Proces výroby PCB doma. tištěný obvod

Schéma zařízení

Nezáleží na tom, zda si desku rozložíme na kostkovaný papír tak, že vystřihneme šablony dílů s vývody z kartonu (i když hluboce pochybuji, že tuto metodu bude někdo používat v 21. století, kdy má každá domácnost počítač), nebo použijeme nějaký program pro rozložení desky plošných spojů např. rozložení sprintu. Samozřejmě, s pomocí rozvržení sprintu to bude mnohem snazší, zejména v velká schémata. V obou případech nejprve na pracovní pole nasadíme část s největším počtem vývodů v našem případě, jedná se o tranzistor, řekněme VT1, toto je naše KT315. (Odkaz na uživatelskou příručku rozvržení sprintu bude uveden níže). Navíc zpočátku při návrhu může váš plošný spoj připomínat schéma zapojení, to je v pořádku, myslím, že tak začínal každý. Položíme, pak jeho základnu a emitor propojíme cestami s rezistorem R1, dále máme základnu VT1 zapojenou na výstup kondenzátoru C1 a výstup rezistoru R2. Místo čar ve schématu spojíme vývody dílů s dráhou na desce plošných spojů. Také jsem si stanovil pravidlo počítat počet vývodů součástek zapojených na schématu a na desce plošných spojů, měli bychom dostat stejný počet propojených záplat.

Jak vidíte, k základně na desce jsou připojeny další 3 piny, stejně jako na schématu jsou na schématu označeny červenými kroužky. Dále nainstalujeme tranzistor VT2 - jedná se o tranzistor kt361, má struktury pnp, ale v tuto chvíli je nám to jedno, protože má také 3 výstupy a je ve stejném balení jako kt315. Nainstalovali jsme tranzistor, poté připojíme jeho emitor ke druhé svorce R2 a druhou svorku kondenzátoru C1 ke kolektoru VT2. Připojíme základnu VT2 ke kolektoru VT1, na desku nainstalujeme záplaty pro připojení reproduktoru VA1, připojíme jej jedním výstupem ke kolektoru VT2 a druhým výstupem k emitoru VT1. Zde je návod, jak vše, co jsem popsal, vypadá na desce:

Pokračujeme dále, nainstalujeme LED, připojíme na výstup BA1 a na emitor VT2. Poté, co nainstalujeme tranzistor VT3, to je také kt315 a připojíme jej kolektorem ke katodě LED, připojíme emitor VT3 k mínus napájení. Dále nainstalujeme rezistor R4 a připojíme jej stopami k bázi a emitoru tranzistoru VT3, spustíme výstup z báze na sondu X1. Podívejme se, co se stalo na desce:

A nakonec nainstalujeme posledních pár detailů. Nainstalujte vypínač napájení, připojte jej k napájení plus cestou z jednoho patche a s emitorem VT2, cestou z jiného patche připojeného k přepínači. Tento výstup spínače připojíme k rezistoru R3 a druhou záplatu rezistoru připojíme na kontakty sondy X2.

Podstatou elektroinstalace plošných spojů je vytváření tenkých elektricky vodivých povlaků na izolační základně, které plní funkce montáže vodičů a prvků obvodu - rezistorů, kondenzátorů, induktorů, kontaktních částí atd.

Níže jsou uvedeny hlavní pojmy, které se používají v popisu dokumentace.

Tištěný průzkumník- úsek vodivého povlaku naneseného na izolační základnu, který plní funkce běžného instalačního drátu.

Tištěná montáž - soustava tištěných vodičů zajišťující elektrické spojení prvků obvodu.

Tištěný spoj - izolační základna s nanesenou tištěnou kabeláží.

Závěsné prvky- objemové elektrické a rádiové prvky instalované a upevněné na desce tištěných spojů a mající elektrický kontakt s tištěnými vodiči.

kontaktní podložka- pokovenou oblast kolem montážního otvoru, která má elektrický kontakt s tištěným vodičem a zajišťuje elektrické spojení závěsných prvků obvodu s tištěnými vodiči.

montážní otvor- otvor v desce plošných spojů určený k zajištění vývodů sklopných prvků a jejich elektrickému připojení k tištěným vodičům.

Mřížka- mřížka aplikovaná na obraz desky a používaná k určení polohy montážních otvorů, tištěných vodičů a dalších prvků desky.

Krok mřížky- vzdálenost mezi sousedními čarami mřížky. Krok mřížky musí být násobkem 0,625 mm (0,625; 1,25; 1,875; 2,5 atd.).

Uzel mřížky- průsečík čar mřížky.

Volná místa - oblasti plošného spoje, kde lze při umístění vodičů dodržet doporučené hodnoty šířky vodičů a vzdálenosti mezi vodiči a kontaktními ploškami.

Úzká místa - úseky desky plošných spojů, kde při umístění vodičů je jejich šířka a vzdálenosti mezi nimi a kontaktními ploškami menší, než je doporučeno (až na minimum přípustné).

Tiskový blok - deska plošných spojů s plošným spojem, přílohami a dalšími detaily, která prošla všemi fázemi výroby.

Projektová dokumentace pro desky plošných spojů a bloky je vypracována v souladu s požadavky GOST 2.109-73, GOST 2.417-91 a aktuálními regulačními a technickými dokumenty. Výkres desky s plošnými spoji, jednostranný nebo oboustranný, je klasifikován jako výkres součásti. Výkres plošného spoje musí obsahovat všechny údaje potřebné pro jeho zhotovení a kontrolu: obrázek plošného spoje ze strany plošného spoje; rozměry, maximální odchylky a drsnost povrchů desky s plošnými spoji a všech jejích prvků (otvory, vodiče), jakož i rozměry vzdáleností mezi nimi; nutné technické požadavky; materiální informace.

Rozměry každé strany plošného spoje musí být násobkem 2,5 pro délku do 100 mm, 5 pro délku do 350 mm, 20 pro délku nad 350 mm. Maximální velikostžádná strana desky plošných spojů nesmí přesáhnout 470 mm. Poměr lineárních rozměrů stran desky s plošnými spoji by neměl být větší než 3:1 a volí se z rozsahu 1:1; 1:2; 2:3; 2:5. Tloušťka desek se určuje na základě mechanických požadavků na provedení tištěného bloku s přihlédnutím k výrobní metodě. Doporučují se desky o tloušťce 0,8; 1,0; 1,5; 2,0; 2,5; 3,0 mm. Výkresy desek plošných spojů se provádějí v plné velikosti nebo se zvětšením 2:1, 4:1. 5:1. 10:1.

Vývoj výkresu desky s plošnými spoji začíná kreslením souřadnic mřížky. Podle GOST 10317-7 se jako hlavní krok pravoúhlé mřížky považuje 2,5 mm. U malých zařízení a v technicky odůvodněných případech jsou povoleny další kroky 1,25 a 0,5 mm.

Středy všech otvorů na desce plošných spojů musí být umístěny v uzlu souřadnicové sítě. Pokud to kvůli konstrukčním vlastnostem sklopného prvku nelze provést, pak je střed otvorů umístěn podle pokynů pro kreslení tohoto prvku. Umístění středů otvorů se tedy používá pro panely lamp, relé malých rozměrů, konektory a další prvky. V tomto případě musí být splněny následující požadavky: střed jednoho z otvorů, braný jako hlavní, musí být umístěn v uzlu souřadnicové sítě; středy zbývajících otvorů by měly být pokud možno umístěny na svislé nebo vodorovné čáry souřadnicové sítě. Na Obr. 4.18 ukazuje umístění otvorů na desce plošných spojů.

