في أجهزة VHF صغيرة الحجم، يتم شغل مساحات كبيرة نسبيًا على اللوحة بواسطة ملفات حلقية وخنق الترددات اللاسلكية. غالبًا ما يحددون الارتفاع الكلي للوحة الدائرة. في بعض الحالات، قد يكون من المستحسن استخدام ملفات مسطحة - مطبوعة وسلكية. غالبًا ما يكون أساس ملفات التردد اللاسلكي المطبوعة هو السيراميك عالي التردد الخاص. تكنولوجيا إنتاج هذه البكرات غير مناسبة لظروف الهواة. ومع ذلك، كما تبين الممارسة، حتى ترددات 80-100 ميغاهيرتز، يمكن الحصول على نتائج مرضية تمامًا باستخدام الملفات المصنوعة من الألياف الزجاجية المطلية بالرقائق عن طريق النقش. إن استخدام رقائق البلاستيك الفلوري لملفات الطباعة يجعل من الممكن رفع حد التردد إلى 200-300 ميجا هرتز. تتمتع ملفات الأسلاك المسطحة بقوة ميكانيكية مرضية، وسعة جوهرية صغيرة نسبيًا، وسهولة التصنيع، ويمكن استخدامها بترددات تصل إلى 10 ميجاهرتز. يمكن الحصول على زيادة كبيرة في الحث وعامل الجودة للملفات السلكية والمطبوعة المسطحة إذا تم وضع ألواح الفريت على أحد جانبي الملف أو كليهما. عن طريق تغيير المسافة بين الملف واللوحة (باستخدام مجموعة من الفواصل غير المغناطيسية أو غير ذلك)، يمكن تغيير محاثة الملف. يمكنك ضبط الحث ضمن حدود معينة باستخدام علم مصنوع من معدن غير مغناطيسي (النحاس أو الألومنيوم) يتحرك بالقرب من الملف الموازي له. يتم لصق مكبات الأسلاك بشكل ملائم مباشرة على اللوحة أو على لوحة منفصلة متصلة باللوحة. يمكن أن تكون ملفات الطباعة بأي شكل. يجب أن يكون خرج المنعطف الخارجي "مؤرضًا" على اللوحة - وفي هذه الحالة يلعب دور الشاشة. يمكنك أيضًا حماية الملف المطبوع بملف خارجي مفتوح آخر متصل بالسلك المشترك للجهاز. تظهر أمثلة الملفات في الصورة.

يمكنك حساب الملفات بدقة كافية لهواة الراديو باستخدام المخططات البيانية. يتشابه إجراء حساب الملفات المطبوعة والملفات السلكية، والفرق هو أن عرض المسار المطبوع للملف المطبوع يتوافق مع القطر النحاسي لسلك ملف السلك، وعرض الفجوة بين المسارات يتوافق مع الضعف سمك عزل الأسلاك.

تظهر الأبعاد التصميمية للملفات في الشكل. 1، أ و ب. تظهر الرسوم البيانية للحساب في الشكل. 2 و 3. كمثال، نعتبر أدناه حساب ملف دائري مطبوع (بدون قلب) بمحاثة تبلغ 0.64 μH. نختار أكبر قطر خارجي D للملف يساوي 20 مم، وأصغر قطر داخلي d = 8 مم. من الضروري العثور على عدد اللفات w، وعرض المسار المطبوع S والمسافة Sr بين المركزين C1 وC2 للدوائر نصف الدائرية للملف. يظهر الرسم البياني لحساب الملفات المستديرة في الشكل. 2. احسب: D + d=20 + 8 = 28 مم = 2.8 سم: D/d = 20:8 = 2.5. على المقياسين "D+d" و"D/d" نجد النقاط المقابلة ونربطها بخط مستقيم (الخط المتقطع في الشكل 2). من خلال نقطة تقاطع هذا الخط المستقيم مع الخط المساعد غير المرقم والنقطة على مقياس "L" المقابلة للحث المعين L = 0.64 μH، نرسم خطًا مستقيمًا حتى يتقاطع مع مقياس "w"، والذي على طوله نحسب العدد المطلوب من المنعطفات - 6.5. يمكن زيادة (إنقاص) قيم D + d أو D/d أو L على مقاييس الرسم البياني بمقدار 10 أو 100 مرة، بينما تتغير قيم w بالمقابل إلى جذر 10 وجذر 100 مرات. يتم حساب العرض S، مم، للموصل المطبوع باستخدام الصيغة: S>=Sr = (D - d)/4w؛ قطر السلك العازل لملف السلك - diz = (D - d)/2w. نقوم بتقريب النتيجة التي تم الحصول عليها إلى أقرب قيمة أعلى للسلسلة 0.5؛ 0.75؛ 1.0; 1.25؛ 1.5 مم، إلخ. Sr= (20-8)/4x6.5=0.46؛ ق = 0.5 ملم. بالنسبة للقيم الصغيرة لـ Sr، يجب أخذ Sr = S بالنسبة للملفات السلكية، يتم تقريب diz إلى أقرب قطر عزل سلكي قياسي. يتم تطبيق نمط الملف على النسيج الزجاجي المطلي بالرقائق باستخدام بوصلة، حيث يتم تثبيت قلم رسم مملوء بطلاء مقاوم للمواد الكيميائية. يتم رسم دوائر النصف العلوي (انظر الشكل 1 أ) من مركز C1، والدوائر السفلية من C2. يجب الحفاظ على المسافة Sr بأكبر قدر ممكن من الدقة. بعد أن يجف الطلاء، يتم حفر الملف كالعادة في محلول كلوريد الحديديك. يتم حساب الملفات المطبوعة على شكل مربع باستخدام الرسم البياني الموضح في الشكل. 3. يمكن الحصول على نتائج أكثر دقة لحساب الملفات المسطحة من الناحية التحليلية، باستخدام الصيغ المستخدمة لبناء المخططات البيانية. تظهر هذه الصيغ في الشكل. 2 و 3. أبعاد الكميات في الصيغ تتوافق مع تلك المشار إليها في المخططات البيانية. يتم تلخيص قيم وظائف "phi" (D / d و f (a / A) في الجدولين 1 و 2. يتم لف ملفات الأسلاك المسطحة على إطار قابل للطي بين فكين مثبتين على قضيب. يجب أن يكون قلب الإطار مساوياً للقطر الداخلي للملف، والمسافة بين الخدين هي قطر السلك على طول العزل. أثناء عملية اللف، يتم ترطيب السلك باستخدام غراء BF~2. يجب أن تكون الخدين مصنوعة من مادة ذات التصاق ضعيف بالغراء (البلاستيك الفلوري، الفينيلفليكس). يتم تفكيك الإطار بعد أن يجف الغراء. يتم لصق الملفات المصنعة إما مباشرة على اللوحة أو على لوحة الفريت المثبتة على اللوحة. تحتوي الملفات الموضحة في عنوان المقالة على المعلمات المقاسة التالية: طباعة مستديرة (D = 40 مم) - الحث 1.4 μH، عامل الجودة 95؛ مربع (A = 30 مم) - 0.9 μH و180، أعلى السلك (D = 15 مم، سلك PEV-1 0.18) - 7.5 μH و48؛ الأوسط (D = 11.9 مم، سلك PEV-2 0.1) - 9.5 μH و48 والأسفل (D = 9 مم، سلك PEL 0.05) - 37 μH و43

تقنية “الحديد – الليزر” لتصنيع لوحات الدوائر المطبوعة(ULT) أصبح منتشرًا على نطاق واسع في دوائر راديو الهواة في غضون عامين فقط ويسمح للشخص بالحصول على لوحات دوائر مطبوعة ذات جودة عالية إلى حد ما. تتطلب لوحات الدوائر المطبوعة المرسومة يدويًا الكثير من الوقت وليست محصنة ضد الأخطاء.

يتم فرض متطلبات خاصة لدقة الأنماط في تصنيع المحاثات المطبوعة للدوائر عالية التردد. يجب أن تكون حواف الموصلات اللولبية سلسة قدر الإمكان، لأن ذلك يؤثر على عامل الجودة. يعد رسم ملف حلزوني متعدد المنعطفات يدويًا مشكلة كبيرة، وهنا قد يكون لـ ULT كلمته.

أرز. 1

أرز. 2

لذلك، كل شيء في النظام. هيا نطلق برنامج كمبيوتر SPRINT-LAYOUT، على سبيل المثال الإصدار 5.0. ضبط في إعدادات البرنامج:

مقياس الشبكة - 1.25 ملم؛

عرض الخط - 0.8 مم؛

أبعاد اللوحة - 42.5x42.5 ملم؛

القطر الخارجي للرقعة هو 1.5 ملم؛

قطر الثقب في "الرقعة" 0.5 ملم.

ابحث عن مركز اللوحة وارسم قالب موصل الملف (الشكل 1)على طول شبكة الإحداثيات باستخدام أداة CONDUCTOR، قم بلف الملف في الاتجاه المطلوب (للقالب الذي تحتاجه صورة مرآةولكن يمكن الحصول عليها لاحقا عند الطباعة). نقوم بتثبيت "رقعة" في بداية ونهاية الملف لتوصيل الملف بعناصر الدائرة.

في إعدادات الطباعة، نقوم بتعيين عدد المطبوعات على الورقة، والمسافة بين المطبوعات، وإذا كان من الضروري "لف" البكرة في الاتجاه الآخر، فإننا نقوم بطباعة مرآة للتصميم. يجب عليك الطباعة على ورق ناعم أو فيلم خاص، مع ضبط إعدادات الطابعة على الحد الأقصى لإمداد مسحوق الحبر عند الطباعة.

بعد ذلك نتبع معيار ULT. نقوم بإعداد صفائح من الألياف الزجاجية ونقوم بتنظيف سطح الرقاقة وإزالة الشحوم منها باستخدام الأسيتون على سبيل المثال. نطبق القالب بالحبر على الرقاقة ونكويه بمكواة ساخنة من خلال قطعة من الورق حتى يلتصق الحبر بشكل آمن بالرقاقة.

بعد ذلك، انقع الورقة تحت ماء الصنبور الجاري (بارد أو في درجة حرارة الغرفة) ثم قم بإزالتها بعناية في "كريات"، مع ترك مسحوق الحبر على ورق اللوح. نقوم بحفر اللوح ثم نزيل التونر منه بمذيب مثل الأسيتون. يبقى على اللوحة موصل واضح لمحث "مطبوع" عالي الجودة.

الملفات المطبوعة ذات المنعطفات الحلزونية باستخدام ULT ذات جودة أسوأ قليلاً. ويرجع ذلك إلى الشكل المربع لبكسلات الصورة، وبالتالي فإن حواف موصل الملف الحلزوني تكون خشنة. صحيح أن هذه المخالفات صغيرة جدًا، ولا تزال جودة البكرة بشكل عام أعلى مما كانت عليه عند القيام بذلك يدويًا.

افتح برنامج SPRINT-LAYOUT الإصدار 5.0 مرة أخرى. في مجموعة الأدوات، حدد نموذج خاص - أداة لرسم المضلعات واللوالب. حدد علامة التبويب دوامة. ثَبَّتَ:

نصف قطر البداية (نصف قطر البداية) -2 مم؛

المسافة بين المنعطفات (DISTANCE) - 1.5 مم؛

عرض الموصل (عرض المسار) -0.8 مم؛

عدد اللفات (TURNS)، على سبيل المثال، هو 20.

حجم اللوحة التي يشغلها هذا الملف هو 65 × 65 مم (الشكل 2).

عادةً ما يتم ربط الملفات المطبوعة معًا في مرشحات تمرير النطاق (BPFs) باستخدام المكثفات قدرة صغيرة. ومع ذلك، فإن اقترانها الحثي ممكن أيضًا، ويمكن تغيير درجته عن طريق تغيير المسافة بين مستويات الملفات أو تدوير أحدهما بشكل لامركزي بالنسبة للآخر. يمكن تحقيق التركيب الثابت للملفات بالنسبة لبعضها البعض

البناء باستخدام الدعامات العازلة.

يمكن ضبط محاثة الملفات عن طريق تقصير اللفات، أو كسر الموصل المطبوع، أو إزالته جزئيًا. سيؤدي هذا إلى زيادة تردد ضبط الدائرة. يمكن تحقيق انخفاض في التردد عن طريق لحام المكثفات ذات السعة الصغيرة من نوع SMD بين المنعطفات.

تصنيع ملفات VHF على شكل خطوط متعرجة ومستقيمة ومنحنية ومرشحات مشطية وغيرها. يضيف استخدام ULT أيضًا الأناقة إلى المنتج النهائي، وكقاعدة عامة، يزيد من عامل الجودة (بسبب الحواف "الناعمة" للموصلات المطبوعة، ومع ذلك، أثناء الإنتاج، يجب على المرء أن يتذكر جودة مادة الركيزة (الألياف الزجاجية). التي تفقد خصائصها العازلة مع زيادة التردد في الدوائر المكافئة، يجب توصيل مقاومة الفقد في العازل بالتوازي مع الملفات المطبوعة، وستكون هذه المقاومة أقل، كلما زاد تردد التشغيل وساءت جودة العازل. .

من الناحية العملية، يمكن استخدام رقائق الألياف الزجاجية بشكل كامل لتصنيع دوائر الرنين المطبوعة التي يصل مداها إلى مترين (يصل إلى 150 ميجاهرتز تقريبًا). يمكن استخدام درجات خاصة عالية التردد من الألياف الزجاجية في نطاق 70 سم (حتى 470...500 ميجاهرتز تقريبًا). في الترددات العالية، يجب استخدام البلاستيك الفلوري RF المغطى بالرقائق (تفلون) أو السيراميك أو الزجاج.

يتمتع المحث المطبوع بعامل جودة متزايد بسبب انخفاض سعة التداخل، التي يتم الحصول عليها، من ناحية، بسبب سمك الرقاقة الصغير، ومن ناحية أخرى، درجة "اللف" للملف. يعمل الإطار المغلق من الرقائق المؤرضة حول الملف المطبوع في مستواه بمثابة درع من الملفات الأخرى والموصلات المطبوعة، ولكن له تأثير ضئيل على معلمات الملف إذا كان محيطه تحت جهد تردد لاسلكي منخفض (متصل بسلك مشترك) و مركزها تحت عالية.

الأدب

1. جي باناسينكو. تصنيع بكرات الطباعة. - الإذاعة، 1987، العدد 5، ص62.

الهدف من هذه المقالة هو مناقشة الأخطاء الشائعة التي يرتكبها مصممو ثنائي الفينيل متعدد الكلور، ووصف تأثير هذه الأخطاء على أداء الجودة، وتقديم توصيات لحل المشكلات التي تنشأ.

