Technologie PCB - Comment réduire l'espace de la carte PCB avec un minimum d'équipement?

Les ingénieurs sont souvent confrontés au défi de réduire la conception du système ou d'encapsuler des fonctionnalités supplémentaires dans la même quantité d'espace de carte de circuit imprimé (PCB). En raison de la densité plus élevée de PCB dans les systèmes plus petits, les concepteurs peuvent augmenter la difficulté du câblage et de la disposition de la carte.

Cet article explorera des produits de chaîne de signaux analogiques spécialement développés pour aider les ingénieurs à optimiser l'espace de la carte sans sacrifier les caractéristiques du système, le coût, la simplicité ou la fiabilité. L'objectif est de vous aider à comprendre comment tirer parti des avantages de ces appareils pour développer des solutions compactes et performantes pour les petits espaces.

1. Amplificateur opérationnel et comparateur: paquet flexible

Dans les circuits analogiques, les amplificateurs opérationnels sont populaires en raison de leur polyvalence. Un amplificateur opérationnel est un circuit d'amplification de haute performance et de grande stabilité avec très peu de composants passifs. C'est un bon endroit pour commencer la discussion, car il existe de nombreux niveaux de performance et des options d'emballage uniques pour les combinaisons d'amplificateurs opérationnels.

Prenez Texas Instruments, par exemple, l'amplificateur opérationnel est disponible dans 16 boîtiers différents, y compris les plus petits boîtiers mono - et Quadri - canaux de l'industrie, vous offrant une variété d'options pour vous aider à réduire la surface de votre PCB lorsque vous en avez besoin. Le boîtier mono - canal 0,8 - 0,8 mm sans fil (x2son) de TI est 13% plus petit que les petits appareils concurrents, Et son boîtier qfn ultra - compact (x2qfn) de 2,0 à 2,0 mm est 7% plus petit.

Considérez les dispositifs tlv9061 (une cellule), tlv9062 (deux cellules) et tlv9064 (quatre cellules), qui sont des amplificateurs opérationnels basse tension (1,8 à 5,5 v) avec des fonctions de basculement d'entrée et de sortie Rail - à - rail. Le tlv9061 est un amplificateur opérationnel monocanal compact dans le boîtier x2son, 8% plus petit que les appareils concurrents. Avec une bande passante de gain de 10 MHz et une tension de décalage maximale de 1,5 MV, cet amplificateur opérationnel de 5,5 volts offre une solution pour les applications à basse tension nécessitant un faible encombrement et un entraînement de charge capacitif élevé.

2. Le plus petit Comparateur de l'industrie

Semblable à un amplificateur opérationnel standard, le Comparateur a deux bornes d'entrée, une borne de sortie et deux broches d'alimentation. Le comparateur tire son nom du fait qu'il compare les tensions appliquées à ses entrées et fixe la tension de sortie en fonction du niveau d'entrée.

L'une des entrées est le signal d'entrée principal vin, tandis que l'autre entrée est le signal de référence vref. Ces entrées peuvent avoir des composantes DC et AC.

Le plus petit Comparateur de l'industrie, le tiâs tlv7081, est logé dans un wcsp et mesure 0,7 * 0,7 mm, soit 4% de moins que les produits concurrents. Ce comparateur peut fonctionner jusqu'à 1,7 volt et convient donc aux conceptions critiques pour l'espace telles que les smartphones et autres applications portables ou alimentées par batterie. Le tlv7081 se caractérise par une plage de tensions d'entrée indépendante de la tension d'alimentation.

Le comparateur peut ainsi être connecté directement à l'alimentation pour être activé, même s'il n'est pas alimenté.

3. Amplificateur à induction de courant minimum de fil

Avec la demande croissante pour l'intelligence du système et l'efficacité de l'alimentation, il devient de plus en plus important de mieux surveiller les courants critiques du système. La méthode la plus courante pour mesurer le courant est de détecter une chute de tension aux bornes d'un shunt ou d'une résistance de détection de courant.

L'amplificateur à induction de courant ina185 de TI utilise un boîtier SOT - 563 de taille 1,6 * 1,6 mm (2,5 mm2), 40% plus petit que le boîtier de connexion similaire le plus proche.

L'appareil est spécialement conçu pour les applications où l'espace est limité et peut induire une chute de tension aux bornes de la résistance d'induction de courant à une tension de mode commun de - 0,2 à + 26 V, quelle que soit la tension d'alimentation.

L'utilisation d'amplificateurs de détection de courant avec résistances de détection de courant intégrées simplifie le choix des résistances et les difficultés de mise en page du PCB. L'ina185 intègre un réseau de gain de résistance adapté dans quatre options de dispositifs à gain fixe.

Le réseau de gain de résistance adapté dans l'amplificateur peut atteindre une erreur de gain maximale aussi faible que 0,2%, ce qui contribue à sa performance dans les variations de température et de processus.

Avec une erreur de gain de 0,2% et un temps de réponse typique de 2 µs, l'ina185 est capable de détecter rapidement les pannes et d'éviter les dommages au système.

4. Convertisseur de données: valeur plus élevée par millimètre carré

Vous pouvez utiliser un petit convertisseur de données pour réduire considérablement l'empreinte du PCB, augmenter la densité des canaux et tirer parti de l'intégration accrue d'autres composants et fonctionnalités.

Par exemple, le Ti ads7066 est un convertisseur analogique - numérique (ADC) à registre à approximation progressive (SAR) de 16 bits à 8 canaux, encapsulé dans un seul boîtier qui permet d'obtenir une densité de canaux maximale et d'économiser 54% d'espace sur la carte par rapport aux appareils concurrents.

Avec une source de tension de référence non Capacitive intégrée et un tampon de tension de référence, l'ads7066 contribue à réduire la taille de la solution globale en réduisant le nombre de composants externes. L'ads7066 dispose d'une fonction d'étalonnage de décalage intégrée qui améliore la précision dans diverses conditions de fonctionnement.

Les huit canaux de l'ads7066 peuvent être configurés séparément en entrée analogique, en entrée numérique ou en sortie numérique, ce qui permet de réduire la taille du système et de simplifier la conception du circuit pour la rétroaction à signaux mixtes et la commande numérique.

5 Conclusion

Les boîtiers d'usine de PCB devraient inclure des options traditionnelles en céramique et au plomb, ainsi que des boîtiers avancés au niveau de la puce Quad - plane sans plomb (qfn), des boîtiers au niveau de la puce (wcsp) ou des matrices à grille sphérique de taille de grain (dsbga) interconnectées à l'aide de Puces de liaison et d'inversion de fil à pas fin et disponibles dans les formats sip, modulaire, empilé et à grain encastré.