Průměry montážních a adaptérových pokovených a nepokovených otvorů se volí z rozsahu (0,2); 0,4; (0,5); 0,6; (0,7); 0,8; (0,9); 1, (1,2); 1,3; 1,5; 1,8; 2,0; 2,2; (2,4); (2.6)

(2,8); (3,0). Upřednostňují se průměry, které nejsou v závorkách. Nedoporučuje se mít více než tři různé průměry díry. Průměry pokovených otvorů se volí v závislosti na průměrech čepů výklopných prvků a tloušťce desky a průměrů nepokovených otvorů - v závislosti na průměrech čepů výklopných prvků instalovaných v těchto otvorech (tabulka 4.1).

Potřeba zahloubení montážních otvorů a průchodů je dána specifickými požadavky na design a způsobem výroby desky.

Při použití jiných průměrů pokovených otvorů v souladu s GOST 10317-79 * by rozdíl mezi průměrem pokoveného otvoru a průměrem vývodu neměl být větší než 0,4 mm u vývodů o průměru 0,4 až 0,8 mm a 0,6 mm u vývodů o průměru větším než 0,8 mm.

Drsnost povrchu montážních nepokovených otvorů a konců desek plošných spojů musí být Rz< 80 podle GOST 2789-73*. Drsnost povrchu montáže a přes pokovené otvory - Rz< 40.

Pro zjednodušení vyobrazení desky jsou otvory znázorněny kroužky stejného průměru s označením dle tabulky. 4.2.

Při provádění otvorů tímto způsobem se na kreslicí pole umístí tabulka otvorů (obr. 4.19). Rozměry

graf a forma tabulky nejsou stanoveny GOST.

Všechny montážní otvory musí mít podložky. Tvar podložky může být libovolný, kulatý, obdélníkový nebo jim blízký. Střed symetrické podložky se musí shodovat se středem montážního otvoru; u obdélníkových a oválných podložek může být střed montážního otvoru posunut

(obr. 4.20). Kulaté kontaktní podložky a zapuštěné otvory jsou znázorněny jako jeden kruh, jehož průměr musí odpovídat minimální velikosti kontaktní podložky. Průměr kontaktních podložek by měl být uveden v technických požadavcích výkresu. Pokud jsou na desce kontaktní plošky nespecifikovaných velikostí nebo mají jiný než kulatý tvar, je povoleno zobrazit všechny kontaktní plošky kruhem o průměru otvoru. Tvar a rozměry by měly být stanoveny zápisem do technických požadavků "Tvar kontaktních podložek je libovolný, i> mjn = = ... mm".

Pro nastavení rozměrů skupinových kontaktních podložek se doporučuje zobrazit obrázek kontaktní skupiny ve zvětšeném měřítku s požadovanými rozměry umístěnými na kreslicím poli (obr. 4.21). Doporučeno udělat hladký přechod kontaktní podložku do vodiče. V tomto případě musí být osa souměrnosti tištěného vodiče kolmá na tečnu obrysu kontaktní plošky nebo obrysu samotné kontaktní plošky (obr. 4.22). Vzdálenost od okraje vodiče a podložky nepokoveného otvoru k okraji desky musí být minimálně tloušťka desky T. Tištěné vodiče by měly být zobrazeny jako segmenty čar, které se shodují s čarami souřadnicové sítě nebo pod úhlem, který je násobkem 15°. Je povoleno vyrobit vodiče libovolné konfigurace a zaoblení ohybů vodičů (obr. 4.23).

Tištěné vodiče by měly mít stejnou šířku. V úzkých místech jsou vodiče zúženy na minimální přípustné hodnoty na co nejkratší délku. Vzájemné uspořádání vodičů není regulováno. Pokud je nutné položit vodiče o šířce 0,3-0,4 mm po celé délce, doporučuje se po 25-30 mm zajistit dilataci vodiče např. podložkou.

Vodiče o šířce menší než 2,5 mm jsou vyobrazeny s jednou čárou, která je osou symetrie vodiče, více než 2,5 mm - se dvěma čarami a šrafováním j pod úhlem 45° nebo začerněné. Vodiče o šířce větší než 5 mm by měly být vyrobeny jako stínění (obr. 4.24). Tvar výřezů v širokých vodičích a stínění by měl být znázorněn na výkrese a určen rozměry (viz obr. 4.21). Pro zjednodušení výkresu je dovoleno zhotovit vodiče libovolné šířky v jednom řádku, přičemž šířku vodiče uvedeme v technických požadavcích výkresu.

Při pokládání tištěných vodičů je třeba se vyhnout větvím vodičů, kdykoli je to možné (obr. 4.25); konce tištěných vodičů určených pro připojení tištěného spoje doporučujeme umístit s

Rýže. 4.25. Příklady trasování tištěných vodičů:

a - správně; b - špatně

Na Obr. 4.29 je ukázka výkresu plošného spoje pomocí kombinované metody kótování - pomocí kótovacích a vynášecích čar a souřadnicové sítě. Čáry mřížky jsou vykresleny přes jednu, a proto je odpovídající záznam uveden v technických požadavcích výkresu. Na kreslícím poli se vytvoří tabulka děr. Všechny chybějící údaje týkající se zapojení plošných spojů jsou uvedeny v technických požadavcích výkresu.

Ukázka výkresu plošného spoje s rozměry v souřadnicové tabulce je na Obr. 4.23. Průměry otvorů jsou uvedeny na výkrese, relativní poloha otvorů - v tabulce souřadnic; všechny otvory jsou označeny arabskými číslicemi podle GOST 2.307-68*.

Nákres desky s plošnými spoji naznačuje rozměry desky, vodiče s přesně definovanou nebo proměnlivou šířkou (v tomto případě by vypočítaná šířka měla být uvedena na každém úseku mezi dvěma sousedními podložkami, průchody nebo montážními otvory), průměry a souřadnice montážních, technologických a jiných otvorů nesouvisejících s plošnými spoji.

Označte na kreslicím polizpůsob výroby desky, specifikace (pokud nejsou všechny údaje obsaženy ve výkresu), rozteč mřížky, šířka vodičů a vzdálenost mezi nimi du vzdálenost mezi podložkami, mezi podložkou a vodičem, tolerance pro provedení vodičů, podložky, otvory a vzdálenosti mezi du jejich, konstrukční vlastnosti, technologie a další parametry desek plošných spojů.

Technické požadavky jsou umístěny nad hlavním nápisem, jsou formulovány a prezentovány v následujícím pořadí:

1. Vytvořte desku ... pomocí metody.

2. Poplatek musí odpovídat (GOST, OST).

3. Rozteč mřížky ... mm.

4. Udržujte konfiguraci vodičů podél souřadnicové sítě s odchylkou od výkresu ... mm.

5. Zaoblení rohů podložek a vodičů je povoleno.

6. Místa zakroužkovaná přerušovanou čarou by neměla být obsazena vodiči.

7. Požadavky na parametry deskových prvků - v souladu s konstrukčními údaji.

8. Šířka vodičů ve volných místech ... mm, v úzkých ... mm.

9. Vzdálenost mezi dvěma vodiči, mezi dvěma kontaktními ploškami nebo vodičem a kontaktní ploškou na volných místech ... mm, v úzkých - ... mm.

10. Tvar kontaktních podložek je libovolný.

11. Je dovoleno podcenit kontaktní podložky pokovených otvorů: na vnějších vrstvách před zahloubením, na vnitřních vrstvách...

12. Mezní odchylky vzdáleností středů otvorů, pokud není uvedeno jinak, v úzkých místech ± ... mm, ve volných místech ± ... mm.

13. Mezní odchylky vzdáleností mezi středy podložek ve skupině ± ... mm.

14. Označte smaltem ... GOST ..., písmo ... podle GOST ...

Příklad zápisu technických požadavků v závislosti na obsahu výkresu plošného spoje je na Obr. 4,23, 4,27, 4,29.

Mezi vlastnosti tištěné elektroinstalace patří: ploché uspořádání tištěných vodičů, které neumožňuje přechod z jedné desky na druhou bez propojek, adaptérových bloků nebo konektorů; instalace sklopných prvků a upevnění přívodů pouze jejich průchodem do otvorů; současné pájení všech prvků instalovaných na desce plošných spojů.

