circuit board manufacturers near me pcb company

Pozdrav i dobrodošli u seriju TI

Precision Lab o

tehnikama rasporeda PCB -a za op pojačala.

U ovom predavanju raspravljat ćemo o

nekim uobičajenim pitanjima i najboljim

praksama u vezi mješovitih

signala, uzemljenja i zaobilaznih

kondenzatora za raspored pojačala.

U prvom

videu ove serije

pogledali smo parazitske

impedancije tragova op pojačala,

uključujući njihove uzroke,

posljedice i rješenja.

Sada ćemo razmotriti

neke šire probleme vezane

uz raspored PC op -amp pojačala.

Počet ćemo s osvrtom

na važnost odvajanja

analognih i digitalnih signala

kako bismo izbjegli neželjeno spajanje

u krugove pojačala.

Odatle ćemo pokriti nekoliko

savjeta o ispravnom uzemljenju.

Utemeljenje samo po

sebi velika je tema

s dosta dubine.

No, ovdje ćemo se usredotočiti na neke

od najvažnijih

praksi utemeljenja.

Konačno, razmotrit ćemo

upotrebu zaobilaznih kondenzatora

na dovodnim pinovima,

tehnika koja je dobro poznata,

ali nije uvijek dobro razumljiva.

U prethodnom videu smo

obradili

ranjivosti paralelnih tragova na

neželjeno povezivanje signala.

Na primjer, dva

paralelna traga signala

mogu tvoriti dvije metalne

ploče kondenzatora

i omogućiti

kapacitivnu spregu.

Slično, dva

paralelna traga signala

mogu doživjeti induktivnu

spregu prema Faradayevu zakonu.

Ove

mogućnosti još

više zabrinjavaju kada se digitalni

i analogni signali

postavljaju jedan blizu drugog.

Brze i oštre promjene

razina digitalnog napona

zajedno s njihovim

brzinskim strujnim impulsima

mogu stvoriti probleme

osjetljivijim analognim krugovima.

To ne vrijedi samo

za analogne signale

već i za

tragove snage i ravnine.

Slijedom toga, važno

je držati odvojene tragove signala,

tragove napajanja i trenutne povratne

putove analognih i digitalnih krugova

kad god je to moguće.

Održavanje tragova odvojenim

može biti jednostavno,

ali osiguravanje da se trenutni

povratni putevi ne križaju

može biti veći izazov.

Iz tog razloga

, najjednostavnije rješenje

je tipično

pregraditi ploču

na analogne i

digitalne dijelove.

Ova jednostavna strategija osigurava da se

analogna kola drže odvojeno

od digitalnih kola.

Važno je napomenuti

da to ne znači

dvije neovisne zemaljske ravnine.

Iako bi

povrat strujnih putova

za analogne i digitalne

signale trebao biti odvojen,

pobrinite se da su analogni

i digitalni uzemljeni još uvijek

povezani

čvrstom ravninom uzemljenja.

Trebao bi postojati samo

jedan čvor uzemljenja.

Uskoro ćemo

detaljnije obraditi uzemljenje.

Evo primjera

ploče u razvoju.

U središtu ploče nalazi

se analogno -digitalni pretvarač

ili ADC.

ADC ima analogne

signale koji

dolaze s lijeve strane i

digitalne signale

koji izlaze s desne strane.

Signali gornjeg sloja su

crvene boje, a signali donjeg sloja

plave boje.

Uočite da se

svi analogni signali

s odgovarajućim

komponentama i tragovima

drže na lijevoj

strani ploče.

Svi digitalni

signali drže se zdesna.

Ovo je dobar način za smanjenje

neželjene sprege signala.

Pri odvajanju analognih i

digitalnih dijelova ploče

, prirodno je

sljedeće pitanje

što treba učiniti

s čvorom uzemljenja?

Uzemljenje je komplicirana tema

s puno dobrih praksi koje

treba slijediti, a

loše uzemljenje može

dovesti do svih vrsta problema s

performansama

koje je teško dijagnosticirati.

Dakle, to je tema koju

ne treba zanemariti.

Srećom, postoji nekoliko

jednostavnih tehnika

koje se mogu koristiti za

sprječavanje mnogih problema.

Kao prvo, dobra je ideja

imati barem jednu čvrstu ravninu tla,

a ne

niz tragova tla.

To omogućuje trenutnim povratnim stazama

da pronađu prikladnije rute

s manjom parazitskom impedancijom

i smanjuje rizik

od problema s trenutnom petljom.

Slično tome,

važno je držati

ravninu tla što je moguće nesmetanijom kako

bi se povećala ta prednost.

Kao što je već spomenuto,

analogne i digitalne

sekcije ploče trebaju

biti pregrađene

tako da se putevi povratne struje

u ravnini uzemljenja

ne križaju,

uzrokujući neželjeno

spajanje šuma iz

digitalnog

sklopa u analogno kolo.

U isto vrijeme

, jednaka ravnina uzemljenja

za analogne i

digitalne krugove

pomaže osigurati univerzalni

napon uzemljenja za sustav.