اعتبارات عامة

نظرا للاختلافات الكبيرة بين الدوائر التناظرية والرقمية، يجب فصل الجزء التناظري من الدائرة عن الباقي، ويجب اتباع أساليب وقواعد خاصة عند توصيل الأسلاك. تكون تأثيرات أداء ثنائي الفينيل متعدد الكلور غير المثالي ملحوظة بشكل خاص في الدوائر التناظرية عالية التردد، ولكن النوع العام من الأخطاء الموصوفة في هذه المقالة يمكن أن يؤثر على أداء الأجهزة التي تعمل حتى في نطاق التردد الصوتي.

لوحة الدوائر المطبوعة - مكون الدائرة

فقط في حالات نادرة يمكن توجيه دائرة PCB التناظرية بحيث لا يكون للتأثيرات التي تدخلها أي تأثير على تشغيل الدائرة. وفي الوقت نفسه، يمكن تقليل أي تأثير من هذا القبيل بحيث تكون خصائص الدوائر التناظرية للجهاز هي نفس خصائص النموذج والنموذج الأولي.

تَخطِيط

يمكن لمطوري الدوائر الرقمية تصحيح الأخطاء الصغيرة على اللوحة المصنعة عن طريق إضافة وصلات عبور إليها أو، على العكس من ذلك، إزالة الموصلات غير الضرورية، وإجراء تغييرات على تشغيل الرقائق القابلة للبرمجة، وما إلى ذلك، والانتقال بسرعة كبيرة إلى التطوير التالي. هذا ليس هو الحال بالنسبة للدائرة التناظرية. لا يمكن تصحيح بعض الأخطاء الشائعة التي تمت مناقشتها في هذه المقالة عن طريق إضافة وصلات وصل أو إزالة الموصلات الزائدة. يمكنها أن تجعل لوحة الدوائر المطبوعة بأكملها غير صالحة للعمل.

من المهم جدًا لمصمم الدوائر الرقمية الذي يستخدم طرق التصحيح هذه قراءة وفهم المواد المقدمة في هذه المقالة قبل وقت طويل من تقديم التصميم إلى الإنتاج. إن القليل من الاهتمام بالتصميم ومناقشة الخيارات الممكنة لن يمنع PCB من أن يصبح خردة فحسب، بل سيقلل أيضًا من تكلفة الأخطاء الجسيمة في جزء تمثيلي صغير من الدائرة. يمكن أن يؤدي العثور على الأخطاء وإصلاحها إلى ضياع مئات الساعات. يمكن للنماذج الأولية تقليل هذا الوقت إلى يوم واحد أو أقل. اللوح جميع الدوائر التناظرية الخاصة بك.

مصادر الضوضاء والتداخل

الضوضاء والتداخل هما العنصران الرئيسيان اللذان يحدان من جودة الدوائر. يمكن أن يصدر التداخل عن طريق المصادر أو يحدث على عناصر الدائرة. غالبًا ما توجد الدوائر التناظرية على لوحة دوائر مطبوعة جنبًا إلى جنب مع مكونات رقمية عالية السرعة، بما في ذلك معالجات الإشارات الرقمية (DSPs).

تولد الإشارات المنطقية عالية التردد تداخلًا كبيرًا في الترددات الراديوية (RFI). عدد مصادر انبعاث الضوضاء هائل: مصادر الطاقة الرئيسية الأنظمة الرقميةوالهواتف المحمولة والراديو والتلفزيون وإمدادات الطاقة لمصابيح الفلورسنت، أجهزة الكمبيوتر الشخصية، تصريفات البرق، الخ. حتى لو كانت الدائرة التناظرية تعمل في نطاق التردد الصوتي، فإن تداخل الترددات الراديوية يمكن أن يخلق ضوضاء ملحوظة في إشارة الخرج.

فئات اللوحات المطبوعة

يعد اختيار تصميم ثنائي الفينيل متعدد الكلور عاملاً مهمًا في تحديد الأداء الميكانيكي للجهاز ككل. لتصنيع لوحات الدوائر المطبوعة، يتم استخدام مواد ذات مستويات جودة مختلفة. سيكون الأمر أكثر ملاءمة وملاءمة للمطور إذا كانت الشركة المصنعة لثنائي الفينيل متعدد الكلور موجودة في مكان قريب. في هذه الحالة، من السهل التحكم في المقاومة وثابت العزل الكهربائي - المعلمات الرئيسية لمادة لوحة الدوائر المطبوعة. لسوء الحظ، هذا ليس كافيًا، وغالبًا ما تكون معرفة العوامل الأخرى مثل القابلية للاشتعال، واستقرار درجات الحرارة العالية، ومعامل الاسترطابية ضرورية. لا يمكن معرفة هذه المعلمات إلا من قبل الشركة المصنعة للمكونات المستخدمة في إنتاج لوحات الدوائر المطبوعة.

يتم تحديد المواد ذات الطبقات بواسطة المؤشرات FR (مقاومة اللهب، مقاومة الاشتعال) وG. المواد ذات المؤشر FR-1 لديها أعلى قابلية للاشتعال، وFR-5 هي الأقل. المواد ذات الفهارس G10 وG11 لها خصائص خاصة. يتم عرض مواد لوحات الدوائر المطبوعة في الجدول. 1.

لا تستخدم ثنائي الفينيل متعدد الكلور من الفئة FR-1. هناك العديد من الأمثلة على لوحات الدوائر FR-1 التي تعرضت لأضرار حرارية بسبب المكونات عالية الطاقة. تشبه لوحات الدوائر المطبوعة في هذه الفئة الورق المقوى.

وغالبا ما يستخدم FR-4 في صناعة المعدات الصناعية، في حين يستخدم FR-2 في صناعة الأجهزة المنزلية. تم توحيد هاتين الفئتين في الصناعة، وغالبًا ما تكون مركبات ثنائي الفينيل متعدد الكلور FR-2 وFR-4 مناسبة لمعظم التطبيقات. لكن في بعض الأحيان تجبر الخصائص غير الكاملة لهذه الفئات على استخدام مواد أخرى. على سبيل المثال، بالنسبة للتطبيقات عالية التردد جدًا، يتم استخدام البلاستيك الفلوري وحتى السيراميك كمواد للوحة الدوائر المطبوعة. ومع ذلك، كلما كانت مادة ثنائي الفينيل متعدد الكلور أكثر غرابة، كلما ارتفع السعر.

عند اختيار مادة ثنائي الفينيل متعدد الكلور، انتبه بشكل خاص إلى استرطابيتها، لأن هذه المعلمة يمكن أن يكون لها تأثير سلبي قوي على الخصائص المرغوبة للوحة - مقاومة السطح، والتسرب، وخصائص العزل ذات الجهد العالي (الأعطال والإثارة) والقوة الميكانيكية. انتبه أيضًا إلى درجة حرارة التشغيل. يمكن أن تحدث النقاط الساخنة في أماكن غير متوقعة، مثل قرب الدوائر الرقمية المتكاملة الكبيرة التي تتحول بترددات عالية. إذا كانت هذه المناطق تقع مباشرة أسفل المكونات التناظرية، فقد تؤثر درجات الحرارة المرتفعة على أداء الدائرة التناظرية.

الجدول 1

	المكونات والتعليقات
	الورق، التركيب الفينولي: الضغط والختم في درجة حرارة الغرفة، معامل استرطابية مرتفع
	الورق، التركيب الفينولي: ينطبق على لوحات الدوائر المطبوعة أحادية الجانب للأجهزة المنزلية، معامل استرطابية منخفض
	تكوين الورق والإيبوكسي: تصميمات ذات خصائص ميكانيكية وكهربائية جيدة
	تكوين الألياف الزجاجية والإيبوكسي: خصائص ميكانيكية وكهربائية ممتازة
	الألياف الزجاجية، تكوين الايبوكسي: قوة عالية في درجات حرارة مرتفعة، غير قابلة للاشتعال
	الألياف الزجاجية، تكوين الايبوكسي: خصائص عزل عالية، أعلى قوة من الألياف الزجاجية، معامل استرطابية منخفض
	تكوين الألياف الزجاجية والإيبوكسي: قوة انثناء عالية في درجات حرارة مرتفعة، ومقاومة عالية للمذيبات

بمجرد تحديد مادة ثنائي الفينيل متعدد الكلور، يجب تحديد سمك رقائق ثنائي الفينيل متعدد الكلور. يتم تحديد هذه المعلمة بشكل أساسي بناءً على القيمة القصوى للتيار المتدفق. إذا أمكن، حاول تجنب استخدام رقائق رقيقة جدًا.

عدد طبقات اللوحة المطبوعة

اعتمادًا على تعقيد الدائرة الإجمالي ومتطلبات الجودة، يجب على المصمم تحديد عدد طبقات PCB.

ثنائي الفينيل متعدد الكلور طبقة واحدة

يتم تصنيع الدوائر الإلكترونية البسيطة جدًا على ألواح أحادية الجانب باستخدام مواد رقائقية رخيصة الثمن (FR-1 أو FR-2) وغالبًا ما تحتوي على العديد من وصلات العبور التي تشبه اللوحات ذات الوجهين. يوصى بهذه الطريقة لإنشاء لوحات الدوائر المطبوعة فقط للدوائر ذات التردد المنخفض. للأسباب الموضحة أدناه، تكون لوحات الدوائر المطبوعة أحادية الجانب معرضة بدرجة كبيرة للتداخل. من الصعب جدًا تصميم ثنائي الفينيل متعدد الكلور الجيد من جانب واحد لأسباب عديدة. ومع ذلك، هناك لوحات جيدة من هذا النوع، ولكن عند تصميمها، هناك حاجة إلى الكثير من التفكير مقدما.

ثنائي الفينيل متعدد الكلور طبقة مزدوجة

في المستوى التالي توجد لوحات الدوائر المطبوعة على الوجهين، والتي تستخدم في معظم الحالات FR-4 كمادة أساسية، على الرغم من وجود FR-2 أيضًا في بعض الأحيان. ويُفضل استخدام FR-4، نظرًا لأن الثقوب الموجودة في لوحات الدوائر المطبوعة المصنوعة من هذه المادة ذات جودة أفضل. تعد الدوائر الموجودة على لوحات الدوائر المطبوعة على الوجهين أسهل بكثير في توصيل الأسلاك لأنها من الأسهل توجيه المسارات المتقاطعة في طبقتين. ومع ذلك، بالنسبة للدوائر التناظرية، لا يوصى بآثار العبور. حيثما أمكن، ينبغي تخصيص الطبقة السفلية (السفلى) للمضلع الأرضي، وينبغي توجيه الإشارات المتبقية إلى الطبقة العليا (العلوية). يوفر استخدام مكب النفايات كحافلة أرضية العديد من المزايا:

• السلك المشترك هو السلك الأكثر توصيلًا في الدائرة؛ لذلك، فمن المعقول أن يكون لديك "الكثير" من الأسلاك المشتركة لتبسيط الأسلاك.
• تزداد القوة الميكانيكية للوحة.
• تنخفض مقاومة جميع التوصيلات بالسلك المشترك، مما يؤدي بدوره إلى تقليل الضوضاء والتداخل.
• يتم زيادة السعة الموزعة لكل دائرة دائرة، مما يساعد على قمع الضوضاء المشعة.
• المضلع، وهو عبارة عن شاشة، يمنع التداخل المنبعث من المصادر الموجودة على جانب المضلع.

إن مركبات ثنائي الفينيل متعدد الكلور، على الرغم من كل مزاياها، ليست الأفضل، خاصة بالنسبة للدوائر ذات الإشارة المنخفضة أو عالية السرعة. بشكل عام، سمك لوحة الدوائر المطبوعة، أي. تبلغ المسافة بين طبقات المعدن 1.5 مم، وهي مسافة كبيرة جدًا لتحقيق بعض مزايا لوحة الدوائر المطبوعة ذات الطبقتين المذكورة أعلاه بشكل كامل. فالسعة الموزعة، على سبيل المثال، صغيرة جدًا بسبب هذا الفاصل الزمني الكبير.

ثنائي الفينيل متعدد الكلور متعدد الطبقات

لتصميم الدوائر الحرجة، يلزم وجود لوحات دوائر مطبوعة متعددة الطبقات (MPBs). بعض أسباب استخدامها واضحة:

• يعد توزيع حافلات الطاقة مناسبًا تمامًا كما هو الحال بالنسبة للحافلة السلكية المشتركة؛ إذا تم استخدام المضلعات الموجودة في طبقة منفصلة كنواقل طاقة، فمن السهل جدًا توفير الطاقة لكل عنصر من عناصر الدائرة باستخدام طرق التوصيل؛
• يتم تحرير طبقات الإشارة من حافلات الطاقة، مما يسهل توصيل موصلات الإشارة؛
• تظهر السعة الموزعة بين الأرض ومضلعات الطاقة، مما يقلل من الضوضاء عالية التردد.

بالإضافة إلى هذه الأسباب لاستخدام لوحات الدوائر المطبوعة متعددة الطبقات، هناك أسباب أخرى أقل وضوحًا:

قمع أفضل للتداخل الكهرومغناطيسي (EMI) والتردد الراديوي (RFI) بفضل تأثير الانعكاس (تأثير مستوى الصورة)، المعروف منذ زمن ماركوني. عندما يتم وضع موصل بالقرب من سطح موصل مسطح، فإن معظم التيارات الراجعة ذات التردد العالي سوف تتدفق على طول المستوى الموجود أسفل الموصل مباشرة. سيكون اتجاه هذه التيارات معاكسًا لاتجاه التيارات في الموصل. وبالتالي، فإن انعكاس الموصل في المستوى يخلق خط نقل الإشارة. نظرًا لأن التيارات في الموصل وفي المستوى متساوية في الحجم ومتعاكسة في الاتجاه، يتم إنشاء بعض الانخفاض في التداخل المشع. يعمل تأثير الانعكاس بشكل فعال فقط مع المضلعات الصلبة غير المنقطعة (يمكن أن تكون مضلعات أرضية ومضلعات طاقة). وأي فقدان للسلامة سيؤدي إلى تقليل منع التداخل.
تخفيض التكلفة الإجمالية للإنتاج على نطاق صغير. على الرغم من أن تصنيع مركبات ثنائي الفينيل متعدد الكلور متعددة الطبقات أكثر تكلفة، إلا أن إشعاعها المحتمل أقل من إشعاع مركبات ثنائي الفينيل متعدد الكلور أحادية الطبقة ومزدوجة الطبقة. لذلك، في بعض الحالات، سيسمح لك استخدام اللوحات متعددة الطبقات فقط بتلبية متطلبات الانبعاثات المحددة أثناء التصميم، دون إجراء اختبارات واختبارات إضافية. يمكن أن يؤدي استخدام MPP إلى تقليل مستوى التداخل المشع بمقدار 20 ديسيبل مقارنة باللوحات ذات الطبقة المزدوجة.

