Technologie PCB - Qu'est - ce que le câblage PCB pour un circuit d'amplificateur opérationnel de haut niveau

Le câblage de carte de circuit imprimé joue un rôle clé dans les circuits à grande vitesse, mais il est souvent la dernière étape dans le processus de conception de circuit. Il existe de nombreux problèmes avec le câblage PCB haute vitesse et beaucoup de littérature a été écrite sur le sujet. Cet article traite principalement des problèmes de câblage des circuits à grande vitesse d'un point de vue pratique. L'objectif principal est d'aider les nouveaux utilisateurs à prendre conscience des nombreuses questions différentes à prendre en compte lors de la conception du câblage PCB pour les circuits haute vitesse. Un autre objectif est de fournir du matériel de révision aux clients qui n'ont pas été exposés au câblage PCB depuis un certain temps. En raison de l'espace limité, il n'est pas possible d'entrer dans tous les détails de cet article, mais nous discuterons des domaines clés qui sont efficaces pour améliorer les performances du circuit, réduire le temps de conception et économiser du temps sur les modifications.

Bien que l'accent soit mis ici sur les circuits associés aux amplificateurs opérationnels à grande vitesse, les problèmes et les méthodes discutés ici s'appliquent généralement au câblage de la plupart des autres circuits analogiques à grande vitesse. Lorsque les amplificateurs opérationnels fonctionnent dans des bandes de fréquences radio (RF) très élevées, les performances des circuits dépendent en grande partie du câblage des circuits imprimés. Ce qui semble être une bonne conception de circuit haute performance sur la « planche à dessin», si elle est affectée par la négligence de câblage, sa performance sera plate. Penser à l'avance et prêter attention aux détails importants tout au long du processus de câblage aidera à assurer les performances requises du circuit.

Schéma de principe

Bien qu'un bon schéma ne garantit pas un bon câblage, un bon câblage commence par un bon schéma. Le schéma doit être soigneusement dessiné et la direction du signal doit être prise en compte dans tout le circuit. S'il y a un flux de signal normal et stable de gauche à droite dans le schéma, le flux de signal sur le PCB devrait être tout aussi bon. Fournissez autant d'informations utiles que possible sur le schéma. Parce que parfois les ingénieurs de conception de circuit ne sont pas là, les clients nous demanderont de l'aide pour résoudre les problèmes de circuit. Les concepteurs, les techniciens et les ingénieurs qui font ce travail seront très reconnaissants, y compris nous.

Si vous ne Concevez pas votre propre câblage, assurez - vous de laisser suffisamment de temps pour examiner attentivement la conception du câble. Ici, un peu de prévention vaut cent fois plus de remède. Ne vous attendez pas à ce que les câblogistes comprennent vos pensées. Votre entrée et vos conseils sont importants au début du processus de conception de câblage. Plus vous pouvez fournir d'informations, plus vous participez au processus de câblage, meilleur sera le PCB. Définissez un point d'achèvement provisoire pour les ingénieurs de conception de câblage - vérifiez rapidement la progression du câblage que vous souhaitez. Cette approche « en boucle fermée» empêche le câblage de s'égarer, minimisant ainsi la possibilité de retravailler.

Lieux

Comme pour les PCB, l'emplacement détermine tout. L'endroit où le circuit est placé sur le PCB, où ses composants de circuit spécifiques sont installés et les autres circuits qui lui sont adjacents sont tous très importants.

En règle générale, les emplacements d'entrée, de sortie et d'alimentation sont prédéterminés, mais les circuits entre eux doivent être « créatifs». C'est pourquoi prêter attention aux détails du câblage peut apporter d'énormes dividendes. Commencez par l'emplacement des composants clés, en tenant compte du circuit et de l'ensemble du PCB. Spécifier l'emplacement des composants clés et le chemin du signal dès le début permet de s'assurer que la conception se déroule comme prévu. Une conception correcte peut réduire les coûts et le stress et réduire les cycles de développement.