Zato držite

ravninu uzemljenja spojenom,

ali nemojte miješati

analogni i digitalni krug.

U primjeru na

ovom slajdu

možete vidjeti problem

uzrokovan lošim uzemljenjem.

S lijeve

strane ploča je dizajnirana

da odvoji analogni i

digitalni krug odvojeno.

To je dobro i pomaže

u izbjegavanju

križanja analognih i digitalnih tragova,

zaliha i trenutnih povratnih

putova.

Međutim, ploča

ima dvije potpuno

podijeljene ravnine tla

koje nisu povezane.

Zbog ovog

razdvajanja uzemljenih čvorova,

struja koja se pokušava

vratiti s jedne strane ploče

s druge morat će

pronaći vanjski povratni put.

Na primjer, trenutni

povratni put ADC -a

možda će morati ići dugim putem

kroz vanjsko napajanje.

To rezultira velikom

parazitskom impedancijom, koja

može narušiti

integritet signala i također

stvoriti nepredvidljivu

razliku napona između

čvorova uzemljenja.

Desno, circuit board manufacturing dizajn PCB -a

pokazuje ispravnu

podjelu ploče.

Analogni i digitalni

odjeljak su odvojeni,

ali postoji zajedničko

uzemljenje.

Ovo nije jedini

način postavljanja zajedničkog temelja,

već je to jednostavna

i učinkovita metoda.

Jedna tehnika koja se može

upotrijebiti za osiguravanje ovog rezultata

je inicijalno usmjeravanje

ploče s dvije odvojene

ravnine zemlje, jedna za digitalne signale

i jedna za analogne signale.

Nakon što je

usmjeravanje dovršeno,

mogu se spojiti uzemljene ravnine.

Na ovaj način, analogni

i digitalni odsjek

drže se podijeljeni dok

imaju zajedničko uporište.

Na kraju, obavezno

postavite vias za povezivanje

ravnina tla s drugim

porama i tragovima tla.

Ako se različite točke

na čvoru zemlje

razdvoje dugim putem

ili se potpuno odvoje,

one mogu razviti

naponske razlike.

Drugim riječima, neće

svaka točka označena

tlom zapravo

biti na 0 volti,

baš kao i pri

razdvajanju ravnina tla.

Vijasi za uzemljenje pomogli su u povezivanju

tla i

održavanju stalnog napona

na višeslojnoj ploči.

Iz tog razloga, posebno je

važno postaviti uzemljenje blizu

svakog pin -a ili priključka komponente

koji je spojen na masu.

Pogledajmo

neke od

tehnika uzemljenja u praksi.

Ovdje imamo izgled op pojačala

u razvoju.

Igle operativnog pojačala označene

crvenom bojom nalaze se na gornjem sloju

i okružene su

čvrstom ravninom uzemljenja.

Na donjem sloju u plavoj boji

nalazi se još jedna čvrsta tlo.

Ovdje prikazani

signali su analogni

i nema digitalne

komunikacije.

Uočite kako se

donja ravnina

tla održava

što je moguće čvršćom i neprekinutom.

S

izuzetkom jednog traga,

svi ostali tragovi i

komponente ograničeni su na gornji sloj.

To

olakšava povratnim strujnim

putevima prelazak donjeg

sloja bez potrebe

za prelaskom na nepotrebno

duge staze koje

bi mogle biti sklone

sprezanju buke ili parazitskoj impedanciji.

Također imajte na umu da

postoji nekoliko komponenti

s vias prema zemlji.

Ti mjerni

spojevi spajaju uzemljivač komponenti

s okolnom

ravninom uzemljenja na gornjem sloju

i ravninom uzemljenja

na donjem sloju.

To pomaže da se osigura da su svi

dijelovi čvora uzemljenja

zapravo

pod istim naponom.

Kad se izgled

približi završetku

, dizajner može odlučiti

dodati i vias za šivanje.

Vijače za šivanje su rupice

postavljene u pravilnim razmacima

na ploči koje

pomažu u vezivanju

čvora uzemljenja.

Posljednja tema koja će biti

obrađena u ovom videu

je zaobilazni kondenzatori.

Zaobilazni kondenzatori smješteni su u

blizini pinova za napajanje op pojačala

i spojeni su

od napajanja na masu.

Mnogi inženjeri znaju da su

zaobilazni kondenzatori važni,

ali ne i zašto su važni.

Pojačala su dizajnirana s

čistim

izvorima napajanja niske impedancije.

U praksi, međutim,

opskrbe naponom

nisu uvijek čiste

ili niske impedancije koliko se želi.

Na niskim frekvencijama pojačala

imaju dobre

omjere odbijanja napajanja, često se

u tehničkim listovima skraćuju

kao PSRR.

Drugim riječima, na

izlaz

pojačala ne utječe u velikoj mjeri

promjena napajanja

pod pretpostavkom da izlaz ostaje

u linearnom radnom području

između napona napajanja.

Međutim, prirodni PSRR

su pojačala

s frekvencijom, pa veća

frekvencija šuma na napajanju

lakše utječe

na izlaz op pojačala.