ترتيب الطبقة

غالبًا ما يكون لدى المصممين عديمي الخبرة بعض الارتباك حول الترتيب الأمثل لطبقات ثنائي الفينيل متعدد الكلور. لنأخذ على سبيل المثال غرفة مكونة من 4 طبقات تحتوي على طبقتين للإشارة وطبقتين مضلعتين - طبقة أرضية وطبقة طاقة. ما هو أفضل ترتيب للطبقة؟ طبقات الإشارة بين المضلعات التي ستكون بمثابة شاشات؟ أم يجب أن نجعل الطبقات المضلعة داخلية لتقليل تداخل طبقات الإشارة؟

عند معالجة هذه المشكلة، من المهم أن نتذكر أنه في كثير من الأحيان لا يهم موقع الطبقات كثيرًا، نظرًا لأن المكونات موجودة في الطبقات الخارجية على أي حال، والحافلات التي توفر الإشارات إلى أطرافها تمر أحيانًا عبر جميع الطبقات. لذلك، فإن أي تأثيرات على الشاشة هي مجرد حل وسط. في في هذه الحالةومن الأفضل الاهتمام بإنشاء سعة موزعة كبيرة بين مضلعات الطاقة والأرض، ووضعها في الطبقات الداخلية.

ومن المزايا الأخرى لوضع طبقات الإشارة بالخارج هو توفر الإشارات للاختبار، بالإضافة إلى إمكانية تعديل الاتصالات. أي شخص قام بتغيير اتصالات الموصلات الموجودة في الطبقات الداخلية سوف يقدر هذه الفرصة.

بالنسبة لمركبات ثنائي الفينيل متعدد الكلور التي تحتوي على أكثر من أربع طبقات، تتمثل القاعدة العامة في وضع موصلات إشارة عالية السرعة بين الأرض ومضلعات الطاقة، وتوجيه موصلات الإشارة منخفضة التردد إلى الطبقات الخارجية.

التأريض

يعد التأريض الجيد مطلبًا عامًا لنظام غني ومتعدد المستويات. ويجب التخطيط له منذ الخطوة الأولى في تطوير التصميم.

القاعدة الأساسية: تقسيم الأرض.

يعد تقسيم الأرض إلى أجزاء تناظرية ورقمية من أبسط الطرق وأكثرها طرق فعالةقمع الضوضاء. عادةً ما يتم تخصيص طبقة واحدة أو أكثر من لوحة الدوائر المطبوعة متعددة الطبقات لطبقة من المضلعات الأرضية. إذا لم يكن المطور ذو خبرة كبيرة أو غافل، فستكون أرضية الجزء التناظري مرتبطة مباشرة بهذه المضلعات، أي. سيستخدم إرجاع التيار التناظري نفس الدائرة مثل تيار الإرجاع الرقمي. يعمل الموزعون التلقائيون بنفس الطريقة تقريبًا ويوحدون جميع الأراضي معًا.

إذا كانت لوحة الدوائر المطبوعة التي تم تطويرها مسبقًا والتي تحتوي على مضلع أرضي واحد يجمع بين الأسباب التناظرية والرقمية تخضع للمعالجة، فمن الضروري أولاً فصل الأسباب فعليًا على اللوحة (بعد هذه العملية، يصبح تشغيل اللوحة مستحيلًا تقريبًا). بعد ذلك، يتم إجراء جميع التوصيلات إلى الأرض التناظرية لمكونات الدائرة التناظرية (يتم تشكيل الأرضية التناظرية) وإلى الأرض الرقمية لمكونات الدائرة الرقمية (يتم تشكيل الأرضية الرقمية). وفقط بعد ذلك يتم الجمع بين الأرضية الرقمية والتناظرية عند المصدر.

قواعد أخرى لتكوين الأرض:

يجب أن تكون حافلات الطاقة والأرضية بنفس جهد التيار المتردد، مما يعني استخدام مكثفات الفصل والسعة الموزعة.
تجنب التداخل بين المضلعات التناظرية والرقمية. ضع قضبان الطاقة التناظرية والمضلعات فوق المضلع الأرضي التناظري (على غرار قضبان الطاقة الرقمية). إذا كان هناك تداخل بين المناطق التناظرية والرقمية في أي نقطة، فإن السعة الموزعة بين المناطق المتداخلة ستؤدي إلى إنشاء اقتران تيار متردد، وسيتم نقل الضوضاء الناتجة عن تشغيل المكونات الرقمية إلى الدائرة التناظرية. مثل هذه التداخلات تبطل عزل مدافن النفايات.
ولا يعني الانفصال عزل الأرض التناظرية كهربائيًا عن الأرضية الرقمية. يجب أن تكون متصلة ببعضها البعض في بعض العقد ذات المعاوقة المنخفضة، ويفضل أن تكون واحدة. يحتوي النظام الأرضي الصحيح على أرضي واحد فقط، وهو الدبوس الأرضي للأنظمة التي تعمل بالتيار المتردد أو الأرضية المشتركة للأنظمة التي تعمل بالتيار المستمر (مثل البطارية). يجب أن تعود جميع تيارات الإشارة والطاقة في هذه الدائرة إلى هذه الأرض عند نقطة واحدة، والتي ستكون بمثابة أرض النظام. قد تكون هذه النقطة هي نهاية جسم الجهاز. من المهم أن نفهم أنه عند توصيل الطرف المشترك للدائرة بعدة نقاط على الهيكل، يمكن تشكيل حلقات أرضية. يعد إنشاء نقطة مشتركة واحدة لتجميع الأراضي أحد أصعب جوانب تصميم النظام.
كلما كان ذلك ممكنًا، يجب دمج دبابيس الموصل المنفصلة المخصصة لحمل تيارات العودة - يجب دمج تيارات العودة فقط عند النقطة الأرضية للنظام. يؤدي شيخوخة جهات اتصال الموصل، وكذلك الانفصال المتكرر لأجزاء التزاوج الخاصة بها، إلى زيادة مقاومة التلامس، لذلك، من أجل تشغيل أكثر موثوقية، من الضروري استخدام الموصلات مع عدد معين من المسامير الإضافية. تحتوي لوحات الدوائر المطبوعة الرقمية المعقدة على طبقات عديدة وتحتوي على مئات أو آلاف الموصلات. نادرًا ما تؤدي إضافة موصل آخر إلى حدوث مشكلة، لكن إضافة أطراف موصل إضافية يؤدي إلى حدوث مشكلة. إذا لم يكن من الممكن القيام بذلك، فمن الضروري إنشاء موصلي تيار رجعي لكل دائرة طاقة على اللوحة، مع اتخاذ احتياطات خاصة.
من المهم فصل ناقلات الإشارة الرقمية عن الأماكن الموجودة على PCB حيث توجد المكونات التناظرية للدائرة. يتضمن ذلك عزل (تدريع) المضلعات وإنشاء مسارات قصيرة الإشارات التناظريةوالوضع الدقيق للمكونات السلبية مع حافلات الإشارات التناظرية الرقمية عالية السرعة والمهام الحرجة المجاورة. يجب أن يتم توجيه حافلات الإشارة الرقمية حول المناطق ذات المكونات التناظرية وألا تتداخل مع حافلات ومناطق الطاقة الأرضية التناظرية وناقلات الطاقة التناظرية. إذا لم يتم ذلك، فسيحتوي التصميم على عنصر جديد غير مقصود - هوائي، سيؤثر إشعاعه على المكونات والموصلات التناظرية ذات المقاومة العالية.

جميع إشارات الساعة تقريبًا عبارة عن إشارات تردد عالية بما يكفي بحيث يمكن حتى للسعة الصغيرة بين الآثار والمضلعات إنشاء اقترانات كبيرة. يجب أن نتذكر أنه ليس فقط التردد الأساسي للساعة هو الذي يمكن أن يسبب مشكلة، ولكن أيضًا التوافقيات الأعلى.

هناك حالة واحدة فقط حيث يكون من الضروري الجمع بين الإشارات التناظرية والرقمية عبر منطقة أرضية تناظرية. يتم وضع المحولات التناظرية إلى الرقمية ومن الرقمية إلى التناظرية في حاويات ذات دبابيس أرضية تناظرية ورقمية. مع الأخذ في الاعتبار المناقشة السابقة، يمكن الافتراض أنه يجب توصيل الدبوس الأرضي الرقمي والدبوس الأرضي التناظري بالناقلات الأرضية الرقمية والتناظرية، على التوالي. ومع ذلك، في هذه الحالة هذا ليس صحيحا.

تشير أسماء الأطراف (التناظرية أو الرقمية) فقط إلى البنية الداخلية للمحول، وإلى توصيلاته الداخلية. في الدائرة، يجب أن تكون هذه الأطراف متصلة بالحافلة الأرضية التناظرية. ويمكن أيضًا إجراء الاتصال داخل دائرة متكاملة، ولكن تحقيق مقاومة منخفضة لمثل هذا الاتصال أمر صعب جدًا بسبب القيود الطوبولوجية. ولذلك، عند استخدام المحولات يفترض الانضمام الخارجيدبابيس أرضية تناظرية ورقمية. إذا لم يتم ذلك، فإن معلمات الدائرة الدقيقة ستكون أسوأ بكثير من تلك الواردة في المواصفات.

يجب أن يؤخذ في الاعتبار أن العناصر الرقمية للمحول يمكن أن تقلل من خصائص جودة الدائرة عن طريق إدخال الضوضاء الرقمية في دوائر الطاقة الأرضية التناظرية والتناظرية. عند تصميم المحولات يراعى هذا التأثير السلبي بحيث يستهلك الجزء الرقمي أقل قدر ممكن من الطاقة. وفي الوقت نفسه، يتم تقليل التداخل الناتج عن تبديل العناصر المنطقية. إذا لم يتم تحميل الأطراف الرقمية للمحول بشكل كبير، فإن التبديل الداخلي عادة لا يسبب أي مشاكل خاصة. عند تصميم ثنائي الفينيل متعدد الكلور الذي يحتوي على ADC أو DAC، يجب النظر بعناية في فصل مصدر الطاقة الرقمي للمحول عن الأرض التناظرية.

خصائص التردد للمكونات السلبية

ل التشغيل السليمفي الدوائر التناظرية، يعد الاختيار الصحيح للمكونات السلبية أمرًا مهمًا للغاية. ابدأ تصميمك من خلال النظر بعناية في خصائص التردد العالي للمكونات السلبية ووضعها الأولي وتخطيطها على رسم اللوحة.

يتجاهل عدد كبير من المصممين تمامًا قيود تردد المكونات السلبية عند استخدامها في الدوائر التناظرية. تحتوي هذه المكونات على نطاقات تردد محدودة وقد يؤدي تشغيلها خارج نطاق التردد المحدد إلى نتائج غير متوقعة. قد يعتقد البعض أن هذه المناقشة تتعلق فقط بالدوائر التناظرية عالية السرعة. ومع ذلك، فإن هذا أبعد ما يكون عن الحقيقة - فالإشارات عالية التردد لها تأثير قوي على المكونات السلبية للدوائر منخفضة التردد من خلال الإشعاع أو الاتصال المباشر عبر الموصلات. على سبيل المثال، يمكن لمرشح الترددات المنخفضة البسيط الموجود على مضخم العمليات أن يصبح بسهولة مرشح تمرير عالي عند تعريضه لتردد عالٍ عند مدخله.

المقاومات

هناك ثلاثة أنواع من المقاومات شائعة الاستخدام: 1) ملفوفة سلكيًا، 2) مركب الكربون، و3) مقاومات الفيلم. لا يتطلب الأمر الكثير من الخيال لفهم كيفية تحويل المقاوم السلكي إلى محاثة، لأنه عبارة عن ملف من الأسلاك مصنوع من معدن عالي المقاومة. معظم المطورين الأجهزة الإلكترونيةليس لديك أي فكرة عن البنية الداخلية لمقاومات الأفلام، والتي هي أيضًا عبارة عن ملف، وإن كانت مصنوعة من فيلم معدني. ولذلك، فإن مقاومات الفيلم لها أيضًا محاثة أقل من المقاومات السلكية. يمكن استخدام مقاومات الأفلام التي لا تزيد مقاومتها عن 2 كيلو أوم بحرية في الدوائر عالية التردد. أطراف المقاومة متوازية مع بعضها البعض، لذلك هناك اقتران سعوي ملحوظ بينهما. بالنسبة للمقاومات ذات القيمة العالية، فإن السعة من طرف إلى طرف سوف تقلل من الممانعة الإجمالية عند الترددات العالية.

المكثفات

يمكن تمثيل خصائص التردد العالي للمكثفات من خلال الدائرة المكافئة الموضحة في الشكل 6.

تُستخدم المكثفات في الدوائر التناظرية كمكونات فصل وتصفية.

مكثف إلكتروليتي سعة 10 μF له مقاومة تبلغ 1.6 أوم عند تردد 10 كيلوهرتز و160 ميكروأوم عند تردد 100 ميجاهرتز. هل هذا صحيح؟

عند استخدام المكثفات الإلكتروليتية، يجب توخي الحذر لضمان التوصيل الصحيح. يجب أن يكون الطرف الموجب متصلاً بإمكانية ثابتة أكثر إيجابية. يؤدي الاتصال غير الصحيح إلى تدفق تيار مستمر عبر المكثف الإلكتروليتي، مما قد يؤدي إلى تلف ليس فقط المكثف نفسه، ولكن أيضًا جزء من الدائرة.

وفي حالات نادرة قد يؤدي فرق جهد التيار المستمر بين نقطتين في الدائرة إلى تغيير إشارته. وهذا يتطلب استخدام مكثفات إلكتروليتية غير قطبية، والتي يعادل بنيتها الداخلية مكثفين قطبيين متصلين على التوالي.

الحث

ثنائي الفينيل متعدد الكلور

تتميز لوحة الدوائر المطبوعة نفسها بخصائص المكونات السلبية التي تمت مناقشتها أعلاه، على الرغم من أنها ليست واضحة جدًا.

يمكن أن يكون نمط الموصلات الموجودة على لوحة الدوائر المطبوعة مصدرًا ومستقبلًا للتداخل. تعمل الأسلاك الجيدة على تقليل حساسية الدائرة التناظرية لمصادر الإشعاع.

