XEM XÉT CHUNG

Do sự khác biệt đáng kể giữa mạch tương tự và mạch kỹ thuật số, phần tương tự của mạch phải được tách biệt khỏi phần còn lại của mạch và phải tuân thủ các phương pháp và quy tắc đặc biệt khi nối dây. Ảnh hưởng của đặc tính PCB không lý tưởng trở nên đặc biệt dễ nhận thấy trong các mạch analog tần số cao, nhưng các lỗi chung được mô tả trong bài viết này có thể ảnh hưởng đến hiệu suất của các thiết bị hoạt động ngay cả trong dải tần số âm thanh.

Mục đích của bài viết này là thảo luận về những lỗi thường gặp của các nhà thiết kế PCB, mô tả tác động của những lỗi này đến hiệu suất chất lượng và đưa ra các đề xuất để giải quyết các vấn đề phát sinh.

Bảng mạch in - thành phần mạch

Chỉ trong một số trường hợp hiếm hoi, mạch tương tự PCB mới có thể được định tuyến sao cho những ảnh hưởng mà nó đưa ra không có bất kỳ ảnh hưởng nào đến hoạt động của mạch. Đồng thời, bất kỳ tác động nào như vậy có thể được giảm thiểu để các đặc tính của mạch tương tự của thiết bị giống như của mô hình và nguyên mẫu.

Bố trí

Các nhà phát triển mạch kỹ thuật số có thể sửa các lỗi nhỏ trên bo mạch được sản xuất bằng cách thêm các nút nhảy vào nó hoặc ngược lại, loại bỏ các dây dẫn không cần thiết, thực hiện các thay đổi đối với hoạt động của chip lập trình, v.v., chuyển rất nhanh sang bước phát triển tiếp theo. Đây không phải là trường hợp cho một mạch tương tự. Một số lỗi phổ biến được thảo luận trong bài viết này không thể sửa được bằng cách thêm dây nối hoặc loại bỏ dây dẫn dư thừa. Họ có thể và sẽ khiến toàn bộ bảng mạch in không thể hoạt động được.

Điều rất quan trọng đối với một nhà thiết kế mạch kỹ thuật số sử dụng các phương pháp hiệu chỉnh như vậy là phải đọc và hiểu rõ tài liệu được trình bày trong bài viết này trước khi đưa thiết kế vào sản xuất. Một chút chú ý đến thiết kế và thảo luận về các lựa chọn khả thi sẽ không chỉ ngăn PCB trở thành phế liệu mà còn giảm chi phí do lỗi tổng thể trong một phần tương tự nhỏ của mạch. Việc tìm ra lỗi và sửa chúng có thể khiến bạn mất hàng trăm giờ. Việc tạo nguyên mẫu có thể giảm thời gian này xuống còn một ngày hoặc ít hơn. Breadboard tất cả các mạch tương tự của bạn.

Nguồn nhiễu và nhiễu

Nhiễu và nhiễu là những yếu tố chính hạn chế chất lượng của mạch. Nhiễu có thể được phát ra từ các nguồn hoặc được tạo ra trên các phần tử mạch. Mạch analog thường nằm trên bảng mạch in cùng với các linh kiện kỹ thuật số tốc độ cao, bao gồm bộ xử lý tín hiệu số (DSP).

Tín hiệu logic tần số cao tạo ra nhiễu tần số vô tuyến (RFI) đáng kể. Số lượng nguồn phát ra tiếng ồn là rất lớn: nguồn cung cấp năng lượng chính cho hệ thống kỹ thuật số, điện thoại di động, đài phát thanh và truyền hình, nguồn cung cấp năng lượng cho đèn huỳnh quang, máy tính cá nhân, phóng điện sét, v.v. Ngay cả khi mạch analog hoạt động ở dải tần số âm thanh, RFI vẫn có thể tạo ra nhiễu đáng chú ý ở tín hiệu đầu ra.

CÁC DANH MỤC PCB

Việc lựa chọn thiết kế PCB là một yếu tố quan trọng trong việc xác định hiệu suất cơ học của toàn bộ thiết bị. Để sản xuất bảng mạch in, vật liệu có mức chất lượng khác nhau được sử dụng. Sẽ phù hợp và thuận tiện nhất cho nhà phát triển nếu nhà sản xuất PCB nằm gần đó. Trong trường hợp này, có thể dễ dàng kiểm soát điện trở suất và hằng số điện môi - các thông số chính của vật liệu bảng mạch in. Thật không may, điều này là chưa đủ và kiến ​​thức về các thông số khác như tính dễ cháy, độ ổn định nhiệt độ cao và hệ số hút ẩm thường là cần thiết. Những thông số này chỉ có nhà sản xuất linh kiện sử dụng trong sản xuất bảng mạch in mới có thể biết được.

Vật liệu phân lớp được chỉ định bởi các chỉ số FR (chống cháy) và G. Vật liệu có chỉ số FR-1 có tính dễ cháy cao nhất và FR-5 ít nhất. Vật liệu có chỉ số G10 và G11 có những đặc tính đặc biệt. Các vật liệu của bảng mạch in được đưa ra trong bảng. 1.

Không sử dụng PCB loại FR-1. Có nhiều ví dụ về PCB FR-1 bị hư hỏng do nhiệt từ các thành phần công suất cao. Bảng mạch in thuộc loại này giống với bìa cứng hơn.

FR-4 thường được sử dụng trong sản xuất thiết bị công nghiệp, còn FR-2 được sử dụng trong sản xuất đồ gia dụng. Hai loại này được tiêu chuẩn hóa trong ngành và bảng mạch FR-2 và FR-4 thường phù hợp với hầu hết các ứng dụng. Nhưng đôi khi sự không hoàn hảo về đặc tính của các loại này buộc phải sử dụng các vật liệu khác. Ví dụ, đối với các ứng dụng tần số rất cao, PTFE và thậm chí cả gốm sứ được sử dụng làm vật liệu bảng mạch in. Tuy nhiên, vật liệu PCB càng kỳ lạ thì giá có thể càng cao.

Khi chọn vật liệu PCB, hãy đặc biệt chú ý đến khả năng hút ẩm của nó, vì thông số này có thể có tác động tiêu cực mạnh đến các đặc tính mong muốn của bo mạch - điện trở bề mặt, rò rỉ, đặc tính cách điện cao áp (đánh thủng và phát ra tia lửa điện) và độ bền cơ học. Cũng chú ý đến nhiệt độ hoạt động. Các điểm nóng có thể xảy ra ở những nơi không ngờ tới, chẳng hạn như gần các mạch tích hợp kỹ thuật số lớn chuyển đổi ở tần số cao. Nếu những khu vực như vậy nằm ngay bên dưới các thành phần analog, nhiệt độ tăng lên có thể ảnh hưởng đến hiệu suất của mạch analog.

