Technologie PCB - Comment faire une ligne de signal sur une carte PCB de circuit analogique?

Il existe une règle acceptée selon laquelle les lignes de signal doivent être aussi courtes que possible dans tous les circuits analogiques PCB. C'est parce que plus la ligne de signal est longue, plus il y a d'inductance et de contribution Capacitive dans le circuit, ce qui n'est pas souhaitable. Appartenant à La réalité est qu'il est impossible de rendre toutes les lignes de signal les plus courtes. Par conséquent, la première chose à considérer lors du câblage est la ligne de signal la plus vulnérable aux interférences.

Dans une carte de circuit imprimé à circuit analogique, les lignes de signal peuvent remplir diverses fonctions telles que l'entrée de signal, la rétroaction, la sortie et fournir un signal de référence. Les lignes de signal doivent donc être optimisées de différentes manières pour différentes applications. Cependant, il existe une règle acceptée selon laquelle les lignes de signal doivent être aussi courtes que possible dans toutes les cartes de circuit imprimé à circuit analogique. C'est parce que plus la ligne de signal est longue, plus il y a d'inductance et de contribution Capacitive dans le circuit, ce qui n'est pas souhaitable. La réalité est qu'il est impossible de rendre toutes les lignes de signal les plus courtes. Par conséquent, la première chose à considérer lors du câblage est la ligne de signal la plus vulnérable aux interférences.

En particulier, le câblage des lignes de signal dans les circuits suivants nécessite une attention particulière:

1) amplificateur / oscillateur haute fréquence;

2) Amplificateurs Multi - étages, en particulier ceux avec une puissance de sortie plus élevée;

3) amplificateur DC à gain élevé;

4) petit amplificateur de signal;

5) Amplificateur différentiel.

1. Amplificateur / oscillateur haute fréquence

Si le câblage de la carte de circuit imprimé de l'amplificateur haute fréquence n'est pas raisonnable, il en résultera une diminution de la bande passante de l'amplificateur. En effet, un grand condensateur est formé entre deux lignes de masse et de signal étanches, et ce condensateur et la résistance de sortie forment ensemble un filtre passe - Bas. Ce filtre passe - Bas réduit la bande passante de l'amplificateur. En même temps, si la ligne de signal d'entrée et la ligne de signal de sortie sont proches l'une de l'autre, le signal de rétroaction provoquera une oscillation. Pour éviter ces problèmes, il devrait y avoir suffisamment d'espace entre les fils mentionnés ci - dessus.

Les concepteurs de PCB ont souvent l'expérience commune que si vous Concevez un amplificateur haute fréquence, il oscille réellement. Des problèmes similaires peuvent être rencontrés dans la disposition des oscillateurs qui n'oscillent pas à la fréquence de conception. Ce problème est causé par le couplage capacitif entre les lignes de signal. Il est donc très important de réduire la capacité de couplage entre les lignes de signal lors de l'agencement d'une carte de circuit imprimé?

2. Amplificateur Multi - étages avec sortie haute puissance

Si les lignes d'alimentation et de masse sont trop longues, les amplificateurs Multi - étages sont sujets à des oscillations à basse fréquence. Étant donné que les fils eux - mêmes ont une résistivité électrique, un courant important causé par une sortie de puissance élevée circulera à travers ces fils. L'ajout d'un condensateur suffisamment grand entre l'alimentation et la masse pour former un circuit de découplage de l'alimentation peut résoudre ce problème. Alternativement, des lignes d'alimentation et de mise à la terre séparées sont fournies pour différents étages d'amplification afin qu'il n'y ait pas de lignes d'alimentation et de mise à la terre communes.

3. Amplificateur DC à gain élevé

Les amplificateurs DC à gain élevé sont généralement utilisés pour l'amplification de petits signaux. Lorsqu'un dispositif tel qu'un transistor ou un amplificateur à courant continu est soudé sur une carte de circuit imprimé, un thermocouple est formé à la jonction du tube de cuivre et des broches du dispositif, créant ainsi des tensions alternatives différentes et formant un signal perturbateur pour l'amplificateur. Pour minimiser le taux de variation de température autour de l'étage d'entrée de l'amplificateur DC et le maintenir constant, il est recommandé d'installer un dispositif d'isolation autour de l'étage d'entrée pour éviter les effets causés par le flux d'air environnant.

4. Petit amplificateur de signal

Les amplificateurs de signal traitent des signaux minuscules, y compris les deux types suivants.

(1) amplificateur Haute impédance (courant faible)

Dans ce type d'amplificateur, il y a un couplage capacitif entre deux lignes de signal adjacentes, ce qui affectera fortement les performances du circuit, voire provoquera le recouvrement d'un signal de bas niveau. Dans un circuit Haute impédance, la capacité entre les deux fils est couplée. Pour réduire le couplage, il est recommandé de maintenir une distance suffisante entre la ligne de signal à haute impédance et les autres signaux perturbateurs. Typiquement, cette distance est au moins 40 fois la largeur de la ligne de signal.

Dans tous les cas, la capacité de masse de la ligne de signal de bas niveau doit être élevée pour réduire la tension de couplage. C'est - à - dire que la ligne de signal de niveau bas doit être proche de la ligne de masse. Si une largeur suffisante n'est pas garantie entre les lignes de signal de bas niveau, des lignes de masse peuvent être posées entre elles pour réduire le couplage.

Lorsque les amplificateurs utilisent des photocellules ou des cellules chimiques comme source d'alimentation, l'impédance d'alimentation peut atteindre des millions, voire des centaines de millions d'ohms. Si la carte de circuit imprimé n'est pas suffisamment nettoyée après gravure, l'électrolyte restant à la surface de la carte crée une grande résistance entre les fils adjacents, même si la carte est complètement nettoyée, elle ne dépasse toujours pas 10 12 0. De plus, ces résistances ne sont pas uniformément réparties, de sorte que la résistance entre deux fils adjacents peut être supérieure à celle entre deux fils plus éloignés. Ainsi, l'entrée du convertisseur de bas niveau i1v (courant / tension) doit être protégée par des anneaux de protection de part et d'autre de la carte de circuit imprimé, et les anneaux de protection doivent être connectés à des points équipotentiels au point de connexion global. Si cela est fait, la valeur précise de la résistance de fuite est moins importante, car la tension différentielle qui lui est appliquée est déjà faible.

La carte de circuit imprimé d'amplificateur à haute impédance ne peut pas utiliser de via plaqués. La résistivité volumique du matériau de la carte de circuit imprimé est inférieure à la résistivité de surface et il est difficile de monter un anneau de protection sur le substrat. La meilleure façon de le faire est de connecter les bornes de l'amplificateur Haute impédance sur un isolant PTFE plutôt que sur un fil de carte de circuit imprimé.

(2) amplificateur basse impédance (basse tension)

Dans les circuits à basse impédance, il est possible de générer une tension induite en raison d'un couplage inductif ou de la présence d'un champ magnétique dans le circuit. Cette perturbation peut être réduite dans une certaine mesure par:

1) Maintenir une distance suffisante entre la ligne de signal AC de niveau haut et la ligne de signal de niveau bas;

2) pose d'une ligne de mise à la terre près de la ligne de signal;

3) Évitez de former une boucle de terre pour empêcher les champs magnétiques externes de perturber les signaux de bas niveau.

5. Amplificateur différentiel

L'Amplificateur différentiel amplifie uniquement la différence entre les deux signaux et non le signal de tension commun. Si la conception de l'Amplificateur différentiel et de la carte de circuit imprimé n'est pas raisonnable, lorsque le niveau du signal est bas, la tension commune produit un signal interférant différentiel plus petit. L'impédance d'entrée de l'Amplificateur différentiel est élevée et tout déséquilibre des paramètres d'entrée perturbe fortement le circuit. Par conséquent, lors de la conception d'une carte de circuit imprimé, il est nécessaire de s'assurer que l'amplificateur est parfaitement symétrique dans sa structure physique.

Il existe une certaine résistance de fuite à l'entrée de l'Amplificateur différentiel, ce qui peut entraîner un décalage de tension déséquilibré. Ce problème peut être résolu en ajoutant un dispositif de protection au circuit d'entrée. Le dispositif de protection entoure la ligne de signal. S'il peut maintenir la même tension que les bornes de niveau bas des deux lignes de signal d'entrée, il en résulte une augmentation de la résistance effective. Ce dispositif permet de s'assurer que la borne de source de signal et le blindage sont au même niveau que la borne de niveau bas de la source de signal. Le fil de protection doit former un cercle qui entoure le fil de signal de l'entrée au point de connexion d'entrée de l'amplificateur et qui est relié au dispositif de protection de l'appareil. C'est un moyen efficace de traiter les signaux différentiels de bas niveau. De plus, le substrat de carte de circuit imprimé d'un Amplificateur différentiel à petit signal est plus adapté à l'utilisation d'un matériau en verre époxy, ce qui contribue à réduire les courants de fuite.