Závěsné prvky by měly být umístěny v pravidelných řadách, paralelně k sobě, na straně desky, kde nejsou žádné tištěné vodiče (obr. 4.30). Toto umístění vám umožňuje instalovat a upevňovat nástavce na automatických linkách a provádět pájení ponorem nebo vlnou, čímž se eliminuje vliv pájky na nástavce.

Všechny odklápěcí prvky se na desku montují pomocí vývodů, které se zasouvají do montážních otvorů a ohýbají. Nedoporučuje se umístit dva nebo více kolíků do montážního otvoru. Některé prvky, například tranzistory s nízkým výkonem, jsou upevněny lepidlem.

Montážní výkres desky plošných spojů s minimálním počtem obrázků by měl poskytnout úplný obrázek o umístění a provedení všech vytištěných a připojených prvků a dílů. Montážní výkres se provádí v souladu s požadavky GOST 2.109-73 * s přihlédnutím k požadavkům GOST 2.413-72 *. Návrhy výklopných prvků jsou nakresleny formou zjednodušených obrázků, je jim přiřazeno alfanumerické referenční označení v souladu se schématem elektrického zapojení, podle kterého se provádí elektroinstalace desky (obr. 4.31). Na montážním výkresu plošného spoje čísla pozic všech základní části, celkové a připojovací rozměry by měly obsahovat informace o způsobu připevnění nástavců na desku plošných spojů.

Technické požadavky montážního výkresu by měly obsahovat odkazy na dokumenty (GOST, OST), které stanoví pravidla pro přípravu a upevnění sklopných prvků, informace o pájce atd.

Hlavním konstrukčním dokumentem montážního výkresu desky s plošnými spoji je specifikace, vypracovaná ve formě tabulky podle pravidel GOST 2.106-96. Při zápisu do specifikace součástek, které jsou prvky schématu elektrického obvodu, uveďte ve sloupci "Poznámka" alfanumerické polohové

označení těchto prvků (obr. 4.32, 4.33).

Vypracování konstrukční dokumentace pro desky plošných spojů lze provádět ručními, poloautomatickými nebo automatizovanými metodami.

Manuální metoda zajišťuje rozdělení sklopných prvků do funkčních skupin, umístění skupin prvků na plochu desky, vedení tištěných vodičů a zajišťuje optimální rozložení vodivého obrazce.

Na manuální metoda design, je vyvinut výkres desky obsahující obraz desky s vodivým vzorem a otvory a v případě potřeby také další samostatný obraz části desky, která vyžaduje grafické vysvětlení nebo dimenzování, souřadnicovou mřížku vyrobenou v souladu s požadavky GOST 2.417-91, rozměry všech prvků vodivého vzoru a jejich maximální odchylky; technické požadavky. Výkres desky musí být proveden v měřítku minimálně 2:1, maximální formát je A1.

Mnoho lidí říká, že vyrobit první PCB je velmi obtížné, ale ve skutečnosti je to velmi jednoduché.

Nyní vám řeknu pár známých způsobů, jak si vyrobit desku plošných spojů doma.

Na začátek krátký plán, jak se vyrábí deska s plošnými spoji:

1. Příprava na výrobu
2. Jsou nakresleny vodivé cesty
2.1 Kreslit lakem
2.2 Kreslit fixem nebo nitro barvou
2.3 Laserové žehlení
2.4Tisk s filmovým fotorezistem
3. Leptání desky
3.1 Leptání chloridem železitým
3.2 Leptání síranem měďnatým s kuchyňskou solí
4. Cínování
5.Vrtání

1. Příprava na výrobu DPS

Pro začátek potřebujeme list fóliového textolitu, kovové nůžky nebo pilku na železo, běžné struhadlo a aceton.

Opatrně vystřihněte potřebný kus fóliového textolitu. Poté je nutné pečlivě očistit náš textolit na měděné straně pomocí tužkového struhadla do lesku a poté otřít náš obrobek acetonem (to se provádí pro odmaštění).

Obr 1. Zde je můj obrobek

Vše je připraveno, nyní se nedotýkejte lesklé strany, jinak budete muset znovu odmastit.

2. Nakreslete vodivé cesty

To jsou cesty, kterými bude proud veden.

2.1 Cestičky kreslíme lakem.

Tato metoda je pro Saamy nejstarší a nejjednodušší. Potřebujeme ten nejjednodušší lak na nehty.

Opatrně nakreslete vodivé cesty lakem na nehty. Pozor, protože lak se občas rozmaže a stopy se spojí. Nechte lak zaschnout. To je vše.

Obr 2. Cesty natřené lakem

2.2 Nakreslete cesty nitro barvou nebo fixem

Tato metoda se neliší od předchozí, pouze se vše kreslí mnohem snadněji a rychleji.

Obr 3. Cesty nakreslené nitro barvou

2.3 Laserové žehlení

Laserové žehlení je jedním z nejběžnějších způsobů výroby desek plošných spojů. Metoda není pracná a zabere málo času. Osobně jsem tuto metodu nezkoušel, ale mnoho lidí, které znám, ji používá s velkým úspěchem.

Nejprve si musíme na laserové tiskárně vytisknout výkres naší desky plošných spojů. Pokud ne laserová tiskárna, můžete tisknout na inkoustové tiskárně a poté kopírovat na xeroxu.K kreslení výkresů používám program Sprint-Layout 4.0. Jen při tisku pozor s použitím zrcadla, mnozí takto zabili desky nejednou.

Vytiskneme na nějaký starý nepotřebný časopis s lesklým papírem. Před tiskem nastavte tiskárnu na maximální spotřebu toneru, ušetříte si tím spoustu problémů.

Obr 4. Tisk kresby na lesklý časopisový papír

Nyní pečlivě vystřihněte náš výkres ve formě obálky.

Obr. 5. Obálka se schématem

Nyní vložíme náš polotovar do obálky a vzadu ji pečlivě zalepíme páskou. Lepíme tak, aby se textolit v obálce nehýbal

Obr 6. Hotová obálka

Nyní obálku vyžehlete. Snažíme se nevynechat ani milimetr. Záleží na kvalitě desky.

Obr 7. Žehlení prkna

Po dokončení žehlení obálku opatrně vložte do misky s teplou vodou.

Obr 8. Namáčení obálky

Když je obálka promočená, papír srolujeme bez náhlých pohybů, bez ohledu na to, jaké poškození toner po stopách. Pokud se vyskytnou závady, vezměte značku CD nebo DVD a opravte stopy.

Obr 9. Téměř hotová deska

2.4 Výroba DPS s filmovým fotorezistem

Stejně jako v předchozím způsobu provedeme výkres pomocí programu Sprint-Layout 4.0 a stiskneme tisk. Tiskneme na speciální fólii pro potisk inkoustové tiskárny. Proto nastavíme tisk: Odebereme strany f1, m1, m2; V možnostech zaškrtněte políčka Negative a Frame.

Obr. 10. Nastavení tisku

Tiskárnu nastavíme pro černobílý tisk a v nastavení barev nastavíme maximální intenzitu.

Obrázek 11. Nastavení tiskárny

Tiskneme na matnou stranu. Tato strana je funkční, můžete ji určit přilepením na prsty.

Po vytištění se naše šablona položí k zaschnutí.

Obr. 12. Sušení naší šablony

Nyní odřízneme kus fotorezistového filmu, který potřebujeme

Obrázek 13. Fotorezistní film

Opatrně odstraňte ochranný film(je matný), přilepte jej na náš textolitový polotovar

Obr. 14. Fotorezist nalepíme na textolit

Musíte jej pečlivě přilepit a pamatujte, že čím lépe fotorezist přitlačíte, tím lepší budou stopy na desce. Zde je zhruba to, co by se mělo stát.