Bảng 1

Thể loại	Thành phần, bình luận
KHÔNG ai	giấy, thành phần phenolic: ép và dập ở nhiệt độ phòng, độ hút ẩm cao
KHÔNG ai	giấy, thành phần phenolic: áp dụng cho bảng mạch in một mặt của đồ dùng gia đình, hệ số hút nước thấp
KHÔNG ai	giấy, thành phần epoxy: phát triển với các đặc tính cơ và điện tốt
KHÔNG ai	sợi thủy tinh, thành phần epoxy: tính chất cơ và điện tuyệt vời
KHÔNG ai	sợi thủy tinh, thành phần epoxy: cường độ cao ở nhiệt độ cao, không cháy
G10	sợi thủy tinh, thành phần epoxy: đặc tính cách nhiệt cao, độ bền cao nhất của sợi thủy tinh, hệ số hút ẩm thấp
G11	sợi thủy tinh, thành phần epoxy: độ bền uốn cao ở nhiệt độ cao, khả năng kháng dung môi cao

Sau khi vật liệu PCB được chọn, độ dày của lá PCB cần được xác định. Tham số này chủ yếu được chọn dựa trên giá trị tối đa của dòng điện chạy qua. Nếu có thể, hãy cố gắng tránh sử dụng giấy bạc quá mỏng.

SỐ TẦNG CỦA BẢNG IN ẤN.

Bảng mạch in một lớp

Các mạch điện tử rất đơn giản được chế tạo trên các bo mạch một mặt sử dụng vật liệu giấy bạc rẻ tiền (FR-1 hoặc FR-2) và thường có nhiều nút nhảy, giống như các bo mạch hai mặt. Cách tạo bảng mạch in này chỉ được khuyến nghị cho các mạch tần số thấp. Vì những lý do được mô tả dưới đây, Bảng mạch in một mặt rất dễ bị nhiễu. Một PCB một mặt tốt rất khó thiết kế vì nhiều lý do. Tuy nhiên, cũng có những bảng tốt loại này nhưng khi phát triển chúng, bạn cần phải suy nghĩ rất nhiều trước.

Bảng mạch in hai lớp

Ở cấp độ tiếp theo là các bảng mạch in hai mặt, trong hầu hết các trường hợp sử dụng FR-4 làm vật liệu nền, mặc dù đôi khi FR-2 cũng được tìm thấy. Việc sử dụng FR-4 được ưu tiên hơn vì các lỗ trên bảng mạch in làm từ vật liệu này có chất lượng tốt hơn. Mạch trên bảng mạch in hai mặt dễ nối dây hơn nhiều vì Trong hai lớp, việc định tuyến các tuyến đường giao nhau sẽ dễ dàng hơn. Tuy nhiên, đối với các mạch tương tự, không nên dùng đường chéo. Nếu có thể, lớp dưới cùng (dưới cùng) phải được phân bổ cho đa giác mặt đất và các tín hiệu còn lại sẽ được chuyển đến lớp trên cùng (trên cùng). Sử dụng bãi chôn lấp làm xe buýt mặt đất mang lại một số lợi ích:

• dây chung là dây được nối thường xuyên nhất trong mạch điện; vì vậy việc có nhiều dây chung để đơn giản hóa việc đi dây là điều hợp lý.
• tăng độ bền cơ học của bảng.
• điện trở của tất cả các kết nối với dây chung giảm, từ đó làm giảm tiếng ồn và nhiễu.
• Điện dung phân bố cho mỗi mạch điện được tăng lên, giúp triệt tiêu nhiễu bức xạ.
• đa giác, là một màn hình, ngăn chặn các tín hiệu thu được phát ra từ các nguồn nằm ở cạnh của đa giác.

Các bảng mạch in hai mặt, mặc dù có tất cả các ưu điểm, nhưng không phải là loại tốt nhất, đặc biệt đối với các mạch tín hiệu nhỏ hoặc tốc độ cao. Nói chung, độ dày PCB, tức là khoảng cách giữa các lớp mạ là 1,5 mm, quá lớn để có thể nhận ra đầy đủ một số ưu điểm của bảng mạch in hai lớp nêu trên. Ví dụ, dung lượng được phân bổ quá nhỏ do khoảng cách lớn như vậy.

Bảng mạch in nhiều lớp

Thiết kế mạch có trách nhiệm đòi hỏi bảng mạch in nhiều lớp (MPB). Một số lý do cho việc sử dụng chúng là rõ ràng:

• Việc phân phối bus điện cũng thuận tiện như bus dây thông thường; nếu các đa giác trên một lớp riêng biệt được sử dụng làm bus điện thì việc cấp nguồn cho từng phần tử mạch bằng vias là khá đơn giản;
• các lớp tín hiệu được giải phóng khỏi các bus điện, tạo điều kiện thuận lợi cho việc đi dây của dây dẫn tín hiệu;
• Điện dung phân tán xuất hiện giữa đa giác mặt đất và nguồn, giúp giảm nhiễu tần số cao.

Ngoài những lý do này để sử dụng bảng mạch in nhiều lớp, còn có những lý do khác ít rõ ràng hơn:

• triệt tiêu tốt hơn nhiễu điện từ (EMI) và tần số vô tuyến (RFI) nhờ hiệu ứng phản xạ (hiệu ứng mặt phẳng hình ảnh), được biết đến từ thời Marconi. Khi một dây dẫn được đặt gần một bề mặt dẫn điện phẳng, hầu hết dòng phản hồi tần số cao sẽ chạy dọc theo mặt phẳng ngay bên dưới dây dẫn. Chiều của dòng điện này sẽ ngược chiều với chiều dòng điện trong dây dẫn. Như vậy, sự phản xạ của dây dẫn trong mặt phẳng sẽ tạo ra đường truyền tín hiệu. Vì dòng điện trong dây dẫn và trong mặt phẳng có độ lớn bằng nhau và ngược chiều nên tạo ra sự giảm nhiễu bức xạ. Hiệu ứng phản chiếu chỉ hoạt động hiệu quả với các đa giác liền khối liền mạch (đây có thể là cả đa giác nền và đa giác lũy thừa). Bất kỳ sự mất mát nào về tính toàn vẹn sẽ làm giảm khả năng ngăn chặn nhiễu.
• giảm chi phí tổng thể trong sản xuất quy mô nhỏ. Mặc dù việc sản xuất bảng mạch in nhiều lớp đắt hơn nhưng khả năng phát thải của chúng vẫn thấp hơn so với bảng mạch một lớp và hai lớp. Do đó, trong một số trường hợp, việc chỉ sử dụng bảng nhiều lớp sẽ cho phép bạn đáp ứng các yêu cầu về bức xạ đặt ra trong quá trình phát triển và không phải thực hiện các thử nghiệm và thử nghiệm bổ sung. Việc sử dụng MFP có thể giảm mức độ ồn bức xạ xuống 20 dB so với bo mạch hai lớp.

Thứ tự lớp

Các nhà thiết kế thiếu kinh nghiệm thường có một số nhầm lẫn về thứ tự tối ưu của các lớp PCB. Ví dụ, hãy lấy buồng 4 lớp chứa hai lớp tín hiệu và hai lớp đa giác - một lớp đất và một lớp năng lượng. Thứ tự lớp tốt nhất là gì? Các lớp tín hiệu giữa các đa giác sẽ đóng vai trò là màn hình? Hay chúng ta nên tạo các lớp đa giác bên trong để giảm nhiễu của các lớp tín hiệu?

Một điều quan trọng cần ghi nhớ khi giải quyết vấn đề này là vị trí của các lớp thường không thực sự quan trọng, bởi vì các thành phần vẫn nằm ở các lớp bên ngoài và các bus cung cấp tín hiệu đến thiết bị đầu cuối của chúng đôi khi đi qua tất cả các lớp. các lớp. Vì vậy, bất kỳ hiệu ứng màn hình nào cũng chỉ là sự thỏa hiệp. Trong trường hợp này, tốt hơn hết bạn nên quan tâm đến việc tạo ra công suất phân bổ lớn giữa đa giác nguồn và đa giác mặt đất, đặt chúng vào các lớp bên trong.