تكون لوحة الدوائر المطبوعة عرضة للإشعاع لأن الموصلات وأسلاك المكونات تشكل نوعًا من الهوائي. تعتبر نظرية الهوائي موضوعًا معقدًا إلى حد ما للدراسة ولم يتم تناوله في هذه المقالة. ومع ذلك، يتم توفير بعض الأساسيات هنا.

قليلا من نظرية الهوائي

على العاصمةأو الترددات المنخفضة، العنصر النشط هو السائد. ومع زيادة التردد، يصبح المكون التفاعلي أكثر أهمية. في النطاق من 1 كيلو هرتز إلى 10 كيلو هرتز، يبدأ المكون الحثي في ​​التأثير ولا يعد الموصل موصلًا منخفض المعاوقة، بل يعمل كمحث.

عادةً ما تكون الآثار الموجودة على لوحة الدوائر المطبوعة ذات قيم تتراوح من 6 nH إلى 12 nH لكل سنتيمتر من الطول. على سبيل المثال، موصل بطول 10 سم لديه مقاومة قدرها 57 مللي أوم ومحاثة قدرها 8 nH لكل سم. عند تردد 100 كيلو هرتز، تصبح المفاعلة 50 مللي أوم، وفي الترددات الأعلى، يصبح الموصل محاثًا وليس مقاومة. .

قاعدة الهوائي السوطي هي أنه يبدأ بالتفاعل بشكل ملحوظ مع المجال عند حوالي 1/20 من الطول الموجي، ويحدث الحد الأقصى للتفاعل عند قضيب يبلغ طوله 1/4 من الطول الموجي. لذلك، فإن الموصل الذي يبلغ طوله 10 سم من المثال الموجود في الفقرة السابقة سيبدأ في أن يصبح هوائيًا جيدًا عند ترددات أعلى من 150 ميجاهرتز. يجب أن نتذكر أنه على الرغم من أن المولد تردد الساعةلا يجوز أن تعمل الدائرة الرقمية بترددات أعلى من 150 ميجاهرتز؛ حيث تحتوي إشارتها دائمًا على توافقيات أعلى. إذا كانت لوحة الدائرة المطبوعة تحتوي على مكونات ذات دبابيس بطول كبير، فيمكن أن تعمل هذه المسامير أيضًا كهوائيات.

النوع الرئيسي الآخر من الهوائي هو الهوائي الحلقي. تزداد محاثة الموصل المستقيم بشكل كبير عندما ينحني ويصبح جزءًا من القوس. تؤدي زيادة الحث إلى تقليل التردد الذي يبدأ عنده الهوائي في التفاعل مع خطوط المجال.

مصممو ثنائي الفينيل متعدد الكلور ذوي الخبرة الذين لديهم فهم معقول لنظرية الهوائي الحلقي يعرفون عدم تصميم حلقات للإشارات الحرجة. ومع ذلك، فإن بعض المصممين لا يفكرون في هذا الأمر، وتكون موصلات تيار العودة والإشارة في دوائرهم عبارة عن حلقات.

ونظرية انعكاس الإشارة ومطابقتها قريبة من نظرية الهوائيات.

عندما يتم تدوير موصل ثنائي الفينيل متعدد الكلور بزاوية 90 درجة، قد يحدث انعكاس للإشارة. ويرجع ذلك أساسًا إلى التغييرات في عرض المسار الحالي. عند قمة الزاوية، يزداد عرض الأثر بمقدار 1.414 مرة، مما يؤدي إلى عدم تطابق في خصائص خط النقل، وخاصة السعة الموزعة ومحاثة الأثر. في كثير من الأحيان يكون من الضروري تدوير الأثر الموجود على لوحة الدائرة المطبوعة بمقدار 90 درجة. تسمح لك العديد من حزم CAD الحديثة بتنعيم زوايا المسارات المرسومة أو رسم المسارات على شكل قوس. يوضح الشكل 9 خطوتين لتحسين شكل الزاوية. المثال الأخير فقط هو الذي يحافظ على عرض مسار ثابت ويقلل الانعكاسات.

نصيحة لمصممي PCB ذوي الخبرة: اترك عملية التجانس للمرحلة الأخيرة من العمل قبل إنشاء دبابيس على شكل دمعة وملء المضلعات. بخلاف ذلك، ستستغرق حزمة CAD وقتًا أطول حتى تصبح سلسة بسبب الحسابات الأكثر تعقيدًا.

يحدث الاقتران السعوي بين موصلات ثنائي الفينيل متعدد الكلور في طبقات مختلفة عندما تتقاطع. في بعض الأحيان يمكن أن يخلق هذا مشكلة. الموصلات الموضوعة فوق بعضها البعض على الطبقات المجاورة تخلق مكثفًا طويل الفيلم.

على سبيل المثال، قد تحتوي لوحة الدوائر المطبوعة على المعلمات التالية:
- 4 طبقات؛ طبقات الإشارة والمضلع الأرضي متجاورة،
- تباعد الطبقات البينية - 0.2 مم،
- عرض الموصل - 0.75 ملم،
- طول الموصل - 7.5 ملم.

ثابت العزل الكهربائي النموذجي ER لـ FR-4 هو 4.5.

قيمة السعة بين هاتين الحافلتين هي 1.1 pF. وحتى هذه القدرة التي تبدو صغيرة غير مقبولة بالنسبة لبعض التطبيقات.

تتضاعف سعة إشارة الخرج عند ترددات قريبة من الحد الأعلى لنطاق تردد المضخم التشغيلي. وهذا بدوره يمكن أن يؤدي إلى التذبذب، خاصة عند ترددات تشغيل الهوائي (أعلى من 180 ميجاهرتز).

ويؤدي هذا التأثير إلى ظهور العديد من المشكلات، التي توجد طرق عديدة لحلها. وأكثرها وضوحا هو تقليل طول الموصلات. طريقة أخرى هي تقليل عرضها. لا يوجد سبب لاستخدام موصل بهذا العرض لتوصيل الإشارة بالمدخل المقلوب، لأنه يتدفق تيار قليل جدًا عبر هذا الموصل. سيؤدي تقليل طول المسار إلى 2.5 مم والعرض إلى 0.2 مم إلى انخفاض السعة إلى 0.1 pF، ولن تؤدي هذه السعة بعد الآن إلى مثل هذه الزيادة الكبيرة في استجابة التردد. الحل الآخر هو إزالة جزء من المضلع الموجود أسفل المدخلات المقلوبة والموصل الذي يذهب إليه.

لا يمكن تقليل عرض موصلات PCB إلى أجل غير مسمى. يتم تعريف عرض الحد على أنه العملية التكنولوجية، وسمك الرقاقة. إذا مر موصلان بالقرب من بعضهما البعض، يتم تشكيل اقتران سعوي وحثي بينهما.

لا ينبغي توجيه موصلات الإشارة بالتوازي مع بعضها البعض، إلا في حالة الخطوط التفاضلية أو الخطوط الدقيقة. يجب أن تكون الفجوة بين الموصلات ثلاثة أضعاف عرض الموصلات على الأقل.

السعة بين الآثار في الدوائر التناظرية يمكن أن تخلق مشاكل مع قيم المقاوم الكبيرة (عدة ميغا أوم). يمكن أن يؤدي الاقتران السعوي الكبير نسبيًا بين المدخلات المقلوبة وغير المقلوبة لمضخم التشغيل إلى تذبذب الدائرة بسهولة.

على سبيل المثال، مع d=0.4 mm وh=1.5 mm (قيم مشتركة إلى حد ما)، تكون محاثة الثقب 1.1 nH.

تذكر أنه إذا كانت هناك مقاومات كبيرة في الدائرة، فيجب إيلاء اهتمام خاص لتنظيف اللوحة. أثناء العمليات النهائية لتصنيع لوحة الدوائر المطبوعة، يجب إزالة أي تدفق وملوثات متبقية. في مؤخراعند تركيب لوحات الدوائر المطبوعة، غالبا ما تستخدم التدفقات القابلة للذوبان في الماء. ولكونها أقل ضررًا، فيمكن إزالتها بسهولة بالماء. ولكن في الوقت نفسه، يمكن أن يؤدي غسل اللوحة بالماء النظيف غير الكافي إلى تلوث إضافي يؤدي إلى تفاقم خصائص العزل الكهربائي. لذلك، من المهم جدًا تنظيف لوحة الدائرة الكهربائية ذات المقاومة العالية بالماء المقطر العذب.

عزل الإشارة

كما ذكرنا سابقًا، يمكن أن يخترق التداخل الجزء التناظري من الدائرة من خلال دوائر إمداد الطاقة. لتقليل هذا التداخل، يتم استخدام مكثفات الفصل (الحجب) لتقليل المعاوقة المحلية لحافلات الطاقة.

إذا كنت بحاجة إلى تصميم لوحة دوائر مطبوعة تحتوي على أجزاء تناظرية ورقمية، فيجب أن يكون لديك على الأقل فهم بسيط للخصائص الكهربائية للعناصر المنطقية.

تحتوي مرحلة الإخراج النموذجية للعنصر المنطقي على ترانزستورين متصلين على التوالي مع بعضهما البعض، وكذلك بين دوائر الطاقة والأرضية.

تعمل هذه الترانزستورات بشكل مثالي بشكل صارم في الطور المضاد، أي. عندما يكون أحدهما مفتوحًا، يتم إغلاق الثاني في نفس اللحظة، مما يؤدي إلى توليد إما إشارة منطقية أو إشارة صفر منطقية عند الإخراج. في الحالة المنطقية المستقرة، يكون استهلاك الطاقة للعنصر المنطقي صغيرًا.

يتغير الوضع بشكل كبير عندما تنتقل مرحلة الإخراج من حالة منطقية إلى أخرى. في هذه الحالة، لفترة قصيرة من الزمن، يمكن فتح كلا الترانزستورات في وقت واحد، ويزداد تيار الإمداد لمرحلة الإخراج بشكل كبير، حيث أن مقاومة المسار الحالي من ناقل الطاقة إلى الناقل الأرضي من خلال ترانزستورات متصلة على التوالي يتناقص. يزداد استهلاك الطاقة بشكل مفاجئ ثم يتناقص أيضًا، مما يؤدي إلى تغير محلي في جهد الإمداد وحدوث تغير حاد وقصير المدى في التيار. تؤدي هذه التغييرات في التيار إلى انبعاث طاقة الترددات الراديوية. حتى على لوحة دوائر مطبوعة بسيطة نسبيًا، قد يكون هناك عشرات أو مئات من مراحل إخراج العناصر المنطقية، وبالتالي فإن التأثير الإجمالي لتشغيلها المتزامن يمكن أن يكون كبيرًا جدًا.

من المستحيل التنبؤ بدقة بنطاق التردد الذي ستحدث فيه هذه الزيادات الحالية، لأن تكرار حدوثها يعتمد على العديد من العوامل، بما في ذلك تأخير انتشار تبديل الترانزستورات للعنصر المنطقي. ويعتمد التأخير بدوره أيضًا على العديد من الأسباب العشوائية التي تنشأ أثناء عملية الإنتاج. يحتوي تبديل الضوضاء على توزيع واسع النطاق للمكونات التوافقية على النطاق بأكمله. هناك عدة طرق لقمع الضوضاء الرقمية، ويعتمد تطبيقها على التوزيع الطيفي للضوضاء.

يوضح الجدول 2 الحد الأقصى لترددات التشغيل لأنواع المكثفات الشائعة.

الجدول 2

يتضح من الجدول أن مكثفات التنتالوم الإلكتروليتية تستخدم للترددات التي تقل عن 1 ميجا هرتز؛ أما عند الترددات الأعلى فيجب استخدام المكثفات الخزفية. من المهم أن تتذكر أن المكثفات لها صدى خاص بها وأن اختيارها بشكل غير صحيح قد لا يساعد فحسب، بل يؤدي أيضًا إلى تفاقم المشكلة. يوضح الشكل 15 الرنين الذاتي النموذجي لمكثفين مشتركين - 10 ميكروفاراد من التنتالوم كهربائيًا و0.01 ميكروفاراد من السيراميك.

قد تختلف المواصفات الفعلية بين الشركات المصنعة المختلفة وحتى من دفعة إلى أخرى داخل نفس الشركة المصنعة. من المهم أن نفهم ذلك عمل فعالالمكثف، فإن الترددات التي يقمعها يجب أن تكون في نطاق أقل من تردد الرنين الخاص به. وإلا فإن طبيعة المفاعلة ستكون تحريضية، ولن يعمل المكثف بفعالية بعد ذلك.

لا تخطئ في أن مكثفًا واحدًا بسعة 0.1 ميكروفاراد سوف يثبط جميع الترددات. يمكن للمكثفات الصغيرة (10 نانو فاراد أو أقل) أن تعمل بكفاءة أكبر عند الترددات الأعلى.

فصل الطاقة IC

يتكون فصل مصدر الطاقة للدوائر المتكاملة لقمع الضوضاء عالية التردد من استخدام واحد أو أكثر من المكثفات المتصلة بين دبابيس الطاقة والأرض. من المهم أن تكون الموصلات التي تربط الأسلاك بالمكثفات قصيرة. إذا لم يكن الأمر كذلك، فإن الحث الذاتي للموصلات سوف يلعب دورًا مهمًا ويلغي فوائد استخدام مكثفات الفصل.

يجب توصيل مكثف فصل بكل حزمة شرائح، بغض النظر عما إذا كان هناك 1 أو 2 أو 4 أمبير تشغيلي داخل العبوة. إذا كان مضخم التشغيل مزدوج الإمداد، فمن البديهي أن تكون مكثفات الفصل موجودة في مكانها. كل دبوس الطاقة. يجب تحديد قيمة السعة بعناية اعتمادًا على نوع الضوضاء والتداخل الموجود في الدائرة.

في الحالات الصعبة بشكل خاص، قد يكون من الضروري إضافة محاثة متصلة على التوالي مع خرج الطاقة. يجب أن يكون موقع الحث قبل المكثفات وليس بعدها.

هناك طريقة أخرى أرخص وهي استبدال الحث بمقاوم ذي مقاومة منخفضة (10...100 أوم). في هذه الحالة، جنبا إلى جنب مع مكثف الفصل، يشكل المقاوم مرشح تمرير منخفض. تعمل هذه الطريقة على تقليل نطاق مصدر الطاقة لمضخم العمليات، والذي يصبح أيضًا أكثر اعتمادًا على استهلاك الطاقة.