Obr. 15. Fotorezist na textolitu

Nyní z filmu, na který jsme tiskli, vystřihneme naši kresbu a naneseme ji na náš fotorezist s textolitem. Nezaměňujte strany, jinak získáte zrcadlo. A přikrytý sklem

Obr 16. Přiložíme fólii s kresbou a přikryjeme sklem

Teď bereme ultrafialová lampa a osvětlit naše cesty. U každé lampy její parametry pro vývoj. Vzdálenost k desce a dobu svitu si proto zvolte sami

Obr 17. Dráhy osvětlujeme ultrafialovou lampou

Když se dráhy rozsvítí, vezmeme malou plastovou misku, připravíme roztok z 250 gramů vody, lžíce sody a spustíme tam naši desku již bez šablony desky a druhé průhledné fotorezistní fólie.

Obr. 18. Desku položíme do roztoku sody

Po 30 sekundách se objeví naše tiskové stopy. Až skončí rozpuštění fotorezistu, ukáže se naše deska, kterou jsme chtěli. Důkladně opláchněte pod tekoucí vodou. Vše je připraveno

Obr 19. Hotová deska

3. Leptání nové DPS. Leptání je způsob, jak odstranit přebytečnou měď z PCB.

Pro leptání se používají speciální roztoky, které se vyrábějí v plastových miskách.

Po zhotovení řešení se tam položí deska s plošnými spoji a po určitou dobu se leptá. Dobu leptání můžete urychlit udržováním teploty roztoku v oblasti 50-60 stupňů a stálým mícháním.

Nezapomeňte při práci používat gumové rukavice a poté si dobře umyjte ruce mýdlem a vodou.

Po naleptání je potřeba desku dobře opláchnout pod vodou a zbylý lak (barvu, fotorezist) odstranit obyčejným acetonem nebo odlakovačem na nehty.

Nyní něco málo o řešeních

3.1 Leptání chloridem železitým

Jedna z nejznámějších metod leptání. Pro leptání se používá chlorid železitý a voda v poměru 1:4. Kde 1 je chlorid železitý, 4 je voda.

Příprava je jednoduchá: do nádobí se nasype správné množství chlorovaného železa a zalije se teplou vodou. Roztok by měl zezelenat.

Doba leptání desky 3x4 cm cca 15 minut

Chlorid železitý seženete na trhu nebo v obchodech s radioelektronikou.

3.2 Leptání síranem měďnatým

Tato metoda není tak běžná jako předchozí, ale je také běžná. Osobně tuto metodu používám. Tato metoda je mnohem levnější než předchozí a získávání komponent je jednodušší.

Do nádobí nasypte 3 lžíce kuchyňské soli, 1 lžíci síranu měďnatého a zalijte 250 gramy vody o teplotě 70 stupňů. Pokud je vše v pořádku, roztok by měl být tyrkysový a o něco později zelený. Pro urychlení procesu je nutné roztok promíchat.

Doba leptání desky 3x4 cm cca jedna hodina

Síran měďnatý seženete v obchodech se zemědělskými produkty. Síran měďnatý je modře zbarvené hnojivo. Je ve formě krystalického prášku. Zařízení na ochranu baterie plné vybití

Dobrý den milý návštěvníku. Vím, proč čtete tento článek. Ano ano vím. Ne, co jsi? Nejsem telepat, jen vím, proč jste se dostali na tuto konkrétní stránku. Jistě…….

A opět se můj přítel Vyacheslav (SAXON_1996) chce podělit o své zkušenosti na sloupcích. Slovo Vyacheslavovi Nějak jsem sehnal jeden 10MAS reproduktor s filtrem a výškovým reproduktorem. já už dlouho ne......

Základní pravidla návrhu desky

Desky plošných spojů je nejvýhodnější navrhovat v měřítku 1:1 na milimetrový papír nebo jiný materiál, na kterém je nanesena mřížka v krocích po 5 mm (například na list sešitu). Všechny otvory pro vývody dílů v desce plošných spojů by měly být umístěny v uzlech mřížky, což odpovídá kroku
2,5 mm na skutečné desce. S takovým krokem jsou umístěny závěry většiny mikroobvodů v plastovém pouzdře, mnoho tranzistorů a dalších rádiových komponent. menší
vzdálenost mezi otvory by měla být zvolena pouze v případech, kdy je to nezbytně nutné.
Nejprve je potřeba zhruba domluvit detaily. Nejprve nakreslete body pro kolíky mikroobvodu a poté uspořádejte malé prvky - odpory, kondenzátory,
a pak velké - relé atd. Jejich umístění většinou souvisí s celkovým designem zařízení, určeným rozměry! stávající bydlení popř volný prostor v něm. Zvláště často
Zejména při vývoji přenosných zařízení jsou rozměry pouzdra určeny výsledky rozložení PCB Někdy musíte předělat vzor tištěných vodičů
vícekrát nick, abyste získali požadovaný výsledek minimalizace a funkčnost.
Pokud váš domácí produkt nemá více než pět mikroobvodů, je obvykle možné umístit všechny tištěné vodiče na jednu stranu desky a vystačit si s malým počtem testů
propojky připájené ze strany dílů.

Pokusy vyrobit jednostranný plošný spoj pro více
digitální mikroobvody vést k prudkému nárůstu
složitost kabeláže a příliš velký počet propojek. V těchto
pouzdrech má větší smysl přejít na oboustranný plošný spoj.
Nazveme stranu desky kde
tištěné vodiče, strana vodičů a zadní strana -
straně dílů, i když na něm, spolu s díly
je položena část vodičů. Zvláštní případ je
desky, na kterých jsou umístěny vodiče i díly
jedné straně a díly jsou připájeny k vodičům bez
díry. Desky tohoto provedení se používají zřídka.
Mikroobvody jsou umístěny tak, aby všechny spoje na desce
byly co nejkratší a počet skokanů byl
minimální. V procesu elektroinstalace vodičů, vzájemné
umístění mikroobvodů se musí změnit více než jednou.
Kreslení tištěných vodičů analogových zařízení
jakékoli složitosti lze obvykle umístit na jeden
strana desky. Analogová zařízení pracovat s
slabé signály a digitální na vysoké rychlosti
mikroobvody (například řada KR531, KR1531, K500, KR1554)
bez ohledu na frekvenci jejich práce je vhodné sbírat
na deskách s oboustrannou fólií. fóliová hračka
Roli budou hrát strany desky, kde jsou díly umístěny
společný drát a stínění. Společná drátěná fólie by neměla být
použít jako vodič pro vysoký proud,
například z usměrňovače zdroje, z výstupu
kroky, z dynamické hlavy.

Dále můžete zahájit vlastní zapojení. Je lepší předem změřit a zaznamenat rozměry míst obsazených prvky. Rezistory MLT-0.125 jsou instalovány vedle sebe, pozor
vzdálenost mezi jejich osami je 2,5 mm a mezi otvory pro
vývody jednoho rezistoru jsou 10 mm. Místa jsou také označena
% pro střídavé odpory MLT-0,125 a MLT-0,25 popř
dva odpory MLT-0,25, pokud jsou během instalace mírně ohnuté
jeden od druhého (přibližte tři takové odpory
deska selže). Se stejnou vzdáleností mezi
závěry a osy prvků stanoví většinu
malorozměrové diody a kondenzátory KM-5 a KM-6, až
KM-66 s kapacitou 2,2 mikrofarad. "Tlusté" části (více než 2,5 mm)
by měl být střídán s "tenkým". Vzdálenost mezi
kontaktní plošky konkrétní části lze zvětšit,
Pokud je potřeba.
V této práci je vhodné použít malý talíř -
šablona ze sklolaminátu nebo jiného materiálu, v
které se s krokem 2,5 mm vrtají v řadách otvorů o prům
1-1,1 mm. Na něm můžete aplikovat možné
uspořádání prvků vůči sobě navzájem.
Pokud rezistory, diody a další díly s axiálním
kolíky by měly být umístěny kolmo k desce plošných spojů, můžete
výrazně zmenšit jeho plochu, avšak vzor vytištěný
vodiče budou obtížnější. Kabeláž by měla vzít v úvahu
omezení počtu vodičů, které se mezi ně vejdou
podložky pro pájení
závěry radioelementů. Pro většinu průměrů dílů
otvory pro přívody mohou být rovné 0,8 mm. Omezení
na počet vodičů pro typická místa
podložky s otvory tohoto průměru
znázorněno na Obr. 8.1 (mřížka odpovídá rozteči 2,5 mm na desce).
Mezi podložkami otvorů s
se středovou vzdáleností 2,5 mm veďte vodič prakticky
je to zakázáno. Pokud však jeden nebo oba otvory takové mají
není tam žádná podložka (například nepoužité kolíky
mikročipy), lze to provést (viz obr. 8.1 - nahoře uprostřed).
Mezi kontaktem je docela možné položit vodič
platforma a okraj desky, přes který na dálku
Středem této oblasti prochází 2,5 mm (viz obr. 8.1 - vpravo).