Một ưu điểm khác của việc đặt các lớp tín hiệu bên ngoài là có sẵn tín hiệu để thử nghiệm cũng như khả năng sửa đổi các kết nối. Bất kỳ ai đã từng thay đổi kết nối của dây dẫn nằm ở các lớp bên trong sẽ đánh giá cao cơ hội này.

Đối với các bảng mạch in có nhiều hơn bốn lớp, nguyên tắc chung là đặt các dấu vết tín hiệu tốc độ cao giữa mặt đất và mặt phẳng nguồn, đồng thời để lại các lớp bên ngoài cho các lớp tần số thấp.

PHÁT TRIỂN

Chia mặt đất thành phần analog và phần kỹ thuật số là một trong những phương pháp khử nhiễu đơn giản và hiệu quả nhất. Một hoặc nhiều lớp của bảng mạch in nhiều lớp thường được phân bổ dưới một lớp mặt phẳng nền. Nếu nhà phát triển không có nhiều kinh nghiệm hoặc bất cẩn thì mặt đất của phần analog sẽ được kết nối trực tiếp với các đa giác này, tức là. dòng trở về tương tự sẽ sử dụng cùng mạch với dòng trở về kỹ thuật số. Các nhà tạo giống ô tô làm việc theo cách giống nhau và đoàn kết tất cả các vùng đất lại với nhau.

Nếu một bảng mạch in được thiết kế trước đó với một đa giác mặt đất duy nhất kết hợp các mặt đất tương tự và kỹ thuật số phải được xử lý thì trước tiên cần phải tách các mặt đất trên bảng về mặt vật lý (sau thao tác này, hoạt động của bảng gần như không thể thực hiện được). Sau đó, tất cả các kết nối được thực hiện với mặt đất tương tự của các thành phần mạch tương tự (mặt đất tương tự được hình thành) và với mặt đất kỹ thuật số của các thành phần mạch kỹ thuật số (mặt đất kỹ thuật số được hình thành). Và chỉ sau đó, nền tảng kỹ thuật số và analog mới được kết hợp trong nguồn.

Các quy luật hình thành đất khác:

• Xe buýt điện và mặt đất phải có cùng điện thế AC, ngụ ý việc sử dụng tụ điện tách và điện dung phân tán.
• Tránh chồng chéo các đa giác tương tự và kỹ thuật số (Hình 1). Đặt các đường ray và đa giác nguồn tương tự phía trên đa giác mặt đất tương tự (tương tự đối với các đường ray nguồn kỹ thuật số). Nếu có sự chồng chéo giữa phạm vi analog và kỹ thuật số ở bất kỳ đâu, điện dung phân bổ giữa các vùng chồng lấp sẽ tạo ra khớp nối AC và nhiễu từ hoạt động của các thành phần kỹ thuật số sẽ đi vào mạch analog. Sự chồng chéo như vậy sẽ làm mất hiệu lực cách ly đa giác.
  
• Sự tách biệt không có nghĩa là cách ly điện của analog khỏi mặt đất kỹ thuật số (Hình 2). Chúng phải được kết nối với nhau ở một số nút, tốt nhất là ở một nút có trở kháng thấp. Một hệ thống nối đất thích hợp chỉ có một mặt đất, đó là đầu nối đất cho hệ thống cấp nguồn AC hoặc nối đất chung cho hệ thống cấp nguồn DC (chẳng hạn như pin). Tất cả các dòng điện và tín hiệu trong mạch này phải quay trở lại mặt đất này tại một điểm duy nhất, điểm này sẽ đóng vai trò là mặt đất của hệ thống. Điểm như vậy có thể là đầu ra của vỏ thiết bị. Điều quan trọng là phải hiểu rằng các vòng nối đất có thể hình thành khi nối đất mạch với nhiều điểm trên bao bì. Việc tạo ra một điểm chung duy nhất là một trong những khía cạnh khó khăn nhất của thiết kế hệ thống.
  
• Bất cứ khi nào có thể, hãy tách riêng các chân của đầu nối nhằm mang dòng điện trở về—chỉ nên kết hợp dòng điện trở về tại điểm nối đất của hệ thống. Sự lão hóa của các tiếp điểm đầu nối, cũng như việc ngắt kết nối thường xuyên các bộ phận giao phối của chúng, dẫn đến tăng điện trở tiếp xúc, do đó, để hoạt động đáng tin cậy hơn, cần sử dụng các đầu nối có số lượng chân bổ sung nhất định. Các bảng mạch in kỹ thuật số phức tạp có nhiều lớp và chứa hàng trăm hoặc hàng nghìn dây dẫn. Việc thêm một dây dẫn khác hiếm khi tạo ra vấn đề, nhưng việc thêm các chân đầu nối bổ sung thì có. Nếu điều này không thể thực hiện được thì cần phải tạo hai dây dẫn dòng hồi lưu cho mỗi đường dẫn điện trên bảng, có biện pháp phòng ngừa đặc biệt.
• Điều quan trọng là phải tách các bus tín hiệu số khỏi các vị trí trên PCB, nơi đặt các thành phần tương tự của mạch. Điều này liên quan đến việc cách ly (che chắn) bằng đa giác, tạo ra các đường dẫn tín hiệu tương tự ngắn và bố trí cẩn thận các thành phần thụ động với các bus tín hiệu tương tự quan trọng và kỹ thuật số tốc độ cao liền kề. Các đường tín hiệu kỹ thuật số phải được định tuyến xung quanh các khu vực có các thành phần tương tự và không chồng chéo với các khu vực và xe buýt điện analog và mặt đất tương tự. Nếu điều này không được thực hiện, thì thiết kế sẽ chứa một yếu tố ngoài ý muốn mới - ăng-ten, bức xạ của nó sẽ ảnh hưởng đến các thành phần và dây dẫn tương tự có trở kháng cao (Hình 3).

• Đó là một ý tưởng hay khi đặt phần analog của mạch gần các kết nối I/O của bo mạch. Các nhà thiết kế PCB kỹ thuật số sử dụng mạch tích hợp công suất cao thường có xu hướng chạy các thanh cái rộng 1 mm và dài vài cm để kết nối các thành phần tương tự, tin rằng điện trở vết thấp sẽ giúp loại bỏ nhiễu xuyên âm. Những gì bạn nhận được là một tụ điện màng mở rộng, nó sẽ thu các tín hiệu giả từ các thành phần kỹ thuật số, mặt đất kỹ thuật số và nguồn điện kỹ thuật số, khiến vấn đề trở nên trầm trọng hơn.

Một ví dụ về vị trí thành phần tốt

Hình 4 cho thấy cách bố trí có thể có của tất cả các thành phần trên bo mạch, bao gồm cả nguồn điện. Ở đây sử dụng ba mặt đất/nguồn riêng biệt và cách ly: một cho nguồn, một cho mạch kỹ thuật số và một cho mạch tương tự. Mạch nối đất và mạch nguồn của các bộ phận analog và kỹ thuật số chỉ được kết hợp trong nguồn điện. Tiếng ồn tần số cao được lọc trong mạch cung cấp bằng cuộn cảm. Trong ví dụ này, tín hiệu tần số cao của phần analog và phần kỹ thuật số được tách biệt với nhau. Thiết kế như vậy có khả năng mang lại kết quả thuận lợi rất cao, vì nó đảm bảo vị trí tốt của các bộ phận và tuân thủ các quy tắc phân tách mạch.

