Technologie PCB - Amplificateur et filtre vidéo Conseil de conception

Dans la boîte à outils de tout concepteur de carte, l'amplificateur de circuit intégré est l'un des modules de composants les plus élémentaires et l'un des produits les plus polyvalents du marché. Les amplificateurs ont de nombreuses fonctions telles que la conduite de l'ADC, la conduite de plusieurs charges vidéo, agissant comme des filtres vidéo ou d'autres types, la conduite de signaux d'instrument à grande vitesse, etc. Ils peuvent également être utilisés comme oscillateurs, mais peuvent devenir un problème dans certaines applications pratiques, car l'amplificateur ne doit osciller que lorsque le concepteur en a besoin. Si la carte n'est pas conçue correctement, L'amplificateur fait sa propre chose et oscille à volonté. Alors, que devraient faire les concepteurs pour éviter cette Oscillation nuisible? Rappelez - vous ce que nous avons appris précédemment dans le cours d'électronique, à savoir que les oscillations sont liées à la capacité, à l'inductance et à la rétroaction. Par conséquent, la clé est de concevoir soigneusement la carte pour s'assurer que tout chemin de rétroaction capacitif et inductif excédentaire est réduit ou éliminé. Cet article propose 13 lignes directrices pour la conception de la mise en page.

Les cartes, les charges (en particulier les charges capacitives) et / ou la conception de la disposition peuvent tous apporter des capacités et des inductances invisibles. En outre, le courant circulant dans les condensateurs de dérivation autour de la carte peut créer des chemins différents, ce qui entraîne des distorsions. Ainsi, certaines techniques qui prétendent réduire la distorsion sont en fait contre - productives et vont à l'encontre des règles de conception qui évitent les oscillations. (le travail d'un designer n'est jamais facile, c'est vrai.) alors, quelles sont les questions à prendre en compte lors de la conception de la disposition d'un amplificateur ou d'un filtre vidéo pour maintenir l'équilibre global et réduire la distorsion et les oscillations?

Regardez d'abord l'oscillateur. Lorsque l'amplificateur est utilisé pour piloter directement une charge Capacitive, la charge aura un retard de phase avec l'impédance de sortie de l'amplificateur et le retard de phase provoquera des pics d'impulsion ou des oscillations. Certains amplificateurs peuvent piloter directement une charge Capacitive, mais certains nécessitent l'ajout d'une petite résistance série (RS) à la sortie de l'amplificateur pour améliorer la stabilité de l'amplificateur et stabiliser les performances temporelles.

Les amplificateurs haute fréquence sont facilement affectés par la distorsion causée par la disposition du circuit. Même les amplificateurs basse fréquence, tels que les amplificateurs audio, ont des exigences de distorsion très strictes. La distorsion (THD) est le principal indicateur de la qualité audio. Il est donc essentiel de réduire la distorsion causée par la disposition.

La règle principale dans la conception de la disposition PCB haute fréquence est de placer le condensateur de dérivation haute fréquence le plus près possible de la broche d'alimentation du boîtier. Cependant, des expériences ont montré qu'un léger allongement de la piste de connexion du condensateur de dérivation haute fréquence peut améliorer la planéité et le gain différentiel, réduisant ainsi la distorsion. Les règles de conception sont certainement bénéfiques, tout comme l'expérience expérimentale du concepteur, qui garantit que les règles sont alignées avec la réalité.

Lors de la conception d'un pilote de filtre vidéo sur une carte, il est important que les condensateurs de couplage d'entrée et les résistances de terminaison soient proches des broches d'entrée pour une intégrité optimale du signal. La figure 3 montre une configuration d'entrée de couplage AC typique pour un filtre / pilote vidéo. Dans cette configuration, un condensateur céramique de 0,1 µF est utilisé pour le couplage alternatif du signal d'entrée. Si le signal d'entrée n'est pas inférieur au potentiel de la masse, le circuit de clampage ne démarrera pas; Mais si le signal d'entrée est inférieur au potentiel de masse, le circuit de clampage fixe la tension la plus basse de la borne de synchronisation juste en dessous du potentiel de masse. Le niveau d'entrée fixé par le circuit de clampage, couplé à un décalage DC interne, maintiendra le signal de sortie dans une plage acceptable, de l'ordre de 250 MV.