Mikroobvody s kolíky umístěnými v
lze namontovat roviny pouzdra (řada 133, K134 atd.),
zajištěním vhodné fólie
kontaktní plošky s roztečí 1,25 mm, ale je to znát
komplikuje jak zapojení, tak výrobu desky. účelnější
střídejte pájení kolíků mikroobvodu na pravoúhlé
plošiny ze strany dílů a k zaoblení plošin skrz
otvory - na opačné straně (obr. 8.2 -
šířka čepu čipu není zobrazena v měřítku). Platit
tady je to oboustranné.

Podobné mikroobvody s dlouhými přívody
(např. řada 100), lze namontovat stejným způsobem jako
plast, ohýbání vývodů a jejich zavádění do otvorů
poplatky. Kontaktní podložky jsou v tomto případě umístěny v
šachovnicový vzor (obr. 8.3).

Při navrhování oboustranné desky byste se měli snažit zachovat co nejméně spojů na straně dílů. Usnadní to opravu případných chyb, seřízení zařízení a případně jeho modernizaci. Pod kryty mikroobvodů se provádí společný vodič a napájecí vodič, ale musí být připojeny pouze k napájecím svorkám mikroobvodu. Vodiče do vstupů mikroobvodů připojených k silovému obvodu nebo společný vodič jsou položeny na straně vodičů, takže je lze snadno přeříznout při zakládání nebo vylepšování zařízení. Pokud je zařízení tak složité, že je nutné položit vodiče signálního obvodu na boční stranu dílů, ujistěte se, že některý z nich je k dispozici pro připojení k němu a řezání. Při vývoji radioamatérských oboustranných desek plošných spojů je třeba se snažit vyhnout se speciálním propojkám mezi stranami desky, k tomuto účelu se používají kontaktní plošky odpovídajících závěrů osazených dílů. Závěry jsou v těchto případech připájeny na obou stranách desky. Na složitých deskách je někdy vhodné některé části připájet přímo na tištěné vodiče. Při použití souvislé vrstvy fólie jako běžného vodiče by měly být otvory pro vodiče nepřipojené k tomuto vodiči zapuštěny ze strany dílů. Typicky je uzel sestavený na desce s plošnými spoji připojen k jiným uzlům zařízení pomocí ohebných vodičů. Aby se tištěné vodiče při opakovaném pájení nezničily, je vhodné v místech připojení vytvořit na desce kontaktní stojany (vhodné je použít kolíkové kontakty o průměru 1 a 1,5 mm). Stojany se vkládají do otvorů vyvrtaných přesně na průměr a připájejí se. Na oboustranné desce plošných spojů musí být podložky pro odpájení každého stojanu na obou stranách. Předběžné zapojení vodičů je vhodné provést měkkou tužkou na listu hladkého papíru. Strana tištěných vodičů je nakreslena plnými čarami, rubová strana je přerušovaná, aby nedošlo k záměně. Na konci rozvržení a opravy kresby se pod něj položí kopírovací papír vrstvou inkoustu nahoru a obrysy desky, jakož i vodiče a otvory související se stranou dílů, se zakroužkují červeným nebo zeleným kuličkovým perem. Výsledkem je, že na zadní straně listu získáte výkres vodičů pro stranu dílů. Dále by se měl z fóliového materiálu vyříznout přířez vhodné velikosti a pomocí posuvného měřítka označit mřížkou s roztečí 2,5 mm. Mimochodem, rozměry desky je vhodné volit v násobcích 2,5 mm. - v tomto případě jej můžete označit ze čtyř stran. Pokud by deska měla mít nějaké výřezy, jsou vyrobeny po označení. Oboustranná deska je označena ze strany, kde je více vodičů. Poté se středy všech otvorů označí fixem „buňkami“, propíchnou se šídlem a všechny otvory se vyvrtají vrtákem o průměru 0,8 mm. Pro vrtání desek je vhodné použít podomácku vyrobenou miniaturní elektrickou vrtačku, kterou lze zakoupit na rádiovém trhu. Běžné ocelové vrtáky se při zpracování sklolaminátu poměrně rychle otupí; naostřete je malou jemnozrnnou lištou bez vyjmutí vrtáku ze sklíčidla. Po vyvrtání desky se otřepy z okrajů otvorů odstraní vrtákem o větším průměru nebo jemnozrnnou lištou. Deska se odmastí otřením ubrouskem navlhčeným v alkoholu nebo acetonu, načež se na ni se zaměřením na polohu otvorů přenese vzor tištěných vodičů nitro barvou v souladu s výkresem. K tomu se obvykle používá skleněné pero na kreslení, ale je lepší vyrobit si jednoduchý domácí nástroj na kreslení. Na konec rozbitého studentského pera připájejte injekční jehlu zkrácenou na 10-15 mm o průměru 0,8 mm. Pracovní část jehly musí být obroušena jemnozrnným brusným papírem. Kapky se nalévají do nálevky nástroje nitrobarvou a opatrně ji vezmou do rtů a lehce ji vyfouknou, aby barva prošla kanálem jehly. Poté se stačí ujistit, že trychtýř je naplněn barvou alespoň z poloviny. Požadovaná hustota barvy je určena empiricky kvalitou nakreslených čar. V případě potřeby se ředí acetonem nebo rozpouštědlem 647. Pokud je potřeba barvu zhustit, nechá se chvíli v otevřené nádobě. Nejprve se nakreslí kontaktní plošky, poté se mezi nimi vytvoří spojení, počínaje těmi oblastmi, kde jsou vodiče těsně umístěny. Poté, co je výkres v podstatě hotový, je nutné pokud možno rozšířit vodiče společného vodiče a napájení, čímž se sníží jejich odpor a indukčnost, a tím se zvýší stabilita zařízení. Vhodné je také zvýšit podložky, zejména ty, na které se budou pájet stojany a velké díly. Pro ochranu velkých ploch fólie před mořicím roztokem jsou utěsněny libovolnou lepicí fólií. Pokud jste udělali chybu při kreslení obrázku, nespěchejte s opravou všeho hned - položte správný vodič na nesprávně nanesený vodič a přebytečnou barvu odstraňte, když je obrázek konečně opraven (provádí se, dokud barva nezaschne). Ostrým skalpelem nebo břitvou se oblast, která má být odstraněna, ořízne podél hranic a poté se seškrábne. Po nakreslení obrázku není nutné nitrobarvu speciálně sušit. Zatímco fixujete desku, umýváte nástroj - barva zaschne.