Chỉ có một trường hợp tín hiệu analog và tín hiệu số cần được kết hợp trên một khu vực mặt đất tương tự. Bộ chuyển đổi tương tự sang số và kỹ thuật số sang tương tự được đặt trong vỏ có chân nối đất tương tự và kỹ thuật số. Xem xét các cân nhắc trước đó, có thể giả định rằng chân nối đất kỹ thuật số và chân nối đất tương tự phải được kết nối tương ứng với các bus mặt đất kỹ thuật số và analog. Tuy nhiên, điều này không đúng trong trường hợp này.

Tên chân cắm (analog hoặc kỹ thuật số) chỉ đề cập đến cấu trúc bên trong của bộ chuyển đổi, các kết nối bên trong của nó. Trong mạch, các chân này phải được kết nối với bus mặt đất tương tự. Kết nối cũng có thể được thực hiện bên trong mạch tích hợp, tuy nhiên, khá khó để có được điện trở thấp của kết nối như vậy do các hạn chế về cấu trúc liên kết. Do đó, khi sử dụng bộ chuyển đổi, giả sử có kết nối bên ngoài của các chân nối đất analog và kỹ thuật số. Nếu điều này không được thực hiện thì các thông số của vi mạch sẽ kém hơn nhiều so với các thông số được đưa ra trong thông số kỹ thuật.

Cần phải tính đến việc các phần tử kỹ thuật số của bộ chuyển đổi có thể làm giảm đặc tính chất lượng của mạch, đưa nhiễu kỹ thuật số vào mạch nguồn tương tự và mặt đất tương tự. Thiết kế của bộ chuyển đổi có tính đến tác động tiêu cực này để bộ phận kỹ thuật số tiêu thụ ít năng lượng nhất có thể. Trong trường hợp này, nhiễu từ các phần tử logic chuyển mạch sẽ giảm đi. Nếu đầu ra kỹ thuật số của bộ chuyển đổi không chịu tải nặng thì chuyển mạch bên trong thường không gây ra nhiều vấn đề. Khi thiết kế bảng mạch in có chứa ADC hoặc DAC, phải cân nhắc kỹ lưỡng việc tách nguồn điện kỹ thuật số của bộ chuyển đổi với mặt đất tương tự.

CÁC ĐẶC ĐIỂM THƯỜNG GẶP CỦA CÁC THÀNH PHẦN THỤ ĐỘNG

Một số lượng lớn các nhà thiết kế hoàn toàn bỏ qua những hạn chế về tần số của các thành phần thụ động khi sử dụng trong mạch tương tự. Các thành phần này có dải tần số giới hạn và việc vận hành chúng ngoài dải tần số được chỉ định có thể dẫn đến kết quả không thể đoán trước. Một số người có thể nghĩ rằng cuộc thảo luận này chỉ liên quan đến các mạch tương tự tốc độ cao. Tuy nhiên, điều này không đúng - tín hiệu tần số cao có tác động mạnh mẽ đến các thành phần thụ động của mạch tần số thấp thông qua bức xạ hoặc truyền trực tiếp qua dây dẫn. Ví dụ: bộ lọc thông thấp đơn giản trên op-amp có thể dễ dàng trở thành bộ lọc thông cao khi tiếp xúc với tần số cao ở đầu vào của nó.

Điện trở

Các đặc tính tần số cao của điện trở có thể được biểu diễn bằng mạch tương đương như trên Hình 5.

Tụ

Đặc tính tần số cao của tụ điện có thể được biểu diễn bằng mạch tương đương trên Hình 6.

Trên thực tế, chưa ai từng thấy một tụ điện có điện kháng 160 µΩ. Các tấm màng và tụ điện là những lớp lá xoắn tạo ra điện cảm ký sinh. Hiệu ứng tự cảm của tụ gốm ít hơn nhiều, điều này cho phép chúng được sử dụng khi hoạt động ở tần số cao. Ngoài ra, các tụ điện có dòng điện rò rỉ giữa các bản, tương đương với một điện trở được mắc song song với các cực của chúng, điều này làm tăng thêm hiệu ứng ký sinh của nó đối với tác động của điện trở mắc nối tiếp của các cực và các bản. Ngoài ra, chất điện phân không phải là chất dẫn điện hoàn hảo. Tất cả các điện trở này cộng lại sẽ tạo thành một điện trở nối tiếp tương đương (ESR). Các tụ điện được sử dụng làm bộ tách rời phải có ESR thấp, vì điện trở nối tiếp sẽ hạn chế hiệu quả của việc khử nhiễu và gợn sóng. Việc tăng nhiệt độ hoạt động làm tăng điện trở nối tiếp tương đương khá đáng kể và có thể làm giảm hiệu suất của tụ điện. Do đó, nếu sử dụng tụ điện điện phân nhôm ở nhiệt độ hoạt động cao thì phải sử dụng loại tụ điện thích hợp (105°C).

Các dây dẫn của tụ điện cũng góp phần vào độ tự cảm ký sinh. Đối với các giá trị điện dung nhỏ, điều quan trọng là phải giữ độ dài dây dẫn ngắn. Sự kết hợp giữa điện cảm ký sinh và điện dung có thể tạo ra mạch cộng hưởng. Giả sử các dây dẫn có độ tự cảm khoảng 8nH trên mỗi centimet, một tụ điện 0,01uF với các dây dẫn dài một centimet sẽ có tần số cộng hưởng khoảng 12,5 MHz. Hiệu ứng này đã được các kỹ sư phát triển thiết bị chân không điện tử biết đến từ nhiều thập kỷ trước. Bất cứ ai khôi phục lại những chiếc radio cổ mà không biết đến tác dụng này sẽ gặp rất nhiều vấn đề.

Khi sử dụng tụ điện, phải quan sát kết nối chính xác. Cực dương phải được kết nối với điện thế DC dương hơn. Kết nối không chính xác khiến dòng điện một chiều chạy qua tụ điện, điều này có thể làm hỏng không chỉ bản thân tụ điện mà còn cả một phần của mạch điện.

Trong một số trường hợp hiếm gặp, hiệu điện thế DC giữa hai điểm trong mạch có thể đảo dấu. Điều này đòi hỏi phải sử dụng các tụ điện không phân cực, cấu trúc bên trong của nó tương đương với hai tụ điện phân cực mắc nối tiếp.

điện cảm

Các đặc tính tần số cao của cuộn cảm có thể được biểu diễn bằng mạch tương đương như trên Hình 7.

Trong thực tế, không có cuộn cảm 6,28 MΩ. Bản chất của điện trở ký sinh rất dễ hiểu - các vòng dây được làm bằng dây có điện trở nào đó trên một đơn vị chiều dài. Điện dung ký sinh khó nhận biết hơn cho đến khi người ta tính đến thực tế là vòng tiếp theo của cuộn dây nằm gần vòng trước và sự ghép điện dung xảy ra giữa các dây dẫn có khoảng cách gần nhau. Điện dung ký sinh giới hạn tần số hoạt động trên. Cuộn cảm quấn dây nhỏ bắt đầu hoạt động kém hiệu quả ở dải tần 10...100 MHz.

