http://portal-ed.ru/index.php/proektirovanie-plat 2017-06-05T23:30:21+00:00 Joomla! - Open Source Content Management 2013-08-23T02:31:32+00:00 2013-08-23T02:31:32+00:00 http://portal-ed.ru/index.php/proektirovanie-plat/105-neispolzuemye-sektsii-operatsionnykh-usilitelej EngineerDeveloper® [email protected]

<div class="feed-description"><p style="text-align: justify;">         При использовании в своих разработках сдвоенных и счетверенных операционных усилителей необходимо правильно включать неиспользуемые ОУ. В случае не корректного включения или же вовсе не подключая неиспользованные секции ОУ возможен рост потребляемой мощности, нагрев и большой уровень собственных шумов.</p> <p style="text-align: justify;">         Во избежание указанных выше ситуаций в работе устройств необходимо включать неиспользуемые секции ОУ как приводится на рис. 20 а.</p> <p><img src="images/statyi/pcb/Proektirovanie_plat/tehnika_razvodki_pcb/Neispolzuemie_sekcii_OU/sh20.jpg" border="0" alt="" style="display: block; margin-left: auto; margin-right: auto;" /></p> <p style="text-align: justify;">         При использовании дополнительных компонентов как показано на рис. 20 б позволит легко использовать этот ОУ при наладке работы устройства в целом.</p></div>

<div class="feed-description"><p style="text-align: justify;">         При использовании в своих разработках сдвоенных и счетверенных операционных усилителей необходимо правильно включать неиспользуемые ОУ. В случае не корректного включения или же вовсе не подключая неиспользованные секции ОУ возможен рост потребляемой мощности, нагрев и большой уровень собственных шумов.</p> <p style="text-align: justify;">         Во избежание указанных выше ситуаций в работе устройств необходимо включать неиспользуемые секции ОУ как приводится на рис. 20 а.</p> <p><img src="images/statyi/pcb/Proektirovanie_plat/tehnika_razvodki_pcb/Neispolzuemie_sekcii_OU/sh20.jpg" border="0" alt="" style="display: block; margin-left: auto; margin-right: auto;" /></p> <p style="text-align: justify;">         При использовании дополнительных компонентов как показано на рис. 20 б позволит легко использовать этот ОУ при наладке работы устройства в целом.</p></div> 2013-08-23T02:28:58+00:00 2013-08-23T02:28:58+00:00 http://portal-ed.ru/index.php/proektirovanie-plat/104-ob-emnyj-i-poverkhnostnyj-montazh EngineerDeveloper® [email protected]

<div class="feed-description"><p style="text-align: justify;">         При использовании корпусов типа DIP и пассивных выводных корпусов, в первую очередь требуется наличие посадочных отверстий для их монтажа. Такой тип  компонентов используется в тех случаях, когда нет требований к размерам печатной платы разрабатываемого устройства. Обычно подобный монтаж применяется с целью удешевления разработки. Но цена, как правило, становится дешевле, но разница с планарным монтажом остается не большая. Это объясняется большим количеством сверловочных отверстий.</p> <p style="text-align: justify;">         В случае использования навесного монтажа существенно увеличивается габаритные размеры платы и длина проводников, что не позволит работать устройству на высоких частотах. Поэтому навесной монтаж не рекомендуют использовать при разработке высокочастотных устройств, а так же аналоговых устройств расположенных поблизости с высокоскоростными логическими схемами.</p> <p style="text-align: justify;">         Некоторые разработчики с целью уменьшения длины проводников располагают резисторы вертикально. Но при таком включении компонента увеличивается путь прохождения тока через резистор, а сам резистор представляет собой петлю  (виток индуктивности). В этом случае способность излучения у этого компонента возрастает. Так же компонент с подобным включением наводится большое количество помех и шумов.</p> <p style="text-align: justify;">         При использовании планарного (поверхностного) монтажа отверстия под посадку не требуются. Однако возникают трудности при наладке и тестировании, монтаже. Т.е. возникает необходимость в установке дополнительных контрольных точек. Но при поверхностном монтаже взаимное влияние компонентов на ВЧ возможно свести к минимуму. Так же существенно д\возрастает трудоемкость монтажа при использовании малого типоразмера компонентов.</p></div>

<div class="feed-description"><p style="text-align: justify;">         При использовании корпусов типа DIP и пассивных выводных корпусов, в первую очередь требуется наличие посадочных отверстий для их монтажа. Такой тип  компонентов используется в тех случаях, когда нет требований к размерам печатной платы разрабатываемого устройства. Обычно подобный монтаж применяется с целью удешевления разработки. Но цена, как правило, становится дешевле, но разница с планарным монтажом остается не большая. Это объясняется большим количеством сверловочных отверстий.</p> <p style="text-align: justify;">         В случае использования навесного монтажа существенно увеличивается габаритные размеры платы и длина проводников, что не позволит работать устройству на высоких частотах. Поэтому навесной монтаж не рекомендуют использовать при разработке высокочастотных устройств, а так же аналоговых устройств расположенных поблизости с высокоскоростными логическими схемами.</p> <p style="text-align: justify;">         Некоторые разработчики с целью уменьшения длины проводников располагают резисторы вертикально. Но при таком включении компонента увеличивается путь прохождения тока через резистор, а сам резистор представляет собой петлю  (виток индуктивности). В этом случае способность излучения у этого компонента возрастает. Так же компонент с подобным включением наводится большое количество помех и шумов.</p> <p style="text-align: justify;">         При использовании планарного (поверхностного) монтажа отверстия под посадку не требуются. Однако возникают трудности при наладке и тестировании, монтаже. Т.е. возникает необходимость в установке дополнительных контрольных точек. Но при поверхностном монтаже взаимное влияние компонентов на ВЧ возможно свести к минимуму. Так же существенно д\возрастает трудоемкость монтажа при использовании малого типоразмера компонентов.</p></div> 2013-08-23T02:27:38+00:00 2013-08-23T02:27:38+00:00 http://portal-ed.ru/index.php/proektirovanie-plat/103-korpusa-operatsionnykh-usilitelej EngineerDeveloper® [email protected]

<div class="feed-description"><p>              На практике, как правило, в одном корпусе интегральной микросхемы располагаются два и более операционных усилителей (рис. 16).</p> <p><img src="images/statyi/pcb/Proektirovanie_plat/tehnika_razvodki_pcb/Korpusa_operac_usilitelei/sh16.jpg" border="0" alt="" style="display: block; margin-left: auto; margin-right: auto;" /></p> <p style="text-align: justify;">           Количество ОУ в одном корпусе в первую очередь влияет на топологию разрабатываемой печатной платы, то есть если один корпус – один ОУ, то как правило вход на одной стороне, а выход на противоположной стороне микросхемы. Это в некотором смысле затрудняет трассировку при включении ОУ с обратной связью. То есть длина проводников достаточна велика.  Или же возможно поставить 2 переходных отверстия и цепи обратной связи расположить на противоположной стороне, что даёт вырезы в земляных и питающих полигонах, а так же паразитные характеристики переходных отверстий.</p> <p style="text-align: justify;">           Чего не скажешь про корпуса ОУ включающие в себя два и более ОУ. Их входы и выходы располагаются на одной стороне ОУ, что достаточно удобно при трассировке многокаскадных устройств. На рисунке 17 приведен пример длины проводников при инвертирующем включении ОУ.</p> <p><img src="images/statyi/pcb/Proektirovanie_plat/tehnika_razvodki_pcb/Korpusa_operac_usilitelei/sh17.jpg" border="0" alt="" style="display: block; margin-left: auto; margin-right: auto;" /></p> <p style="text-align: justify;">         Сдвоенные или счетверенные ОУ часто используются в схемах стерео усилителей и активных фильтров. Но, есть значительный минус у таких ОУ. Несмотря на современные технологии в многокаскадных усилительных устройствах реализованных на одной подложке (одной микросхеме) уровень перекрёстных помех достаточно велик. Перекрёстные искажения больше всего возникают в результате близкого расположения пассивных компонентов. Поэтому для достижения высокой помехоустойчивости следует использовать ОУ расположенные в разных корпусах.</p> <p style="text-align: justify;">         Помимо уже отмеченных недостатков и преимуществ, сдвоенные и счетверенные ОУ позволяют осуществить более плотный монтаж платы (Рис. 18) .</p> <p><img src="images/statyi/pcb/Proektirovanie_plat/tehnika_razvodki_pcb/Korpusa_operac_usilitelei/sh18.jpg" border="0" alt="" style="display: block; margin-left: auto; margin-right: auto;" /></p> <p style="text-align: justify;">          Операционные усилители на сегодняшний день выпускаются, как правило, в корпусах DIP (dual-in-line) и SO (small-outline). Но с каждым годом размер корпусов уменьшается, и шаг между выводами уменьшается. Это позволяет осуществлять более плотную трассировку и как следствие работать на более высоких частотах. Но за счет того, что расстояние между пассивными компонентами уменьшается, то и уровень перекрестных искажений растет.</p></div>

<div class="feed-description"><p>              На практике, как правило, в одном корпусе интегральной микросхемы располагаются два и более операционных усилителей (рис. 16).</p> <p><img src="images/statyi/pcb/Proektirovanie_plat/tehnika_razvodki_pcb/Korpusa_operac_usilitelei/sh16.jpg" border="0" alt="" style="display: block; margin-left: auto; margin-right: auto;" /></p> <p style="text-align: justify;">           Количество ОУ в одном корпусе в первую очередь влияет на топологию разрабатываемой печатной платы, то есть если один корпус – один ОУ, то как правило вход на одной стороне, а выход на противоположной стороне микросхемы. Это в некотором смысле затрудняет трассировку при включении ОУ с обратной связью. То есть длина проводников достаточна велика.  Или же возможно поставить 2 переходных отверстия и цепи обратной связи расположить на противоположной стороне, что даёт вырезы в земляных и питающих полигонах, а так же паразитные характеристики переходных отверстий.</p> <p style="text-align: justify;">           Чего не скажешь про корпуса ОУ включающие в себя два и более ОУ. Их входы и выходы располагаются на одной стороне ОУ, что достаточно удобно при трассировке многокаскадных устройств. На рисунке 17 приведен пример длины проводников при инвертирующем включении ОУ.</p> <p><img src="images/statyi/pcb/Proektirovanie_plat/tehnika_razvodki_pcb/Korpusa_operac_usilitelei/sh17.jpg" border="0" alt="" style="display: block; margin-left: auto; margin-right: auto;" /></p> <p style="text-align: justify;">         Сдвоенные или счетверенные ОУ часто используются в схемах стерео усилителей и активных фильтров. Но, есть значительный минус у таких ОУ. Несмотря на современные технологии в многокаскадных усилительных устройствах реализованных на одной подложке (одной микросхеме) уровень перекрёстных помех достаточно велик. Перекрёстные искажения больше всего возникают в результате близкого расположения пассивных компонентов. Поэтому для достижения высокой помехоустойчивости следует использовать ОУ расположенные в разных корпусах.</p> <p style="text-align: justify;">         Помимо уже отмеченных недостатков и преимуществ, сдвоенные и счетверенные ОУ позволяют осуществить более плотный монтаж платы (Рис. 18) .</p> <p><img src="images/statyi/pcb/Proektirovanie_plat/tehnika_razvodki_pcb/Korpusa_operac_usilitelei/sh18.jpg" border="0" alt="" style="display: block; margin-left: auto; margin-right: auto;" /></p> <p style="text-align: justify;">          Операционные усилители на сегодняшний день выпускаются, как правило, в корпусах DIP (dual-in-line) и SO (small-outline). Но с каждым годом размер корпусов уменьшается, и шаг между выводами уменьшается. Это позволяет осуществлять более плотную трассировку и как следствие работать на более высоких частотах. Но за счет того, что расстояние между пассивными компонентами уменьшается, то и уровень перекрестных искажений растет.</p></div> 2013-08-23T02:20:42+00:00 2013-08-23T02:20:42+00:00 http://portal-ed.ru/index.php/proektirovanie-plat/102-razvyazka-signalov-pri-trassirovke-pechatnoj-plate EngineerDeveloper® [email protected]

