Technologie PCB - Quelques guides pratiques de câblage PCB

Les cartes à haute intégrité nécessitent beaucoup de soin dans la mise en page de PCB. Un peu d'insouciance peut poser des problèmes de compatibilité électromagnétique et d'interférence. Je vais maintenant vous présenter quelques guides de câblage pratiques.

Le câblage de la carte de circuit imprimé joue un rôle clé dans les circuits à grande vitesse, mais c'est souvent l'une des dernières étapes du processus de conception de circuits. Il y a beaucoup de problèmes avec le câblage PCB haute vitesse et beaucoup de littérature a été écrite sur ce 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 prêter attention aux nombreuses questions différentes à prendre en compte lors de la conception d'une mise en page de circuit PCB à grande vitesse. Un autre objectif est de fournir du matériel d'examen aux clients qui n'ont pas été exposés au câblage PCB depuis un certain temps. En raison de la disposition limitée, tout ne peut pas être discuté en détail dans cet article, mais nous discuterons des parties clés qui ont le plus d'impact sur l'amélioration des performances du circuit, la réduction du temps de conception et l'économie de temps de modification.

Bien que cela s'applique principalement aux circuits associés aux amplificateurs opérationnels à grande vitesse, les problèmes et les méthodes discutés ici s'appliquent généralement au câblage utilisé dans 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 du circuit dépendent en grande partie de la disposition du PCB. La conception de circuit de haute performance qui semble bonne sur le « dessin» ne peut obtenir que des performances ordinaires si elle est affectée par l'insouciance et l'insouciance sur le câblage. Pré - considérer et prêter attention aux détails importants tout au long du processus de câblage aidera à assurer les performances attendues du circuit.

Schéma de principe

Même si un bon schéma ne garantit pas un bon câblage, un bon câblage commence par un bon schéma. Pour réfléchir attentivement lors de la création d'un schéma, vous devez tenir compte du flux de signaux de l'ensemble du circuit. S'il y a un flux de signal normal et stable de gauche à droite dans le schéma, il devrait y avoir un flux de signal tout aussi bon sur le PCB. Fournissez autant d'informations utiles que possible sur le schéma. Parce que parfois l'Ingénieur de conception de circuit n'est 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.

En plus des identifiants de référence courants, de la consommation d'énergie et de la tolérance aux pannes, quelles autres informations devraient être fournies dans le schéma? Voici quelques suggestions pour transformer un schéma normal en une intention de démonstration de premier ordre. Ajouter des formes d'onde, des informations mécaniques sur le boîtier, la longueur de la ligne d'impression, les zones vides; Indique quels composants doivent être placés sur le PCB; Donne des informations de réglage, des plages de valeurs de composants, des informations de dissipation thermique, des lignes imprimées d'impédance de contrôle, des notes et une brève description de l'action du circuit... (et autres).

Ne faites confiance à personne

Si vous ne Concevez pas le câblage vous - même, assurez - vous de laisser suffisamment de temps pour examiner attentivement la conception de la personne de câblage. À ce stade, une petite précaution vaut cent fois plus que le remède. Ne vous attendez pas à ce que les câblodistributeurs comprennent vos pensées. Votre avis et vos conseils sont de la plus haute importance aux premiers stades du processus de conception de câblage. Plus vous pouvez fournir d'informations, plus vous intervenez dans l'ensemble du processus de câblage, mieux vous obtiendrez de pcb.fixez un point d'achèvement provisoire pour la vérification rapide des ingénieurs de conception de câblage en fonction du rapport d'avancement du câblage que vous souhaitez. Cette approche « en boucle fermée» empêche le câblage de s'égarer, minimisant ainsi la possibilité de retravailler.