Bảng mạch in

Bản thân bảng mạch in có các đặc điểm của các thành phần thụ động đã thảo luận ở trên, mặc dù không quá rõ ràng.

Mẫu dây dẫn trên bảng mạch in có thể vừa là nguồn vừa là bộ thu nhiễu. Hệ thống dây điện tốt làm giảm độ nhạy của mạch analog với các nguồn bức xạ.

Bảng mạch in dễ bị bức xạ vì dây dẫn và dây dẫn của các bộ phận tạo thành một loại ăng-ten. Lý thuyết ăng-ten là một chủ đề nghiên cứu khá phức tạp và không được đề cập trong bài viết này. Tuy nhiên, một số điều cơ bản được cung cấp ở đây.

Một chút lý thuyết về ăng ten

Một trong những loại ăng-ten chính là thanh hoặc dây dẫn thẳng. Ăng-ten như vậy hoạt động được vì một dây dẫn thẳng có độ tự cảm ký sinh và do đó có thể tập trung và bẫy bức xạ từ các nguồn bên ngoài. Trở kháng tổng của một dây dẫn thẳng có thành phần điện trở (hoạt động) và thành phần cảm ứng (phản kháng):

Ở dòng điện một chiều hoặc tần số thấp, thành phần hoạt động chiếm ưu thế. Khi tần số tăng lên, thành phần phản ứng ngày càng trở nên quan trọng hơn. Trong dải tần từ 1 kHz đến 10 kHz, thành phần cảm ứng bắt đầu phát huy tác dụng và dây dẫn không còn là đầu nối có trở kháng thấp nữa mà đóng vai trò như một cuộn cảm.

Công thức tính độ tự cảm của dây dẫn PCB như sau:

Thông thường, dấu vết trên bảng mạch in có giá trị từ 6 nH đến 12 nH trên mỗi cm chiều dài. Ví dụ: một dây dẫn 10 cm có điện trở 57 mOhm và độ tự cảm 8 nH trên cm. Ở tần số 100 kHz, điện kháng trở thành 50 mOhm và ở tần số cao hơn, dây dẫn sẽ là điện cảm chứ không phải điện trở. .

Quy tắc đối với ăng-ten roi là nó bắt đầu tương tác rõ rệt với trường ở khoảng 1/20 bước sóng và tương tác tối đa xảy ra ở chiều dài thanh bằng 1/4 bước sóng. Do đó, dây dẫn 10 cm trong ví dụ ở đoạn trước sẽ bắt đầu trở thành một ăng-ten khá tốt ở tần số trên 150 MHz. Cần phải nhớ rằng mặc dù thực tế là bộ tạo xung nhịp của mạch kỹ thuật số có thể không hoạt động ở tần số trên 150 MHz, nhưng các sóng hài cao hơn luôn hiện diện trong tín hiệu của nó. Nếu bảng mạch in chứa các thành phần có chân cắm có chiều dài đáng kể thì các chân đó cũng có thể đóng vai trò là ăng-ten.

Loại ăng-ten chính khác là ăng-ten vòng. Độ tự cảm của dây dẫn thẳng tăng lên rất nhiều khi nó uốn cong và trở thành một phần của hồ quang. Việc tăng độ tự cảm sẽ làm giảm tần số mà tại đó ăng-ten bắt đầu tương tác với các đường sức.

Các nhà thiết kế PCB có kinh nghiệm, khá thành thạo lý thuyết về ăng-ten vòng, biết cách không tạo vòng lặp cho các tín hiệu quan trọng. Tuy nhiên, một số nhà thiết kế không nghĩ đến điều này, và các dây dẫn dòng phản hồi và dòng tín hiệu trong mạch của họ là các vòng lặp. Việc tạo ra các ăng-ten vòng có thể dễ dàng chứng minh bằng một ví dụ (Hình 8). Ngoài ra, việc tạo một khe ăng-ten được hiển thị ở đây.

Hãy xem xét ba trường hợp:

Lựa chọn A là một ví dụ về thiết kế tồi. Nó hoàn toàn không sử dụng đa giác mặt đất tương tự. Mạch vòng được hình thành bởi một dây dẫn nối đất và tín hiệu. Khi có dòng điện chạy qua sẽ xuất hiện một điện trường và một từ trường vuông góc với nó. Các trường này tạo thành cơ sở của anten vòng. Quy tắc ăng-ten vòng nêu rõ rằng để có hiệu suất tối đa, chiều dài của mỗi dây dẫn phải bằng một nửa bước sóng của bức xạ thu được. Tuy nhiên, chúng ta không nên quên rằng ngay cả ở 1/20 bước sóng, ăng-ten vòng vẫn phát huy hiệu quả khá tốt.

Tùy chọn B tốt hơn Tùy chọn A, nhưng có một khoảng trống trong đa giác, có thể là để tạo một vị trí cụ thể cho việc định tuyến dây dẫn tín hiệu. Các đường dẫn tín hiệu và dòng điện trở lại tạo thành một ăng ten khe. Các vòng khác được hình thành trong các phần cắt xung quanh chip.

Tùy chọn B là một ví dụ về thiết kế tốt hơn. Các đường dẫn tín hiệu và dòng điện trở lại trùng nhau, làm giảm hiệu quả của ăng-ten vòng. Lưu ý rằng tùy chọn này cũng có các phần cắt xung quanh IC, nhưng chúng được tách biệt khỏi đường dẫn dòng điện trở về.

Lý thuyết phản xạ và kết hợp tín hiệu gần với lý thuyết về anten.

Khi dây dẫn PCB được quay một góc 90°, tín hiệu có thể bị phản xạ. Điều này chủ yếu là do những thay đổi về độ rộng của đường dẫn hiện tại. Ở đỉnh góc, chiều rộng vết tăng 1.414 lần, dẫn đến đặc tính của đường truyền không khớp, đặc biệt là điện dung phân bố và độ tự cảm của chính vết. Thông thường, cần phải xoay một vết trên bảng mạch in 90°. Nhiều gói CAD hiện đại cho phép bạn làm phẳng các góc của các tuyến đường đã vẽ hoặc vẽ các tuyến đường theo dạng vòng cung. Hình 9 cho thấy hai bước để cải thiện hình dạng góc. Chỉ có ví dụ cuối cùng duy trì độ rộng đường dẫn không đổi và giảm thiểu phản xạ.

Mẹo dành cho những người bố trí PCB có kinh nghiệm: hãy để quy trình làm mịn đến giai đoạn làm việc cuối cùng trước khi tạo các giọt và đổ đa giác. Nếu không, gói CAD sẽ mất nhiều thời gian hơn để xử lý trơn tru do tính toán phức tạp hơn.

TÁC DỤNG CỦA PARASITE CỦA BAN IN

- 4 lớp; tín hiệu và lớp đa giác mặt đất liền kề,

- khoảng cách giữa các lớp - 0,2 mm,

- chiều rộng dây dẫn - 0,75 mm,

- chiều dài dây dẫn - 7,5 mm.

Hằng số điện môi ER điển hình của FR-4 là 4.5.

