PCBブログ - 高速プリント配線板配線ガイド

プリント回路基板 配線は高速回路で重要な役割を果たす, しかし、それはしばしば回路設計プロセスのいくつかのステップの1つです. 良い回路は良い配線を保証できない, 良い配線は良い回路図から始まる. 回路図を描くときには, そして、回路全体の信号の流れを考慮しなければならない. 回路図の左から右への正常で安定した信号フローがあるならば, それから、同じ良い信号の流れが PCBボード. できるだけ多くの有用な情報を回路図に与える. 時々、回路設計技師がそこにいないので, 顧客は、私たちに回路問題を解決するのを助けるよう頼みます, デザイナー, この仕事に従事している技術者やエンジニアはとても感謝します, を含む. 共通参照識別子に加えて, 消費電力, エラー耐性, 他の情報は、回路図に与えられるべきです? ここでは、通常の回路図を第一のクラスに変換するためのいくつかの提案です. 波形を加える, ケーシングに関する機械的情報, 印刷線長, ブランク領域コンポーネントを指定する PCBボード; 調整情報を与える, コンポーネント値範囲, 放熱情報, 制御インピーダンス, コメント, と回路概要. あなた自身が配線を設計していない場合, 必ず配線の人をチェックしてください.

この時点で, 小さな予防は100倍の価値がある. 配線の人はあなたが考えるものを理解することを期待しないでください. 配線設計プロセスの初期段階であなたの意見とガイダンスは重要です. あなたが提供することができるより多くの情報, そして、より多くのあなたが全体の配線プロセスに介入, より良い PCBボード あなたが得る. 配線設計工学の仮完成点を設定してください. この「クローズドループ」法は、配線が迷走するのを防ぐことができる, これにより、リワークの可能性を減らす. 配線エンジニアに与えられるべき命令は以下の通りである。回路機能の簡単な説明, の概略図 PCBボード 入出力位置を示す, PCBボード stacking information (for example, その板はどれくらい厚い, どのように多くの層が, そして、各信号層とグランドプレーンの詳細な情報-電力消費, 接地線, アナログ信号, digital signal and RF signal); which signals are required for each layer; require the placement of important components; the exact location of bypass components; which printed lines are important; which lines need to control impedance printing Lines; which lines need to match the length; the size of the components; which printed lines need to be far away from each other; which lines need to be far away (or close) to each other; which components need to be far away (or close) to each other; which components need to be placed on the PCBボード 上に、下に置かれるもの. あまりにも他の人にあまりにも多くの情報がある不満? それは? なし. Aと同じように PCBボード, 位置はすべて. PCBに回路を置く場所, 特定の回路部品のインストール場所, その他の隣接する回路は, どれも非常に重要です.