Pour obtenir la plus haute qualité de signal de sortie, les résistances de terminaison en série doivent être placées le plus près possible des broches de sortie du composant. Cela réduira considérablement l'impact des capacités parasites et des inductances parasites sur la sortie du pilote.

13 Règles de conception de la carte:

1) RTM (lisez attentivement le Manuel du produit). La fiche technique de l'amplificateur présente généralement ses exigences minimales de gain stable. Cet indice est très important. Si le gain de fonctionnement de l'amplificateur est inférieur au gain minimum de stabilisation recommandé, des oscillations peuvent se produire.

2) utilisez le plan du sol. C'est le meilleur moyen de fournir aux composants une connexion de terre à faible inductance.

3) retirez le plan de masse sous et autour de l'amplificateur et retirez le sol près de la broche d'induction. Retirez le plan de masse près des broches d'entrée et de sortie de l'amplificateur haute vitesse pour réduire la capacité parasite. De même, il est utile de supprimer le plan de masse sous et autour de l'amplificateur.

4) utilisez des composants de montage en surface. Ce type d'élément a une très faible inductance de broche.

5) Gardez la longueur de la broche aussi courte que possible. Le raccourcissement de la longueur des broches permet de réduire l'Inductance série à l'entrée inverseuse de l'amplificateur.

6) Évitez les fentes. Évitez les prises de courant, ou utilisez tout au plus un montage encastré pour réduire l'inductance.

7 utilisez la valeur de résistance de rétroaction recommandée. Ceci est très important lorsque vous utilisez un amplificateur de rétroaction de courant.

8) n'utilisez pas d'éléments non linéaires (tels que des condensateurs) dans la boucle de rétroaction directe de l'amplificateur.

9) la résistance de rétroaction est utilisée pour réaliser la configuration de gain unitaire. N'utilisez pas de circuit suiveur de tension standard.

10) utilisez un condensateur de dérivation. L'ajout d'un condensateur de dérivation à chaque source d'alimentation peut aider à réduire l'impédance du chemin de retour à la broche d'alimentation, améliorer la capacité de suppression du bruit d'alimentation et effectuer un filtrage à haute fréquence du câblage d'alimentation. La plupart des fabricants recommandent un condensateur Tan de 6,8 uf et un condensateur céramique de 0,1 UF. Pour des performances optimales, les condensateurs doivent être placés conformément aux règles suivantes: un condensateur de 6,8 UF ne doit pas être à plus de 0,75 pouce de la broche d'alimentation et un condensateur de 0,1 UF ne doit pas être à plus de 0,1 pouce de la broche d'alimentation. Lorsque la distance entre les deux augmente, l'effet de filtrage du condensateur diminue en raison de l'augmentation de l'inductance de câblage. Cependant, cela doit également être pesé contre les facteurs de distorsion, car les résultats expérimentaux suggèrent que cette distance légèrement plus longue améliorera les performances de distorsion.

11) Ajustez le condensateur de dérivation pour réduire la distorsion. Lorsqu'un seul amplificateur opérationnel produit une distorsion due au trajet du courant de masse, l'élément de dérivation peut être ajusté pour ajuster le courant de masse en l'éloignant de l'élément d'entrée. C'est aussi simple que d'ajuster le condensateur de dérivation de sorte que sa connexion à la terre soit éloignée de l'entrée.

12) pour le filtre vidéo, mettez la résistance de fin de série près de la broche de sortie. Cela permet de minimiser l'impact des capacités parasites sur le pilote de sortie du filtre, évitant ainsi les oscillations en sortie.

13) placez le condensateur de couplage d'entrée et la résistance de terminaison près de la broche d'entrée pour une intégrité optimale du signal.

La disposition de la carte a une grande influence sur les performances du système. Par conséquent, lors de la phase de conception de la mise en page, il faut surveiller attentivement et éviter les erreurs.