, para diferentes aplicaciones, las líneas de señal deben optimizarse de diversas maneras. Sin embargo, existe una regla reconocida de que en todas las placas de circuito impreso analógicas, las líneas de señal deben ser lo más cortas posible. Esto se debe a que cuanto más larga sea la línea de señal, más inductores y condensadores aportarán en el circuito, lo cual no es esperado. La realidad es que es imposible minimizar todas las líneas de señal. Por lo tanto, lo primero que hay que tener en cuenta al cableado son las líneas de señal más vulnerables a la interferencia.

En particular, el cableado de líneas de señal en los siguientes circuitos requiere especial atención:

1) amplificadores / osciladores de alta frecuencia;

2) amplificadores multinivel, especialmente aquellos con alta potencia de salida;

3) amplificador de corriente continua de alta ganancia;

4) amplificador de señal pequeña;

5) amplificador diferencial.

1. amplificadores / osciladores de alta frecuencia

Si el cableado de la placa de circuito impreso del amplificador de alta frecuencia no es razonable, causará una reducción del ancho de banda del amplificador. Esto se debe a la formación de un gran capacitor entre dos líneas de tierra y señal estrechas, y este capacitor, junto con la resistencia de salida, forma un filtro de paso bajo. Este filtro de paso bajo reduce el ancho de banda del amplificador. Al mismo tiempo, si la línea de señal de entrada y la línea de señal de salida se acercan entre sí, la señal de retroalimentación causará oscilaciones. Para evitar estos problemas, debe haber suficiente espacio entre los cables mencionados.

Los diseñadores de PCB suelen tener la experiencia común de que si se diseña un amplificador de alta frecuencia, en realidad oscilará. Problemas similares pueden encontrarse en el diseño de osciladores que no oscilan con la frecuencia de diseño. Este problema se debe al acoplamiento capacitivo entre líneas de señal. ¿Por lo tanto, al organizar una placa de circuito impreso, ¿ es muy importante reducir la capacidad de acoplamiento entre las líneas de señal?

2. amplificador multinivel con salida de alta potencia

Si el cable de alimentación y el cable de tierra son demasiado largos, el amplificador multinivel es propenso a oscilaciones de baja frecuencia. Debido a que los propios cables tienen resistencias eléctricas, la gran corriente causada por la salida de alta potencia fluirá a través de estos cables. Añadir condensadores lo suficientemente grandes entre la fuente de alimentación y el suelo para formar un circuito de desacoplamiento de la fuente de alimentación puede resolver este problema. O, se proporcionan líneas de alimentación separadas y líneas de tierra para diferentes etapas del amplificador, de modo que no haya fuentes de alimentación públicas y líneas de tierra.

3. amplificador de corriente continua de alta ganancia

Los amplificadores de corriente continua de alta ganancia generalmente se utilizan para amplificación de señal pequeña. Cuando un dispositivo como un transistor o un amplificador de corriente continua se solda a una placa de circuito impreso, se forman termómetros en la Unión del tubo de cobre y el pin del dispositivo, lo que genera diferentes tensiones de ca y forma una señal de interferencia con el amplificador. Para minimizar la tasa de variación de temperatura alrededor de la etapa de entrada del amplificador DC y mantenerse constante, se recomienda instalar dispositivos de aislamiento alrededor de la etapa de entrada para evitar el impacto causado por el flujo de aire circundante.

4. amplificador de señal pequeña

El amplificador de señal procesa señales pequeñas, incluidos los siguientes dos tipos.

(1) amplificador de alta resistencia (baja corriente)

En este tipo de amplificador existe un acoplamiento capacitivo entre dos líneas de señal adyacentes, lo que afectará seriamente el rendimiento del circuito e incluso provocará que se cubran las señales de bajo nivel. En circuitos de alta resistencia, los condensadores entre dos cables están acoplados. Para reducir el acoplamiento, se recomienda mantener una distancia suficiente entre las líneas de señal de alta resistencia y otras señales de interferencia. Normalmente, la distancia es al menos 40 veces mayor que el ancho de la línea de señal.