通常、入力、出力、および電源の位置は決まっています、しかし、それらの間の回路は「彼ら自身の創造性を再生する必要があります。」これは、配線の詳細に注意を払う理由は巨大な報酬をもたらす。キーコンポーネントの位置を開始し、特定の回路と全体のPCBボードを考慮します。最初からキーコンポーネントと信号経路の位置を指定することは、デザインが予想された仕事ゴールに会うのを確実にするのを助けます。正しいデザインを得ることはコストと圧力を減らし、開発サイクルを短縮することができる。ノイズを低減するために増幅器の電力端における電源をバイパスすることは、高速演算増幅器または他の高速回路を含むPCB設計プロセスにおいて非常に重要な局面である。高速演算増幅器をバイパスするための2つの一般的な構成方法がある。電源端子を接地する場合：この方法は、複数の並列コンデンサを使用して、オペアンプの電源ピンを直接接地するために、ほとんどの場合有効である。一般的に言えば、2つの並列コンデンサは十分であるが、並列キャパシタを追加することによって、いくつかの回路に利益をもたらすことがある。異なるキャパシタンス値を有するコンデンサの並列接続は、非常に低いACインピーダンスだけが広い周波数帯の電源ピン上で見られることを確実にするのを助ける。これは、オペアンプの電源供給拒否比減衰周波数に特に重要である。このコンデンサは、増幅器の低減PSRを補償するのに役立つ。多くの10オクターブの範囲で低インピーダンスのグランドパスを維持することは、有害なノイズがオペアンプに入ることができないことを保証するのに役立ちます。図1は、複数のキャパシタを並列に使用する利点を示す。低周波数では、大きなキャパシタは低インピーダンスの接地経路を提供する。しかし、一旦周波数がそれら自身の共振周波数に達すると、コンデンサの静電容量は弱くなり、徐々に誘導性となる。これは、複数のコンデンサを使用することが重要である理由である。一つのコンデンサの周波数応答が低下し始めると、他のコンデンサの周波数応答が働き始めるので、多くの10オクターブ範囲で非常に低いACインピーダンスを維持することができる。オペアンプの電源ピンから直接起動しますキャパシタンス値および物理的サイズを有するキャパシタは、オペアンプの同じ側に配置されるべきであり、増幅器に可能な限り近い位置に配置されるべきである。コンデンサの接地端子は、短いピンまたはプリント線で接地面に直接接続されるべきである。このグランド接続は、電源端子とグランド端子との間の干渉を低減するために、増幅器の負荷端子に可能な限り近くなければならない。このプロセスは、次の最大容量値を有するキャパシタのために繰り返されるべきである。0508のケースサイズの0.01で、コンデンサは非常に低い直列インダクタンスと優れた高周波パフォーマンスを持ちます。電源への電源供給：別の構成方法は、演算増幅器の正および負の電源端子にわたって接続された1つ以上のバイパスコンデンサを使用する。この方法は、回路内に4つのキャパシタを構成することが困難な場合に通常使用される。その不利な点は、コンデンサの両端の電圧が単一の供給バイパス方法の電圧の2倍の値であるので、コンデンサのケースのサイズが増加することができるということである。電圧を増加させるには、装置の定格破壊電圧を増加させる必要がある。しかし，この方法はpsrと歪性能を改善できる。各回路および配線は異なるので、実際の回路の要求に応じてキャパシタの構成、数、容量値を決定する必要がある。いわゆる寄生効果は、あなたのPCBにこびりついて、回路、頭痛と説明できない原因で大きな損害を引き起こすそれらの小さな故障です。高速回路に侵入する寄生容量と寄生インダクタンスである。パッケージピンおよび長いトレースにより形成される寄生インダクタンスを含むことパッドから地面までの寄生容量、パワープレーンへのパッド、およびトレースへのパッド；ビアと他の多くの可能な寄生効果の相互影響。高速回路では、小さな値が回路の性能に影響する。時々何百ものpicofaradsは十分です。逆入力において追加の寄生容量の1 pFしかない場合、周波数領域でほぼ2 dBのスパイクが生じる。寄生容量が十分大きい場合、回路の不安定性および発振を引き起こす。ストリップインダクタンスは考慮すべき別の寄生効果である。それはあまりに長い印刷ラインまたは地面の不足のために起因します。