Za suzbijanje ovog

neželjenog ishoda,

zaobilazni kondenzatori mogu se

postaviti između dovoda za

napajanje i mase.

To omogućuje šumu koji

dolazi do pojačala

da pronađe nisku impedanciju

prema zemlji na visokoj frekvenciji.

Zaobilazni kondenzator također

pomaže pojačalu nositi se

s prolaznim strujama.

Tijekom

rada pojačalo će možda

morati opterećenjem dati naglo

promjenjivu struju.

U nedostatku

zaobilaznih kondenzatora,

ovo povećanje struje

morat će doći

iz jednog od izvora napajanja.

Struja će dolaziti

iz naponskog napajanja,

prolaziti kroz op

pojačalo i opterećenje,

a zatim se vraćati u napajanje.

Ako je opskrba daleko

od pojačala, što

može biti slučaj u

složenijim rasporedima,

tada put opskrbne

struje do pojačala

može imati induktivni

učinak, kao što je prikazano

u krugu s lijeve strane.

Promjene u opskrbnoj

struji mogu dovesti

do promjena

napona napajanja koje vidi pojačalo.

To može imati loše posljedice

na izlazni signal.

Postavljanje zaobilaznog kondenzatora

pomaže u rješavanju ovog problema

pružajući kratki povratni

put za izlaznu struju

kako je prikazano u

krugu s desne strane.

U slučajevima kada je pojačalu potrebna

prijelazna struja

, zaobilazni kondenzator

može osigurati tu privremenu

struju i brzi povratni put

od zemlje do

pina za napajanje pojačala.

Tako

se izbjegava induktivni put napajanja,

a dovod i

izlaz pojačala mogu ostati stabilniji.

Zapamtite da biste za

postizanje ovog učinka

trebali postaviti

svoj premosnički kondenzator

što je moguće bliže priključku za

napajanje pojačala.

Ako je zaobilazni kondenzator

postavljen daleko od

pina za napajanje operacijskog pojačala, tada

će imati dugačak trag

s parazitskom

induktivnošću prema pojačalu,

čime će se poništiti svrha

posjedovanja zaobilaznog kondenzatora.

Također biste trebali

osigurati da

trag napajanja prolazi kroz kondenzator

prije nego što dođe do pojačala.

Opet, ako zaobilazni

kondenzator nije

postavljen između

napajanja i pojačala,

tada je svrha

kondenzatora poražena.

Ponekad se koriste dva zaobilazna

kondenzatora različitog

kapaciteta.

Manji kondenzator

može djelovati tako da osigura

brze prijelazne struje,

dok će veći

kondenzator filtrirati

veći pojas šuma.

Korištenje dva zaobilazna

kondenzatora također

smanjuje ekvivalentnu

parazitsku otpornost

kondenzatora u stvarnom svijetu.

Ako je potrebno više

kondenzatora,

postavite kondenzator

s najmanjim kapacitetom

najbližim

pinu uređaja.

U prethodnom

primjeru smo

pogledali jednostavan raspored pojačala

i njegovo uzemljenje.

Isti prikaz primjera

također pokazuje

kako postaviti zaobilazne kondenzatore.

Pogledajte VCC i

VEE pinove op pojačala.

Uočite da imaju

kondenzatore za razdvajanje

i da su ti kondenzatori

postavljeni što je moguće bliže opskrbnim

pinovima.

Opet, kad god se dva

kondenzatora stave na isti priključni

pin, manji

kondenzatori trebaju

biti bliži pinu

od većeg kondenzatora.

Na primjer, uobičajene

zaobilazne vrijednosti kondenzatora

uključuju jedan mikrofarad

i 100 nanofarada,

pri čemu je 100 nanofarada

često minimalni

kapacitet razdvajanja preporučen

u tehničkom listu.

Ako se jedan mikrofarad i

100 nanofaradnih

kondenzatora stave blizu

istog napajanja,

kondenzator od 100 nanofarada

treba postaviti bliže.

Također je važno napomenuti

da trag iz

izvora napajanja prolazi

kroz kondenzatore

prije nego što pređe u opskrbne

pinove samog pojačala.

Ovo je važno za

osiguravanje funkcije zaobilaznih kondenzatora

kako je predviđeno.

Konačno, zapamtite da

pinovi za napajanje spojeni

na masu, kao što je V

minus pin u jednoj

konfiguraciji napajanja, ne

trebaju zaobilazne kondenzatore.

Ukratko, snažni

raspored pojačala

uključuje više od jednostavnog

usmjeravanja nekih tragova.

U ovoj smo prezentaciji

obradili

važnost odvajanja analognih

i digitalnih signala

, primjerenog uzemljenja i

postavljanja zaobilaznih kondenzatora.

Iako nije iscrpan popis

tehnika postavljanja op -pojačala

, popis tema obuhvaćenih

ovim nizom prezentacija

trebao bi vam pružiti

čvrste temelje i samopouzdanje

za vaš dizajn PC -a op

-amp.

To je sve za sada.

Hvala na gledanju.

Related Posts

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *