PCB 기술 - 증폭기 및 비디오 필터 회로기판 설계 기법

회로 기판 설계자의 도구 상자에서 집적 회로 증폭기는 가장 기본적인 구성 요소 모듈 중 하나이며 시장에서 가장 일반적인 제품 중 하나입니다.증폭기는 ADC 구동, 여러 비디오 부하 구동, 비디오 또는 기타 유형의 필터 역할, 고속 기기 신호 구동 등 다양한 기능을 가지고 있습니다. 또한 발진기로 사용할 수 있지만 일부 실제 응용에서는 문제가 될 수 있습니다. 왜냐하면 증폭기는 설계자가 필요할 때만 진동해야 하기 때문입니다. 회로 기판이 잘못 설계되면앰프는 자신의 일을 하고 마음대로 진동할 것이다.그렇다면 디자이너는 이런 유해한 진동을 피하기 위해 무엇을 해야 할까?우리가 이전에 전자학 과정에서 배운 것을 회상해 보면, 즉 진동은 용량, 전기 감각, 피드백과 관련이 있다.따라서 회로 기판을 신중하게 설계하여 관련 없는 용량과 감지 피드백 경로를 줄이거나 제거하는 것이 중요합니다.이 문서에서는 13개의 레이아웃 설계 지침을 제공합니다.

회로 기판, 부하 (특히 커패시터 부하) 및/또는 레이아웃 설계는 보이지 않는 커패시터와 전기 감각을 제공합니다.또한 회로 기판 주위의 바이패스 콘덴서로 유입되는 전류는 다른 경로를 생성하여 왜곡을 일으킬 수 있습니다.따라서 왜곡을 줄일 수 있다고 주장하는 일부 기술은 실제로 역효과를 낳으며 진동을 피하는 설계 규칙과 배치됩니다.(디자이너의 일은 결코 쉬운 일이 아니다. 이것은 사실이다.) 그렇다면 증폭기나 비디오 필터의 레이아웃을 설계할 때 전반적인 균형을 유지하고 왜곡과 진동을 줄이기 위해 무엇을 고려해야 합니까?

먼저 발진기를 보세요.증폭기가 용량성 부하를 직접 구동하는 데 사용될 때, 부하는 증폭기의 출력 저항과 위상 지연을 가지게 되며, 위상 지연은 펄스 피크나 진동을 초래하게 된다.일부 증폭기는 용량성 부하를 직접 구동할 수 있지만, 일부 증폭기는 증폭기의 출력에 작은 직렬 저항(Rs)을 추가하여 증폭기의 안정성과 안정적인 시간 성능을 향상시켜야 한다.

고주파 증폭기는 회로 배치로 인한 왜곡의 영향을 받기 쉽다.오디오 증폭기와 같은 저주파 증폭기에도 매우 엄격한 왜곡 요구가 있습니다.왜곡(THD)은 오디오 품질의 주요 지표입니다.따라서 레이아웃으로 인한 왜곡을 줄이는 것이 중요합니다.

고주파 PCB 레이아웃 설계의 주요 규칙은 고주파 바이패스 콘덴서를 가능한 한 패키지된 전원 핀에 가깝게 하는 것이다.그러나 실험에 따르면 고주파 바이패스 콘덴서의 연결 흔적선을 약간 연장하면 평탄도와 차분 이득을 높여 왜곡을 줄일 수 있다.디자인 규칙은 당연히 유익하다. 디자이너의 실험 경험도 매우 유용하다. 규칙이 현실과 일치하도록 보장할 수 있다.

회로 기판에 비디오 필터 드라이브를 설계할 때는 최적의 신호 무결성을 위해 입력 결합 콘덴서와 엔드 접합 저항기가 입력 핀에 가까워야 합니다.그림 3은 비디오 필터 / 드라이브의 일반적인 AC 결합 입력 구성을 보여줍니다.이 구성에서 0.1uF 세라믹 콘덴서는 AC 결합 입력 신호에 사용됩니다.입력 신호가 지전위보다 낮지 않으면 고정 회로가 작동하지 않습니다;그러나 입력 신호가 지전위보다 낮으면 고정 회로는 동기화 단자의 최소 전압을 지전위보다 정확히 낮게 설정합니다.고정 회로에 설정된 입력 레벨은 내부 직류 오프셋과 결합하여 출력 신호를 약 250mV로 수용 가능한 범위 내에서 유지합니다.

최고 출력 신호 품질을 얻기 위해 직렬 단자 접합 저항기는 가능한 한 어셈블리의 출력 핀에 접근해야 합니다.이것은 드라이브 출력에 대한 기생 용량과 기생 전기 감각의 영향을 크게 줄일 것이다.

13 보드 설계 규칙:

1) RTM (제품 설명서 자세히 보기).증폭기의 데이터 테이블은 일반적으로 최소 안정 이득을 요구합니다.이 지수는 매우 중요하다.증폭기의 작동 이득이 권장되는 최소 안정 이득보다 작으면 진동이 발생할 수 있습니다.

2) 지면을 사용합니다.이것은 부품에 저전감 접지 연결을 제공하는 가장 좋은 방식이다.

3) 증폭기 아래쪽과 주변의 접지평면을 떼어내고 감지 핀들 근처의 접지를 떼어낸다.고속 증폭기의 입력과 출력 핀들 부근의 접지 평면을 철거하여 잡다한 용량을 줄인다.마찬가지로 앰프 아래와 주변의 접지 평면을 제거하는 것도 도움이 됩니다.

4) 서피스를 사용하여 어셈블리를 설치합니다.이런 유형의 부속품의 발 유도 감각은 매우 작다.

5) 핀의 길이를 최대한 짧게 유지합니다.핀의 길이를 줄이면 증폭기 반상 입력단의 직렬 전감을 줄일 수 있다.

6) 슬롯을 사용하지 마십시오.콘센트를 사용하지 않거나 내장형 설치를 최대한 사용하여 감전을 줄입니다.

7 권장 피드백 저항값을 사용합니다.이 점은 전류 피드백 증폭기를 사용할 때 매우 중요하다.

8) 콘덴서와 같은 비선형 컴포넌트를 앰프의 직접 피드백 회로에 사용하지 마십시오.

9) 피드백 저항기는 단위 이득 구성을 실현하는 데 사용된다.표준 전압 추종기 회로를 사용하지 마십시오.

10) 바이패스 콘덴서를 사용합니다.각 전원 공급 장치에 바이패스 콘덴서를 추가하면 전원 공급 장치의 핀에 대한 환류 경로 임피던스를 줄이고 전원 잡음 억제 능력을 향상시키며 전원 케이블을 고주파 필터링할 수 있습니다.대부분의 제조업체는 6.8uF Tan 콘덴서와 0.1uF 세라믹 콘덴서를 권장합니다.최적의 성능을 위해 콘덴서의 배치는 6.8uF 콘덴서와 전원 핀의 거리는 0.75인치, 0.1uF 콘덴서와 전원 핀의 거리는 0.1인치를 초과할 수 없다는 규칙을 준수해야 합니다.둘 사이의 거리가 증가하면 케이블 연결 감각의 증가로 인해 콘덴서의 필터 효과가 감소합니다.그러나 이 거리가 조금 길면 왜곡 성능이 향상된다는 실험 결과가 나왔기 때문에 왜곡 요소와 저울질해야 한다.

11) 왜곡을 줄이기 위해 바이패스 콘덴서를 조정합니다.단일 연산 증폭기가 접지 전류 경로로 인해 왜곡되면 바이패스 컴포넌트를 조정하여 접지 전류를 조정하여 입력 컴포넌트에서 멀어지게 할 수 있습니다.이것은 간단하다. 바이패스 콘덴서를 조정하여 접지 연결을 입력에서 멀리 떨어뜨리면 된다.

12) 비디오 필터의 경우 출력 핀에 직렬 단자 연결 저항기를 가까이 둡니다.이렇게 하면 기생용량이 필터 출력 드라이브에 미치는 영향을 최대한 줄여 출력단의 진동을 피할 수 있다.

13) 최적의 신호 무결성을 위해 입력 결합 콘덴서와 엔드 접합 저항기를 입력 핀에 가까이 놓습니다.

보드 레이아웃은 시스템 성능에 큰 영향을 미칩니다.따라서 배치 설계 단계에서 오류가 발생하지 않도록 주의 깊게 모니터링해야 합니다.