عادةً، لقمع الضوضاء ذات التردد المنخفض في دوائر الطاقة، يكفي استخدام واحد أو أكثر من المكثفات الإلكتروليتية المصنوعة من الألومنيوم أو التنتالوم عند موصل دخل الطاقة. سيعمل مكثف سيراميك إضافي على منع التداخل عالي التردد من اللوحات الأخرى.

عزل إشارات الإدخال والإخراج

تنجم العديد من مشاكل الضوضاء عن توصيل منافذ الإدخال والإخراج مباشرة. نتيجة لقيود التردد العالي للمكونات السلبية، فإن استجابة الدائرة عند تعرضها لضوضاء عالية التردد يمكن أن تكون غير متوقعة تمامًا.

في الحالة التي يكون فيها نطاق تردد الضوضاء المستحثة مختلفًا بشكل كبير عن نطاق تردد الدائرة، يكون الحل بسيطًا وواضحًا - وضع مرشح RC سلبي لقمع التداخل عالي التردد. ومع ذلك، عند استخدام مرشح سلبي، عليك أن تكون حذرًا: خصائصه (بسبب خصائص التردد غير المثالية للمكونات المنفعلة) تفقد خصائصها عند ترددات أعلى بـ 100...1000 مرة من تردد القطع (f3db). عند استخدام مرشحات متصلة متسلسلة تم ضبطها على نطاقات تردد مختلفة، يجب أن يكون مرشح التردد الأعلى هو الأقرب إلى مصدر التداخل. يمكن أيضًا استخدام محاثات حلقة الفريت لقمع الضوضاء؛ فهي تحتفظ بالطبيعة الحثية للمقاومة حتى تردد معين، وفوق ذلك تصبح مقاومتها نشطة.

يمكن أن يكون التداخل في الدائرة التناظرية كبيرًا جدًا بحيث لا يمكن التخلص منه (أو على الأقل تقليله) إلا باستخدام الشاشات. لكي تعمل بفعالية، يجب أن تكون مصممة بعناية بحيث لا تتمكن الترددات التي تسبب معظم المشاكل من الدخول إلى الدائرة. وهذا يعني أن الشاشة لا ينبغي أن تحتوي على ثقوب أو قواطع أكبر من 1/20 من الطول الموجي للإشعاع الذي يتم فحصه. إنها فكرة جيدة أن يتم تخصيص مساحة كافية للدرع المقترح منذ بداية تصميم ثنائي الفينيل متعدد الكلور. عند استخدام الدرع، يمكنك اختياريًا استخدام حلقات الفريت (أو الخرز) لجميع التوصيلات بالدائرة.

حالات مكبر للصوت التشغيلية

عادةً ما يتم وضع مكبر صوت تشغيلي واحد أو اثنين أو أربعة في حزمة واحدة.

غالبًا ما يحتوي مضخم التشغيل الفردي أيضًا على مدخلات إضافية، على سبيل المثال لضبط جهد الإزاحة. تحتوي مضخمات التشغيل المزدوجة والرباعية على مدخلات ومخرجات مقلوبة وغير مقلوبة فقط. ولذلك، إذا كان من الضروري إجراء تعديلات إضافية، فمن الضروري استخدام مكبرات صوت تشغيلية واحدة. عند استخدام المخارج الإضافية، يجب أن تتذكر أنها من خلال بنيتها تعتبر مدخلات مساعدة، لذا يجب التحكم فيها بعناية ووفقًا لتوصيات الشركة المصنعة.

في مضخم تشغيلي واحد، يقع الإخراج على الجانب الآخر من المدخلات. قد يؤدي ذلك إلى صعوبة تشغيل مكبر الصوت بترددات عالية بسبب خطوط التغذية المرتدة الطويلة. إحدى طرق التغلب على ذلك هي وضع مكبر الصوت ومكونات التغذية المرتدة جوانب مختلفةلوحة الدوائر المطبوعة. ومع ذلك، يؤدي هذا إلى ثقبين إضافيين على الأقل وقطع في المضلع الأرضي. في بعض الأحيان يكون من المفيد استخدام مضخم تشغيل مزدوج لحل هذه المشكلة، حتى لو لم يتم استخدام مضخم الصوت الثاني (ويجب توصيل منافذه بشكل صحيح).

تعد مضخمات التشغيل المزدوجة شائعة بشكل خاص في مكبرات الصوت الاستريو، ويتم استخدام مضخمات التشغيل الرباعية في دوائر الترشيح متعددة المراحل. ومع ذلك، هناك عيب كبير إلى حد ما لهذا. بالرغم من التكنولوجيا الحديثةيوفر عزلًا لائقًا بين إشارات مكبرات الصوت الموجودة على نفس شريحة السيليكون، ولا يزال هناك بعض التداخل بينهما. إذا كان من الضروري الحصول على كمية صغيرة جدًا من هذا التداخل، فمن الضروري استخدام مكبرات صوت تشغيلية واحدة. لا يحدث التداخل فقط عند استخدام مكبرات الصوت المزدوجة أو الرباعية. يمكن أن يكون مصدرها هو القرب الشديد من المكونات السلبية للقنوات المختلفة.

تسمح مضخمات التشغيل المزدوجة والرباعية، بالإضافة إلى ما سبق، بتركيب أكثر كثافة. تبدو مكبرات الصوت الفردية وكأنها صورة معكوسة بالنسبة لبعضها البعض.
ومن الضروري الانتباه إلى حقيقة أن موصلات محرك الجهد نصف العرض تقع مباشرة تحت غلاف الدائرة المتكاملة، مما يجعل من الممكن تقليل طولها. يوضح هذا المثال ليس ما ينبغي أن يكون، بل ما ينبغي القيام به. على سبيل المثال، يمكن أن يكون متوسط ​​مستوى الجهد هو نفسه لجميع مكبرات الصوت الأربعة. يمكن تحديد حجم المكونات السلبية وفقًا لذلك. على سبيل المثال، حجم الإطار 0402 تتطابق المكونات المستوية مع تباعد الدبوس لحزمة SO القياسية. وهذا يسمح بإبقاء أطوال الموصلات قصيرة جدًا لتطبيقات التردد العالي.

عند وضع مضخمات التشغيل في حزم DIP والمكونات السلبية مع أسلاك التوصيل، يجب توفير منافذ على لوحة الدائرة المطبوعة لتركيبها. تُستخدم هذه المكونات حاليًا عندما لا تكون هناك متطلبات خاصة لأبعاد لوحة الدوائر المطبوعة؛ عادة ما تكون أرخص، لكن تكلفة لوحة الدوائر المطبوعة تزداد أثناء عملية التصنيع بسبب حفر ثقوب إضافية لوصلات المكونات.

بالإضافة إلى ذلك، عند استخدام مكونات خارجية، تزداد أبعاد اللوحة وطول الموصلات، مما لا يسمح للدائرة بالعمل بترددات عالية. فيا لها محاثة خاصة بها، مما يحد أيضًا من الخصائص الديناميكية للدائرة. لذلك، لا يُنصح باستخدام المكونات العلوية لتنفيذ دوائر عالية التردد أو للدوائر التناظرية الموجودة بالقرب من الدوائر المنطقية عالية السرعة.

يحاول بعض المصممين تقليل طول الموصلات، ويضعون المقاومات عموديًا. للوهلة الأولى قد يبدو أن هذا يقصر طول الطريق. ومع ذلك، فإن هذا يزيد من مسار التيار عبر المقاومة، والمقاومة نفسها تمثل حلقة (دورة الحث). تزداد قدرة الإرسال والاستقبال عدة مرات.

لا يتطلب التركيب على السطح فتحة لكل مكون. ومع ذلك، تظهر مشاكل عند اختبار الدائرة، ومن الضروري استخدام الفيات كنقاط اختبار، خاصة عند استخدام مكونات صغيرة.

أقسام OP-AMP غير المستخدمة

عند استخدام مضخمات تشغيلية مزدوجة ورباعية في الدائرة، قد تظل بعض الأقسام غير مستخدمة ويجب توصيلها بشكل صحيح في هذه الحالة. يمكن أن تؤدي التوصيلات غير الصحيحة إلى زيادة استهلاك الطاقة، والمزيد من الحرارة، والمزيد من الضوضاء الناتجة عن مضخمات التشغيل المستخدمة في نفس الحزمة. يمكن توصيل أطراف المضخم التشغيلي غير المستخدمة على النحو التالي: يتم توصيل خرج مكبر الصوت بالمدخل المقلوب.

خاتمة

تذكر النقاط الأساسية التالية وتذكرها دائمًا عند تصميم الدوائر التناظرية وتوصيلها بالأسلاك.

• فكر في ثنائي الفينيل متعدد الكلور كمكون مخطط كهربائي;
• أن يكون لديه وعي وفهم لمصادر الضوضاء والتداخل؛
• دوائر النموذج والتخطيط.

ثنائي الفينيل متعدد الكلور:

• استخدم لوحات الدوائر المطبوعة فقط من مواد عالية الجودة (على سبيل المثال، FR-4)؛
• الدوائر المصنوعة على لوحات الدوائر المطبوعة متعددة الطبقات أقل عرضة للتداخل الخارجي بمقدار 20 ديسيبل من الدوائر المصنوعة على لوحات مزدوجة الطبقة؛
• استخدام مضلعات منفصلة وغير متداخلة للأراضي والأعلاف المختلفة؛
• ضع مضلعات الأرض والطاقة على الطبقات الداخلية لثنائي الفينيل متعدد الكلور.

عناصر:

• كن على دراية بقيود التردد التي تفرضها المكونات السلبية وتتبعات اللوحة؛
• حاول تجنب الوضع الرأسي للمكونات السلبية في الدوائر عالية السرعة؛
• بالنسبة للدوائر عالية التردد، استخدم المكونات المصممة للتركيب على السطح؛
• يجب أن تكون الموصلات أقصر، كلما كان ذلك أفضل؛
• إذا كان هناك حاجة إلى طول موصل أكبر، فقم بتقليل عرضه؛
• يجب توصيل دبابيس المكونات النشطة غير المستخدمة بشكل صحيح.

الأسلاك:

• ضع الدائرة التناظرية بالقرب من موصل الطاقة؛
• لا تقم مطلقًا بتوجيه الموصلات التي تنقل الإشارات المنطقية عبر المنطقة التناظرية للوحة، والعكس صحيح؛
• جعل الموصلات مناسبة للإدخال المقلوب لمضخم العمليات القصير ؛
• تأكد من أن موصلات المدخلات المقلوبة وغير المقلوبة لمضخم العمليات ليست متوازية مع بعضها البعض على مسافة طويلة؛
• حاول تجنب استخدام منافذ إضافية، لأن... الحث الخاص بهم قد يسبب مشاكل إضافية؛
• لا تقم بتوجيه الموصلات بزوايا قائمة وقم بتنعيم قمم الزوايا إن أمكن.

تبادل:

• استخدام الأنواع الصحيحة من المكثفات لقمع الضوضاء في دوائر إمداد الطاقة؛
• لقمع التداخل والضوضاء ذات التردد المنخفض، استخدم مكثفات التنتالوم عند موصل دخل الطاقة؛
• لقمع التداخل والضوضاء عالية التردد، استخدم المكثفات الخزفية عند موصل دخل الطاقة؛
• استخدام المكثفات الخزفية في كل دبوس طاقة من الدائرة الدقيقة؛ إذا لزم الأمر، استخدم عدة مكثفات لنطاقات تردد مختلفة؛
• إذا حدث الإثارة في الدائرة، فمن الضروري استخدام المكثفات ذات سعة أقل، وليس أكبر؛
• في الحالات الصعبة، استخدم مقاومات متصلة بالسلسلة ذات مقاومة منخفضة أو محاثة في دوائر الطاقة؛
• يجب توصيل مكثفات فصل الطاقة التناظرية فقط بالأرضي التناظري، وليس بالأرضي الرقمي.

المشاهدات: 17115

في عصرنا المضطرب للإلكترونيات، تتمثل المزايا الرئيسية للمنتج الإلكتروني في صغر الحجم والموثوقية وسهولة التركيب والتفكيك (تفكيك المعدات)، وانخفاض استهلاك الطاقة وسهولة الاستخدام ( من اللغة الإنجليزية– سهولة الاستخدام). كل هذه المزايا ليست ممكنة بأي حال من الأحوال بدون تقنية التثبيت السطحي - تقنية SMT ( سسطح مالكونت تالتكنولوجيا) وبالطبع بدون مكونات SMD.

ما هي مكونات SMD

تُستخدم مكونات SMD في جميع الأجهزة الإلكترونية الحديثة تمامًا. مصلحة الارصاد الجوية ( سسطح مشنت د com.evice)، والتي تُترجم من الإنجليزية وتعني "جهاز مثبت على السطح". في حالتنا، السطح عبارة عن لوحة دوائر مطبوعة، بدون فتحات لعناصر الراديو:

في هذه الحالة، لا يتم إدراج مكونات SMD في فتحات اللوحات. يتم لحامها على مسارات الاتصال، والتي تقع مباشرة على سطح لوحة الدوائر المطبوعة. تُظهر الصورة أدناه منصات اتصال بلون القصدير على لوحة الهاتف المحمول التي كانت تحتوي في السابق على مكونات SMD.

إيجابيات مكونات SMD

أكبر ميزة لمكونات SMD هي صغر حجمها. الصورة أدناه توضح مقاومات بسيطة و:

بفضل الأبعاد الصغيرة لمكونات SMD، يتمتع المطورون بفرصة وضع عدد أكبر من المكونات لكل وحدة مساحة مقارنة بعناصر الراديو الإخراجية البسيطة. وبالتالي تزداد كثافة التثبيت ونتيجة لذلك تقل أبعاد الأجهزة الإلكترونية. نظرًا لأن وزن مكون SMD أخف بعدة مرات من وزن نفس عنصر الراديو البسيط الناتج، فإن وزن معدات الراديو سيكون أيضًا أخف عدة مرات.

تعتبر مكونات SMD أسهل بكثير في إزالة اللحام. لهذا نحن بحاجة إلى مجفف شعر. يمكنك قراءة كيفية إزالة لحام مكونات SMD ولحامها في المقالة حول كيفية لحام SMD بشكل صحيح. من الصعب جدًا إغلاقها. وفي المصانع، تقوم روبوتات خاصة بوضعها على لوحة دوائر مطبوعة. لا أحد يلحمهم يدويًا في الإنتاج، باستثناء هواة الراديو ومصلحي معدات الراديو.