Thay tất cả các giá trị vào công thức, chúng ta thu được giá trị điện dung giữa hai bus này, bằng 1,1 pF. Ngay cả dung lượng có vẻ nhỏ như vậy cũng không thể chấp nhận được đối với một số ứng dụng. Hình 11 minh họa tác động của điện dung 1 pF khi được kết nối với đầu vào đảo ngược của op amp tần số cao.

Hiệu ứng này làm phát sinh nhiều vấn đề, tuy nhiên, có nhiều cách để giải quyết chúng. Rõ ràng nhất trong số đó là việc giảm chiều dài của dây dẫn. Một cách khác là giảm chiều rộng của chúng. Không có lý do gì để sử dụng dây dẫn có chiều rộng này để kết nối tín hiệu với đầu vào đảo ngược, bởi vì Rất ít dòng điện chạy qua dây dẫn này. Việc giảm chiều dài của dấu vết xuống 2,5 mm và chiều rộng xuống 0,2 mm sẽ dẫn đến giảm điện dung xuống 0,1 pF và điện dung như vậy sẽ không còn dẫn đến đáp ứng tần số tăng đáng kể như vậy nữa. Một giải pháp khác là loại bỏ một phần đa giác dưới đầu vào đảo ngược và dây dẫn đi tới nó.

Đầu vào đảo ngược của op-amp, đặc biệt là đầu vào tốc độ cao, rất dễ bị dao động trong các mạch có mức tăng cao. Điều này là do điện dung không mong muốn của giai đoạn đầu vào op amp. Do đó, điều cực kỳ quan trọng là phải giảm điện dung ký sinh và xác định vị trí các thành phần phản hồi càng gần đầu vào đảo ngược càng tốt. Nếu dù đã thực hiện các biện pháp mà bộ khuếch đại vẫn bị kích thích thì cần phải giảm điện trở của các điện trở phản hồi theo tỷ lệ để thay đổi tần số cộng hưởng của mạch. Việc tăng điện trở cũng có thể giúp ích, mặc dù ít thường xuyên hơn, bởi vì hiệu ứng kích thích cũng phụ thuộc vào trở kháng của mạch. Khi thay đổi điện trở phản hồi, chúng ta không được quên thay đổi điện dung của tụ điện hiệu chỉnh. Chúng ta cũng không được quên rằng khi điện trở của điện trở giảm thì công suất tiêu thụ của mạch tăng lên.

Chiều rộng của dây dẫn PCB không thể giảm vô thời hạn. Chiều rộng tối đa được xác định bởi cả quy trình công nghệ và độ dày của lá. Nếu hai dây dẫn đi gần nhau thì giữa chúng sẽ hình thành một khớp nối điện dung và cảm ứng (Hình 12).

Các mối quan hệ mô tả các hiệu ứng ký sinh này đủ phức tạp để được trình bày trong bài viết này, nhưng chúng có thể được tìm thấy trong tài liệu về đường truyền và đường dây.

Các dây tín hiệu không được chạy song song với nhau, trừ trường hợp nối dây vi sai hoặc vi dải. Khoảng cách giữa các dây dẫn phải ít nhất gấp ba lần chiều rộng của dây dẫn.

Điện dung giữa các dấu vết trong mạch tương tự có thể tạo ra vấn đề với giá trị điện trở lớn (vài megohm). Sự ghép điện dung tương đối lớn giữa đầu vào đảo và không đảo của op-amp có thể dễ dàng khiến mạch dao động.

Bất cứ khi nào, khi bố trí một bảng mạch in, cần phải tạo một đường dẫn, tức là. liên kết với nhau (Hình 13), phải nhớ rằng độ tự cảm ký sinh cũng phát sinh. Với đường kính lỗ sau khi mạ d và chiều dài kênh h, độ tự cảm có thể được tính bằng công thức gần đúng sau:

Ví dụ, với d=0,4 mm và h=1,5 mm (giá trị khá phổ biến), độ tự cảm của lỗ là 1,1 nH.

Hãy nhớ rằng độ tự cảm của lỗ, cùng với điện dung ký sinh tương tự, tạo thành một mạch cộng hưởng, có thể bị ảnh hưởng khi làm việc ở tần số cao. Độ tự cảm nội tại của lỗ trống khá thấp và tần số cộng hưởng nằm ở khoảng gigahertz, nhưng nếu tín hiệu buộc phải truyền qua nhiều vias dọc theo đường đi của nó, độ tự cảm của chúng sẽ tăng lên (trong kết nối nối tiếp) và tần số cộng hưởng giảm xuống. Phần kết luận: cố gắng tránh một số lượng lớn vias khi định tuyến các dây dẫn tần số cao quan trọng của mạch analog. Một hiện tượng tiêu cực khác: với một số lượng lớn các vias trong đa giác mặt đất, các phần vòng lặp có thể được tạo ra. Hệ thống dây điện tương tự tốt nhất - tất cả các dây dẫn tín hiệu đều nằm trên một lớp của bảng mạch in.

Ngoài những tác động ký sinh đã thảo luận ở trên, còn có những tác động liên quan đến bề mặt bảng không đủ sạch.

Hãy nhớ rằng nếu có điện trở lớn trong mạch thì cần đặc biệt chú ý đến việc vệ sinh bo mạch. Trong các hoạt động cuối cùng của quá trình sản xuất bảng mạch in, mọi chất trợ dung và chất gây ô nhiễm còn sót lại phải được loại bỏ. Gần đây, khi lắp đặt bảng mạch in, chất trợ dung hòa tan trong nước thường được sử dụng. Ít gây hại hơn nên chúng dễ dàng được loại bỏ bằng nước. Nhưng đồng thời, việc rửa bảng bằng nước không đủ sạch có thể dẫn đến ô nhiễm thêm làm xấu đi đặc tính điện môi. Vì vậy, việc làm sạch bảng mạch có trở kháng cao bằng nước cất mới là rất quan trọng.

GIAO THỨC TÍN HIỆU

Nếu bạn cần bố trí một bảng mạch in có cả phần analog và phần kỹ thuật số, thì bạn cần có ít nhất một hiểu biết nhỏ về đặc tính điện của các phần tử logic.

Giai đoạn đầu ra điển hình của phần tử logic chứa hai bóng bán dẫn được kết nối nối tiếp với nhau, cũng như giữa mạch nguồn và mạch nối đất (Hình 14).

Tình huống thay đổi đáng kể khi giai đoạn đầu ra chuyển từ trạng thái logic này sang trạng thái logic khác. Trong trường hợp này, trong một khoảng thời gian ngắn, cả hai bóng bán dẫn có thể mở đồng thời và dòng điện cung cấp ở giai đoạn đầu ra tăng lên rất nhiều, do điện trở của đường dẫn dòng điện từ bus nguồn đến bus mặt đất thông qua hai bóng bán dẫn nối tiếp. giảm đi. Mức tiêu thụ điện năng tăng đột ngột và sau đó cũng giảm, dẫn đến sự thay đổi cục bộ về điện áp nguồn và xảy ra sự thay đổi đột ngột, ngắn hạn của dòng điện. Những thay đổi về dòng điện này dẫn đến sự phát xạ năng lượng tần số vô tuyến. Ngay cả trên một bảng mạch in tương đối đơn giản cũng có thể có hàng chục hoặc hàng trăm giai đoạn đầu ra được xem xét của các phần tử logic, do đó, hiệu ứng tổng thể của hoạt động đồng thời của chúng có thể rất lớn.