RはRの相対透過率を表す PCBボード 材料. tは、 PCBボード. D 1は、貫通孔を囲むランドの直径を表す. D 2は接地面の分離孔の直径を表す. すべての寸法は. 0の貫通穴.厚さ157 cm PCBボード 1の寄生インダクタンスを増加させることができる.2 nHと0の寄生容量.5 pFこれは、配線のときに警告を維持する必要がある理由です PCBボード, 寄生効果の影響. 接地面は共通の基準電圧として働く, シールドを提供, can dissipate heat and reduce parasitic inductance (but it also increases parasitic capacitance). グランドプレーンを使用する利点は多いが, それを実行するとき、注意しなければなりません, それは何をすることができますし、できないことにいくつかの制限があるので. 理想的に, PCBの1つの層は接地面として専用にすべきである. これは、全体の飛行機が破壊されていないときに結果を生成します. この専用層のグランドプレーンの面積を他の信号に接続しないようにしてください. 接地面は導体と接地面との間の磁界を除去できるので, 印刷ラインインダクタンスを減らすことができます. 地面のある地域が破壊されるならば, 予期しない寄生インダクタンスは、グランドプレーンの上または下の印刷ラインに導入される. グランドプレーンは通常大きな表面積と断面積, グランドプレーンの抵抗は、値に維持される. 低周波域で, 電流は抵抗の経路を選ぶ, 高周波数帯で, 電流はインピーダンスの経路を選ぶ. しかし, 例外がある, そして時々小さな地面が良い. If the ground plane is moved away from the input or 出力 pads, 高速演算増幅器はよりよく働く. 入力端のグランドプレーンで導入される寄生キャパシタンスのため, オペアンプの入力容量は増加する, 位相マージンを小さくする, それによって不安定を引き起こす. 寄生効果セクションの議論に見られるように, オペアンプの入力の1 pFの静電容量は、非常に明白なスパイクを引き起こすことがありえます. 寄生容量負荷を含む出力における容量負荷はフィードバックループ内の極を引き起こす. これにより位相マージンが小さくなり、回路が不安定になる. できれば, それぞれのグランドおよびグランドプレーンを含むアナログおよびデジタル回路は、切り離されなければならない. 急速な立ち上がりエッジは、電流グリッチが接地面に流れ込むことがある. これらの速い電流スパイクに起因する雑音は、アナログ性能を破壊することができる. アナロググラウンドとデジタルグラウンドは、循環デジタルおよびアナログ接地電流およびノイズを減少させるために共通の接地点に接続されるべきである. 高周波域, 皮膚効果という現象. 表皮効果は結果としてワイヤの外側表面に電流を流す, ワイヤの断面は狭くなる, したがって、DC抵抗を増加させる. 皮膚効果はこの記事の範囲を超えていますが, here is a good approximation formula for the skin depth in the copper wire (in cm, 低感度電気メッキ金属は皮膚効果を減少させる. 配線・遮蔽, PCB上には様々なアナログ信号とデジタル信号がある, 高電圧から低電圧までまたは電流を含む, DCからGHz周波数範囲まで. これらの信号が互いに干渉しないようにするのは非常に難しい.

長い平行線の長さを短くすること PCBボード そして、信号プリントされたワイヤの間の近接は、誘導結合を減らすことができる. 隣接する層の長いトレースの長さを減らすことは容量結合を防ぐことができる. 高いアイソレーションを必要とするシグナル・トレースは異なる層に行きます、そして、彼らが完全に孤立することができないならば, そして、それらの間にグランドプレーンを置く. 直交配線は容量結合を減らす, 接地線は電気シールドを形成する. 制御されたインピーダンスの印刷ラインを形成するときに、この方法を使用することができる. 高周波信号は、通常、制御インピーダンス印刷ライン24上に流れる. それで, プリントラインは特性インピーダンスを維持する, 50キロ. つの共通制御インピーダンス印刷ライン, マイクロストリップライン4及びストリップライン5は、同様の効果を得ることができる, しかし、実装方法は異なります. Hは、グランドプレーンから信号トレースまでの距離を表す, wトレースの幅を表す, tはトレースの厚さを表しますすべての寸法はMILs. RはRの誘電率を表す PCBボード 材料. ストライプ状の制御インピーダンス印刷ラインは、2つの接地面を使用する, そして、信号印刷ラインがそれに固定される. このメソッドは、より多くの印刷ラインを使用します, より多くのPCB層を必要とします, 誘電体厚さの変化に敏感である, そして、それは通常、要求の厳しいアプリケーションでのみ使用されるので、より高価です. 高出力PCBレイアウトは演算増幅器回路設計の成功にとって非常に重要である, 特に高速回路. 良い回路図は良い配線の基礎である回路設計技術者と配線設計技術者の間の緊密な協力は基本的である, 特に部品や配線の位置に関して. 電源をバイパスすることを考慮する必要がある問題, 寄生効果の低減, 地上飛行機の使用, Opampパッケージのインパクト, and プリント回路基板 配線・遮蔽方法.