لوحات متعددة الطبقات

نظرًا لأن المعدات التي تحتوي على مكونات SMD بها تركيب كثيف للغاية، فيجب أن يكون هناك المزيد من المسارات على اللوحة. لا تتناسب جميع المسارات على سطح واحد، لذلك يتم تصنيع لوحات الدوائر المطبوعة متعدد الطبقات.إذا كانت المعدات معقدة وتحتوي على الكثير من مكونات SMD، فستحتوي اللوحة على طبقات أكثر. إنها مثل كعكة متعددة الطبقات مصنوعة من طبقات قصيرة. توجد الآثار المطبوعة التي تربط مكونات SMD مباشرة داخل اللوحة ولا يمكن رؤيتها بأي شكل من الأشكال. مثال على اللوحات متعددة الطبقات هي اللوحات الهواتف المحمولة، لوحات الكمبيوتر أو الكمبيوتر المحمول ( اللوحة الأمبطاقة فيديو, كبشإلخ.).

في الصورة أدناه، اللوحة الزرقاء هي Iphone 3g، واللوحة الخضراء هي اللوحة الأم للكمبيوتر.

يعرف جميع مصلحي أجهزة الراديو أنه في حالة ارتفاع درجة حرارة اللوحة متعددة الطبقات، فسوف تنتفخ مع ظهور فقاعة. في هذه الحالة، تنقطع اتصالات الطبقة البينية وتصبح اللوحة غير قابلة للاستخدام. ولذلك، فإن البطاقة الرابحة الرئيسية عند استبدال مكونات SMD هي درجة الحرارة الصحيحة.

تستخدم بعض اللوحات كلا جانبي لوحة الدوائر المطبوعة، وتتضاعف كثافة التركيب، كما تفهم. هذه ميزة أخرى لتقنية SMT. أوه نعم، من المفيد أيضًا أن نأخذ في الاعتبار حقيقة أن المواد المطلوبة لإنتاج مكونات SMD أقل بكثير، وأن تكلفتها أثناء الإنتاج الضخم لملايين القطع تكلف بنسات قليلة.

الأنواع الرئيسية لمكونات SMD

دعونا نلقي نظرة على عناصر SMD الرئيسية المستخدمة في أعمالنا الأجهزة الحديثة. تبدو المقاومات والمكثفات والمحاثات ذات القيمة المنخفضة والمكونات الأخرى وكأنها مستطيلات صغيرة عادية، أو بالأحرى متوازيات السطوح))

على اللوحات التي لا تحتوي على دائرة، من المستحيل معرفة ما إذا كانت مقاومة أم مكثفًا أم حتى ملفًا. العلامة الصينية كما يحلو لهم. على عناصر SMD الكبيرة، ما زالوا يضعون رمزًا أو أرقامًا لتحديد هويتهم وقيمتهم. في الصورة أدناه تم تحديد هذه العناصر بمستطيل أحمر. بدون رسم تخطيطي، من المستحيل تحديد نوع العناصر الراديوية التي تنتمي إليها، وكذلك تصنيفها.

قد تكون الأحجام القياسية لمكونات SMD مختلفة. فيما يلي وصف للأحجام القياسية للمقاومات والمكثفات. هنا، على سبيل المثال، مكثف SMD أصفر اللون مستطيل الشكل. ويطلق عليهم أيضًا اسم التنتالوم أو ببساطة التنتالوم:

وهذا ما تبدو عليه أجهزة SMD:

هناك أيضًا هذه الأنواع من ترانزستورات SMD:

التي لها فئة عالية، في إصدار SMD تبدو كما يلي:

وبالطبع، كيف يمكننا العيش بدون دوائر كهربائية دقيقة في عصر الإلكترونيات الدقيقة الذي نعيشه! هناك العديد من أنواع حزم الشرائح SMD، لكنني أقسمها بشكل أساسي إلى مجموعتين:

1) الدوائر الدقيقة التي تكون أطرافها متوازية مع لوحة الدوائر المطبوعة وتقع على كلا الجانبين أو على طول المحيط.

2) الدوائر الدقيقة التي توجد فيها المسامير أسفل الدائرة الدقيقة نفسها.هذه فئة خاصة من الدوائر الدقيقة تسمى BGA (من الإنجليزية مصفوفة شبكة الكرة- مجموعة من الكرات). أطراف هذه الدوائر الدقيقة عبارة عن كرات لحام بسيطة من نفس الحجم.

تُظهر الصورة أدناه شريحة BGA وجانبها الخلفي الذي يتكون من دبابيس كروية.

تعتبر رقائق BGA ملائمة للمصنعين لأنها توفر مساحة كبيرة على لوحة الدوائر المطبوعة، لأنه يمكن أن يكون هناك الآلاف من هذه الكرات تحت أي شريحة BGA. وهذا يجعل الحياة أسهل بكثير بالنسبة للمصنعين، لكنه لا يجعل الحياة أسهل بالنسبة للمصلحين.

سيرة ذاتية

ما الذي يجب أن تستخدمه في تصميماتك؟ إذا كانت يداك لا ترتجفان وتريد عمل خلل راديوي صغير، فالخيار واضح. ولكن لا تزال الأبعاد لا تلعب دورًا كبيرًا في تصميمات راديو الهواة، كما أن لحام عناصر الراديو الضخمة أسهل بكثير وأكثر ملاءمة. يستخدم بعض هواة الراديو كليهما. يتم تطوير المزيد والمزيد من الدوائر الدقيقة الجديدة ومكونات SMD كل يوم. أصغر وأرق وأكثر موثوقية. المستقبل ينتمي بالتأكيد إلى الإلكترونيات الدقيقة.

إن مركبات ثنائي الفينيل متعدد الكلور، على الرغم من كل مزاياها، ليست الأفضل، خاصة بالنسبة للدوائر ذات الإشارة المنخفضة أو عالية السرعة. بشكل عام، سمك لوحة الدوائر المطبوعة، أي. تبلغ المسافة بين طبقات المعدن 1.5 مم، وهي مسافة كبيرة جدًا لتحقيق بعض مزايا لوحة الدوائر المطبوعة ذات الطبقتين المذكورة أعلاه بشكل كامل.

ثنائي الفينيل متعدد الكلور متعدد الطبقات

فالسعة الموزعة، على سبيل المثال، صغيرة جدًا بسبب هذا الفاصل الزمني الكبير.

• لتصميم الدوائر الحرجة، يلزم وجود لوحات دوائر مطبوعة متعددة الطبقات (MPBs). بعض أسباب استخدامها واضحة:
• يعد توزيع حافلات الطاقة مناسبًا تمامًا كما هو الحال بالنسبة للحافلة السلكية المشتركة؛
• إذا تم استخدام المضلعات الموجودة في طبقة منفصلة كنواقل طاقة، فمن السهل جدًا توفير الطاقة لكل عنصر في الدائرة باستخدام طرق التوصيل

يتم تحرير طبقات الإشارة من حافلات الطاقة، مما يسهل توصيل الإشارة

• تظهر السعة الموزعة بين الأرض ومضلعات الطاقة، مما يقلل من الضوضاء عالية التردد بالإضافة إلى هذه الأسباب لاستخدام لوحات الدوائر المطبوعة متعددة الطبقات، هناك أسباب أخرى أقل وضوحًا:قمع كهرومغناطيسي أفضل ( إيمي) والتردد الراديوي ( تردد الراديو) التدخل بسبب تأثير الانعكاس (
• تخفيض التكلفة الإجمالية للإنتاج على نطاق صغير. على الرغم من أن تصنيع مركبات ثنائي الفينيل متعدد الكلور متعددة الطبقات أكثر تكلفة، إلا أن إشعاعها المحتمل أقل من إشعاع مركبات ثنائي الفينيل متعدد الكلور أحادية الطبقة ومزدوجة الطبقة. لذلك، في بعض الحالات، سيسمح لك استخدام اللوحات متعددة الطبقات فقط بتلبية متطلبات الانبعاثات المحددة أثناء التصميم، دون إجراء اختبارات واختبارات إضافية. يمكن أن يؤدي استخدام MPP إلى تقليل مستوى التداخل المشع بمقدار 20 ديسيبل مقارنة باللوحات ذات الطبقة المزدوجة.

ترتيب الطبقة

غالبًا ما يكون لدى المصممين عديمي الخبرة بعض الارتباك حول الترتيب الأمثل لطبقات ثنائي الفينيل متعدد الكلور. لنأخذ على سبيل المثال غرفة مكونة من 4 طبقات تحتوي على طبقتين للإشارة وطبقتين مضلعتين - طبقة أرضية وطبقة طاقة. ما هو أفضل ترتيب للطبقة؟ طبقات الإشارة بين المضلعات التي ستكون بمثابة شاشات؟

أم يجب أن نجعل الطبقات المضلعة داخلية لتقليل تداخل طبقات الإشارة؟

عند معالجة هذه المشكلة، من المهم أن نتذكر أنه في كثير من الأحيان لا يهم موقع الطبقات كثيرًا، نظرًا لأن المكونات موجودة في الطبقات الخارجية على أي حال، والحافلات التي توفر الإشارات إلى أطرافها تمر أحيانًا عبر جميع الطبقات. لذلك، فإن أي تأثيرات على الشاشة هي مجرد حل وسط. من الأفضل في هذه الحالة الاهتمام بإنشاء سعة موزعة كبيرة بين مضلعات الطاقة والأرض، ووضعها في الطبقات الداخلية.

ومن المزايا الأخرى لوضع طبقات الإشارة بالخارج هو توفر الإشارات للاختبار، بالإضافة إلى إمكانية تعديل الاتصالات. أي شخص قام بتغيير اتصالات الموصلات الموجودة في الطبقات الداخلية سوف يقدر هذه الفرصة.

بالنسبة لمركبات ثنائي الفينيل متعدد الكلور التي تحتوي على أكثر من أربع طبقات، تتمثل القاعدة العامة في وضع موصلات إشارة عالية السرعة بين الأرض ومضلعات الطاقة، وتوجيه موصلات الإشارة منخفضة التردد إلى الطبقات الخارجية.

التأريض

يعد التأريض الجيد مطلبًا عامًا لنظام غني ومتعدد المستويات. ويجب التخطيط له منذ الخطوة الأولى في تطوير التصميم..

يعد تقسيم الأرض إلى أجزاء تناظرية ورقمية أحد أبسط الطرق وأكثرها فعالية لتقليل الضوضاء. عادةً ما يتم تخصيص طبقة واحدة أو أكثر من لوحة الدوائر المطبوعة متعددة الطبقات لطبقة من المضلعات الأرضية. إذا لم يكن المطور ذو خبرة كبيرة أو غافل، فستكون أرضية الجزء التناظري مرتبطة مباشرة بهذه المضلعات، أي. سيستخدم إرجاع التيار التناظري نفس الدائرة مثل تيار الإرجاع الرقمي. يعمل الموزعون التلقائيون بنفس الطريقة تقريبًا ويوحدون جميع الأراضي معًا.

إذا كانت لوحة الدوائر المطبوعة التي تم تطويرها مسبقًا والتي تحتوي على مضلع أرضي واحد يجمع بين الأسباب التناظرية والرقمية تخضع للمعالجة، فمن الضروري أولاً فصل الأسباب فعليًا على اللوحة (بعد هذه العملية، يصبح تشغيل اللوحة مستحيلًا تقريبًا). بعد ذلك، يتم إجراء جميع التوصيلات إلى الأرض التناظرية لمكونات الدائرة التناظرية (يتم تشكيل الأرضية التناظرية) وإلى الأرض الرقمية لمكونات الدائرة الرقمية (يتم تشكيل الأرضية الرقمية). وفقط بعد ذلك يتم الجمع بين الأرضية الرقمية والتناظرية عند المصدر.

قواعد أخرى لتكوين الأرض:

جميع إشارات الساعة تقريبًا عبارة عن إشارات تردد عالية بما يكفي بحيث يمكن حتى للسعة الصغيرة بين الآثار والمضلعات إنشاء اقترانات كبيرة.

يجب أن نتذكر أنه ليس فقط التردد الأساسي للساعة يمكن أن يسبب مشكلة، ولكن أيضًا التوافقيات الأعلى.

هناك حالة واحدة فقط حيث يكون من الضروري الجمع بين الإشارات التناظرية والرقمية عبر منطقة أرضية تناظرية. يتم وضع المحولات التناظرية إلى الرقمية ومن الرقمية إلى التناظرية في حاويات ذات دبابيس أرضية تناظرية ورقمية. مع الأخذ في الاعتبار المناقشة السابقة، يمكن الافتراض أنه يجب توصيل الدبوس الأرضي الرقمي والدبوس الأرضي التناظري بالناقلات الأرضية الرقمية والتناظرية، على التوالي. ومع ذلك، في هذه الحالة هذا ليس صحيحا.

تشير أسماء الأطراف (التناظرية أو الرقمية) فقط إلى البنية الداخلية للمحول، وإلى توصيلاته الداخلية. في الدائرة، يجب أن تكون هذه الأطراف متصلة بالحافلة الأرضية التناظرية. ويمكن أيضًا إجراء الاتصال داخل دائرة متكاملة، ولكن تحقيق مقاومة منخفضة لمثل هذا الاتصال أمر صعب جدًا بسبب القيود الطوبولوجية. لذلك، عند استخدام المحولات، من المفترض أن تكون الأطراف الأرضية التناظرية والرقمية متصلة خارجيًا. إذا لم يتم ذلك، فإن معلمات الدائرة الدقيقة ستكون أسوأ بكثير من تلك الواردة في المواصفات.

يجب أن يؤخذ في الاعتبار أن العناصر الرقمية للمحول يمكن أن تقلل من خصائص جودة الدائرة عن طريق إدخال الضوضاء الرقمية في دوائر الطاقة الأرضية التناظرية والتناظرية. عند تصميم المحولات يراعى هذا التأثير السلبي بحيث يستهلك الجزء الرقمي أقل قدر ممكن من الطاقة. وفي الوقت نفسه، يتم تقليل التداخل الناتج عن تبديل العناصر المنطقية. إذا لم يتم تحميل الأطراف الرقمية للمحول بشكل كبير، فإن التبديل الداخلي عادة لا يسبب أي مشاكل خاصة. عند تصميم ثنائي الفينيل متعدد الكلور الذي يحتوي على ADC أو DAC، يجب النظر بعناية في فصل مصدر الطاقة الرقمي للمحول عن الأرض التناظرية.

خصائص التردد للمكونات السلبية

يعد الاختيار الصحيح للمكونات السلبية أمرًا ضروريًا للتشغيل السليم للدوائر التناظرية. ابدأ تطوير التصميم الخاص بك من خلال النظر بعناية في خصائص التردد العالي للمكونات السلبية ووضعها الأولي وتخطيطها على رسم اللوحة.