Pro získání vodičů po nakreslení vzoru na fólii by měla být deska vyleptána. Hlavním materiálem pro leptání je roztok chloridu železitého. K jeho získání je potřeba nasypat asi 3/4 prášku chloridu železitého do sklenice a zalít teplou vodou. Pro leptání použijte skleněnou nebo plastovou nádobu, například fotografickou kyvetu. Položte desku lícem nahoru do roztoku tak, aby byl celý povrch desky pokryt roztokem. Proces leptání se urychluje, pokud se nádoba třepe nebo zahřívá. Moření produkuje jedovaté výpary, proto pracujte buď v dobře větraném prostoru, nebo venku. Pravidelně kontrolujte stav desky tak, že ji zvednete za účelem kontroly dřevěnými nebo plastovými tyčemi - pro tento účel nelze použít kovové nástroje a přípravky. Poté, co se ujistíte, že fólie na exponovaných místech zcela zmizela, zastavte proces leptání. Přeneste desku, například kolíčkem na prádlo, pod tekoucí vodu a důkladně opláchněte, poté osušte při pokojové teplotě. Pokud se chystáte roztok znovu použít, nalijte jej do těsně uzavřené nádoby a uložte na chladném a tmavém místě. Upozorňujeme, že účinnost roztoku při opakovaném použití klesá. Při práci s roztokem chloridu železitého nezapomeňte, že by se neměl dostat na ruce a jiné exponované části těla, stejně jako na povrchy van a umyvadel, protože na nich mohou zůstat žluté skvrny, které se obtížně smývají. Roztok chloridu železitého lze vyrobit jiným způsobem: ošetřete železné piliny kyselinou chlorovodíkovou. Vezměte 25 hmotnostních dílů 10% kyseliny chlorovodíkové a smíchejte s jedním hmotnostním dílem železných pilin. Směs uchovávejte v těsně uzavřené nádobě na tmavém místě po dobu 5 dnů. Při nalévání roztoku do nádoby na leptání s ní netřeste: sraženina by měla zůstat v nádobě, ve které byl roztok připraven. Doba trvání procesu leptání desky v roztoku chloridu železitého je obvykle 40-50 minut a závisí na koncentraci roztoku, jeho teplotě a tloušťce fólie. Roztoky pro leptání desek lze připravit nejen na bázi chloridu železitého. Pro mnoho radioamatérů může být dostupnější vodný roztok síranu měďnatého a kuchyňské soli. Jeho příprava není náročná - v 500 ml horké vody (teplota cca 80°C) rozpusťte 4 lžíce kuchyňské soli a 2 lžíce síranu měďnatého rozdrceného na prášek. Účinnost roztoku se zvyšuje, pokud je uchováván po dobu 2-3 týdnů. Doba leptání desky v takovém roztoku je tři hodiny nebo více. Výrazného zkrácení doby leptání lze dosáhnout použitím roztoků na bázi kyseliny. Proces leptání desky např. v koncentrovaném roztoku kyseliny dusičné trvá pouhých 5-7 minut. Po leptání desku důkladně omyjte mýdlem a vodou. Dobrých výsledků se dosáhne použitím roztoku kyseliny chlorovodíkové a peroxidu vodíku. Chcete-li jej připravit, vezměte 20 dílů (objemových) kyseliny chlorovodíkové o hustotě 1,19 g / cm3, 40 dílů farmaceutického peroxidu vodíku a 40 dílů vody. Nejprve smíchejte vodu s peroxidem vodíku, poté opatrně přidejte kyselinu. Kresba se v tomto případě provádí nitro barvou. Roztoky na bázi kyseliny nalévejte do skleněného nebo keramického nádobí, pracujte s nimi pouze v dobře větraných prostorách. Zajímavostí je metoda galvanického leptání desek. To bude vyžadovat zdroj stejnosměrného proudu o napětí 25-30 V a koncentrovaný roztok kuchyňské soli. Pomocí krokosvorky připojte kladný pól zdroje k nezastíněným oblastem folie desky a připevněte k holému a smyčkovému konci drátu vycházejícího ze záporného pólu zdroje. bavlněný tampon bohatě namočené v solném roztoku. Pohybujte s ním po povrchu desky a lehce zatlačte na fólii. Pohyb tamponu by měl připomínat kresbu čísla 8. V tomto případě se fólie jakoby „smyje“. Vyměňte bavlnu, jakmile se zašpiní.

Radioamatéři radí

Poměrně rychle vyrobit desky plošných spojů pomocí laserové tiskárny (nebo kopírky), žehličky a fólie od Techniks nebo DynaArt (vše ostatní - fóliový textolit, chlorid železitý, vrtáky - jak jinak) nám nabízejí profesionální radioamatéři. Fólie a žehlička jsou potřeba k přenosu vzoru desky s plošnými spoji na měď. Po přípravě výkresu DPS pomocí libovolného návrhového balíčku DPS nebo nějakého editoru pro kreslení obrázků provedeme zkušební tisk. Výstup do Prázdná stránka obrázek desky s plošnými spoji. Poté z fólie vystřihneme fragment s okrajem asi 1 cm na každé straně. Přilepte ji lepicí páskou lesklou stranou k papíru přes obrázek. List s fólií vložíme do tiskárny a tiskneme znovu. Získáme film, na kterém je natištěný obrázek desky s plošnými spoji. Poté si připravíme textolit. Na to je podle mě výborný čisticí prostředek Surge (nezanedbávejte elementární bezpečnostní normy - používejte gumové rukavice). Po umytí a vysušení desky naneste na ni fólii tonerem a žehlite 1,5–4 minuty při teplotě 135–160 °C. Když deska vychladne, opatrně odstraňte fólii pod tekoucí vodou - vzor byl přenesen. Desku prozkoumáme a v případě závad opravíme lihovým fixem. Nyní můžete mořit roztokem chloridu železitého. Toner z hotové desky můžete vyčistit starou čepelí a použít ji jako škrabku. Pro výrobu oboustranných desek plošných spojů je vhodný stejný způsob. Pro spojení vrstev můžete použít následující trik: nakreslete tři kotevní body na obě vrstvy na stejné místo – nejlépe po obvodu desky. Po přenesení první vrstvy na těchto místech vyvrtáme otvory. Spojujeme tečky na fólii pro druhou stranu s otvory. Tato možnost není vhodná pro fólii Techniks, protože je neprůhledná. Můžete to udělat: na výkresu DPS jsou přidány 4 rovnoběžné čáry v obou vrstvách ve vzdálenosti 5 mm od okraje desky. Po přenesení první vrstvy naneseme přes linku pravítko a prodloužíme až na konec obrobku. Na koncích obrobku uděláme značku a přeneseme čáry na druhou stranu desky. Druhý film je kombinován s linkami - můžete přeložit druhou vrstvu. Kvalita těchto desek je velmi dobrá. Existuje technologie výroby desek plošných spojů pomocí běžného kreslicího pauzovacího papíru. Málo se liší od technologie se speciální fólií. Před použitím musí pauzovací papír projít tiskárnou nebo vyžehlit, aby se zabránilo tepelnému smrštění. Dále - vše je podobné. Po vychladnutí desku s tonerem a pauzovacím papírem spustíme do teplé vody, počkáme, až se pauzovací papír namočí, a papír jemně srolujeme hadříkem. Po té opravíme fixem. Nutno podotknout, že kvalita desek je poněkud horší, ale mnohem levnější. K nakreslení obrázku na tabuli můžete použít i lihový fix (nejlépe německý), ale ten je vhodný pouze pro jednoduché desky v jediném případě. Kvalita je jako u pauzovacího papíru a je tam nesrovnatelně více obtíží. Ale dobré na jednoduché věci.

Rozmístění rádiových součástek na desce

Článek pojednává o topologii vysokofrekvenční desky z praktického hlediska. Jeho hlavním účelem je pomoci začátečníkům získat pocit z mnoha bodů, které je třeba vzít v úvahu při navrhování desek plošných spojů (PCB) pro vysokofrekvenční zařízení. Bude také užitečné pro zlepšení dovedností těch specialistů, kteří měli ve vývoji desek přestávku. Hlavní pozornost je věnována způsobům zlepšení charakteristik obvodů, zrychlení doby jejich vývoje a zavádění změn.