<div class="feed-description"><p style="text-align: justify;">          Как уже говорилось, помеха в схеме может наводиться через цепи питания. Для уменьшения наводимых помех питания применяются блокировочные конденсаторы.</p> <p style="text-align: justify;">         Перед трассировкой аналого-цифровой ПП необходимо обратить внимание на электрические характеристики логических элементов.</p> <p style="text-align: justify;">         Типовой выходной каскад представляет собой два транзистора соединенных последовательно относительно источника питания и земли см. рис. 14.</p> <p>   <img src="images/statyi/pcb/Proektirovanie_plat/tehnika_razvodki_pcb/Razviazka_signalov_psb/sh14.jpg" border="0" alt="" style="display: block; margin-left: auto; margin-right: auto;" /></p> <p style="text-align: justify;">            Транзисторы работают в противофазе, то есть когда один «открыт», другой «заперт». В установившемся режиме работы схема потребляет не большие токи. Но ток потребления резко растет в переходные моменты работы схемы. В эти моменты в течение короткого промежутка времени оба транзистора «открыты». Потребляемая мощность скачкообразно возрастает, а затем уменьшается, что приводит резкому изменению тока в цепи. Импульс, полученный в результате переходного процесса, оказывает заметное негативное влияние на остальные сигнальные цепи устройства. Но та как таких выходных логических каскадов на плате может быть сотни и даже тысячи, то суммарный импульс может быть достаточно велик.</p> <p style="text-align: justify;">         Паразитные наводимые помехи имеют собственный диапазон излучения, но этот диапазон строго не фиксирован и его сложно предугадать. Так как любая цифровая схема включает себя множество выходных цифровых логических каскадов, которые работают как в фазе так и в противофазе, а так же сдвинуты друг относительно друга на произвольный угол фазы. Широколосный цифровой шум может оказывать различное влияние на работу схемы. Многое зависит от спектральной плотности и диапазона цифрового шума.</p> <p style="text-align: justify;">         В Таблице 2 приводятся основные типы блокировочных конденсаторов с указанием граничной рабочей частотой.</p> <p style="text-align: justify;"> </p> <p style="text-align: left;">Таблица 2</p> <div style="text-align: justify;" align="center"> <table style="width: 61%;" border="1" cellpadding="0"> <tbody> <tr> <td width="75%"> <p><strong>Тип</strong></p> </td> <td width="22%"> <p><strong>Максимальная частота</strong></p> </td> </tr> <tr> <td width="75%"> <p>алюминиевый электролитический</p> </td> <td width="22%"> <p>100 кГц</p> </td> </tr> <tr> <td width="75%"> <p>танталовый электролитический</p> </td> <td width="22%"> <p>1 МГц</p> </td> </tr> <tr> <td width="75%"> <p>слюдяной</p> </td> <td width="22%"> <p>500 МГц</p> </td> </tr> <tr> <td style="text-align: left;" width="75%"> <p>керамический</p> </td> <td width="22%"> <p style="text-align: left;">1 ГГц</p> </td> </tr> </tbody> </table> </div> <p style="text-align: justify;"> </p> <p style="text-align: justify;">        Из таблицы видно, что танталовый тип конденсаторов эффективно использовать на частотах ниже 1 МГц. На более высоких частотах применяют керамические конденсаторы. Так же стоит помнить о том, что любой конденсатор имеет так же собственную резонансную частоту. То есть неверный выбор конденсатора может не только не помочь работе схемы, но и ухудшить её параметры. На рисунке 15 приведены характеристики двух конденсаторов: танталового электролитического типа номиналом 10 мкФ и керамического 10 нф.</p> <p style="text-align: justify;"> </p> <p> <img src="images/statyi/pcb/Proektirovanie_plat/tehnika_razvodki_pcb/Razviazka_signalov_psb/sh15.jpg" border="0" alt="" style="display: block; margin-left: auto; margin-right: auto;" /></p> <p style="text-align: justify;">          На практике характеристики конденсаторов отличаются в зависимости от производителя. Так же могут отличаться характеристики конденсаторов в одной партии. Но этот разброс можно легко учесть ознакомившись с технической документацией к любому типу конденсаторов. Но самое главное то, что для эффективной работы конденсатора, подавляемые им частоты должны находиться в более низком диапазоне, чем частота собственного резонанса. В противном случае характер реактивного сопротивления будет индуктивным, а конденсатор перестанет эффективно работать.</p> <p style="text-align: justify;"> </p> <p style="text-align: justify;"><em>Развязка питания ИС</em></p> <p style="text-align: justify;">         В цепи питания любой интегральной схемы мы найдем развязывающий конденсатор по цепи питания. Это необходимо для подавления высокочастотного шума в этих цепях. Развязывающие или блокировочные конденсаторы включаются между цепями питания. При установке таких конденсаторов важно минимизировать длину печатных проводников до выводов питания на микросхеме.  В противном случае собственная индуктивность печатных проводников компенсирует всю полученную выгоду при установке блокировочного конденсатора.</p> <p style="text-align: justify;">         Развязывающие конденсаторы должны быть обязательно установлены рядом с корпусом ОУ, не зависимо от того сколько встроенных ОУ задействованы в разрабатываемом устройстве. При двухполюсном питании микросхемы развязывающие ёмкости должны быть установлены к каждому выводу питания. Сами номиналы должны быть тщательно подобраны.</p> <p style="text-align: justify;">В некоторых случаях возможно установка индуктивности или дросселя последовательно с цепью питания. Индуктивность располагается до конденсаторов.</p> <p style="text-align: justify;">         Так же есть более дешевая альтернатива – использование резистора (10…100 Ом) в место резистора. В этом случае, резистор вместе с развязываемом конденсатором образуют НЧ-фильтр. В этом случае сужается диапазон питания микросхемы, которая становится более зависимая от потребляемой мощности.</p> <p style="text-align: justify;">         На практике зачастую для подавления низкочастотных  помех устанавливают алюминиевые или танталовые конденсаторы в непосредственной близости с входным разъёмом питания. Дополнительно установленные керамические конденсаторы будут подавлять высокочастотные помехи от других плат.</p> <p style="text-align: justify;"> </p> <p style="text-align: justify;" align="center">         РАЗВЯЗКА ВХОДНЫХ И ВЫХОДНЫХ СИГНАЛОВ</p> <p style="text-align: justify;">         Достаточно большой уровень шума может наводиться в устройстве в результате неграмотной компоновки электронных узлов на плате. Но даже в том случае, когда все электронные узлы на плате располагались с учётом возможного их взаимодействия, велика вероятность наводимых межкаскадных шумов.</p> <p style="text-align: justify;">         В том случае, когда наведенные шумы находятся в другом частотном диапазоне по отношению к рабочей частоте устройства решение простое – установка на плату пассивного RC-фильтра для подавления высокочастотных помех. Но применяя пассивные фильтра нужно помнить, что АЧХ фильтра утрачивают свои свойства на частотах в 100…1000 раз превышающих частоту среза. Это происходит из-за не идеальности частотных характеристик пассивных компонентов фильтра.</p> <p style="text-align: justify;">         В случае, когда уровень наводимых помех из вне слишком велик и вышеописанные методы бессильны, необходимо экранировать наиболее чувствительные к помехам участки устройства. Для эффективной работы экрана необходимо тщательно подойти к его разработке. То есть следует помнить, что экран не должен иметь отверстия больше чем 1/20 длины волны экранируемого излучения. Но для установки экрана необходимо предусматривать его габариты в самом начале проектирования всего устройства – это облегчит разработку в дальнейшем.</p> <p style="text-align: justify;"> </p></div>

<div class="feed-description"><p style="text-align: justify;">          Как уже говорилось, помеха в схеме может наводиться через цепи питания. Для уменьшения наводимых помех питания применяются блокировочные конденсаторы.</p> <p style="text-align: justify;">         Перед трассировкой аналого-цифровой ПП необходимо обратить внимание на электрические характеристики логических элементов.</p> <p style="text-align: justify;">         Типовой выходной каскад представляет собой два транзистора соединенных последовательно относительно источника питания и земли см. рис. 14.</p> <p>   <img src="images/statyi/pcb/Proektirovanie_plat/tehnika_razvodki_pcb/Razviazka_signalov_psb/sh14.jpg" border="0" alt="" style="display: block; margin-left: auto; margin-right: auto;" /></p> <p style="text-align: justify;">            Транзисторы работают в противофазе, то есть когда один «открыт», другой «заперт». В установившемся режиме работы схема потребляет не большие токи. Но ток потребления резко растет в переходные моменты работы схемы. В эти моменты в течение короткого промежутка времени оба транзистора «открыты». Потребляемая мощность скачкообразно возрастает, а затем уменьшается, что приводит резкому изменению тока в цепи. Импульс, полученный в результате переходного процесса, оказывает заметное негативное влияние на остальные сигнальные цепи устройства. Но та как таких выходных логических каскадов на плате может быть сотни и даже тысячи, то суммарный импульс может быть достаточно велик.</p> <p style="text-align: justify;">         Паразитные наводимые помехи имеют собственный диапазон излучения, но этот диапазон строго не фиксирован и его сложно предугадать. Так как любая цифровая схема включает себя множество выходных цифровых логических каскадов, которые работают как в фазе так и в противофазе, а так же сдвинуты друг относительно друга на произвольный угол фазы. Широколосный цифровой шум может оказывать различное влияние на работу схемы. Многое зависит от спектральной плотности и диапазона цифрового шума.</p> <p style="text-align: justify;">         В Таблице 2 приводятся основные типы блокировочных конденсаторов с указанием граничной рабочей частотой.</p> <p style="text-align: justify;"> </p> <p style="text-align: left;">Таблица 2</p> <div style="text-align: justify;" align="center"> <table style="width: 61%;" border="1" cellpadding="0"> <tbody> <tr> <td width="75%"> <p><strong>Тип</strong></p> </td> <td width="22%"> <p><strong>Максимальная частота</strong></p> </td> </tr> <tr> <td width="75%"> <p>алюминиевый электролитический</p> </td> <td width="22%"> <p>100 кГц</p> </td> </tr> <tr> <td width="75%"> <p>танталовый электролитический</p> </td> <td width="22%"> <p>1 МГц</p> </td> </tr> <tr> <td width="75%"> <p>слюдяной</p> </td> <td width="22%"> <p>500 МГц</p> </td> </tr> <tr> <td style="text-align: left;" width="75%"> <p>керамический</p> </td> <td width="22%"> <p style="text-align: left;">1 ГГц</p> </td> </tr> </tbody> </table> </div> <p style="text-align: justify;"> </p> <p style="text-align: justify;">        Из таблицы видно, что танталовый тип конденсаторов эффективно использовать на частотах ниже 1 МГц. На более высоких частотах применяют керамические конденсаторы. Так же стоит помнить о том, что любой конденсатор имеет так же собственную резонансную частоту. То есть неверный выбор конденсатора может не только не помочь работе схемы, но и ухудшить её параметры. На рисунке 15 приведены характеристики двух конденсаторов: танталового электролитического типа номиналом 10 мкФ и керамического 10 нф.</p> <p style="text-align: justify;"> </p> <p> <img src="images/statyi/pcb/Proektirovanie_plat/tehnika_razvodki_pcb/Razviazka_signalov_psb/sh15.jpg" border="0" alt="" style="display: block; margin-left: auto; margin-right: auto;" /></p> <p style="text-align: justify;">          На практике характеристики конденсаторов отличаются в зависимости от производителя. Так же могут отличаться характеристики конденсаторов в одной партии. Но этот разброс можно легко учесть ознакомившись с технической документацией к любому типу конденсаторов. Но самое главное то, что для эффективной работы конденсатора, подавляемые им частоты должны находиться в более низком диапазоне, чем частота собственного резонанса. В противном случае характер реактивного сопротивления будет индуктивным, а конденсатор перестанет эффективно работать.</p> <p style="text-align: justify;"> </p> <p style="text-align: justify;"><em>Развязка питания ИС</em></p> <p style="text-align: justify;">         В цепи питания любой интегральной схемы мы найдем развязывающий конденсатор по цепи питания. Это необходимо для подавления высокочастотного шума в этих цепях. Развязывающие или блокировочные конденсаторы включаются между цепями питания. При установке таких конденсаторов важно минимизировать длину печатных проводников до выводов питания на микросхеме.  В противном случае собственная индуктивность печатных проводников компенсирует всю полученную выгоду при установке блокировочного конденсатора.</p> <p style="text-align: justify;">         Развязывающие конденсаторы должны быть обязательно установлены рядом с корпусом ОУ, не зависимо от того сколько встроенных ОУ задействованы в разрабатываемом устройстве. При двухполюсном питании микросхемы развязывающие ёмкости должны быть установлены к каждому выводу питания. Сами номиналы должны быть тщательно подобраны.</p> <p style="text-align: justify;">В некоторых случаях возможно установка индуктивности или дросселя последовательно с цепью питания. Индуктивность располагается до конденсаторов.</p> <p style="text-align: justify;">         Так же есть более дешевая альтернатива – использование резистора (10…100 Ом) в место резистора. В этом случае, резистор вместе с развязываемом конденсатором образуют НЧ-фильтр. В этом случае сужается диапазон питания микросхемы, которая становится более зависимая от потребляемой мощности.</p> <p style="text-align: justify;">         На практике зачастую для подавления низкочастотных  помех устанавливают алюминиевые или танталовые конденсаторы в непосредственной близости с входным разъёмом питания. Дополнительно установленные керамические конденсаторы будут подавлять высокочастотные помехи от других плат.</p> <p style="text-align: justify;"> </p> <p style="text-align: justify;" align="center">         РАЗВЯЗКА ВХОДНЫХ И ВЫХОДНЫХ СИГНАЛОВ</p> <p style="text-align: justify;">         Достаточно большой уровень шума может наводиться в устройстве в результате неграмотной компоновки электронных узлов на плате. Но даже в том случае, когда все электронные узлы на плате располагались с учётом возможного их взаимодействия, велика вероятность наводимых межкаскадных шумов.</p> <p style="text-align: justify;">         В том случае, когда наведенные шумы находятся в другом частотном диапазоне по отношению к рабочей частоте устройства решение простое – установка на плату пассивного RC-фильтра для подавления высокочастотных помех. Но применяя пассивные фильтра нужно помнить, что АЧХ фильтра утрачивают свои свойства на частотах в 100…1000 раз превышающих частоту среза. Это происходит из-за не идеальности частотных характеристик пассивных компонентов фильтра.</p> <p style="text-align: justify;">         В случае, когда уровень наводимых помех из вне слишком велик и вышеописанные методы бессильны, необходимо экранировать наиболее чувствительные к помехам участки устройства. Для эффективной работы экрана необходимо тщательно подойти к его разработке. То есть следует помнить, что экран не должен иметь отверстия больше чем 1/20 длины волны экранируемого излучения. Но для установки экрана необходимо предусматривать его габариты в самом начале проектирования всего устройства – это облегчит разработку в дальнейшем.</p> <p style="text-align: justify;"> </p></div> 2013-08-23T02:15:48+00:00 2013-08-23T02:15:48+00:00 http://portal-ed.ru/index.php/proektirovanie-plat/101-parazitnye-efekty-pechatnoj-platy EngineerDeveloper® [email protected]