يتجاهل عدد كبير من المصممين تمامًا قيود تردد المكونات السلبية عند استخدامها في الدوائر التناظرية. تحتوي هذه المكونات على نطاقات تردد محدودة وقد يؤدي تشغيلها خارج نطاق التردد المحدد إلى نتائج غير متوقعة. قد يعتقد البعض أن هذه المناقشة تتعلق فقط بالدوائر التناظرية عالية السرعة. ومع ذلك، فإن هذا أبعد ما يكون عن الحقيقة - فالإشارات عالية التردد لها تأثير قوي على المكونات السلبية للدوائر منخفضة التردد من خلال الإشعاع أو الاتصال المباشر عبر الموصلات. على سبيل المثال، يمكن لمرشح الترددات المنخفضة البسيط الموجود على مضخم العمليات أن يصبح بسهولة مرشح تمرير عالي عند تعريضه لتردد عالٍ عند مدخله.

المقاومات

يمكن تمثيل خصائص التردد العالي للمقاومات من خلال الدائرة المكافئة الموضحة في الشكل 5.

هناك ثلاثة أنواع من المقاومات شائعة الاستخدام: 1) ملفوفة سلكيًا، 2) مركب الكربون، و3) مقاومات الفيلم. لا يتطلب الأمر الكثير من الخيال لفهم كيفية تحويل المقاوم السلكي إلى محاثة، لأنه عبارة عن ملف من الأسلاك مصنوع من معدن عالي المقاومة. ليس لدى معظم مطوري الأجهزة الإلكترونية أي فكرة عن البنية الداخلية لمقاومات الأفلام، والتي هي أيضًا ملف، وإن كانت مصنوعة من فيلم معدني. ولذلك، فإن مقاومات الفيلم لها أيضًا محاثة أقل من المقاومات السلكية.

المكثفات

يمكن استخدام مقاومات الأفلام التي لا تزيد مقاومتها عن 2 كيلو أوم بحرية في الدوائر عالية التردد. أطراف المقاومة متوازية مع بعضها البعض، لذلك هناك اقتران سعوي ملحوظ بينهما. بالنسبة للمقاومات ذات القيمة العالية، فإن السعة من طرف إلى طرف سوف تقلل من الممانعة الإجمالية عند الترددات العالية.

يمكن تمثيل خصائص التردد العالي للمكثفات من خلال الدائرة المكافئة الموضحة في الشكل 6.

تُستخدم المكثفات في الدوائر التناظرية كمكونات فصل وتصفية. بالنسبة للمكثف المثالي، يتم تحديد المفاعلة بالصيغة التالية:

عند استخدام المكثفات الإلكتروليتية، يجب توخي الحذر لضمان التوصيل الصحيح. يجب أن يكون الطرف الموجب متصلاً بإمكانية ثابتة أكثر إيجابية. يؤدي الاتصال غير الصحيح إلى تدفق تيار مستمر عبر المكثف الإلكتروليتي، مما قد يؤدي إلى تلف ليس فقط المكثف نفسه، ولكن أيضًا جزء من الدائرة.

وفي حالات نادرة قد يؤدي فرق جهد التيار المستمر بين نقطتين في الدائرة إلى تغيير إشارته. وهذا يتطلب استخدام مكثفات إلكتروليتية غير قطبية، والتي يعادل بنيتها الداخلية مكثفين قطبيين متصلين على التوالي.

الحث

يمكن تمثيل خصائص التردد العالي للمحاثة من خلال الدائرة المكافئة الموضحة في الشكل 7.

يتم وصف مفاعلة الحث بالصيغة التالية:

ولذلك، فإن محاثة 10 mH سيكون لها مفاعلة 628 أوم عند 10 كيلوهرتز، ومفاعلة 6.28 موهم عند تردد 100 ميجاهرتز. يمين؟

تتميز لوحة الدوائر المطبوعة نفسها بخصائص المكونات السلبية التي تمت مناقشتها أعلاه، على الرغم من أنها ليست واضحة جدًا.

يمكن أن يكون نمط الموصلات الموجودة على لوحة الدوائر المطبوعة مصدرًا ومستقبلًا للتداخل. تعمل الأسلاك الجيدة على تقليل حساسية الدائرة التناظرية لمصادر الإشعاع.

تكون لوحة الدوائر المطبوعة عرضة للإشعاع لأن الموصلات وأسلاك المكونات تشكل نوعًا من الهوائي. تعتبر نظرية الهوائي موضوعًا معقدًا إلى حد ما للدراسة ولم يتم تناوله في هذه المقالة. ومع ذلك، يتم توفير بعض الأساسيات هنا.

قليلا من نظرية الهوائي

في التيار المباشر أو الترددات المنخفضة، يسود المكون النشط. ومع زيادة التردد، يصبح المكون التفاعلي أكثر أهمية. في النطاق من 1 كيلو هرتز إلى 10 كيلو هرتز، يبدأ المكون الحثي في ​​التأثير ولا يعد الموصل موصلًا منخفض المعاوقة، بل يعمل كمحث.

صيغة حساب محاثة موصل ثنائي الفينيل متعدد الكلور هي كما يلي:

عادةً ما تكون الآثار الموجودة على لوحة الدوائر المطبوعة ذات قيم تتراوح من 6 nH إلى 12 nH لكل سنتيمتر من الطول. على سبيل المثال، موصل بطول 10 سم لديه مقاومة قدرها 57 مللي أوم ومحاثة قدرها 8 nH لكل سم. عند تردد 100 كيلو هرتز، تصبح المفاعلة 50 مللي أوم، وفي الترددات الأعلى، يصبح الموصل محاثًا وليس مقاومة. .

قاعدة الهوائي السوطي هي أنه يبدأ بالتفاعل بشكل ملحوظ مع المجال عند حوالي 1/20 من الطول الموجي، ويحدث الحد الأقصى للتفاعل عند قضيب يبلغ طوله 1/4 من الطول الموجي. لذلك، فإن الموصل الذي يبلغ طوله 10 سم من المثال الموجود في الفقرة السابقة سيبدأ في أن يصبح هوائيًا جيدًا عند ترددات أعلى من 150 ميجاهرتز.

يجب أن نتذكر أنه على الرغم من حقيقة أن مولد الساعة للدائرة الرقمية قد لا يعمل بترددات أعلى من 150 ميجا هرتز، إلا أن التوافقيات الأعلى موجودة دائمًا في إشارتها. إذا كانت لوحة الدائرة المطبوعة تحتوي على مكونات ذات دبابيس بطول كبير، فيمكن أن تعمل هذه المسامير أيضًا كهوائيات.

النوع الرئيسي الآخر من الهوائي هو الهوائي الحلقي. تزداد محاثة الموصل المستقيم بشكل كبير عندما ينحني ويصبح جزءًا من القوس. تؤدي زيادة الحث إلى تقليل التردد الذي يبدأ عنده الهوائي في التفاعل مع خطوط المجال.

مصممو ثنائي الفينيل متعدد الكلور ذوي الخبرة الذين لديهم فهم معقول لنظرية الهوائي الحلقي يعرفون عدم تصميم حلقات للإشارات الحرجة. ومع ذلك، فإن بعض المصممين لا يفكرون في هذا الأمر، وتكون موصلات تيار العودة والإشارة في دوائرهم عبارة عن حلقات. من السهل توضيح إنشاء هوائيات حلقية باستخدام مثال (الشكل 8).

بالإضافة إلى ذلك، يظهر هنا كيفية إنشاء هوائي ذو فتحة.

دعونا ننظر في ثلاث حالات:

الخيار أ هو مثال على التصميم السيئ. لا يستخدم مضلعًا أرضيًا تناظريًا على الإطلاق. تتكون دائرة الحلقة من موصلات الأرض والإشارة. عندما يمر تيار كهربائي، ينشأ مجال كهربائي ومجال مغناطيسي عمودي عليه. تشكل هذه الحقول أساس الهوائي الحلقي. تنص قاعدة الهوائي الحلقي على أنه لتحقيق أفضل كفاءة، يجب أن يكون طول كل موصل مساويًا لنصف الطول الموجي للإشعاع المستقبل. ومع ذلك، لا ينبغي لنا أن ننسى أنه حتى عند 1/20 من الطول الموجي، لا يزال الهوائي الحلقي فعالاً للغاية.

ونظرية انعكاس الإشارة ومطابقتها قريبة من نظرية الهوائيات.

عندما يتم تدوير موصل ثنائي الفينيل متعدد الكلور بزاوية 90 درجة، قد يحدث انعكاس للإشارة. ويرجع ذلك أساسًا إلى التغييرات في عرض المسار الحالي.

عند قمة الزاوية، يزداد عرض الأثر بمقدار 1.414 مرة، مما يؤدي إلى عدم تطابق في خصائص خط النقل، وخاصة السعة الموزعة ومحاثة الأثر.

في كثير من الأحيان يكون من الضروري تدوير الأثر الموجود على لوحة الدائرة المطبوعة بمقدار 90 درجة. تسمح لك العديد من حزم CAD الحديثة بتنعيم زوايا المسارات المرسومة أو رسم المسارات على شكل قوس. يوضح الشكل 9 خطوتين لتحسين شكل الزاوية. المثال الأخير فقط هو الذي يحافظ على عرض مسار ثابت ويقلل الانعكاسات.

على سبيل المثال، قد تحتوي لوحة الدوائر المطبوعة على المعلمات التالية:

• نصيحة لمصممي PCB ذوي الخبرة: اترك عملية التجانس للمرحلة الأخيرة من العمل قبل إنشاء دبابيس على شكل دمعة وملء المضلعات. بخلاف ذلك، ستستغرق حزمة CAD وقتًا أطول حتى تصبح سلسة بسبب الحسابات الأكثر تعقيدًا.
• يحدث الاقتران السعوي بين موصلات ثنائي الفينيل متعدد الكلور في طبقات مختلفة عندما تتقاطع. في بعض الأحيان يمكن أن يخلق هذا مشكلة. الموصلات الموضوعة فوق بعضها البعض على الطبقات المجاورة تخلق مكثفًا طويل الفيلم. يتم حساب سعة هذا المكثف باستخدام الصيغة الموضحة في الشكل 10.
• 4 طبقات؛ طبقات الإشارة والمضلع الأرضي متجاورة
• تباعد الطبقات البينية - 0.2 ملم

ثابت العزل الكهربائي النموذجي ER لـ FR-4 هو 4.5.

عرض الموصل - 0.75 ملم

طول الموصل - 7.5 ملم

لا يمكن تقليل عرض موصلات PCB إلى أجل غير مسمى. يتم تحديد الحد الأقصى للعرض من خلال العملية التكنولوجية وسمك الرقاقة. إذا مر موصلان بالقرب من بعضهما البعض، فسيتم تشكيل اقتران سعوي وحثي بينهما (الشكل 12).

لا ينبغي توجيه موصلات الإشارة بالتوازي مع بعضها البعض، إلا في حالة الخطوط التفاضلية أو الخطوط الدقيقة. يجب أن تكون الفجوة بين الموصلات ثلاثة أضعاف عرض الموصلات على الأقل.

السعة بين الآثار في الدوائر التناظرية يمكن أن تخلق مشاكل مع قيم المقاوم الكبيرة (عدة ميغا أوم). يمكن أن يؤدي الاقتران السعوي الكبير نسبيًا بين المدخلات المقلوبة وغير المقلوبة لمضخم التشغيل إلى تذبذب الدائرة بسهولة.

على سبيل المثال، مع d=0.4 mm وh=1.5 mm (قيم مشتركة إلى حد ما)، تكون محاثة الثقب 1.1 nH.

تذكر أنه إذا كانت هناك مقاومات كبيرة في الدائرة، فيجب إيلاء اهتمام خاص لتنظيف اللوحة. أثناء العمليات النهائية لتصنيع لوحة الدوائر المطبوعة، يجب إزالة أي تدفق وملوثات متبقية. في الآونة الأخيرة، عند تثبيت لوحات الدوائر المطبوعة، غالبا ما تستخدم التدفقات القابلة للذوبان في الماء. ولكونها أقل ضررًا، فيمكن إزالتها بسهولة بالماء. ولكن في الوقت نفسه، يمكن أن يؤدي غسل اللوحة بالماء النظيف غير الكافي إلى تلوث إضافي يؤدي إلى تفاقم خصائص العزل الكهربائي. لذلك، من المهم جدًا تنظيف لوحة الدائرة الكهربائية ذات المقاومة العالية بالماء المقطر العذب.

عزل الإشارة

كما ذكرنا سابقًا، يمكن أن يخترق التداخل الجزء التناظري من الدائرة من خلال دوائر إمداد الطاقة. لتقليل هذا التداخل، يتم استخدام مكثفات الفصل (الحجب) لتقليل المعاوقة المحلية لحافلات الطاقة.

إذا كنت بحاجة إلى تصميم لوحة دوائر مطبوعة تحتوي على أجزاء تناظرية ورقمية، فيجب أن يكون لديك على الأقل فهم بسيط للخصائص الكهربائية للعناصر المنطقية.

تحتوي مرحلة الإخراج النموذجية لعنصر منطقي على ترانزستورين متصلين على التوالي مع بعضهما البعض، وكذلك بين دوائر الطاقة والأرضية (الشكل 14).

تعمل هذه الترانزستورات بشكل مثالي بشكل صارم في الطور المضاد، أي.

يتغير الوضع بشكل كبير عندما تنتقل مرحلة الإخراج من حالة منطقية إلى أخرى. في هذه الحالة، لفترة قصيرة من الزمن، يمكن فتح كلا الترانزستورات في وقت واحد، ويزداد تيار الإمداد لمرحلة الإخراج بشكل كبير، حيث أن مقاومة المسار الحالي من ناقل الطاقة إلى الناقل الأرضي من خلال ترانزستورات متصلة على التوالي يتناقص. يزداد استهلاك الطاقة بشكل مفاجئ ثم يتناقص أيضًا، مما يؤدي إلى تغير محلي في جهد الإمداد وحدوث تغير حاد وقصير المدى في التيار. تؤدي هذه التغييرات في التيار إلى انبعاث طاقة الترددات الراديوية. حتى على لوحة دوائر مطبوعة بسيطة نسبيًا، قد يكون هناك عشرات أو مئات من مراحل إخراج العناصر المنطقية، وبالتالي فإن التأثير الإجمالي لتشغيلها المتزامن يمكن أن يكون كبيرًا جدًا.

من المستحيل التنبؤ بدقة بنطاق التردد الذي ستحدث فيه هذه الزيادات الحالية، لأن تكرار حدوثها يعتمد على العديد من العوامل، بما في ذلك تأخير انتشار تبديل الترانزستورات للعنصر المنطقي.