Diskutovaná problematika a navrhované metody jsou aplikovatelné na topologii vysokofrekvenčních obvodů obecně. Když operační zesilovač(oh) běží dál vysoké frekvence, hlavní charakteristiky obvodu závisí na topologii PCB. I při dobrém návrhu může být výkon obvodu průměrný kvůli špatně navržené nebo nedbalé desce s plošnými spoji. Je možné si být jisti, že obvod bude ukazovat vypočítané parametry pouze tím, že budete přemýšlet předem a věnovat pozornost hlavním bodům během celého procesu vývoje rozložení DPS.

Systém

Dobrý obvod je nezbytnou, ale ne postačující podmínkou pro dobrou topologii. Při jeho navrhování byste neměli šetřit dalšími informacemi na výkresu a pečlivě sledujte směr signálu. Kontinuita signálu zleva doprava bude mít pravděpodobně stejný vliv na PCB. Maximum užitečné informace ve schématu poskytne optimální výkon vývojáři, technici, inženýři, kteří vám budou velmi vděční, a zákazníci v případě jakýchkoli potíží nebudou muset akutně shánět vývojáře.

Jaké informace, kromě obvyklých referenčních označení, ztrátového výkonu a tolerancí, by měly být aplikovány na obvod? Zde je několik tipů, jak vytvořit superobvod z běžného obvodu: přidejte průběhy, mechanické informace o obalech nebo rozměrech, určete délky stop, oblasti, kam by díly neměly být umístěny, díly, které by měly být na horní straně desky plošných spojů; přidat pokyny pro ladění, rozsahy hodnot prvků, tepelné informace, přizpůsobené impedanční linky, stručné definice obvodové práce a tak dále.

Nikomu nevěř

Pokud sami topologem nejste, udělejte si čas a projděte si okruh s topologem. Je mnohem snazší a rychlejší věnovat pozornost topologii na začátku, než se později zabývat nekonečným vylepšováním. Nespoléhejte na to, že návrhář rozvržení dokáže číst vaši mysl. Úvod a vedení jsou nejdůležitější na začátku procesu rozvržení desky. Čím více informací a zapojení do procesu zapojení, tím lépe deska dopadne. Uveďte vývojáři milníky, ve kterých se chcete seznámit s procesem elektroinstalace. Tyto " kontrolní body» chránit desku před dalekosáhlými chybami a minimalizovat opravy topologie.

Pokyny pro vývojáře by měly obsahovat: Stručný popis obvodové funkce; náčrt desky, který ukazuje umístění vstupů a výstupů; vrstvení desek (tj. tloušťka desky, počet vrstev, detaily signálových vrstev a pevných vrstev - napájení, zem - analogové, digitální, vysokofrekvenční); signály, které by měly být na každé vrstvě; umístění kritických prvků; přesné umístění oddělovacích prvků; kritické stopy; vedení s přizpůsobenou impedancí; stopy stejné délky; velikosti prvků; cesty vzdálené (nebo blízké) od sebe; řetězy blíže (nebo dále) od sebe; prvky blízko (nebo daleko) od sebe; prvky na horní a spodní straně desky. Nikdo vás nebude obviňovat z přemíry informací, pokud jich bude málo – bude si stěžovat, naopak – nikdy.

Umístění, umístění a další umístění

Při umístění obvodu na desku je důležité vše: od rozložení jednotlivé prvky před výběrem, které sítě mají být umístěny vedle sebe.

Obvykle se určuje umístění vstupů, výstupů a výkonu. Zvláštní pozornost by měla být věnována topologii: umístění kritických prvků – jak jednotlivých obvodů, tak obvodu jako celku. Určení umístění hlavních součástí a signálových cest od začátku zajišťuje, že obvod bude fungovat tak, jak bylo zamýšleno. To snižuje náklady, řeší problémy a zkracuje dobu zapojení.

Odpojení napájení

Odpojení napájecího zdroje od napájecích kolíků zesilovače za účelem minimalizace šumu je kritickým aspektem procesu návrhu desky plošných spojů, a to jak pro obvody vysokorychlostních operačních zesilovačů, tak pro jiné vysokofrekvenční obvody. Obvykle se pro oddělení vysokorychlostních operačních zesilovačů používá jedna ze dvou konfigurací.

Mezi napájecí kolejnicí a zemí

Tato metoda funguje ve většině případů lépe a umožňuje použití kondenzátorů připojených paralelně z napájecích kolíků operačního zesilovače přímo k zemi. Obvykle stačí dva, ale některé obvody těží z více paralelně zapojených kondenzátorů.

Paralelní připojení kondenzátorů s různými kapacitami zajišťuje, že napájecí kolíky budou mít nízkou impedanci napříč střídavý proud v širokém frekvenčním rozsahu. To je zvláště důležité, když poklesne poměr nestability napájecího zdroje (PSR) - kondenzátory tento pokles kompenzují zesilovačem. Poskytnutí cesty s nízkou impedancí k zemi po mnoho desetiletí frekvence zabraňuje pronikání nežádoucího šumu do operačního zesilovače. Na Obr. 1 ukazuje výhody této metody. Na nižších frekvencích kondenzátory s velká kapacita poskytují malý odpor vůči zemi. Při vlastní rezonanční frekvenci kondenzátoru se kvalita kondenzátoru zhoršuje a stává se indukčností. Proto je důležité používat mnoho kondenzátorů: kdy frekvenční odezva jeden klesne, druhý se stane významným a poskytuje nízkou impedanci střídavého proudu po mnoho desetiletí frekvence.

Rýže. 1. Impedance kondenzátoru versus frekvence

Přímo v blízkosti napájecích vodičů operačního zesilovače by měl být kondenzátor s menší kapacitou a menšími geometrickými rozměry umístěn na stejné straně jako operační zesilovač - a co nejblíže zesilovači. Zemnící strana kondenzátoru musí být připojena k zemnící ploše s minimální délkou vedení a dráhy. Zapojení by mělo být co nejblíže zakončení zesilovače, aby se minimalizovalo rušení mezi napájecími lištami a zemí. Rýže. 2 ilustruje tuto techniku.

Rýže. 2. Připojení napájecích kolejnic k zemi pomocí paralelních kondenzátorů

Tento proces by se měl opakovat s dalším největším kondenzátorem. Dobrým pravidlem je začít s nejmenším 0,01uF kondenzátorem a propracovat se až k 2,2uF nízkému ESR (ekvivalentní sériový odpor). První z těch uvedených v pouzdře 0508 má malý sériová indukčnost a vynikající vysokofrekvenční parametry.

Mezi jednou pneumatikou a druhou

Alternativní konfigurací je použití jednoho nebo více kondenzátorů zapojených mezi kladnou a zápornou napájecí kolejnici operačního zesilovače. Tato metoda se používá, když je obtížné nainstalovat všechny čtyři kondenzátory do obvodu. Nevýhodou je zvětšení velikosti kondenzátorů, protože napětí na nich je dvojnásobné ve srovnání s blokováním každého zdroje samostatně. V tomto případě je zapotřebí kondenzátor s velkým průrazným napětím, což vede ke zvětšení jeho velikosti. Tato možnost však zlepšuje výkon PSR i zkreslení.

Vzhledem k tomu, že každý obvod a jeho uspořádání je odlišné, bude konfigurace, počet a kapacita kondenzátorů určena specifickými požadavky obvodu.

Kde C- kapacita; A- plocha obložení v cm²; k- relativní permitivita materiálu desky; A d- vzdálenost mezi deskami v cm.

Rýže. 5. Kapacita planparalelního kondenzátoru

Měla by být také věnována pozornost páskové indukčnosti kvůli nadměrné délce dráhy a nedostatečné zemní ploše. Rovnice 2 udává vzorec křivky indukčnosti (obrázek 6):

Kde W- šířka stopy; L- jeho délka; A H- tloušťka. Všechny rozměry jsou v milimetrech.