<div class="feed-description"><p>           Печатные токопроводящие слои на многослойных печатных платах можно воспринимать как обкладки конденсатора. Рассчитать ёмкость такого конденсатора можно по формуле, приведенной на рисунке 10.</p> <p><img src="images/statyi/pcb/Proektirovanie_plat/tehnika_razvodki_pcb/Parazitnie_efekti_pcb/sh10.jpg" border="0" alt="" style="display: block; margin-left: auto; margin-right: auto;" /></p> <p style="text-align: justify;">Для примера можно задаться следующими параметрами для печатной платы:</p> <ol style="text-align: justify;"> <li>Плата четырёхслойная. Сигнальный “top”/земляной/питание/сигнальный “bottom”;</li> <li>Межслойный интервал = 0,2 мм;</li> <li>Ширина печатного проводника  = 0.75 мм;</li> <li>Длина печатного проводника = 7.5 мм.</li> <li>Типовое значение диэлектрической постоянной E_R  для FR-4 составляет 4.5.</li> </ol> <p style="text-align: justify;">         Подставив все значения в вышеуказанную формулу, получим ёмкость между слоями, которая составляет 1.1 пФ. В результате расчётов емкость получилась не большая, но даже такое значение недопустимо для ряда устройств. На рисунке 11 приведен пример влияния рассчитанного номинала конденсатора на частотную характеристику усилителя. Паразитный конденсатор подключим к инвертирующему входу операционного усилителя.</p> <p><img src="images/statyi/pcb/Proektirovanie_plat/tehnika_razvodki_pcb/Parazitnie_efekti_pcb/sh11.jpg" border="0" alt="" style="display: block; margin-left: auto; margin-right: auto;" /></p> <p style="text-align: justify;">         Из рисунка видно, что происходит подъем на частотах свыше 100 МГц. Что может привести к самовозбуждению.</p> <p style="text-align: justify;">         Для решения этой проблемы существует множество различных способов. Самый простой – уменьшение длины проводников или уменьшение их ширины. Можно смело уменьшить ширину проводников до 0,2 мм, так как токи в этих цепях очень малы. А так же можно уменьшить длину трассы до 2,5 мм. Результат расчета уменьшится в 10 раз по сравнению с предыдущим и составит 0.1 пФ. А такая емкость уже не приведет к значительному подъёму в области высоких частот АЧХ усилительного каскада. Так же можно удалить часть полигонов под ОУ, это так же отразится благоприятно на АЧХ усилителя.</p> <p style="text-align: justify;">         Инвертирующий вход операционного усилителя особенно в высокочастотных схемах с большим коэффициентом усиления оказывает нежелательный эффект самовозбуждения. Это происходит из-за паразитной ёмкости входного каскада ОУ. Поэтому крайне важно уменьшить паразитную ёмкость и располагать корпуса элементов обратной связи настолько близко к инвертирующему входу насколько это возможно. Если, несмотря на принятые меры, происходит возбуждение усилителя, тогда необходимо пропорционально уменьшать номиналы резисторов стоящие в цепи обратной связи. Что позволит изменить резонансную частоту цепи. При изменении резисторов в обратной связи стоит помнить и о корректирующих конденсаторах. Так же нельзя забывать и о том, что при изменении номиналов резисторов в меньшую сторону увеличивается ток потребления устройства. </p> <p style="text-align: justify;">         Ширина печатных проводников на плате ограничивается технологией изготовителя печатных плат, а так же толщиной фольги. Так же стоит отметить характерную особенность для проводников, проходящих достаточно близко друг к другу. Если два проводника проходят достаточно близко друг к другу, то между ними образуется ёмкостная и индуктивная связи. (См. рис. 12).</p> <p><img src="images/statyi/pcb/Proektirovanie_plat/tehnika_razvodki_pcb/Parazitnie_efekti_pcb/sh12.jpg" border="0" alt="" style="display: block; margin-left: auto; margin-right: auto;" /></p> <p style="text-align: justify;">         Математические зависимости, описывающие емкостные и индуктивные эффекты достаточно сложны и не приводятся в этой статье. Их можно найти в литературе посвящённой линиям передач и полосковым линиям.</p> <p style="text-align: justify;">         Сигнальные проводники не должны разводиться параллельно друг другу, за исключение дифференциальных и полосковых линий связи. Зазор между проводниками должен составлять как минимум в три раза больше ширины самого проводника.</p> <p style="text-align: justify;">         Еще одним источником паразитной индуктивности служит межслойные соединения (переходные отверстия) (См.рис. 13). При диаметре отверстия после металлизации d и длине канала h индуктивность можно вычислить по следующей приближенной формуле:</p> <p><img src="images/statyi/pcb/Proektirovanie_plat/tehnika_razvodki_pcb/Parazitnie_efekti_pcb/sh13.jpg" border="0" alt="" style="display: block; margin-left: auto; margin-right: auto;" /></p> <p style="text-align: justify;"> </p> <p style="text-align: justify;">          Например, при в = 0,4 мм и Р = 1,5 мм (такие параметры встречаются чаще всего) паразитная индуктивность переходного отверстия составит 1.1 нГн.</p> <p style="text-align: justify;">         Следует иметь в виду, что паразитная емкость переходного отверстия вместе с паразитной индуктивностью печатной платы образуют резонансный контур, который в свою очередь негативно отразится на работе высокочастотных устройств. Собственная индуктивность переходного отверстия достаточно мала и резонансная частота такого контура находится где-то в гигагерцовом диапазоне. Но если на протяжении пути одной трассы множество переходных отверстий, тогда индуктивность складывается (последовательное соединение), а резонансная частота паразитного контура снижается. Следовательно, старайтесь избегать большого числа переходных отверстий наиболее значимых высокочастотных трасс.</p> <p style="text-align: justify;">         Следует помнить, что если в схеме присутствуют большие номиналы резисторов, то особое внимание следует уделить очистке печатной платы от остатков флюса и припоя. В итоге хочу отметить, стоит производить тщательную промывку печатной платы от остатков монтажных работ, свежей дистиллированной водой.</p></div>

<div class="feed-description"><p>           Печатные токопроводящие слои на многослойных печатных платах можно воспринимать как обкладки конденсатора. Рассчитать ёмкость такого конденсатора можно по формуле, приведенной на рисунке 10.</p> <p><img src="images/statyi/pcb/Proektirovanie_plat/tehnika_razvodki_pcb/Parazitnie_efekti_pcb/sh10.jpg" border="0" alt="" style="display: block; margin-left: auto; margin-right: auto;" /></p> <p style="text-align: justify;">Для примера можно задаться следующими параметрами для печатной платы:</p> <ol style="text-align: justify;"> <li>Плата четырёхслойная. Сигнальный “top”/земляной/питание/сигнальный “bottom”;</li> <li>Межслойный интервал = 0,2 мм;</li> <li>Ширина печатного проводника  = 0.75 мм;</li> <li>Длина печатного проводника = 7.5 мм.</li> <li>Типовое значение диэлектрической постоянной E_R  для FR-4 составляет 4.5.</li> </ol> <p style="text-align: justify;">         Подставив все значения в вышеуказанную формулу, получим ёмкость между слоями, которая составляет 1.1 пФ. В результате расчётов емкость получилась не большая, но даже такое значение недопустимо для ряда устройств. На рисунке 11 приведен пример влияния рассчитанного номинала конденсатора на частотную характеристику усилителя. Паразитный конденсатор подключим к инвертирующему входу операционного усилителя.</p> <p><img src="images/statyi/pcb/Proektirovanie_plat/tehnika_razvodki_pcb/Parazitnie_efekti_pcb/sh11.jpg" border="0" alt="" style="display: block; margin-left: auto; margin-right: auto;" /></p> <p style="text-align: justify;">         Из рисунка видно, что происходит подъем на частотах свыше 100 МГц. Что может привести к самовозбуждению.</p> <p style="text-align: justify;">         Для решения этой проблемы существует множество различных способов. Самый простой – уменьшение длины проводников или уменьшение их ширины. Можно смело уменьшить ширину проводников до 0,2 мм, так как токи в этих цепях очень малы. А так же можно уменьшить длину трассы до 2,5 мм. Результат расчета уменьшится в 10 раз по сравнению с предыдущим и составит 0.1 пФ. А такая емкость уже не приведет к значительному подъёму в области высоких частот АЧХ усилительного каскада. Так же можно удалить часть полигонов под ОУ, это так же отразится благоприятно на АЧХ усилителя.</p> <p style="text-align: justify;">         Инвертирующий вход операционного усилителя особенно в высокочастотных схемах с большим коэффициентом усиления оказывает нежелательный эффект самовозбуждения. Это происходит из-за паразитной ёмкости входного каскада ОУ. Поэтому крайне важно уменьшить паразитную ёмкость и располагать корпуса элементов обратной связи настолько близко к инвертирующему входу насколько это возможно. Если, несмотря на принятые меры, происходит возбуждение усилителя, тогда необходимо пропорционально уменьшать номиналы резисторов стоящие в цепи обратной связи. Что позволит изменить резонансную частоту цепи. При изменении резисторов в обратной связи стоит помнить и о корректирующих конденсаторах. Так же нельзя забывать и о том, что при изменении номиналов резисторов в меньшую сторону увеличивается ток потребления устройства. </p> <p style="text-align: justify;">         Ширина печатных проводников на плате ограничивается технологией изготовителя печатных плат, а так же толщиной фольги. Так же стоит отметить характерную особенность для проводников, проходящих достаточно близко друг к другу. Если два проводника проходят достаточно близко друг к другу, то между ними образуется ёмкостная и индуктивная связи. (См. рис. 12).</p> <p><img src="images/statyi/pcb/Proektirovanie_plat/tehnika_razvodki_pcb/Parazitnie_efekti_pcb/sh12.jpg" border="0" alt="" style="display: block; margin-left: auto; margin-right: auto;" /></p> <p style="text-align: justify;">         Математические зависимости, описывающие емкостные и индуктивные эффекты достаточно сложны и не приводятся в этой статье. Их можно найти в литературе посвящённой линиям передач и полосковым линиям.</p> <p style="text-align: justify;">         Сигнальные проводники не должны разводиться параллельно друг другу, за исключение дифференциальных и полосковых линий связи. Зазор между проводниками должен составлять как минимум в три раза больше ширины самого проводника.</p> <p style="text-align: justify;">         Еще одним источником паразитной индуктивности служит межслойные соединения (переходные отверстия) (См.рис. 13). При диаметре отверстия после металлизации d и длине канала h индуктивность можно вычислить по следующей приближенной формуле:</p> <p><img src="images/statyi/pcb/Proektirovanie_plat/tehnika_razvodki_pcb/Parazitnie_efekti_pcb/sh13.jpg" border="0" alt="" style="display: block; margin-left: auto; margin-right: auto;" /></p> <p style="text-align: justify;"> </p> <p style="text-align: justify;">          Например, при в = 0,4 мм и Р = 1,5 мм (такие параметры встречаются чаще всего) паразитная индуктивность переходного отверстия составит 1.1 нГн.</p> <p style="text-align: justify;">         Следует иметь в виду, что паразитная емкость переходного отверстия вместе с паразитной индуктивностью печатной платы образуют резонансный контур, который в свою очередь негативно отразится на работе высокочастотных устройств. Собственная индуктивность переходного отверстия достаточно мала и резонансная частота такого контура находится где-то в гигагерцовом диапазоне. Но если на протяжении пути одной трассы множество переходных отверстий, тогда индуктивность складывается (последовательное соединение), а резонансная частота паразитного контура снижается. Следовательно, старайтесь избегать большого числа переходных отверстий наиболее значимых высокочастотных трасс.</p> <p style="text-align: justify;">         Следует помнить, что если в схеме присутствуют большие номиналы резисторов, то особое внимание следует уделить очистке печатной платы от остатков флюса и припоя. В итоге хочу отметить, стоит производить тщательную промывку печатной платы от остатков монтажных работ, свежей дистиллированной водой.</p></div> 2013-08-23T02:10:11+00:00 2013-08-23T02:10:11+00:00 http://portal-ed.ru/index.php/proektirovanie-plat/100-chastotnye-kharakteristiki-passivnykh-komponentov EngineerDeveloper® [email protected]

<div class="feed-description"><p style="text-align: justify;">       Для корректной работы проектируемого устройства необходим внимательный подбор пассивных компонентов. Необходимо подробно рассмотреть характеристики пассивной элементной базы будущего устройства и предварительной компоновки корпусов на плате.</p> <p style="text-align: justify;">         Зачастую разработчики не придают особого значения рабочей частотной области пассивных компонентов при подборе элементной базы для будущего устройства. Это приводит к непредсказуемым результатам.   Хочу отметить, что этот касается не только высокочастотных аналоговых устройств, так как ВЧ-сигналы оказывают сильное воздействие на пассивные НЧ-компоненты по средствам гальванической связи или излучая. К примеру, простой активный НЧ-фильтр на ОУ может работать как ВЧ-фильтр при воздействии на его вход высокой частотой.</p> <p style="text-align: justify;"> </p> <p style="text-align: justify;"><em>Резисторы</em></p> <p style="text-align: justify;">         Резистор на высоких частотах обладает собственной индуктивностью, ёмкостью и сопротивлением. См. рис. 5.</p> <p><img src="images/statyi/pcb/Proektirovanie_plat/tehnika_razvodki_pcb/Chastotnie_harakteristiki_pasivnih_komponentov/sh5.jpg" border="0" alt="" style="display: block; margin-left: auto; margin-right: auto;" /></p> <p style="text-align: justify;">         Резисторы можно разделить на три основных типа: проволочные, углеродные композитные и пленочные. Проволочный резистор по своей структуре представляет собой катушку из высокоомного металла, откуда и появляется его собственная индуктивность. Аналогичная структура у пленочных конденсаторов, поэтому пленочные конденсаторы так же обладают индуктивностью. Индуктивные свойства пленочных резисторов проявляются в меньшей мере, чем у проволочных. Пленочные резисторы  номиналом до 2 кОм можно смело использовать в ВЧ схемах.</p> <p style="text-align: justify;">         Так как выводы резисторов параллельны друг другу, следовательно, между ними присутствует существенная  ёмкостная связь. Чем больше номинал резистора, тем меньше межвыводная ёмкость.</p> <p style="text-align: justify;"> </p> <p style="text-align: justify;"><em>Конденсаторы</em></p> <p style="text-align: justify;"><em>         </em>Эквивалентная схема конденсатора в области высоких частот приведена на рис. 6.</p> <p><img src="images/statyi/pcb/Proektirovanie_plat/tehnika_razvodki_pcb/Chastotnie_harakteristiki_pasivnih_komponentov/sh6.jpg" border="0" alt="" style="display: block; margin-left: auto; margin-right: auto;" /></p> <p>Конденсаторы в схемотехники применяются как развязывающие и фильтрующие элементы. Для расчета реактивного сопротивления конденсатора обратимся к следующей формуле:<img src="images/statyi/pcb/Proektirovanie_plat/tehnika_razvodki_pcb/Chastotnie_harakteristiki_pasivnih_komponentov/formula1.jpg" border="0" alt="" style="display: block; margin-left: auto; margin-right: auto;" /></p> <p style="text-align: justify;">         Отталкиваясь от вышеуказанной формулы, рассчитаем реактивное сопротивление конденсатора ёмкостью 10 мкФ на частотах 10кГц и 100 МГц. Расчётные величины получились следующие 1,6 Ом  на 10кГц и 160 мкОм на 100 МГц. А теперь проверим так ли на самом деле.</p> <p style="text-align: justify;">         На практике никто не видел электролитического конденсатора с реактивным сопротивлением 160 мкОм. Обкладки пленочных и электролитических конденсаторов представляют собой слои фольги, которые и создают паразитную индуктивностью. В то время как у керамических конденсаторов эффект собственной индуктивности гораздо меньше, поэтому их часто применяют в высокочастотных схемах. Кроме упомянутой собственной индуктивности, конденсаторы так же обладают определенным паразитным током утечки. Природа возникновения тока утечки эквивалентна тому случаю, если параллельно конденсатору подключить резистор. Величина тока утечки не большая так как электролит не является хорошим проводником.</p> <p style="text-align: justify;">         Все упомянутые сопротивления складываются и создают эквивалентное последовательное сопротивление (ESR). Исходя из вышесказанного отметим, что конденсаторы, применяемые в развязывающих цепях, должны обладать малым ESR. Это объясняется тем, что последовательное сопротивление ограничивает эффективность подавления пульсаций и помех. Повышение рабочей температуры устройства  так же значительно влияет на изменение ESR, увеличивается.  Поэтому, при использовании алюминиевого электролитического конденсатора при повышенных рабочих температурах, необходимо использовать конденсаторы соответствующего типа.</p> <p style="text-align: justify;">          Выводы конденсаторов так же вносят паразитную индуктивность. Если применены конденсаторы малой ёмкости, тогда необходимо выводы делать короткими. Паразитная индуктивность может послужить образованием резонансных паразитных контуров на плате. Учитывая, что паразитная индуктивность выводов составляет порядка 8 нГн на один сантиметр длины, конденсатор ёмкостью  0,01 мкФ с выводами длиной по одному сантиметру будет иметь паразитный резонанс  на частоте около 12,5 МГц.</p> <p style="text-align: justify;">         При использовании электролитических конденсаторов следует внимательно располагать, подключать конденсатор на плате. Положительная обкладка должна быть подключена к плюсу, линии подключающие конденсатор должны быть максимально короткими. При некорректном подключении конденсатора токи начинают протекать через электролит с скорым выходом из строя самого конденсатора.</p> <p style="text-align: justify;">         Существуют так же устройства, в которых разность потенциалов по постоянному току между двумя точками может менять свой знак. В подобных случаях применяют неполярные электролитические конденсаторы.</p> <p style="text-align: justify;"> </p> <p style="text-align: justify;"><em>Индуктивности</em></p> <p style="text-align: justify;">         Эквивалентная схема индуктивности в области высоких частот приведена на рис. 7.</p> <p><img src="images/statyi/pcb/Proektirovanie_plat/tehnika_razvodki_pcb/Chastotnie_harakteristiki_pasivnih_komponentov/sh7.jpg" border="0" alt="" style="display: block; margin-left: auto; margin-right: auto;" /></p> <p>Реактивное сопротивление индуктивности описывается по следующей формуле:</p> <p><img src="images/statyi/pcb/Proektirovanie_plat/tehnika_razvodki_pcb/Chastotnie_harakteristiki_pasivnih_komponentov/formula2.jpg" border="0" alt="" style="display: block; margin-left: auto; margin-right: auto;" /></p> <p style="text-align: justify;">         Из формулы видно, что индуктивность номиналом 10 мГн будет обладать реактивным сопротивлением 628 ом на частоте 10 кГц, на частоте 100 МГц расчётная величина составит 6.28 МОм.</p> <p style="text-align: justify;">         Полученная при расчете величина реактивного сопротивления 6.28 МОм является теоретической, так как на практике индуктивности с таким реактивным сопротивлением не бывает. Паразитное сопротивление возникает, так как катушка – это намотанный провод, который и обладает определенным сопротивлением.  При этом любая индуктивность так же имеет паразитную ёмкость, которая возникает по причине межвитковой емкостной связи. То есть витки располагаются параллельно друг другу, что и даёт емкостную связь. Паразитная ёмкость ограничивает верхнюю рабочую частоту индуктивности. Проволочные индуктивности не больших размеров теряют свою эффективность в диапазоне частот 10…100 МГц.</p> <p style="text-align: justify;"> </p> <p style="text-align: justify;"><em>         Печатная плата</em></p> <p style="text-align: justify;">         Печатной плате так же присуще все описанные свойства пассивных компонентов, но эти свойства не так ярко выражены.</p> <p style="text-align: justify;">         Печатные   проводники на печатной плате могут быть как источниками помех, так и приёмниками (антенной). Грамотная трассировка печатной платы сводит к минимуму излучаемые и наводящие помехи. Так как любой проводник на печатной плате можно рассматривать как антенну, обратимся к основам теории антенн.</p> <p style="text-align: justify;"> </p> <p style="text-align: justify;">         Основы теории антенн</p> <p style="text-align: justify;">         Одним из основных типов антенн является «штырь» или в нашем случае – прямой проводник. Полный импеданс прямого проводника имеет резистивную (активную) и индуктивную (реактивную) составляющие:</p> <p><img src="images/statyi/pcb/Proektirovanie_plat/tehnika_razvodki_pcb/Chastotnie_harakteristiki_pasivnih_komponentov/formula3.jpg" border="0" alt="" style="display: block; margin-left: auto; margin-right: auto;" /></p> <p>На постоянном токе и  при низких частотах преобладает активная составляющая. При увеличении частоты реактивная составляющая оказывается более значимой.</p> <p>         Формула для расчета индуктивности проводника печатной платы выглядит следующим образом:</p> <p><img src="images/statyi/pcb/Proektirovanie_plat/tehnika_razvodki_pcb/Chastotnie_harakteristiki_pasivnih_komponentov/formula4.jpg" border="0" alt="" style="display: block; margin-left: auto; margin-right: auto;" /></p> <p style="text-align: justify;">           В среднем печатный проводники на плате обладают индуктивностью 6…12 нГн на сантиметр длины. К примеру, проводник длиной 10 см имеет сопротивление 57 МОм и индуктивность 8 нГн на сантиметр. На частоте 10 кГц реактивное сопротивление становится равным 50 МОм, а на более высоких частотах проводник необходимо рассматривать как индуктивность, нежели проводник с активным сопротивлением.</p> <p style="text-align: justify;">Штыревая антенна начинает функционировать при соотношении длины волны к длине антенны 1/20. Поэтому 10-ти сантиметровый проводник послужит хорошей антенной на частоте  свыше 150 МГц. Возвращаясь к печатным платам отмечу, что к примеру генератор тактового сигнала может и не иметь частоты равной 150 МГц, а вот высшие гармоники от тактового генератора могут стать источником высоких частот.</p> <p style="text-align: justify;">         Другим одним из основных типов антенн является петлевая антенна. Индуктивность прямого проводника существенно увеличивается при изгибах. Увеличенное значение индуктивности проводника снижает частоту, на которой чувствительность «антенны» максимальна.</p> <p style="text-align: justify;">         Опытные разработчики печатных плат, имеющие представления об эффекте  петлевых антенн, отмечают, что нельзя строить топологию таким образом, чтобы образовывалась петля для критических сигналов. В противном случае образовываются петли из проводников прямого и обратного хода токов. См. рис.8.  На рисунке так же отражен эффект щелевой антенны.</p> <p><img src="images/statyi/pcb/Proektirovanie_plat/tehnika_razvodki_pcb/Chastotnie_harakteristiki_pasivnih_komponentov/sh8.jpg" border="0" alt="" style="display: block; margin-left: auto; margin-right: auto;" /></p> <p style="text-align: justify;">Рассмотри подробнее три варианта рисунка 8.</p> <p style="text-align: justify;"> </p> <p style="text-align: justify;">         Вариант А: Самый неудачный из представленных. В нем не используются полигоны земли, Петлевой контур образуется земляным и сигнальным проводниками. Следует помнить, что при соотношении длины волны к проводнику 1/20 петлевая антенна достаточно эффективна.</p> <p style="text-align: justify;"> </p> <p style="text-align: justify;">         Вариант Б: По сравнению с вариантом А это вариант лучше. Но здесь виден разрыв в земляном полигоне. Пути прямого и возвратных токов образуют щелевую антенну.</p> <p style="text-align: justify;"> </p> <p style="text-align: justify;">         Вариант В: Этот вариант самый наилучший. Пути сигнальных и обратных токов совпадают, тем самым эффективность петлевой антенны ничтожно мала. Стоит отметить, что в этом варианте так же присутствуют вырезы вокруг микросхем, но они отделены от пути возвратного тока.</p> <p style="text-align: justify;"> </p> <p style="text-align: justify;">         Теория отражений и согласований проводников идентична той, что рассмотрена в теории антенн.</p> <p style="text-align: justify;">         При повороте печатного проводника на угол в 90° может возникнуть отражение сигнала. Это происходит из-за изменения ширины проводника. В углу проводника ширина трассы увеличивается  в 1,414 раза, что приводит к рассогласованности линии связи, распределенной ёмкости и индуктивности трассы. Современный системы автоматического проектирования предлагают  различные виды сглаживания углов см. рис. 9.</p> <p><img src="images/statyi/pcb/Proektirovanie_plat/tehnika_razvodki_pcb/Chastotnie_harakteristiki_pasivnih_komponentov/sh9.jpg" border="0" alt="" style="display: block; margin-left: auto; margin-right: auto;" /></p> <p>Самым наилучшим из представленных вариантов поворота является третий вариант, так как ширина его проводника неизменна.</p></div>

<div class="feed-description"><p style="text-align: justify;">       Для корректной работы проектируемого устройства необходим внимательный подбор пассивных компонентов. Необходимо подробно рассмотреть характеристики пассивной элементной базы будущего устройства и предварительной компоновки корпусов на плате.</p> <p style="text-align: justify;">         Зачастую разработчики не придают особого значения рабочей частотной области пассивных компонентов при подборе элементной базы для будущего устройства. Это приводит к непредсказуемым результатам.   Хочу отметить, что этот касается не только высокочастотных аналоговых устройств, так как ВЧ-сигналы оказывают сильное воздействие на пассивные НЧ-компоненты по средствам гальванической связи или излучая. К примеру, простой активный НЧ-фильтр на ОУ может работать как ВЧ-фильтр при воздействии на его вход высокой частотой.</p> <p style="text-align: justify;"> </p> <p style="text-align: justify;"><em>Резисторы</em></p> <p style="text-align: justify;">         Резистор на высоких частотах обладает собственной индуктивностью, ёмкостью и сопротивлением. См. рис. 5.</p> <p><img src="images/statyi/pcb/Proektirovanie_plat/tehnika_razvodki_pcb/Chastotnie_harakteristiki_pasivnih_komponentov/sh5.jpg" border="0" alt="" style="display: block; margin-left: auto; margin-right: auto;" /></p> <p style="text-align: justify;">         Резисторы можно разделить на три основных типа: проволочные, углеродные композитные и пленочные. Проволочный резистор по своей структуре представляет собой катушку из высокоомного металла, откуда и появляется его собственная индуктивность. Аналогичная структура у пленочных конденсаторов, поэтому пленочные конденсаторы так же обладают индуктивностью. Индуктивные свойства пленочных резисторов проявляются в меньшей мере, чем у проволочных. Пленочные резисторы  номиналом до 2 кОм можно смело использовать в ВЧ схемах.</p> <p style="text-align: justify;">         Так как выводы резисторов параллельны друг другу, следовательно, между ними присутствует существенная  ёмкостная связь. Чем больше номинал резистора, тем меньше межвыводная ёмкость.</p> <p style="text-align: justify;"> </p> <p style="text-align: justify;"><em>Конденсаторы</em></p> <p style="text-align: justify;"><em>         </em>Эквивалентная схема конденсатора в области высоких частот приведена на рис. 6.</p> <p><img src="images/statyi/pcb/Proektirovanie_plat/tehnika_razvodki_pcb/Chastotnie_harakteristiki_pasivnih_komponentov/sh6.jpg" border="0" alt="" style="display: block; margin-left: auto; margin-right: auto;" /></p> <p>Конденсаторы в схемотехники применяются как развязывающие и фильтрующие элементы. Для расчета реактивного сопротивления конденсатора обратимся к следующей формуле:<img src="images/statyi/pcb/Proektirovanie_plat/tehnika_razvodki_pcb/Chastotnie_harakteristiki_pasivnih_komponentov/formula1.jpg" border="0" alt="" style="display: block; margin-left: auto; margin-right: auto;" /></p> <p style="text-align: justify;">         Отталкиваясь от вышеуказанной формулы, рассчитаем реактивное сопротивление конденсатора ёмкостью 10 мкФ на частотах 10кГц и 100 МГц. Расчётные величины получились следующие 1,6 Ом  на 10кГц и 160 мкОм на 100 МГц. А теперь проверим так ли на самом деле.</p> <p style="text-align: justify;">         На практике никто не видел электролитического конденсатора с реактивным сопротивлением 160 мкОм. Обкладки пленочных и электролитических конденсаторов представляют собой слои фольги, которые и создают паразитную индуктивностью. В то время как у керамических конденсаторов эффект собственной индуктивности гораздо меньше, поэтому их часто применяют в высокочастотных схемах. Кроме упомянутой собственной индуктивности, конденсаторы так же обладают определенным паразитным током утечки. Природа возникновения тока утечки эквивалентна тому случаю, если параллельно конденсатору подключить резистор. Величина тока утечки не большая так как электролит не является хорошим проводником.</p> <p style="text-align: justify;">         Все упомянутые сопротивления складываются и создают эквивалентное последовательное сопротивление (ESR). Исходя из вышесказанного отметим, что конденсаторы, применяемые в развязывающих цепях, должны обладать малым ESR. Это объясняется тем, что последовательное сопротивление ограничивает эффективность подавления пульсаций и помех. Повышение рабочей температуры устройства  так же значительно влияет на изменение ESR, увеличивается.  Поэтому, при использовании алюминиевого электролитического конденсатора при повышенных рабочих температурах, необходимо использовать конденсаторы соответствующего типа.</p> <p style="text-align: justify;">          Выводы конденсаторов так же вносят паразитную индуктивность. Если применены конденсаторы малой ёмкости, тогда необходимо выводы делать короткими. Паразитная индуктивность может послужить образованием резонансных паразитных контуров на плате. Учитывая, что паразитная индуктивность выводов составляет порядка 8 нГн на один сантиметр длины, конденсатор ёмкостью  0,01 мкФ с выводами длиной по одному сантиметру будет иметь паразитный резонанс  на частоте около 12,5 МГц.</p> <p style="text-align: justify;">         При использовании электролитических конденсаторов следует внимательно располагать, подключать конденсатор на плате. Положительная обкладка должна быть подключена к плюсу, линии подключающие конденсатор должны быть максимально короткими. При некорректном подключении конденсатора токи начинают протекать через электролит с скорым выходом из строя самого конденсатора.</p> <p style="text-align: justify;">         Существуют так же устройства, в которых разность потенциалов по постоянному току между двумя точками может менять свой знак. В подобных случаях применяют неполярные электролитические конденсаторы.</p> <p style="text-align: justify;"> </p> <p style="text-align: justify;"><em>Индуктивности</em></p> <p style="text-align: justify;">         Эквивалентная схема индуктивности в области высоких частот приведена на рис. 7.</p> <p><img src="images/statyi/pcb/Proektirovanie_plat/tehnika_razvodki_pcb/Chastotnie_harakteristiki_pasivnih_komponentov/sh7.jpg" border="0" alt="" style="display: block; margin-left: auto; margin-right: auto;" /></p> <p>Реактивное сопротивление индуктивности описывается по следующей формуле:</p> <p><img src="images/statyi/pcb/Proektirovanie_plat/tehnika_razvodki_pcb/Chastotnie_harakteristiki_pasivnih_komponentov/formula2.jpg" border="0" alt="" style="display: block; margin-left: auto; margin-right: auto;" /></p> <p style="text-align: justify;">         Из формулы видно, что индуктивность номиналом 10 мГн будет обладать реактивным сопротивлением 628 ом на частоте 10 кГц, на частоте 100 МГц расчётная величина составит 6.28 МОм.</p> <p style="text-align: justify;">         Полученная при расчете величина реактивного сопротивления 6.28 МОм является теоретической, так как на практике индуктивности с таким реактивным сопротивлением не бывает. Паразитное сопротивление возникает, так как катушка – это намотанный провод, который и обладает определенным сопротивлением.  При этом любая индуктивность так же имеет паразитную ёмкость, которая возникает по причине межвитковой емкостной связи. То есть витки располагаются параллельно друг другу, что и даёт емкостную связь. Паразитная ёмкость ограничивает верхнюю рабочую частоту индуктивности. Проволочные индуктивности не больших размеров теряют свою эффективность в диапазоне частот 10…100 МГц.</p> <p style="text-align: justify;"> </p> <p style="text-align: justify;"><em>         Печатная плата</em></p> <p style="text-align: justify;">         Печатной плате так же присуще все описанные свойства пассивных компонентов, но эти свойства не так ярко выражены.</p> <p style="text-align: justify;">         Печатные   проводники на печатной плате могут быть как источниками помех, так и приёмниками (антенной). Грамотная трассировка печатной платы сводит к минимуму излучаемые и наводящие помехи. Так как любой проводник на печатной плате можно рассматривать как антенну, обратимся к основам теории антенн.</p> <p style="text-align: justify;"> </p> <p style="text-align: justify;">         Основы теории антенн</p> <p style="text-align: justify;">         Одним из основных типов антенн является «штырь» или в нашем случае – прямой проводник. Полный импеданс прямого проводника имеет резистивную (активную) и индуктивную (реактивную) составляющие:</p> <p><img src="images/statyi/pcb/Proektirovanie_plat/tehnika_razvodki_pcb/Chastotnie_harakteristiki_pasivnih_komponentov/formula3.jpg" border="0" alt="" style="display: block; margin-left: auto; margin-right: auto;" /></p> <p>На постоянном токе и  при низких частотах преобладает активная составляющая. При увеличении частоты реактивная составляющая оказывается более значимой.</p> <p>         Формула для расчета индуктивности проводника печатной платы выглядит следующим образом:</p> <p><img src="images/statyi/pcb/Proektirovanie_plat/tehnika_razvodki_pcb/Chastotnie_harakteristiki_pasivnih_komponentov/formula4.jpg" border="0" alt="" style="display: block; margin-left: auto; margin-right: auto;" /></p> <p style="text-align: justify;">           В среднем печатный проводники на плате обладают индуктивностью 6…12 нГн на сантиметр длины. К примеру, проводник длиной 10 см имеет сопротивление 57 МОм и индуктивность 8 нГн на сантиметр. На частоте 10 кГц реактивное сопротивление становится равным 50 МОм, а на более высоких частотах проводник необходимо рассматривать как индуктивность, нежели проводник с активным сопротивлением.</p> <p style="text-align: justify;">Штыревая антенна начинает функционировать при соотношении длины волны к длине антенны 1/20. Поэтому 10-ти сантиметровый проводник послужит хорошей антенной на частоте  свыше 150 МГц. Возвращаясь к печатным платам отмечу, что к примеру генератор тактового сигнала может и не иметь частоты равной 150 МГц, а вот высшие гармоники от тактового генератора могут стать источником высоких частот.</p> <p style="text-align: justify;">         Другим одним из основных типов антенн является петлевая антенна. Индуктивность прямого проводника существенно увеличивается при изгибах. Увеличенное значение индуктивности проводника снижает частоту, на которой чувствительность «антенны» максимальна.</p> <p style="text-align: justify;">         Опытные разработчики печатных плат, имеющие представления об эффекте  петлевых антенн, отмечают, что нельзя строить топологию таким образом, чтобы образовывалась петля для критических сигналов. В противном случае образовываются петли из проводников прямого и обратного хода токов. См. рис.8.  На рисунке так же отражен эффект щелевой антенны.</p> <p><img src="images/statyi/pcb/Proektirovanie_plat/tehnika_razvodki_pcb/Chastotnie_harakteristiki_pasivnih_komponentov/sh8.jpg" border="0" alt="" style="display: block; margin-left: auto; margin-right: auto;" /></p> <p style="text-align: justify;">Рассмотри подробнее три варианта рисунка 8.</p> <p style="text-align: justify;"> </p> <p style="text-align: justify;">         Вариант А: Самый неудачный из представленных. В нем не используются полигоны земли, Петлевой контур образуется земляным и сигнальным проводниками. Следует помнить, что при соотношении длины волны к проводнику 1/20 петлевая антенна достаточно эффективна.</p> <p style="text-align: justify;"> </p> <p style="text-align: justify;">         Вариант Б: По сравнению с вариантом А это вариант лучше. Но здесь виден разрыв в земляном полигоне. Пути прямого и возвратных токов образуют щелевую антенну.</p> <p style="text-align: justify;"> </p> <p style="text-align: justify;">         Вариант В: Этот вариант самый наилучший. Пути сигнальных и обратных токов совпадают, тем самым эффективность петлевой антенны ничтожно мала. Стоит отметить, что в этом варианте так же присутствуют вырезы вокруг микросхем, но они отделены от пути возвратного тока.</p> <p style="text-align: justify;"> </p> <p style="text-align: justify;">         Теория отражений и согласований проводников идентична той, что рассмотрена в теории антенн.</p> <p style="text-align: justify;">         При повороте печатного проводника на угол в 90° может возникнуть отражение сигнала. Это происходит из-за изменения ширины проводника. В углу проводника ширина трассы увеличивается  в 1,414 раза, что приводит к рассогласованности линии связи, распределенной ёмкости и индуктивности трассы. Современный системы автоматического проектирования предлагают  различные виды сглаживания углов см. рис. 9.</p> <p><img src="images/statyi/pcb/Proektirovanie_plat/tehnika_razvodki_pcb/Chastotnie_harakteristiki_pasivnih_komponentov/sh9.jpg" border="0" alt="" style="display: block; margin-left: auto; margin-right: auto;" /></p> <p>Самым наилучшим из представленных вариантов поворота является третий вариант, так как ширина его проводника неизменна.</p></div> 2013-08-23T02:01:41+00:00 2013-08-23T02:01:41+00:00 http://portal-ed.ru/index.php/proektirovanie-plat/99-kolichestvo-sloev-v-pechatnoj-plate EngineerDeveloper® [email protected]

<div class="feed-description"><p style="text-align: justify;">         Отталкиваясь от сложности разрабатываемого устройства, от условий эксплуатации и так далее, то есть с учётом технического задания на разработку разработчик должен определиться с количеством слоёв на будущей плате.</p> <p style="text-align: justify;"> </p> <p style="text-align: justify;"><em>Однослойные печатные платы</em></p> <p style="text-align: justify;">         На основе односторонних печатных платах, как правило, разрабатываются низкочастотные, простые в топологи печатные платы. Плата, разведенная в одном слое, имеет большое количество перемычек в дополнение второго (верхнего «Top») слоя. Хорошие платы разведенные без перемычек, только лишь в одном (нижнем «Bottom») слое встречаются достаточно редко, по причине большой трудоёмкости и высокой квалификации разработчика. В итоге можно отметить, что однослойные печатные платы хорошо подходят для простых низкочастотных схем с категорией  FR-1, FR-2.</p> <p style="text-align: justify;"> </p> <p style="text-align: justify;"><em>Двухслойные печатные платы</em></p> <p style="text-align: justify;">         Двухсторонние печатные платы подразумевают наличие двух слоёв – «Top» и «Bottom», которые между собой связываются по средствам переходных металлизированных отверстий. Так как необходимо наличие переходных отверстий, то предпочтение в материале для печатной платы отдаётся FR-4. Эта категория обеспечивает наиболее качественные переходные отверстия, нежели FR-2. Хотя двухслойные печатные платы на основе технологии FR-2 так же имеют место быть. Трассировка любого устройства в двух слоях гораздо проще, нежели в одном слое с использованием перемычек. На практике верхний слой (Top) используется как основной для сигнальных цепей, а нижний (Bottom) для полигонов земли и питания. Подобная топология обеспечивает:</p> <p style="text-align: justify;">         - оптимальность трассировки. Земляные и питающие цепи являются наиболее часто подключаемые;</p> <p style="text-align: justify;">         - улучшаются механические качества. Плата приобретает наилучшую жесткость;</p> <p style="text-align: justify;">         - уменьшается шум и наводки. Земляные полигоны оказывают экранирующий эффект для сигнальных проводников;</p> <p style="text-align: justify;"> </p> <p style="text-align: justify;">         Но при всех описанных положительных качествах, двухсторонняя печатная плата не позволяет, реализовывать, высокочастотные и мало сигнальные схемы из-за малой распределенной емкости между слоями.</p> <p style="text-align: justify;"> </p> <p style="text-align: justify;"><em>Многослойные печатные платы</em></p> <p style="text-align: justify;">         При разработке сложных электронных устройств применяют многослойные печатные плата (МПП). Это объясняется следующими причинами:</p> <p style="text-align: justify;">- удобная разводка шин питания. В МПП применяют отдельные слои для организации полигонов питания и земли;</p> <p style="text-align: justify;">- сигнальные слои избавляются от полигонов питания и земли, то есть трассировка упрощается;</p> <p style="text-align: justify;">-  между слоями с полигонами земли и питания появляется распределенная емкость, которая уменьшает высокочастотный шум.</p></div>

<div class="feed-description"><p style="text-align: justify;">         Отталкиваясь от сложности разрабатываемого устройства, от условий эксплуатации и так далее, то есть с учётом технического задания на разработку разработчик должен определиться с количеством слоёв на будущей плате.</p> <p style="text-align: justify;"> </p> <p style="text-align: justify;"><em>Однослойные печатные платы</em></p> <p style="text-align: justify;">         На основе односторонних печатных платах, как правило, разрабатываются низкочастотные, простые в топологи печатные платы. Плата, разведенная в одном слое, имеет большое количество перемычек в дополнение второго (верхнего «Top») слоя. Хорошие платы разведенные без перемычек, только лишь в одном (нижнем «Bottom») слое встречаются достаточно редко, по причине большой трудоёмкости и высокой квалификации разработчика. В итоге можно отметить, что однослойные печатные платы хорошо подходят для простых низкочастотных схем с категорией  FR-1, FR-2.</p> <p style="text-align: justify;"> </p> <p style="text-align: justify;"><em>Двухслойные печатные платы</em></p> <p style="text-align: justify;">         Двухсторонние печатные платы подразумевают наличие двух слоёв – «Top» и «Bottom», которые между собой связываются по средствам переходных металлизированных отверстий. Так как необходимо наличие переходных отверстий, то предпочтение в материале для печатной платы отдаётся FR-4. Эта категория обеспечивает наиболее качественные переходные отверстия, нежели FR-2. Хотя двухслойные печатные платы на основе технологии FR-2 так же имеют место быть. Трассировка любого устройства в двух слоях гораздо проще, нежели в одном слое с использованием перемычек. На практике верхний слой (Top) используется как основной для сигнальных цепей, а нижний (Bottom) для полигонов земли и питания. Подобная топология обеспечивает:</p> <p style="text-align: justify;">         - оптимальность трассировки. Земляные и питающие цепи являются наиболее часто подключаемые;</p> <p style="text-align: justify;">         - улучшаются механические качества. Плата приобретает наилучшую жесткость;</p> <p style="text-align: justify;">         - уменьшается шум и наводки. Земляные полигоны оказывают экранирующий эффект для сигнальных проводников;</p> <p style="text-align: justify;"> </p> <p style="text-align: justify;">         Но при всех описанных положительных качествах, двухсторонняя печатная плата не позволяет, реализовывать, высокочастотные и мало сигнальные схемы из-за малой распределенной емкости между слоями.</p> <p style="text-align: justify;"> </p> <p style="text-align: justify;"><em>Многослойные печатные платы</em></p> <p style="text-align: justify;">         При разработке сложных электронных устройств применяют многослойные печатные плата (МПП). Это объясняется следующими причинами:</p> <p style="text-align: justify;">- удобная разводка шин питания. В МПП применяют отдельные слои для организации полигонов питания и земли;</p> <p style="text-align: justify;">- сигнальные слои избавляются от полигонов питания и земли, то есть трассировка упрощается;</p> <p style="text-align: justify;">-  между слоями с полигонами земли и питания появляется распределенная емкость, которая уменьшает высокочастотный шум.</p></div> 2013-08-23T01:59:42+00:00 2013-08-23T01:59:42+00:00 http://portal-ed.ru/index.php/proektirovanie-plat/98-zazemlenie-v-pechatnykh-platakh EngineerDeveloper® [email protected]

<div class="feed-description"><p style="text-align: justify;">         При разработке любого как цифрового, так и аналогового устройства необходимо уделить серьёзное внимание цепям заземления. Необходимо учесть расположение земляных полигонов на самой ранней стадии разработки.</p> <p style="text-align: justify;"> </p> <p style="text-align: justify;"><em>Разделение земель</em></p> <p style="text-align: justify;">         Разделение земель на аналоговую и цифровую части – это одно из самых известных правил при проектировании аналогово-цифровых устройств. То есть земляные полигоны для цифровой части должны быть отделены от земляных полигонов для аналоговой части устройства. Это объясняется тем, что обратные цифровые токи не должны протекать по земляным цепям аналоговых устройств и наоборот. В противном случае возникают нежелательные взаимные помехи в земляных цепях, что отражается на работе устройства в целом.</p> <p style="text-align: justify;">         Цепи аналоговой и цифровой земли стоит рассматривать как независимые цепи вплоть до источника питания, в источнике питания эти цепи должны быть объединены. Подобная «земляная» архитектура относится к простым аналого-цифровым устройствам с рабочими частотами не более 10 МГц. При трассировке более высокочастотных устройств архитектура разделения земель остаётся прежней, но необходимо также объединять земельные цепи и на самой плате. ВНИМАНИЕ! Автор подразумевает не использование единого аналого-цифрового полигона земли,  а применение объединения цепей  аналоговой и цифровой под такими интегрированными устройствами как, например: АЦП,  Кодеки и так далее. Обсуждение трассировки ПП с объединенными полигонами земли на плате рассмотрено ниже.</p> <p> </p> <p style="text-align: justify;">Другие правила при трассировки GNDA и GNDD:</p> <p style="text-align: justify;">- аналоговые шины питания должны находиться под аналоговой землёй и наоборот;</p> <p style="text-align: justify;">- располагайте аналоговые сигнальные цепи над аналоговой землёй, а цифровые сигнальные цепи над цифровой землёй (рис. 1);</p> <p><img src="images/statyi/pcb/Proektirovanie_plat/tehnika_razvodki_pcb/Zazemlenie_v_pcb/sh1.jpg" border="0" alt="" style="display: block; margin-left: auto; margin-right: auto;" /></p> <p style="text-align: justify;">- Как уже отмечалось, разделенные земли должны быть объединены в одном низкоимпедансном узле (рис.2). Так как правильная с точки зрения земли система имеет только одну землю, которая является выводом заземления систем питания сетевого переменного напряжения или общим выводом для систем питания от постоянного напряжения (например, аккумулятор). Все земляные обратные токи должны приходить в эту точку. Такой точкой может послужить вывод корпуса устройства. Важно понимать, что при подсоединении общего вывода устройств в единую точку заземления могут образовываться земляные контуры.</p> <p><img src="images/statyi/pcb/Proektirovanie_plat/tehnika_razvodki_pcb/Zazemlenie_v_pcb/sh2.jpg" border="0" alt="" style="display: block; margin-left: auto; margin-right: auto;" /></p> <p style="text-align: justify;">- Используйте по возможности отдельные, независимые разъемы, предназначенные для передачи возвратных токов. Старение контактов, износ при частой расстыковки разъемов приведет к ухудшению работы устройства в целом.</p> <p style="text-align: justify;">- При компоновке печатной платы, располагайте  корпуса таким образом, чтобы отделить аналоговую и цифровую части.  Это поможет избежать многих проблем (рис. 3).</p> <p> </p> <p><img src="images/statyi/pcb/Proektirovanie_plat/tehnika_razvodki_pcb/Zazemlenie_v_pcb/sh3.jpg" border="0" alt="" style="display: block; margin-left: auto; margin-right: auto;" /></p> <p style="text-align: justify;">      Практически все тактовые сигналы являются достаточно высокочастотными, поэтому наличие даже небольшой емкостной связью между трассами может вызвать значительную взаимосвязь. Необходимо помнить, что не только основная тактовая частота способна вызвать неблагоприятное влияние на соседние цепи, но и её высшие гармоники. Для борьбы с взаимным влиянием устройств на плате необходимо компактное расположение с целью минимизации соединительных проводников. Так же одной из распространенных ошибок при трассировки аналоговой части печатных плат, является использование соединительных дорожек шире 1 мм с целью уменьшить сопротивление печатных проводников. Но в подобных случаях получается протяженный пленочный конденсатор, на который будут наводиться паразитные сигналы от цифровых компонентов.</p> <p style="text-align: justify;">         На рисунке 4 приведен пример удачного расположения компонентов на плате. Используется три отдельных полигона питания и земли: один для источника, один для цифровой схемы и один для аналоговой. Все цепи земли объединяются лишь только в источнике питания. В приведенной топологии высокочастотный шум отфильтровывается в цепях питания.</p> <p> </p> <p><img src="images/statyi/pcb/Proektirovanie_plat/tehnika_razvodki_pcb/Zazemlenie_v_pcb/sh4.jpg" border="0" alt="" style="display: block; margin-left: auto; margin-right: auto;" /></p> <p style="text-align: justify;">         Бывают так же случаи, когда необходимо объединить аналоговые и цифровые сигналы над областью аналогового земляного полигона. Это обуславливается тем, что АЦП и ЦАП производятся с двумя цепями заземления. То есть цифровой вывод заземления необходимо соединить с цифровой землёй и наоборот. Однако в данном случае это не так. Так ка название выводов «GNDD» и «GNDA» относится к внутренней структуре микросхемы. В схеме эти выводы должны быть подключены к полигонам аналоговой земли. В противном случае заявленные рабочие параметры микросхемы преобразователей будут заметно ухудшены.</p> <p style="text-align: justify;">         При трассировке печатной платы с АЦП и ЦАП необходимо серьёзно отнестись к развязывающим цепям цифрового питания микросхем на аналоговую землю.</p></div>

<div class="feed-description"><p style="text-align: justify;">         При разработке любого как цифрового, так и аналогового устройства необходимо уделить серьёзное внимание цепям заземления. Необходимо учесть расположение земляных полигонов на самой ранней стадии разработки.</p> <p style="text-align: justify;"> </p> <p style="text-align: justify;"><em>Разделение земель</em></p> <p style="text-align: justify;">         Разделение земель на аналоговую и цифровую части – это одно из самых известных правил при проектировании аналогово-цифровых устройств. То есть земляные полигоны для цифровой части должны быть отделены от земляных полигонов для аналоговой части устройства. Это объясняется тем, что обратные цифровые токи не должны протекать по земляным цепям аналоговых устройств и наоборот. В противном случае возникают нежелательные взаимные помехи в земляных цепях, что отражается на работе устройства в целом.</p> <p style="text-align: justify;">         Цепи аналоговой и цифровой земли стоит рассматривать как независимые цепи вплоть до источника питания, в источнике питания эти цепи должны быть объединены. Подобная «земляная» архитектура относится к простым аналого-цифровым устройствам с рабочими частотами не более 10 МГц. При трассировке более высокочастотных устройств архитектура разделения земель остаётся прежней, но необходимо также объединять земельные цепи и на самой плате. ВНИМАНИЕ! Автор подразумевает не использование единого аналого-цифрового полигона земли,  а применение объединения цепей  аналоговой и цифровой под такими интегрированными устройствами как, например: АЦП,  Кодеки и так далее. Обсуждение трассировки ПП с объединенными полигонами земли на плате рассмотрено ниже.</p> <p> </p> <p style="text-align: justify;">Другие правила при трассировки GNDA и GNDD:</p> <p style="text-align: justify;">- аналоговые шины питания должны находиться под аналоговой землёй и наоборот;</p> <p style="text-align: justify;">- располагайте аналоговые сигнальные цепи над аналоговой землёй, а цифровые сигнальные цепи над цифровой землёй (рис. 1);</p> <p><img src="images/statyi/pcb/Proektirovanie_plat/tehnika_razvodki_pcb/Zazemlenie_v_pcb/sh1.jpg" border="0" alt="" style="display: block; margin-left: auto; margin-right: auto;" /></p> <p style="text-align: justify;">- Как уже отмечалось, разделенные земли должны быть объединены в одном низкоимпедансном узле (рис.2). Так как правильная с точки зрения земли система имеет только одну землю, которая является выводом заземления систем питания сетевого переменного напряжения или общим выводом для систем питания от постоянного напряжения (например, аккумулятор). Все земляные обратные токи должны приходить в эту точку. Такой точкой может послужить вывод корпуса устройства. Важно понимать, что при подсоединении общего вывода устройств в единую точку заземления могут образовываться земляные контуры.</p> <p><img src="images/statyi/pcb/Proektirovanie_plat/tehnika_razvodki_pcb/Zazemlenie_v_pcb/sh2.jpg" border="0" alt="" style="display: block; margin-left: auto; margin-right: auto;" /></p> <p style="text-align: justify;">- Используйте по возможности отдельные, независимые разъемы, предназначенные для передачи возвратных токов. Старение контактов, износ при частой расстыковки разъемов приведет к ухудшению работы устройства в целом.</p> <p style="text-align: justify;">- При компоновке печатной платы, располагайте  корпуса таким образом, чтобы отделить аналоговую и цифровую части.  Это поможет избежать многих проблем (рис. 3).</p> <p> </p> <p><img src="images/statyi/pcb/Proektirovanie_plat/tehnika_razvodki_pcb/Zazemlenie_v_pcb/sh3.jpg" border="0" alt="" style="display: block; margin-left: auto; margin-right: auto;" /></p> <p style="text-align: justify;">      Практически все тактовые сигналы являются достаточно высокочастотными, поэтому наличие даже небольшой емкостной связью между трассами может вызвать значительную взаимосвязь. Необходимо помнить, что не только основная тактовая частота способна вызвать неблагоприятное влияние на соседние цепи, но и её высшие гармоники. Для борьбы с взаимным влиянием устройств на плате необходимо компактное расположение с целью минимизации соединительных проводников. Так же одной из распространенных ошибок при трассировки аналоговой части печатных плат, является использование соединительных дорожек шире 1 мм с целью уменьшить сопротивление печатных проводников. Но в подобных случаях получается протяженный пленочный конденсатор, на который будут наводиться паразитные сигналы от цифровых компонентов.</p> <p style="text-align: justify;">         На рисунке 4 приведен пример удачного расположения компонентов на плате. Используется три отдельных полигона питания и земли: один для источника, один для цифровой схемы и один для аналоговой. Все цепи земли объединяются лишь только в источнике питания. В приведенной топологии высокочастотный шум отфильтровывается в цепях питания.</p> <p> </p> <p><img src="images/statyi/pcb/Proektirovanie_plat/tehnika_razvodki_pcb/Zazemlenie_v_pcb/sh4.jpg" border="0" alt="" style="display: block; margin-left: auto; margin-right: auto;" /></p> <p style="text-align: justify;">         Бывают так же случаи, когда необходимо объединить аналоговые и цифровые сигналы над областью аналогового земляного полигона. Это обуславливается тем, что АЦП и ЦАП производятся с двумя цепями заземления. То есть цифровой вывод заземления необходимо соединить с цифровой землёй и наоборот. Однако в данном случае это не так. Так ка название выводов «GNDD» и «GNDA» относится к внутренней структуре микросхемы. В схеме эти выводы должны быть подключены к полигонам аналоговой земли. В противном случае заявленные рабочие параметры микросхемы преобразователей будут заметно ухудшены.</p> <p style="text-align: justify;">         При трассировке печатной платы с АЦП и ЦАП необходимо серьёзно отнестись к развязывающим цепям цифрового питания микросхем на аналоговую землю.</p></div> 2013-08-23T01:54:00+00:00 2013-08-23T01:54:00+00:00 http://portal-ed.ru/index.php/proektirovanie-plat/97-kategorii-pechatnykh-plat EngineerDeveloper® [email protected]