Contourner la puissance

Contourner le côté puissance de l'amplificateur pour réduire le bruit est un aspect important du processus de conception de PCB, que ce soit pour les amplificateurs opérationnels à grande vitesse ou d'autres circuits à grande vitesse. Il existe deux configurations communes pour les amplificateurs opérationnels haute vitesse by - pass. Mise à la terre de l'alimentation: Cette méthode fonctionne dans la plupart des cas, en utilisant plusieurs condensateurs en parallèle pour mettre directement à la terre les broches d'alimentation de l'amplificateur opérationnel. Deux condensateurs en parallèle suffisent généralement, mais l'ajout de condensateurs en parallèle peut être bénéfique pour certains circuits. La mise en parallèle de condensateurs avec différentes valeurs de capacité permet de s'assurer que les broches d'alimentation ne voient qu'une faible impédance AC sur une large bande de fréquences. Ceci est particulièrement important à la fréquence d'atténuation du rapport de réjection de puissance de l'amplificateur opérationnel (PSR). Les condensateurs aident à compenser la diminution du PSR de l'amplificateur. Le maintien d'un chemin de terre à faible impédance dans de nombreuses plages de dix fois aidera à s'assurer que les bruits nocifs ne pénètrent pas dans l'amplificateur opérationnel. La figure 1 illustre les avantages de l'utilisation de plusieurs condensateurs en parallèle. À basse fréquence, un grand condensateur fournit un accès à la masse à basse impédance. Mais une fois que la fréquence atteint la fréquence de résonance, le condensateur est moins capacitif et présente plus de sensualité. C'est pourquoi il est important d'avoir plusieurs condensateurs: Au fur et à mesure que la réponse en fréquence d'un condensateur commence à décliner, la réponse en fréquence d'un autre condensateur entre en jeu, maintenant ainsi une impédance alternative très faible sur de nombreuses octaves de dix degrés.

Conclusion

Un haut niveau de câblage PCB est essentiel au succès de la conception de circuits d'amplification opérationnelle, en particulier pour les circuits à grande vitesse. Un bon schéma est la base d'un bon câblage; Une coordination étroite entre les ingénieurs en conception de circuits et les ingénieurs en conception de câblage est essentielle, en particulier en ce qui concerne le placement des composants et du câblage. Les questions à prendre en compte comprennent l'alimentation par contournement, la réduction des effets parasites, l'utilisation du plan de masse, l'impact de l'encapsulation de l'amplificateur opérationnel et les méthodes de câblage et de blindage.

1. Dans la conception de PCB, les condensateurs tels que les filtres de dérivation à l'alimentation de la puce doivent être aussi proches que possible de l'appareil, la distance typique étant inférieure à 3 mm.

Le choix de la valeur de la capacité dépend de la fréquence du signal d'entrée et de la vitesse de l'amplificateur. Par example, un amplificateur 400 MHz peut utiliser des condensateurs de 0,01 uf et 1 NF montés ensemble.

3. Lorsque nous achetons des condensateurs et d'autres équipements, nous devons également faire attention à la fréquence d'oscillation auto - résonnante, la fréquence d'auto - résonance de cette fréquence (400MHz) autour du condensateur n'est pas bénéfique.

4. Lorsque vous dessinez le PCB, les broches de signal d'entrée et de sortie de l'amplificateur et la partie inférieure de la résistance de rétroaction ne doivent pas fonctionner sur d'autres lignes pour réduire l'influence mutuelle de la capacité parasite entre les différentes lignes et rendre l'amplificateur plus stable

5. La nouvelle énergie à haute fréquence du dispositif de montage en surface est meilleure et de petite taille

6. Le câblage de la carte est aussi court que possible, mais faites également attention à son petit effet parasite long et large

7. Pour le traitement du câble d'alimentation, la caractéristique parasite du câble d'alimentation est la différence de résistance DC et l'auto - induction, donc nous essayons d'élargir le câble d'alimentation autant que possible

8. Pour les amplificateurs, le courant sur les lignes d'entrée / sortie est très faible, ils sont donc facilement affectés. Les effets parasites sont très nocifs pour eux

9. Pour le chemin de signal de plus de 1cm, il est préférable d'utiliser une ligne de transmission avec une impédance contrôlée et des bornes (résistance adaptée) aux deux extrémités

10. L'amplificateur pilote la résistance et la charge Capacitive pour résoudre le problème de stabilité, une technique courante consiste à introduire une résistance rout près de l'amplificateur opérationnel afin d'utiliser une résistance de sortie série pour isoler la charge Capacitive.