ويعتمد التأخير بدوره أيضًا على العديد من الأسباب العشوائية التي تنشأ أثناء عملية الإنتاج. يحتوي تبديل الضوضاء على توزيع واسع النطاق للمكونات التوافقية على النطاق بأكمله. هناك عدة طرق لقمع الضوضاء الرقمية، ويعتمد تطبيقها على التوزيع الطيفي للضوضاء.

الجدول 2

يوضح الجدول 2 الحد الأقصى لترددات التشغيل لأنواع المكثفات الشائعة.

يتضح من الجدول أن مكثفات التنتالوم الإلكتروليتية تستخدم للترددات التي تقل عن 1 ميجا هرتز؛ أما عند الترددات الأعلى فيجب استخدام المكثفات الخزفية. يجب أن نتذكر أن المكثفات لها صدى خاص بها وأن اختيارها غير الصحيح قد لا يساعد فحسب، بل قد يؤدي أيضًا إلى تفاقم المشكلة. يوضح الشكل 15 الرنين الذاتي النموذجي لمكثفين مشتركين - 10 ميكروفاراد من التنتالوم كهربائيًا و0.01 ميكروفاراد من السيراميك.

لا تخطئ في أن مكثفًا واحدًا بسعة 0.1 ميكروفاراد سوف يثبط جميع الترددات. يمكن للمكثفات الصغيرة (10 نانو فاراد أو أقل) أن تعمل بكفاءة أكبر عند الترددات الأعلى.

فصل الطاقة IC

يتكون فصل مصدر الطاقة للدوائر المتكاملة لقمع الضوضاء عالية التردد من استخدام واحد أو أكثر من المكثفات المتصلة بين دبابيس الطاقة والأرض. من المهم أن تكون الموصلات التي تربط الأسلاك بالمكثفات قصيرة. إذا لم يكن الأمر كذلك، فإن الحث الذاتي للموصلات سوف يلعب دورًا مهمًا ويلغي فوائد استخدام مكثفات الفصل.

يجب توصيل مكثف فصل بكل حزمة شرائح، بغض النظر عما إذا كان هناك 1 أو 2 أو 4 أمبير تشغيلي داخل العبوة. إذا كان مضخم التشغيل مزدوج الإمداد، فمن البديهي أن تكون مكثفات الفصل موجودة في مكانها. كل دبوس الطاقة. يجب تحديد قيمة السعة بعناية اعتمادًا على نوع الضوضاء والتداخل الموجود في الدائرة.

في الحالات الصعبة بشكل خاص، قد يكون من الضروري إضافة محاثة متصلة على التوالي مع خرج الطاقة. يجب أن يكون موقع الحث قبل المكثفات وليس بعدها.

هناك طريقة أخرى أرخص وهي استبدال الحث بمقاوم ذي مقاومة منخفضة (10...100 أوم). في هذه الحالة، جنبا إلى جنب مع مكثف الفصل، يشكل المقاوم مرشح تمرير منخفض. تعمل هذه الطريقة على تقليل نطاق مصدر الطاقة لمضخم العمليات، والذي يصبح أيضًا أكثر اعتمادًا على استهلاك الطاقة.

عادةً، لقمع الضوضاء ذات التردد المنخفض في دوائر الطاقة، يكفي استخدام واحد أو أكثر من المكثفات الإلكتروليتية المصنوعة من الألومنيوم أو التنتالوم عند موصل دخل الطاقة. سيعمل مكثف سيراميك إضافي على منع التداخل عالي التردد من اللوحات الأخرى.

عزل إشارات الإدخال والإخراج

تنجم العديد من مشكلات الضوضاء عن توصيل منافذ الإدخال والإخراج مباشرة. نتيجة لقيود التردد العالي للمكونات السلبية، فإن استجابة الدائرة عند تعرضها لضوضاء عالية التردد يمكن أن تكون غير متوقعة تمامًا.

في الحالة التي يكون فيها نطاق تردد الضوضاء المستحثة مختلفًا بشكل كبير عن نطاق تردد الدائرة، يكون الحل بسيطًا وواضحًا - وضع مرشح RC سلبي لقمع التداخل عالي التردد. ومع ذلك، عند استخدام مرشح سلبي، يجب أن تكون حذرًا: خصائصه (بسبب خصائص التردد غير المثالية للمكونات المنفعلة) تفقد خصائصها عند ترددات أعلى 100...1000 مرة من تردد القطع (f 3db). عند استخدام مرشحات متصلة متسلسلة تم ضبطها على نطاقات تردد مختلفة، يجب أن يكون مرشح التردد الأعلى هو الأقرب إلى مصدر التداخل.

يمكن أيضًا استخدام محاثات حلقة الفريت لقمع الضوضاء؛ فهي تحتفظ بالطبيعة الحثية للمقاومة حتى تردد معين، وفوق ذلك تصبح مقاومتها نشطة.

يمكن أن يكون التداخل في الدائرة التناظرية كبيرًا جدًا بحيث لا يمكن التخلص منه (أو على الأقل تقليله) إلا باستخدام الشاشات. لكي تعمل بفعالية، يجب أن تكون مصممة بعناية بحيث لا تتمكن الترددات التي تسبب معظم المشاكل من الدخول إلى الدائرة. وهذا يعني أن الشاشة لا ينبغي أن تحتوي على ثقوب أو قواطع أكبر من 1/20 من الطول الموجي للإشعاع الذي يتم فحصه. إنها فكرة جيدة أن يتم تخصيص مساحة كافية للدرع المقترح منذ بداية تصميم ثنائي الفينيل متعدد الكلور. عند استخدام الدرع، يمكنك اختياريًا استخدام حلقات الفريت (أو الخرز) لجميع التوصيلات بالدائرة.

المساكن المرجع أمبير

عادةً ما يتم وضع مكبر صوت تشغيلي واحد أو اثنين أو أربعة في حزمة واحدة (الشكل 16).

في مضخم تشغيلي واحد، يقع الإخراج على الجانب الآخر من المدخلات.

قد يؤدي ذلك إلى صعوبة تشغيل مكبر الصوت بترددات عالية بسبب خطوط التغذية المرتدة الطويلة. تتمثل إحدى طرق التغلب على ذلك في وضع مكبر الصوت ومكونات التغذية المرتدة على جوانب مختلفة من PCB. ومع ذلك، يؤدي هذا إلى ثقبين إضافيين على الأقل وقطع في المضلع الأرضي. في بعض الأحيان يكون من المفيد استخدام مضخم تشغيل مزدوج لحل هذه المشكلة، حتى لو لم يتم استخدام مضخم الصوت الثاني (ويجب توصيل منافذه بشكل صحيح).

يوضح الشكل 17 التخفيض في طول موصلات دائرة التغذية المرتدة للاتصال المقلوب.

تعد مضخمات التشغيل المزدوجة شائعة بشكل خاص في مكبرات الصوت الاستريو، ويتم استخدام مضخمات التشغيل الرباعية في دوائر الترشيح متعددة المراحل. ومع ذلك، هناك عيب كبير إلى حد ما لهذا. على الرغم من أن التكنولوجيا الحديثة توفر عزلًا لائقًا بين إشارات مكبر الصوت على نفس شريحة السيليكون، إلا أنه لا يزال هناك بعض التداخل بينهما. إذا كان من الضروري الحصول على كمية صغيرة جدًا من هذا التداخل، فمن الضروري استخدام مكبرات صوت تشغيلية واحدة.

لا يحدث التداخل فقط عند استخدام مكبرات الصوت المزدوجة أو الرباعية. يمكن أن يكون مصدرها هو القرب الشديد من المكونات السلبية للقنوات المختلفة. تسمح مضخمات التشغيل المزدوجة والرباعية، بالإضافة إلى ما سبق، بتركيب أكثر كثافة. يبدو أن مكبرات الصوت الفردية تشبه المرآة بالنسبة لبعضها البعض (الشكل 18).لتنفيذ ثلاث مراحل عكس مستقلة. ومن الضروري الانتباه إلى حقيقة أن موصلات محرك الجهد نصف العرض تقع مباشرة تحت غلاف الدائرة المتكاملة، مما يجعل من الممكن تقليل طولها. يوضح هذا المثال ليس ما ينبغي أن يكون، بل ما ينبغي القيام به. على سبيل المثال، يمكن أن يكون متوسط ​​مستوى الجهد هو نفسه لجميع مكبرات الصوت الأربعة. يمكن تحديد حجم المكونات السلبية وفقًا لذلك. على سبيل المثال، حجم الإطار 0402 تتطابق المكونات المستوية مع تباعد الدبوس لحزمة SO القياسية. وهذا يسمح بإبقاء أطوال الموصلات قصيرة جدًا لتطبيقات التردد العالي.

عند وضع مضخمات التشغيل في حزم DIP والمكونات السلبية مع أسلاك التوصيل، يجب توفير منافذ على لوحة الدائرة المطبوعة لتركيبها. تُستخدم هذه المكونات حاليًا عندما لا تكون هناك متطلبات خاصة لأبعاد لوحة الدوائر المطبوعة؛ عادة ما تكون أرخص، لكن تكلفة لوحة الدوائر المطبوعة تزداد أثناء عملية التصنيع بسبب حفر ثقوب إضافية لوصلات المكونات.

بالإضافة إلى ذلك، عند استخدام مكونات خارجية، تزداد أبعاد اللوحة وطول الموصلات، مما لا يسمح للدائرة بالعمل بترددات عالية.

فيا لها محاثة خاصة بها، مما يحد أيضًا من الخصائص الديناميكية للدائرة. لذلك، لا يُنصح باستخدام المكونات العلوية لتنفيذ دوائر عالية التردد أو للدوائر التناظرية الموجودة بالقرب من الدوائر المنطقية عالية السرعة.

يحاول بعض المصممين تقليل طول الموصلات، ويضعون المقاومات عموديًا. للوهلة الأولى قد يبدو أن هذا يقصر طول الطريق. ومع ذلك، فإن هذا يزيد من مسار التيار عبر المقاومة، والمقاومة نفسها تمثل حلقة (دورة الحث). تزداد قدرة الإرسال والاستقبال عدة مرات.

لا يتطلب التركيب على السطح فتحة لكل مكون. ومع ذلك، تظهر مشاكل عند اختبار الدائرة، ومن الضروري استخدام الفيات كنقاط اختبار، خاصة عند استخدام مكونات صغيرة.

عند استخدام مضخمات تشغيلية مزدوجة ورباعية في الدائرة، قد تظل بعض الأقسام غير مستخدمة ويجب توصيلها بشكل صحيح في هذه الحالة. يمكن أن تؤدي التوصيلات غير الصحيحة إلى زيادة استهلاك الطاقة، والمزيد من الحرارة، والمزيد من الضوضاء الناتجة عن مضخمات التشغيل المستخدمة في نفس الحزمة. يمكن توصيل منافذ مكبرات الصوت التشغيلية غير المستخدمة كما هو موضح في الشكل.

20 أ. إن توصيل المسامير بمكونات إضافية (الشكل 20 ب) سيجعل من السهل استخدام مضخم التشغيل هذا أثناء الإعداد.

خاتمة

تذكر النقاط الأساسية التالية وتذكرها دائمًا عند تصميم الدوائر التناظرية وتوصيلها بالأسلاك.

• عام:
• فكر في ثنائي الفينيل متعدد الكلور كأحد مكونات الدائرة الكهربائية
• لديهم وعي وفهم لمصادر الضوضاء والتداخل

دوائر النموذج والتخطيط

• ثنائي الفينيل متعدد الكلور:
• استخدم مركبات ثنائي الفينيل متعدد الكلور المصنوعة من مواد عالية الجودة فقط (على سبيل المثال، FR-4)
• الدوائر المصنوعة على لوحات الدوائر المطبوعة متعددة الطبقات أقل عرضة للتداخل الخارجي بمقدار 20 ديسيبل من الدوائر المصنوعة على لوحات ذات طبقتين
• استخدم مضلعات منفصلة وغير متداخلة للأراضي والأعلاف المختلفة

ضع مضلعات الأرض والطاقة على الطبقات الداخلية لثنائي الفينيل متعدد الكلور.

• عناصر:
• كن على دراية بقيود التردد التي تقدمها المكونات السلبية وتتبعات اللوحة
• حاول تجنب الوضع الرأسي للمكونات السلبية في الدوائر عالية السرعة
• بالنسبة للدوائر عالية التردد، استخدم مكونات التركيب السطحي
• يجب أن تكون الموصلات أقصر، كلما كان ذلك أفضل
• إذا كان هناك حاجة إلى طول أكبر للموصل، فقم بتقليل عرضه

يجب توصيل دبابيس المكونات النشطة غير المستخدمة بشكل صحيح

• الأسلاك:
• ضع الدائرة التناظرية بالقرب من موصل الطاقة
• لا تقم مطلقًا بتوجيه الأسلاك التي تحمل إشارات منطقية عبر المنطقة التناظرية للوحة، والعكس صحيح
• اجعل الموصلات مناسبة للإدخال المقلوب لمضخم العمليات القصير
• تأكد من أن موصلات المدخلات المقلوبة وغير المقلوبة لمضخم العمليات ليست متوازية مع بعضها البعض على مسافة طويلة
• حاول تجنب استخدام منافذ إضافية، لأن... الحث الخاص بهم يمكن أن يسبب مشاكل إضافية

لا تقم بتوجيه الموصلات بزوايا قائمة وقم بتسوية الزوايا إن أمكن

• تبادل:
• لمنع التداخل والضوضاء ذات التردد المنخفض، استخدم مكثفات التنتالوم عند موصل دخل الطاقة
• لمنع التداخل والضوضاء عالية التردد، استخدم مكثفات سيراميكية عند موصل دخل الطاقة
• استخدام المكثفات الخزفية في كل دبوس طاقة من الدائرة الدقيقة؛ إذا لزم الأمر، استخدم مكثفات متعددة لنطاقات تردد مختلفة
• في حالة حدوث إثارة في الدائرة، فمن الضروري استخدام المكثفات ذات قيمة سعة أقل، وليس قيمة أكبر
• في الحالات الصعبة، استخدم مقاومات متصلة على التوالي ذات مقاومة منخفضة أو محاثة في دوائر الطاقة
• يجب توصيل مكثفات فصل الطاقة التناظرية فقط بأرضي تناظري، وليس بأرضي رقمي

بروس كارتر
مضخمات العمليات للجميع، الفصل 17
تقنيات تخطيط لوحة الدوائر
مرجع التصميم، تكساس إنسترومنتس، 2002