Không thể dự đoán chính xác dải tần mà các xung dòng điện này sẽ xảy ra, vì tần suất xuất hiện của chúng phụ thuộc vào nhiều yếu tố, bao gồm cả độ trễ truyền của các bóng bán dẫn chuyển mạch trong phần tử logic. Ngược lại, sự chậm trễ còn phụ thuộc vào nhiều nguyên nhân ngẫu nhiên xảy ra trong quá trình sản xuất. Tiếng ồn chuyển mạch có sự phân bố hài hòa băng thông rộng trên toàn bộ phạm vi. Để triệt tiêu nhiễu kỹ thuật số, có một số phương pháp, việc áp dụng phương pháp này phụ thuộc vào sự phân bố phổ của nhiễu.

Bảng 2 cho thấy tần số hoạt động tối đa của các loại tụ điện thông dụng.

Bảng 2

Loại	Tần số tối đa
điện phân nhôm	100
chất điện phân tantali	1 MHz
mica	500 MHz
керамический	1 GHz

Từ bảng này, rõ ràng là tụ điện điện phân tantalum được sử dụng cho tần số dưới 1 MHz; ở tần số cao hơn, nên sử dụng tụ gốm. Cần phải nhớ rằng các tụ điện có sự cộng hưởng riêng và việc lựa chọn sai chúng có thể không những không giúp ích gì mà còn làm vấn đề trở nên trầm trọng hơn. Hình 15 cho thấy khả năng tự cộng hưởng điển hình của hai tụ điện thông thường - tụ điện điện phân tantalum 10 μF và tụ điện gốm 0,01 μF.

Thông số kỹ thuật thực tế có thể khác nhau giữa các nhà sản xuất khác nhau và thậm chí theo từng lô trong cùng một nhà sản xuất. Điều quan trọng là phải hiểu rằng để tụ điện hoạt động hiệu quả, tần số mà nó triệt tiêu phải ở dải thấp hơn tần số cộng hưởng của chính nó. Nếu không, bản chất của điện kháng sẽ là cảm ứng và tụ điện sẽ không hoạt động hiệu quả nữa.

Đừng nhầm lẫn rằng một tụ điện 0,1 µF sẽ triệt tiêu tất cả các tần số. Các tụ điện nhỏ (10 nF trở xuống) có thể hoạt động hiệu quả hơn ở tần số cao hơn.

IC Power Decoupling

Việc tách nguồn điện của mạch tích hợp để triệt tiêu nhiễu tần số cao bao gồm việc sử dụng một hoặc nhiều tụ điện được kết nối giữa chân nguồn và chân nối đất. Điều quan trọng là dây dẫn nối dây dẫn với tụ điện phải được giữ ngắn. Nếu không đúng như vậy thì độ tự cảm của dây dẫn sẽ đóng một vai trò quan trọng và làm mất đi lợi ích của việc sử dụng tụ điện tách rời.

Một tụ điện tách rời phải được kết nối với mỗi gói chip, bất kể có 1, 2 hay 4 op-amps bên trong gói. Nếu op amp được cung cấp kép thì tất nhiên là các tụ tách rời phải được đặt ở mỗi chân nguồn. Giá trị điện dung phải được lựa chọn cẩn thận tùy thuộc vào loại nhiễu và nhiễu có trong mạch.

Trong những trường hợp đặc biệt khó khăn, có thể cần thêm một cuộn cảm mắc nối tiếp với nguồn điện ra. Cuộn cảm phải được đặt trước chứ không phải sau tụ điện.

Một cách khác rẻ hơn là thay thế cuộn cảm bằng một điện trở có điện trở thấp (10...100 Ohms). Trong trường hợp này, cùng với tụ điện tách, điện trở tạo thành bộ lọc thông thấp. Phương pháp này làm giảm phạm vi cung cấp điện của op-amp, điều này cũng trở nên phụ thuộc nhiều hơn vào mức tiêu thụ điện năng.

Thông thường, để triệt tiêu nhiễu tần số thấp trong mạch điện, chỉ cần sử dụng một hoặc nhiều tụ điện điện phân bằng nhôm hoặc tantalum ở đầu nối đầu vào nguồn là đủ. Một tụ gốm bổ sung sẽ triệt tiêu nhiễu tần số cao từ các bo mạch khác.

TIỀN GỬI VÀO VÀ ĐẦU RA

Trong trường hợp dải tần của nhiễu gây ra khác biệt đáng kể so với dải tần của mạch, giải pháp rất đơn giản và rõ ràng - đặt bộ lọc RC thụ động để triệt tiêu nhiễu tần số cao. Tuy nhiên, khi sử dụng bộ lọc thụ động, người ta phải cẩn thận: các đặc tính của nó (do đặc tính tần số của các thành phần thụ động không hoàn hảo) mất tính chất ở các tần số cao hơn 100 ... 1000 lần so với tần số cắt (f_3db). Khi sử dụng các bộ lọc nối tiếp được điều chỉnh theo các dải tần số khác nhau, bộ lọc tần số cao hơn phải ở gần nguồn nhiễu nhất. Cuộn cảm vòng Ferrite cũng có thể được sử dụng để triệt tiêu tiếng ồn; chúng giữ lại tính chất cảm ứng của điện trở đến một tần số nhất định và trên điện trở của chúng sẽ hoạt động.

Nhiễu trên mạch analog có thể lớn đến mức chỉ có thể loại bỏ nó (hoặc ít nhất là giảm nó) bằng cách sử dụng màn hình. Để hoạt động hiệu quả, chúng phải được thiết kế cẩn thận sao cho những tần số gây ra nhiều vấn đề nhất không thể lọt vào mạch điện. Điều này có nghĩa là màn hình không được có lỗ hoặc vết cắt lớn hơn 1/20 bước sóng của bức xạ được sàng lọc. Bạn nên phân bổ đủ không gian cho tấm chắn được đề xuất ngay từ đầu thiết kế PCB. Khi sử dụng tấm chắn, bạn có thể tùy ý sử dụng vòng ferit (hoặc hạt) cho tất cả các kết nối với mạch điện.

CƠ QUAN OP-AMP

Trong một op-amp đơn, đầu ra nằm ở phía đối diện với đầu vào. Điều này có thể gây khó khăn cho việc vận hành bộ khuếch đại ở tần số cao do độ dài của dây phản hồi. Một cách để khắc phục điều này là đặt bộ khuếch đại và các bộ phận phản hồi ở các phía đối diện của PCB. Tuy nhiên, điều này dẫn đến ít nhất hai lỗ bổ sung và các vết cắt trên đa giác trên mặt đất. Đôi khi, bạn nên sử dụng op-amp kép để giải quyết vấn đề này, ngay cả khi bộ khuếch đại thứ hai không được sử dụng (và các đầu ra của nó phải được kết nối đúng cách). Hình 17 minh họa việc rút ngắn dây vòng phản hồi cho kết nối đảo ngược.

Ngoài những tính năng trên, op-amps kép và bốn, cho phép cài đặt dày đặc hơn. Các bộ khuếch đại riêng lẻ dường như là hình ảnh phản chiếu tương đối với nhau (Hình 18).