Les instructions à donner à l'Ingénieur de câblage comprennent: une brève description de la fonction du circuit, un schéma de PCB indiquant l'emplacement des entrées et des sorties, Informations sur l'empilement de PCB (par exemple, quelle est l'épaisseur de la carte, le nombre de couches, les détails de chaque couche de signal et la consommation d'énergie de la fonction de mise à la terre, les lignes de terre, les signaux analogiques, les signaux numériques et les signaux RF); Quels signaux sont nécessaires pour chaque couche; La nécessité de placer des composants importants; La position exacte des composants de dérivation; Quelles lignes imprimées sont importantes; Quelles lignes nécessitent le contrôle des lignes imprimées d'impédance; Quelles lignes doivent correspondre à la longueur; Les dimensions des composants; Quelles lignes imprimées doivent être éloignées (ou proches) les unes des autres; Quelles lignes doivent être éloignées (ou proches) les unes des autres; Quels composants doivent être éloignés (ou proches) les uns des autres; Quels composants doivent être placés en haut du PCB et quels composants doivent être placés en bas. Ne vous plaignez jamais de trop peu d'informations sur les autres? Trop? Ne le fais pas.

Une expérience d'apprentissage: il y a environ 10 ans, j'ai conçu une carte de circuit imprimé multicouche à montage en surface avec des composants des deux côtés de la carte. Utilisez beaucoup de vis pour fixer la plaque dans un boîtier en aluminium plaqué or (car il existe des indicateurs antivibratoires très stricts). Les broches assurant la traversée de polarisation traversent la carte. Cette broche est reliée au PCB par un fil soudé. C'est un appareil très complexe. Certains composants de la carte sont utilisés pour tester les paramètres (SAT). Mais j'ai clairement défini l'emplacement de ces composants. Pouvez - vous deviner où ces composants sont installés? En passant, sous le Conseil d'administration. Lorsque les ingénieurs et les techniciens produits ont dû démonter l'ensemble de l'appareil et le réassembler une fois la configuration terminée, ils semblaient mécontents. Je n'ai pas fait cette erreur depuis.

Lieux

Comme dans un PCB, l'emplacement est tout. Où le circuit est placé sur le PCB, où ses composants de circuit spécifiques sont installés et quels sont les autres circuits adjacents, tout cela est très important.

Souvent, l'emplacement des entrées, des sorties et de l'alimentation est prédéterminé, mais les circuits entre eux doivent "faire preuve de créativité". C'est pourquoi l'attention portée aux détails du câblage rapporte énormément. Commencez par l'emplacement des composants clés, en tenant compte des circuits spécifiques et de l'ensemble du PCB. La spécification de l'emplacement des composants clés et des chemins de signalisation dès le début permet de s'assurer que la conception répond aux objectifs de travail attendus. Obtenir la bonne conception pour la première fois peut réduire les coûts et le stress et réduire les cycles de développement.

Puissance Bypass

Lors de la conception d'un PCB comprenant un amplificateur opérationnel haute vitesse ou un autre circuit haute vitesse, il est très important de contourner l'alimentation du côté de l'alimentation de l'amplificateur pour réduire le bruit. Il existe deux méthodes de configuration courantes pour contourner les amplificateurs opérationnels à grande vitesse.

Borne d'alimentation à la masse: Cette méthode est la plus efficace dans la plupart des cas, en utilisant plusieurs condensateurs en parallèle pour connecter directement la broche d'alimentation de l'amplificateur opérationnel à la masse. En général, deux condensateurs en parallèle suffisent, mais l'ajout de condensateurs en parallèle peut apporter des avantages à certains circuits.

La mise en parallèle de condensateurs avec différentes valeurs de capacité permet de s'assurer que seule une faible impédance alternative (AC) est visible sur la broche d'alimentation sur une large bande de fréquences. Ceci est particulièrement important à la fréquence d'atténuation du rapport de réjection d'alimentation de l'amplificateur opérationnel (PSR). Ce condensateur contribue à compenser la diminution du PSR de l'amplificateur. Le maintien d'un chemin de terre à basse impédance sur une plage de 10 octaves aidera à s'assurer que les bruits nocifs ne pénètrent pas dans l'amplificateur opérationnel. La figure 1 montre l'avantage d'utiliser plusieurs condensateurs en parallèle. À basse fréquence, un grand condensateur fournit un chemin de masse à basse impédance. Mais dès que la fréquence atteint sa propre fréquence de résonance, la capacité du condensateur s'affaiblit et une inductance apparaît progressivement. C'est pourquoi il est important d'utiliser plusieurs condensateurs: lorsque la réponse en fréquence d'un condensateur commence à chuter, la réponse en fréquence de l'autre condensateur commence également à fonctionner, de sorte qu'il peut maintenir une impédance alternative très faible sur de nombreuses plages de décaoctaves.