PCB Tecnico - 8 domande e risposte classiche sul cablaggio PCB

1. Q: Nel circuito PCB di piccolo segnale, la resistenza di un filo di rame corto non deve essere importante, giusto?

Risposta: La striscia conduttiva del circuito stampato PCB è resa più ampia e l'errore di guadagno sarà ridotto. Nei circuiti analogici, di solito è meglio utilizzare un nastro conduttivo relativamente ampio, ma molti progettisti di circuiti stampati (e programmi di progettazione di circuiti stampati) preferiscono utilizzare il nastro conduttivo di larghezza più piccola per facilitare il layout delle linee di segnale. In breve, è molto importante calcolare la resistenza del nastro conduttivo e analizzarne il ruolo in tutti i possibili problemi.

2. Domanda: Ho introdotto il problema della resistenza semplice. Ci devono essere alcune resistenze, e le loro prestazioni sono pienamente conformi alle nostre aspettative. Qual è la resistenza di un pezzo di filo?

Risposta: La situazione è diversa. Quello a cui ti riferisci è un pezzo di filo o un pezzo di nastro conduttivo in un circuito stampato PCB che funge da filo. Poiché i superconduttori a temperatura ambiente non sono ancora usciti, qualsiasi pezzo di filo metallico agisce come una resistenza a bassa resistenza (ha anche capacità e induttanza), quindi è necessario considerare il suo impatto sul circuito.

3. Domanda: C'è un problema con il condensatore formato dal nastro conduttivo con larghezza troppo grande e lo strato metallico sul retro del circuito stampato?

Risposta: Il problema è molto piccolo. Sebbene la capacità formata dal nastro conduttivo del circuito stampato sia importante, dovrebbe sempre essere stimata prima. Se la situazione di cui sopra non esiste, anche se una banda conduttiva più ampia forma una grande capacità, non causerà un problema. Se causa problemi, rimuovere un piccolo pezzo di superficie del piano di terra per ridurre la capacità di terra.

4. Q: Che cosa è un piano di terra?

Risposta: Se il foglio di rame su tutto il lato di un circuito stampato (o l'intero intercalare di un circuito stampato multistrato) viene utilizzato per la messa a terra, allora questo è quello che chiamiamo un piano di terra. La disposizione di qualsiasi filo di terra deve farlo avere la minore resistenza e induttanza possibile. Se un sistema utilizza un piano di terra, è meno probabile che sia influenzato dal rumore del suolo. E il piano di terra ha la funzione di schermatura e dissipazione del calore.

5. Domanda: Il piano di terra menzionato qui è molto difficile per i produttori, giusto?

R. – Ci sono stati alcuni problemi al riguardo 20 anni fa. Oggi, grazie al miglioramento degli adesivi, delle resistenze alla saldatura e delle tecniche di saldatura ad onda nei circuiti stampati, la produzione di piani di terra è diventata un'operazione di routine per i circuiti stampati.

6. Domanda: Lei ha detto che un sistema utilizza un piano di terra per renderlo meno probabile di soffrire di rumore del suolo. Cos'altro non può essere risolto per il restante problema di rumore del suolo?

Risposta: Anche se c'è un piano di terra, la sua resistenza e induttanza non sono zero. Se la sorgente di corrente esterna è abbastanza forte, influenzerà il segnale preciso. Questo problema può essere minimizzato disponendo il circuito stampato ragionevolmente in modo che grandi correnti non possano fluire verso l'area che influisce sulla tensione di terra generata dal segnale di precisione. A volte una rottura o una fessura sul piano del suolo possono cambiare la direzione di una grande corrente di terra dall'area sensibile, ma cambiare forzatamente il piano del suolo può anche rendere il segnale deviante nell'area sensibile, quindi questa tecnologia di processo deve essere utilizzata con attenzione.

7. Domanda: Come posso conoscere la caduta di tensione generata su un piano di terra?

Risposta: Generalmente, la caduta di tensione può essere misurata, ma a volte può essere calcolata in base alla resistenza del materiale del piano di terra e alla lunghezza del nastro conduttivo che la corrente passa attraverso, ma il calcolo può essere complicato. Gli amplificatori di strumentazione possono essere utilizzati per tensioni nella gamma DC a bassa frequenza (50kHz). Se il terreno dell'amplificatore è separato dal suo terreno di alimentazione, l'oscilloscopio deve essere collegato al terreno di alimentazione del circuito di alimentazione utilizzato. La resistenza tra i due punti del piano di terra dell'illuminazione a led può essere misurata aggiungendo una sonda a questi due punti. La combinazione di guadagno dell'amplificatore e sensibilità dell'oscilloscopio può far sì che la sensibilità di misura raggiunga 5μV/div. Il rumore dell'amplificatore aumenterà la larghezza della curva della forma d'onda dell'oscilloscopio a circa 3μV, ma è ancora possibile fare in modo che la risoluzione di misura raggiunga circa 1μV livello, che è sufficiente per distinguere la maggior parte dei rumori di terra, e il livello di confidenza può raggiungere l'80%.

8. Q: Come misurare il rumore di terra ad alta frequenza?

Risposta: È molto difficile misurare il rumore di terra ad alta frequenza con un amplificatore di strumentazione a banda larga adatto, quindi è più appropriato utilizzare sonde passive ad alta frequenza e VHF. È composto da un anello magnetico in ferrite (con un diametro esterno di 6-8mm). Ci sono due bobine sull'anello magnetico, ognuna con 6-10 giri. Per formare un trasformatore di isolamento ad alta frequenza, una bobina è collegata all'estremità in ingresso dell'analizzatore di spettro e l'altra bobina è collegata alla sonda. Il metodo di prova è simile al caso a bassa frequenza, ma l'analizzatore di spettro utilizza la curva caratteristica ampiezza-frequenza per esprimere il rumore. Ciò è diverso dalle caratteristiche del dominio temporale, in cui le fonti di rumore possono essere facilmente distinte in base alle loro caratteristiche di frequenza. Inoltre, la sensibilità dell'utilizzo di un analizzatore di spettro è almeno 60dB superiore all'uso di un oscilloscopio a banda larga. Come ti senti dopo aver letto le classiche domande e risposte sul cablaggio PCB?