<div class="feed-description"><p style="text-align: justify;">        Выбор структуры печатной платы является очень важным параметром при разработке любого устройства. Для изготовления ПП применяются различные материалы с различным уровнем качества. Так как производство ПП как правило происходит в условиях сторонней организации, что не позволяет проконтролировать используемые компоненты при производстве ПП. Сложившиеся обстоятельства заставляют прибегнуть к стандартизации категорий ПП по огнестойкости.</p> <p style="text-align: justify;">         ПП представляет собой слоистый материал. Материалы, запрессованные в единую пластину,  имеют индексы огнестойкости FR (flame resistant). Материалы с категорией FR-1 обладают наибольшей горючестью, а FR-5 наименьшей. В то время как материалы с индексами G10 и G11 обладают иными особенными свойствами (в настоящий момент применяются крайне редко).</p> <p style="text-align: justify;">         Если вы используете печатную плату категории FR-1, то это должно быть низковольтное устройство, эксплуатируемое в условиях постоянной комнатной температуры, так как основной слой – это картон. Иначе велика вероятность возгорания, тления ПП.</p> <p style="text-align: justify;">         Печатные платы, относящиеся к категории FR2, в основном нашли своё применение в производстве бытовой электронике. В то время как платы с категорией FR-4 используются при изготовлении промышленного оборудования. Но как было отмечено ранее и в соответствии с данными таблицы 1 при производстве промышленного оборудования отвечающего более жестким требованиям по огнестойкости применяют так же ПП на основе таких материалов как фторопласт и керамика. Применение в качестве основы ПП фторопласт и керамику приводит к существенному удорожанию конечной продукции.</p> <p> </p> <p><em>Таблица 1. Расшифровка категорий печатных плат</em></p> <table border="1" cellspacing="0" cellpadding="0"> <tbody> <tr> <td valign="top" width="186"> <p align="center"><strong>Категория печатных плат</strong></p> </td> <td valign="top" width="404"> <p align="center"><strong>Состав, технология</strong></p> </td> </tr> <tr> <td width="186"> <p align="center">FR-1</p> </td> <td valign="top" width="404"> <p>Бумага, фенольная композиция. Плату получают по средствам прессования и штамповки. Рекомендуемая температура окружающей среды 20÷25 °С (комнатная температура). Высокий коэффициент гигроскопичности.</p> </td> </tr> <tr> <td width="186"> <p align="center">FR-2</p> </td> <td valign="top" width="404"> <p>Бумага, фенольная композиция. Применяют в основном для односторонних печатных плат бытовой электроники. Коэффициент гигроскопичности не высокий.</p> </td> </tr> <tr> <td width="186"> <p align="center">FR-3</p> </td> <td valign="top" width="404"> <p>Бумага, эпоксидная композиция. На основе данной категория возможна разработка печатных плат с высокими механическими и электрическими свойствами.</p> </td> </tr> <tr> <td width="186"> <p align="center">FR-4</p> </td> <td valign="top" width="404"> <p>Стеклоткань, эпоксидная композиция. На основе данной категория возможна разработка печатных плат с высокими механическими и электрическими свойствами (значительно выше, чем FR-3).</p> </td> </tr> <tr> <td width="186"> <p align="center">FR-5</p> </td> <td valign="top" width="404"> <p>Стеклоткань, эпоксидная композиция. Не значительная реакция на высокие температуры. Не воспламеняется.</p> </td> </tr> <tr> <td width="186"> <p align="center">G10</p> </td> <td valign="top" width="404"> <p>Стеклоткань, эпоксидная композиция. Отличные изоляционные свойства, механические свойства, низкий коэффициент гигроскопичности.</p> </td> </tr> <tr> <td width="186"> <p align="center">G11</p> </td> <td valign="top" width="404"> <p>Стеклоткань, эпоксидная композиция. Отличные</p> <p>механические свойства при высоких температурах, устойчивость перед растворителями.</p> </td> </tr> </tbody> </table> <p> </p> <p style="text-align: justify;">            По завершению выбора материала для печатной платы, необходимо определиться с толщиной фольгированного покрытия. Толщину проводников выбирают исходя из величины протекающих токов на плате. Чем больше токи, тем толще должно быть фольгированное покрытие.</p></div>

<div class="feed-description"><p style="text-align: justify;">        Выбор структуры печатной платы является очень важным параметром при разработке любого устройства. Для изготовления ПП применяются различные материалы с различным уровнем качества. Так как производство ПП как правило происходит в условиях сторонней организации, что не позволяет проконтролировать используемые компоненты при производстве ПП. Сложившиеся обстоятельства заставляют прибегнуть к стандартизации категорий ПП по огнестойкости.</p> <p style="text-align: justify;">         ПП представляет собой слоистый материал. Материалы, запрессованные в единую пластину,  имеют индексы огнестойкости FR (flame resistant). Материалы с категорией FR-1 обладают наибольшей горючестью, а FR-5 наименьшей. В то время как материалы с индексами G10 и G11 обладают иными особенными свойствами (в настоящий момент применяются крайне редко).</p> <p style="text-align: justify;">         Если вы используете печатную плату категории FR-1, то это должно быть низковольтное устройство, эксплуатируемое в условиях постоянной комнатной температуры, так как основной слой – это картон. Иначе велика вероятность возгорания, тления ПП.</p> <p style="text-align: justify;">         Печатные платы, относящиеся к категории FR2, в основном нашли своё применение в производстве бытовой электронике. В то время как платы с категорией FR-4 используются при изготовлении промышленного оборудования. Но как было отмечено ранее и в соответствии с данными таблицы 1 при производстве промышленного оборудования отвечающего более жестким требованиям по огнестойкости применяют так же ПП на основе таких материалов как фторопласт и керамика. Применение в качестве основы ПП фторопласт и керамику приводит к существенному удорожанию конечной продукции.</p> <p> </p> <p><em>Таблица 1. Расшифровка категорий печатных плат</em></p> <table border="1" cellspacing="0" cellpadding="0"> <tbody> <tr> <td valign="top" width="186"> <p align="center"><strong>Категория печатных плат</strong></p> </td> <td valign="top" width="404"> <p align="center"><strong>Состав, технология</strong></p> </td> </tr> <tr> <td width="186"> <p align="center">FR-1</p> </td> <td valign="top" width="404"> <p>Бумага, фенольная композиция. Плату получают по средствам прессования и штамповки. Рекомендуемая температура окружающей среды 20÷25 °С (комнатная температура). Высокий коэффициент гигроскопичности.</p> </td> </tr> <tr> <td width="186"> <p align="center">FR-2</p> </td> <td valign="top" width="404"> <p>Бумага, фенольная композиция. Применяют в основном для односторонних печатных плат бытовой электроники. Коэффициент гигроскопичности не высокий.</p> </td> </tr> <tr> <td width="186"> <p align="center">FR-3</p> </td> <td valign="top" width="404"> <p>Бумага, эпоксидная композиция. На основе данной категория возможна разработка печатных плат с высокими механическими и электрическими свойствами.</p> </td> </tr> <tr> <td width="186"> <p align="center">FR-4</p> </td> <td valign="top" width="404"> <p>Стеклоткань, эпоксидная композиция. На основе данной категория возможна разработка печатных плат с высокими механическими и электрическими свойствами (значительно выше, чем FR-3).</p> </td> </tr> <tr> <td width="186"> <p align="center">FR-5</p> </td> <td valign="top" width="404"> <p>Стеклоткань, эпоксидная композиция. Не значительная реакция на высокие температуры. Не воспламеняется.</p> </td> </tr> <tr> <td width="186"> <p align="center">G10</p> </td> <td valign="top" width="404"> <p>Стеклоткань, эпоксидная композиция. Отличные изоляционные свойства, механические свойства, низкий коэффициент гигроскопичности.</p> </td> </tr> <tr> <td width="186"> <p align="center">G11</p> </td> <td valign="top" width="404"> <p>Стеклоткань, эпоксидная композиция. Отличные</p> <p>механические свойства при высоких температурах, устойчивость перед растворителями.</p> </td> </tr> </tbody> </table> <p> </p> <p style="text-align: justify;">            По завершению выбора материала для печатной платы, необходимо определиться с толщиной фольгированного покрытия. Толщину проводников выбирают исходя из величины протекающих токов на плате. Чем больше токи, тем толще должно быть фольгированное покрытие.</p></div> 2013-08-23T01:51:39+00:00 2013-08-23T01:51:39+00:00 http://portal-ed.ru/index.php/proektirovanie-plat/96-obshchie-polozheniya-v-proektirovanii-pechatnykh-plat EngineerDeveloper® [email protected]

<div class="feed-description"><p>         В виду большой разницы аналоговой схемотехники и цифровой, на печатной плате аналоговая и цифровая части должны находиться обособлено друг относительно друга учитывая правила разводки. В результате разводки ПП достичь идеальных характеристик вряд ли удастся, поэтому все недостатки характеристикк ПП более явно себя проявляют в области высоких частот и СВЧ.</p> <p>         Целью этой статьи является анализ наиболее часто возникающих ошибок, совершаемых разработчиками при проектировании ПП и влияние допускаемых ошибок на работу схемы, в общем. Так же приведены рекомендаций по устранению указанных ошибок.</p> <p><em>Печатная плата</em> – это часть схемы и устройства соответственно.</p> <p>         Лишь в единичных случаях топология ПП такова, что вносимые в неё изменения никак не повлияют на работу платы в целом. При этом стоит отметить, что изложенные в статье рекомендации помогут снизить взаимное влияние узлов схемы на работу устройства и приблизить рабочие характеристики разрабатываемого устройства к расчетным параметрам.</p> <p> </p> <p><em>Макетирование</em></p> <p>         При макетировании цифровых устройств есть возможность аппаратно скорректировать недочёты и ошибки на ПП, а так же есть возможность программного вмешательства в работу схемы (например, учесть какие-либо задержки программно или же, до множить выходную кодовую последовательность на недостающую величину и т.д.) В то время как для аналоговых устройств дело обстоит иначе. То есть, в аналоговой схемотехники при отладке работы устройства прибегать к корректировки топологии ПП путем удаления печатных проводников или напротив установки перемычек  приведет к ухудшению рабочих характеристик платы.</p> <p>         Процесс макетирования как цифровых, так и аналоговых устройств должен являться неотъемлемой частью любого процесса разработки. Это поможет  Вам сэкономить затраты на разработку. Следовательно, снизить стоимость разработки.</p> <p> </p> <p><em>Источники шума и помех</em></p> <p>         Шумы и помехи  оказывают сильное негативное влияние на работу любого электронного устройства как цифрового, так и аналогово. Источником помех может являться любые окружающие сторонние источники, которые наводятся на ПП. К примеру, аналоговые устройства зачастую располагаются на одной плате с высокочастотными цифровыми узлами обработки информации, а так же с быстродействующими цифровыми интерфейсами, которые создают большое количество помех для аналоговых цепей. К сторонним источникам помех относится целое множество устройств: источники питания, устройства связи, грозовые разряды и т.д. Даже если устройство работает в области звуковых частот,  помехи из области радиочастотного спектра все равно оказывают заметное влияние на качественные характеристики устройства.</p></div>

<div class="feed-description"><p>         В виду большой разницы аналоговой схемотехники и цифровой, на печатной плате аналоговая и цифровая части должны находиться обособлено друг относительно друга учитывая правила разводки. В результате разводки ПП достичь идеальных характеристик вряд ли удастся, поэтому все недостатки характеристикк ПП более явно себя проявляют в области высоких частот и СВЧ.</p> <p>         Целью этой статьи является анализ наиболее часто возникающих ошибок, совершаемых разработчиками при проектировании ПП и влияние допускаемых ошибок на работу схемы, в общем. Так же приведены рекомендаций по устранению указанных ошибок.</p> <p><em>Печатная плата</em> – это часть схемы и устройства соответственно.</p> <p>         Лишь в единичных случаях топология ПП такова, что вносимые в неё изменения никак не повлияют на работу платы в целом. При этом стоит отметить, что изложенные в статье рекомендации помогут снизить взаимное влияние узлов схемы на работу устройства и приблизить рабочие характеристики разрабатываемого устройства к расчетным параметрам.</p> <p> </p> <p><em>Макетирование</em></p> <p>         При макетировании цифровых устройств есть возможность аппаратно скорректировать недочёты и ошибки на ПП, а так же есть возможность программного вмешательства в работу схемы (например, учесть какие-либо задержки программно или же, до множить выходную кодовую последовательность на недостающую величину и т.д.) В то время как для аналоговых устройств дело обстоит иначе. То есть, в аналоговой схемотехники при отладке работы устройства прибегать к корректировки топологии ПП путем удаления печатных проводников или напротив установки перемычек  приведет к ухудшению рабочих характеристик платы.</p> <p>         Процесс макетирования как цифровых, так и аналоговых устройств должен являться неотъемлемой частью любого процесса разработки. Это поможет  Вам сэкономить затраты на разработку. Следовательно, снизить стоимость разработки.</p> <p> </p> <p><em>Источники шума и помех</em></p> <p>         Шумы и помехи  оказывают сильное негативное влияние на работу любого электронного устройства как цифрового, так и аналогово. Источником помех может являться любые окружающие сторонние источники, которые наводятся на ПП. К примеру, аналоговые устройства зачастую располагаются на одной плате с высокочастотными цифровыми узлами обработки информации, а так же с быстродействующими цифровыми интерфейсами, которые создают большое количество помех для аналоговых цепей. К сторонним источникам помех относится целое множество устройств: источники питания, устройства связи, грозовые разряды и т.д. Даже если устройство работает в области звуковых частот,  помехи из области радиочастотного спектра все равно оказывают заметное влияние на качественные характеристики устройства.</p></div>