En cualquier caso, el capacitor de tierra de la línea de señal de bajo nivel debe ser alto para reducir el voltaje de acoplamiento. Es decir, la línea de señal de bajo nivel debe estar cerca de la línea de tierra. Si no se garantiza un ancho suficiente entre las líneas de señal de bajo nivel, se pueden colocar cables de tierra entre ellas para reducir el acoplamiento.

Cuando el amplificador utiliza fotocélulas o baterías químicas como fuente de alimentación, la resistencia de la fuente de alimentación puede alcanzar millones o incluso cientos de millones de ohm. Si la placa de circuito impreso no está suficientemente limpia después del grabado, los electrolitos que quedan en la superficie de la placa de circuito generan una gran resistencia entre los cables adyacentes, incluso si la placa de Circuito está completamente limpia, todavía no supera los 10.120. existe resistencia a fugas. Además, estas resistencias no se distribuyen uniformemente, lo que hace que la resistencia entre los dos cables adyacentes pueda ser mayor que la resistencia entre los dos cables más separados. Por lo tanto, la entrada del convertidor I1 V (corriente / tensión) de bajo nivel debe protegerse a través de anillos protectores a ambos lados de la placa de circuito impreso, y los anillos protectores deben conectarse a puntos equipotentiales con el punto de conexión total. Si se hace, el valor exacto de la resistencia a la fuga es menos importante, ya que el voltaje diferencial que se le aplica ya es muy pequeño.

La placa de circuito impreso del amplificador de alta resistencia no puede usar agujeros de galvanoplastia. La resistencia al volumen del material de la placa de circuito impreso es inferior a la resistencia a la superficie y es difícil instalar un anillo protector en el sustrato. La mejor manera es conectar los terminales del amplificador de alta resistencia al aislador de PTFE en lugar de al cable de la placa de circuito impreso.

(2) amplificador de baja resistencia (baja tensión)

En los circuitos de baja resistencia, es posible generar un voltaje inducido debido al acoplamiento inductivo o la presencia de un campo magnético en el circuito. Esta interferencia puede reducirse en cierta medida mediante los siguientes métodos:

1) mantener una distancia suficiente entre la línea de señal AC de alto nivel y la línea de señal de bajo nivel;

2) colocar un cable de tierra cerca de la línea de señal;

3) evitar la formación de circuitos de tierra para evitar que el campo magnético externo interfiera con las señales de bajo nivel.

5. Amplificador diferencial

El Amplificador diferencial solo amplifica la diferencia entre las dos señales sin amplificar la señal de voltaje público. Si el diseño del Amplificador diferencial y la placa de circuito impreso no es razonable, cuando el nivel de señal es bajo, el voltaje público producirá una señal de interferencia diferencial más pequeña. El Amplificador diferencial tiene una alta resistencia de entrada y cualquier desequilibrio en los parámetros de entrada causará una gran interferencia en el circuito. Por lo tanto, al diseñar una placa de circuito impreso, es necesario garantizar que el amplificador sea completamente simétrico en la estructura física.

Hay una cierta resistencia de fuga en la entrada del amplificador diferencial, lo que puede causar un desplazamiento de voltaje desequilibrado. Este problema se puede resolver añadiendo un dispositivo de protección al circuito de entrada. El dispositivo de protección rodea la línea de señal. Si puede mantener el mismo voltaje que el extremo de bajo nivel de las dos líneas de señal de entrada, se producirá un aumento de la resistencia efectiva. El dispositivo puede garantizar que el terminal de la fuente de señal y el blindaje estén en el mismo nivel que el extremo de bajo nivel de la fuente de señal. El cable de protección formará un círculo que rodee el cable de señal desde el extremo de entrada hasta el punto de conexión de entrada del amplificador y se conecte al dispositivo de protección del dispositivo. Este es un método eficaz para procesar señales diferenciales de bajo nivel. Además, los sustratos de placas de circuito impreso de los amplificadores diferenciales de señal pequeña son más adecuados para el uso de materiales de vidrio epóxido, lo que ayuda a reducir la corriente de fuga.