Hình 17 và 18 không hiển thị tất cả các kết nối cần thiết để hoạt động bình thường, chẳng hạn như trình điều khiển tầm trung với một nguồn cung cấp duy nhất. Hình 19 hiển thị sơ đồ của trình điều khiển như vậy khi sử dụng bộ khuếch đại quad.

Sơ đồ hiển thị tất cả các kết nối cần thiết để thực hiện ba giai đoạn đảo ngược độc lập. Cần phải chú ý đến thực tế là các dây dẫn của bộ điều khiển điện áp nửa nguồn được đặt ngay dưới vỏ mạch tích hợp, điều này giúp giảm chiều dài của chúng. Ví dụ này minh họa không phải nó phải như thế nào mà là nên làm gì. Ví dụ, mức điện áp trung bình có thể giống nhau đối với cả bốn bộ khuếch đại. Các thành phần thụ động có thể có kích thước phù hợp. Ví dụ: các thành phần phẳng có kích thước khung 0402 khớp với khoảng cách chân của gói SO tiêu chuẩn. Điều này cho phép giữ chiều dài dây dẫn rất ngắn cho các ứng dụng tần số cao.

Các loại gói Op amp chủ yếu bao gồm DIP (dual-in-line) và SO (đường viền nhỏ). Khi kích thước gói giảm, khoảng cách giữa các dây dẫn cũng giảm, cho phép sử dụng các thành phần thụ động nhỏ hơn. Việc giảm kích thước của mạch tổng thể sẽ làm giảm điện cảm ký sinh và cho phép hoạt động ở tần số cao hơn. Tuy nhiên, điều này cũng dẫn đến nhiễu xuyên âm cao hơn do tăng khả năng ghép điện dung giữa các bộ phận và dây dẫn.

KHỐI LƯỢNG VÀ BỀ MẶT NÚI

Ngoài ra, khi sử dụng các linh kiện bên ngoài, kích thước của bo mạch và chiều dài của dây dẫn tăng lên, điều này không cho phép mạch hoạt động ở tần số cao. Vias có độ tự cảm riêng, điều này cũng hạn chế đặc tính động của mạch. Do đó, các thành phần trên cao không được khuyến nghị sử dụng cho các mạch tần số cao hoặc cho các mạch tương tự đặt gần các mạch logic tốc độ cao.

Một số nhà thiết kế, nhằm giảm chiều dài của dây dẫn, đặt các điện trở theo chiều dọc. Thoạt nhìn, có vẻ như điều này làm giảm độ dài của tuyến đường. Tuy nhiên, điều này làm tăng đường dẫn dòng điện qua điện trở và bản thân điện trở là một vòng lặp (cuộn dây điện cảm). Công suất phát và thu tăng lên gấp nhiều lần.

Việc lắp đặt trên bề mặt không cần có lỗ cho mỗi dây dẫn thành phần. Tuy nhiên, có vấn đề nảy sinh khi kiểm tra mạch và cần sử dụng vias làm điểm kiểm tra, đặc biệt khi sử dụng các linh kiện nhỏ.

CÁC KHU VỰC TỔ CHỨC KHÔNG LIÊN QUAN

KẾT LUẬN

• hãy coi bảng mạch in như một bộ phận trong mạch điện;
• có ý tưởng và hiểu biết về các nguồn gây tiếng ồn và nhiễu;
• mô hình và bố trí mạch.

Bảng mạch in:

• chỉ sử dụng bảng mạch in từ vật liệu chất lượng cao (ví dụ FR-4);
• mạch làm trên bo mạch in nhiều lớp ít bị ảnh hưởng bởi nhiễu bên ngoài hơn 20 dB so với mạch làm trên bo mạch hai lớp;
• sử dụng các đa giác riêng biệt, không chồng chéo cho các vùng đất và nguồn cấp dữ liệu khác nhau;
• đặt các đa giác nối đất và nguồn vào các lớp bên trong của PCB.

Các thành phần:

• lưu ý đến các giới hạn tần số do các thành phần và dấu vết thụ động của bo mạch gây ra;
• cố gắng tránh đặt các thành phần thụ động theo chiều dọc trong các mạch tốc độ cao;
• đối với các mạch tần số cao, sử dụng các bộ phận được thiết kế để lắp trên bề mặt;
• dây dẫn càng ngắn càng tốt;
• nếu cần chiều dài dây dẫn lớn hơn thì hãy giảm chiều rộng của nó;
• Các chân không sử dụng của các thành phần hoạt động phải được kết nối chính xác.

• đặt mạch analog gần đầu nối nguồn;
• không bao giờ định tuyến các dây dẫn truyền tín hiệu logic qua vùng analog của bo mạch và ngược lại;
• làm cho dây dẫn phù hợp với đầu vào đảo ngược của op-amp;
• đảm bảo rằng các dây dẫn của đầu vào đảo ngược và không đảo ngược của op-amp không được đặt song song với nhau trên một khoảng cách dài;
• cố gắng tránh sử dụng thêm vias, bởi vì... độ tự cảm của chính chúng có thể gây ra thêm nhiều vấn đề;
• không chạy dây dẫn ở góc vuông và làm phẳng phần trên của các góc nếu có thể.

Trao đổi:

• sử dụng đúng loại tụ điện để khử nhiễu trong mạch điện;
• để triệt tiêu nhiễu và nhiễu tần số thấp, hãy sử dụng tụ điện tantalum ở đầu nối nguồn điện;
• để triệt tiêu nhiễu và nhiễu tần số cao, sử dụng tụ gốm ở đầu nối nguồn điện;
• sử dụng tụ gốm ở mỗi đầu ra nguồn của vi mạch; nếu cần, hãy sử dụng nhiều tụ điện cho các dải tần số khác nhau;
• nếu xảy ra kích thích trong mạch thì phải sử dụng tụ điện có giá trị điện dung thấp hơn chứ không phải tụ điện lớn hơn;
• trong trường hợp khó khăn thì sử dụng các điện trở mắc nối tiếp có điện trở hoặc độ tự cảm thấp trong mạch điện;
• Tụ tách nguồn analog chỉ nên được kết nối với mặt đất analog, không phải mặt đất kỹ thuật số.

Thiên thạch trong đá vôi 21.10.2003

Một lượng lớn thiên thạch cổ đại đã được tìm thấy trong một số mỏ đá ở một vùng đá vôi rộng lớn ở miền nam Thụy Điển. Đá vôi này tích tụ từ trầm tích biển trong khoảng thời gian khoảng hai triệu năm, và xuất hiện trên đất liền khoảng 480 triệu năm trước.

Các thiên thạch nằm trong những lớp đó đã được hình thành từ 500 triệu năm trước. Cường độ rơi của thiên thạch hiện nay rất thấp: trung bình cứ 12,5 nghìn km vuông bề mặt Trái đất sẽ có một sự kiện xảy ra mỗi năm. Nửa tỷ năm trước, theo phát hiện của người Thụy Điển, các thiên thạch rơi thường xuyên hơn hàng trăm lần. Các nhà thiên văn cho rằng sau đó một số vụ va chạm mạnh đã xảy ra trong vành đai tiểu hành tinh, kết quả là một tiểu hành tinh lớn bị vỡ thành những viên đá riêng biệt và một số mảnh vỡ của nó rơi xuống Trái đất.

Hiện các nhà khoa học dự định sẽ kiểm tra các mỏ tương tự cùng thời kỳ ở Trung Quốc và Nam Mỹ.