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Quando si esegue la risoluzione dei problemi di un circuito non funzionale o a prestazioni scarse, gli ingegneri possono solitamente eseguire simulazioni o altri strumenti di analisi per considerare il circuito dal livello schematico. Se questi metodi non risolvono il problema, anche i migliori ingegneri possono essere inciampati, frustrati o confusi. Ho provato questo tipo di dolore. Per evitare di entrare in vicoli ciechi simili, vi presento un consiglio semplice e molto importante: tenerlo pulito!
Cosa intendo con questo? Ciò significa che se il PCB non viene mantenuto correttamente pulito, alcuni materiali utilizzati nel processo di assemblaggio o modifica del PCB possono causare seri problemi di funzionalità del circuito. Uno dei problemi più comuni in questo tipo di fenomeno è il flusso.
La figura 1 mostra il PCB con troppo flusso rimanente.
figura 1
Il flusso è un agente chimico utilizzato per aiutare nella saldatura dei componenti al PCB. Ma è un peccato che se non viene rimosso dopo la saldatura, il flusso deteriorerà la resistenza di isolamento superficiale del PCB e le prestazioni del circuito saranno seriamente degradate nel processo!
figura 2
La figura 2 è il circuito di prova che ho usato per mostrare i risultati causati dalla contaminazione da flusso. Una rete bilanciata a ponte Wheatstone attivata da una tensione di riferimento a 2.5V può emulare i sensori a ponte ad alta impedenza. L'uscita del sensore a ponte differenziale VIN-VIN- può essere collegata all'INA333 con un guadagno di 101V/V. In uno stato ideale, perché il ponte è in uno stato equilibrato, VIN-VIN- = 0V. Ma la contaminazione del flusso causerà la tensione effettiva del sensore del ponte di deriva lentamente nel tempo.
In questo test, dopo il montaggio, ho anche registrato i cambiamenti di VIN- e VOUT per un'ora dopo diversi livelli di pulizia:
Non pulitoLavare a mano e asciugare all'aria; Pulizia ad ultrasuoni, essiccazione ad aria e cottura.
immagine 3
Dalla Figura 3 si può vedere che la contaminazione da flusso ha un impatto serio sulle prestazioni in uscita del sensore a ponte. Senza pulizia o pulizia manuale, la tensione del sensore a ponte non ha mai raggiunto la tensione prevista di circa VREF/2, anche dopo un'ora di tempo di stabilizzazione. Inoltre, i circuiti stampati non puliti presentano anche una grande quantità di raccolta del rumore esterno. Dopo essere stata pulita in un bagno ad ultrasuoni e completamente asciugata, la tensione del sensore del ponte è stabile come una roccia.
Figura 4
Osservando la tensione di uscita di INA333, vedremo continuamente il degrado delle prestazioni causato da pulizia impropria.
I circuiti stampati non snelli hanno errori DC, lunghi tempi di stabilizzazione e seria raccolta del rumore esterno;
Il circuito che è stato pulito a mano aveva strano rumore molto bassa frequenza. Finalmente ho trovato la causa principale, a causa del ciclo di climatizzazione all'interno della struttura di test!
Come previsto, i circuiti stampati che sono stati correttamente puliti e asciugati hanno funzionato bene e non c'è stata alcuna deriva in nessun punto del test.
In breve, una pulizia impropria del flusso può causare un grave degrado delle prestazioni, specialmente nei circuiti DC ad alta precisione. Per tutti i PCB assemblati manualmente o modificati, assicurarsi di utilizzare un bagno ad ultrasuoni (o metodo simile) per completare la pulizia finale. Dopo aver utilizzato un compressore d'aria per asciugare all'aria, utilizzare una temperatura leggermente più alta per cuocere il PCB assemblato e pulito per rimuovere l'umidità residua. In genere cuociamo a 70°C per 10 minuti.
Questa semplice tecnica di "mantenere pulito" dovrebbe aiutarti a ridurre drasticamente il tempo dedicato alla risoluzione dei problemi e aiutarti a dedicare più tempo alla progettazione di eccellenti circuiti ad alta precisione!
