PCB技術 - 高出力オペアンプ回路用PCB配線とは

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最後のステップの1つです. 高速PCB配線には多くの問題がある, そして、多くの文学が主題に書かれました. 高速回路の配線問題について，実用的な観点から論じた. 主な目的は、新しいユーザーが高速回路のためにPCB配線を設計するとき考慮される必要がある多くの異なる問題を認識するのを助けることです. もう一つの目的は、しばらくの間PCB配線にさらされていない顧客のためのリフレッシュ材料を提供することです. 限られたスペースのため, この記事の詳細はすべての問題をカバーすることはできません, しかし、我々は、サーキットパフォーマンスを改善する際に効果的である重要な分野について議論します, 設計時間の短縮, 修正時刻の保存.

ここでのフォーカスは高速演算増幅器に関する回路であるが、ここで説明した問題点及び方法は一般に他の大部分の高速アナログ回路の配線に適用できる。演算増幅器が非常に高い無線周波数（RF）帯域で動作するとき、回路の性能は主にPCB配線に依存する。それは不注意な配線の影響を受ける場合は、“描画ボード”の良い高性能回路設計であるように見える凡例パフォーマンスをもたらす。配線プロセス全体の重要な詳細に対する事前の配慮および注意は、所望の回路性能を確実にするのを助ける。

概略図

良好な回路図は良い配線を保証しないが、良好な配線は良好な回路図で始まる。回路図を慎重に描画し、回路全体の信号方向を考慮しなければならない。あなたが回路図の左から右への通常の、安定した信号流れを持っているならば、あなたはちょうどPCBの上で良い信号流を持つべきです。できるだけ多くの有用な情報を回路図に与える。回路設計エンジニアが利用できないので、顧客は回路の問題を解決するのを援助するよう依頼します。この仕事をするデザイナー、技術者とエンジニアは、我々を含む非常に感謝します。

あなた自身の配線を設計しない場合は、十分に時間をキャリーのデザインをチェックするために十分なことを許可するようにしてください。少しの予防は、ここの救済策の100倍の価値があります。あなたが考えているものを理解しているケーブルの人を予想しないでください。配線設計プロセスの開始時に入力と指導が重要である。あなたが提供することができるより多くの情報と、あなたが配線プロセスに関与しているより多くのPCBは、結果としてPCBが良いでしょう。ケーブルデザインエンジニアのための仮完成ポイントを設定します。この「クローズドループ」アプローチは配線が起伏しないようにし、再加工の可能性を最小限にする。

ロケーション

PCBのように、場所はすべてです。回路がPCB上に配置され、そこで特定の回路構成要素がインストールされ、他の回路がそれに隣接するものはすべて非常に重要である。

通常、入力、出力および電源位置は予め定められているが、それらの間の回路は「創造的」である必要がある。これは、配線の詳細に注意を払う巨大な配当金を支払うことができる理由です。キーコンポーネントの場所から始めて、回路と全体のPCBを考えてください。最初からキーコンポーネントの位置とシグナルのパスを指定すると、デザインが意図通りに動作することを確認できます。デザインの権利を得るコストとストレスを減らすことができます-開発サイクル短縮。

電源をバイパスする

ノイズを低減するために増幅器の電力側をバイパスすることは、PCB設計プロセスの重要な側面である。高速演算増幅器および他の高速回路の両方にとって重要である。高速演算増幅器をバイパスする2つの一般的な構成がある。電源接地：この方法は、ほとんどの場合、オペアンプの電源ピンを直接接地するために複数のシャントキャパシタを使用して動作します。つのシャントキャパシタは一般に十分であるが、シャントキャパシタを追加することはいくつかの回路にとって有益であり得る。異なるキャパシタンス値を有する並列コンデンサは、電源ピンが広帯域の上の低ACインピーダンスだけを見るのを確実にするのを助ける。これは、特に、動作増幅器のパワー除去比（PSR）減衰周波数で重要である。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tenx範囲の上の低いインピーダンスを維持する接地経路は、有害な雑音がオペレーショナルアンプに入らないことを確実とするのを助けます。図1は、複数のシャントキャパシタを使用する利点を示す。低周波数では、大きなキャパシタが低インピーダンス接地アクセスを提供する。しかし、一旦周波数がそれらの共振周波数に達すると、コンデンサはより容量が小さくなり、より官能的になる。これは、複数のコンデンサを有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たとき、他のコンデンサの周波数応答が遊びに来て、したがって、多くの10オクターブにわたって非常に低いACインピーダンスを維持する。

結論

PCB配線の高レベルは、特に高速回路用の演算増幅器回路設計にとって重要である。良い回路図は良い配線の基礎です回路設計技術者と配線設計技術者の間の密接な調整は、特に部品および配線の配置に関して基本的である。考慮すべき課題としては，バイパス電源，寄生効果の低減，接地面の使用，オペアンプの効果，配線・遮蔽方法などが考えられる。

PCB設計においては、チップ電源におけるバイパスフィルタのようなコンデンサは、可能な限り装置の近くになければならず、典型的な距離は3 mm未満である。

静電容量値の選択は、入力信号の周波数および増幅器の速度に依存する。例えば、400 MHzの増幅器は、接続されている0.01 nFおよび1 nFコンデンサを使用することができる。

コンデンサおよび他のデバイスを購入するとき、私達はまた、自己共振のスウィング周波数に注意を払う必要がある。コンデンサの周りのこの周波数（400 MHz）の自己共振周波数は有益ではない。

PCBを描画するとき、増幅器の入出力信号ピン及び帰還抵抗の下部は他のライン上で動作してはならず、異なるライン間の寄生容量の相互影響を低減し、増幅器をより安定させる

表面実装装置の高周波新エネルギーはより良く、体積は小さい

回路基板の配線は可能な限り短く、また、彼の長くて広い寄生効果

電源ケーブルの処理には、電源ケーブルの寄生特性が悪いDC抵抗と自己誘導であるので、できるだけ電力ケーブルを広くしようとする

8 .増幅器においては、入出力ライン上の電流は非常に小さく、容易に影響を受ける。寄生効果はそれらに非常に有害である

9 cm . 1 cm以上の信号経路では、両端に制御インピーダンスと端子（整合抵抗）を有する伝送線路を使用する方がよい

安定性の問題を解決するための増幅器駆動抵抗および容量性負荷は、直列出力抵抗器を用いて容量性負荷分離を達成するために、オペアンプの近くに抵抗器Routを導入することである。