Rýže. 6. Indukčnost koleje

Rýže. 7. Odezva na impuls bez vrstvy a s vrstvou země

Kde T- tloušťka desky a d je průměr prokovu v centimetrech.

Rýže. 8. Přes rozměry

zemská vrstva

Zde se dotkneme některých klíčových bodů tohoto problému. Seznam odkazů na toto téma uvedeno na konci článku.

Protože zemní vrstva má obvykle velkou plochu a průřez, je její odpor udržován na minimu. Na nízké frekvence proud teče cestou nejmenšího odporu, ale při vysokých frekvencích teče cestou nejmenšího odporu. Existují však výjimky a někdy funguje menší přízemní vrstva lépe. To platí také pro vysokorychlostní operační zesilovače, pokud odstraníte část země pod vstupními a výstupními podložkami.

Analogové a digitální obvody, včetně jejich uzemnění a substrátů, by měly být odděleny, kdykoli je to možné. Strmé hrany pulzů vytvářejí proudové špičky, které protékají zemní vrstvou a vytvářejí šum, degradující analogové parametry obvodu.

Při vysokých frekvencích je třeba věnovat pozornost jevu zvanému skin efekt. Způsobuje tok proudu po vnějším povrchu vodiče, jako by jej zužoval a zvyšoval odpor ve srovnání s hodnotou vodiče při stejnosměrném proudu. Přestože efekt pokožky přesahuje rámec tohoto článku, zde je přibližný výraz pro výpočet hloubky pokožky v mědi (v cm):

Ke snížení kožního efektu může být užitečný povlak kovů, které snižují možnost jeho výskytu.

Sbor

Rýže. 9. Rozdíly v topologii obvodů s operačními zesilovači: a) pouzdro SOIC; b) balíček SOT-23; c) SOIC pouzdro s RF rezistorem na spodní straně desky.

Topologie desky s pouzdrem SOT-23 je téměř ideální: minimální délka drah zpětná vazba, minimální použití prokovů; zátěž a oddělovací kondenzátor jsou spojeny se zemí krátkými cestami do jednoho bodu; kladný napěťový oddělovací kondenzátor, neznázorněný na obr. 9b je umístěn přímo pod záporným napěťovým kondenzátorem na spodní straně desky.

Pinout zesilovače s nízkým zkreslením

Nový pinout snižující zkreslení používaný v některých operačních zesilovačích Analog Devices (jako je AD8045) pomáhá eliminovat oba výše uvedené problémy a zlepšuje výkon ve dvou dalších důležitých oblastech. Pinout LFCP s nízkým zkreslením znázorněný na Obr. 10 je odvozen od tradičního pinu operačního zesilovače jeho otočením proti směru hodinových ručiček o jeden pin a přidáním druhého výstupního pinu vyhrazeného pro zpětnovazební smyčku.

Rýže. 10. Operační zesilovač s pinoutem pro nízké zkreslení

Pinout s nízkým zkreslením umožňuje krátké spojení mezi výstupem (kolík zpětné vazby) a invertujícím vstupem, jak je znázorněno na obr. 11. To značně zjednodušuje topologii a dává jí racionální podobu.

Rýže. 11. Topologie PCB pro AD8045 Op-Amp s nízkým zkreslením

Druhou výhodou pouzdra je útlum druhé harmonické nelineární zkreslení. Jedním z důvodů jeho vzniku je spojení mezi neinvertujícím vstupem a výstupem záporného napájecího napětí. Pinout s nízkým zkreslením pouzdra LFCP tuto vazbu eliminuje a výrazně zeslabuje druhou harmonickou; v některých případech může být její snížení až 14 dB. Na Obr. Obrázek 12 ukazuje rozdíl zkreslení mezi operačními zesilovači AD8099 v pouzdrech SOIC a LFCSP.

Rýže. 12. Porovnání zkreslení operačního zesilovače AD8099 v různých pouzdrech - SOIC a LFCSP

Toto pouzdro má další výhodu - ve ztrátovém výkonu. Pouzdro má otevřený substrát čipu, který snižuje jeho tepelný odpor a zlepšuje θ JA asi o 40 %. V tomto případě mikroobvod pracuje při nižších teplotách, což zvyšuje jeho spolehlivost.

V současné době jsou k dispozici tři vysokorychlostní operační zesilovače Analog Devices v nových balíčcích s nízkým zkreslením: AD8045, AD8099 a AD8000.

Elektroinstalace a stínění

Na deskách plošných spojů elektronické obvody může být přítomen současně různé signály- analogové a digitální, s vysokým a nízkým napětím, vysokým a nízkým proudem - od stejnosměrného proudu po gigahertzové frekvence. Zabránit tomu, aby se vzájemně rušili, je obtížný úkol.

Je důležité předem myslet na to, jak jsou signály na desce zpracovávány, poznamenat si, které z nich jsou citlivé, a určit kroky, jak je udržet nedotčené. Vrstvy Země, jiné než poskytování referenčního potenciálu pro elektrické signály, lze použít i pro stínění. Když je potřeba izolovat signály, je prvním krokem zajištění dostatečné vzdálenosti mezi signálovými stopami. Podívejme se na několik praktických kroků:

• Minimalizace délky paralelních vedení a zamezení těsné blízkosti mezi stopami signálu na stejné vrstvě sníží indukční vazbu.
• Minimalizace délek stop na sousedních vrstvách zabrání kapacitní vazbě.
• Měly by být vedeny signálové stopy vyžadující speciální izolaci různé vrstvy a pokud nemohou být od sebe navzájem kolmé, měla by se mezi ně položit vrstva zeminy. Kolmé vedení minimalizuje kapacitní vazbu a zem tvoří elektrické stínění. Tato technika se používá při vytváření vedení s přizpůsobenou impedancí (vlnová impedance).

Vysokofrekvenční (HF) signály jsou obvykle přenášeny na impedančně přizpůsobených linkách. To znamená, že impedance stopy je rovna například 50 ohmů (typické pro RF obvody). Dva široce používané typy přizpůsobených vedení - mikropáskové a páskové - mohou poskytnout stejné výsledky, ale mají různé implementace.

Mikropásková odpovídající čára znázorněná na Obr. 13, může procházet po obou stranách desky; používá zemní vrstvu bezprostředně pod ní jako svou referenční zemní plochu.

Rýže. 13. Mikropáskové přenosové vedení

K výpočtu charakteristiky vlnový odporřádků na desce FR4, můžete použít následující vzorec:

Kde H- vzdálenost od roviny země ke koleji; W- šířka stopy; T- tloušťka stopy; všechny rozměry jsou v mil (1 mil = 10-3 palce). εr- relativní permitivita materiálu desky.

Páskové vedení (obrázek 14) využívá dvě vrstvy zemní plochy a signálovou stopu mezi nimi. Tato metoda využívá více stop, vyžaduje více vrstev, je citlivá na změny tloušťky izolantu a je dražší, takže se obvykle používá pouze v náročnějších aplikacích.

Rýže. 14. Proužkovaná čára

Rovnice pro výpočet charakteristické impedance páskového vedení:

Rýže. 15. Ochranné kroužky: a) invertující a neinvertující obvod; b) implementace obou možností v balíčku SOT-23-5

Existuje mnoho dalších možností stínění a zapojení. Další informace o těchto a dalších výše uvedených tématech naleznete na níže uvedených odkazech.

Závěr

Rozumná topologie PCB je nezbytná pro úspěšný návrh zařízení založených na vysokorychlostních operačních zesilovačích. Základem je dobrý obvod a důležitá je i úzká spolupráce mezi obvodním inženýrem a konstruktérem DPS, zejména při umisťování prvků a jejich spojování.

Literatura

1. Ardizzoni J. Keep-Speed ​​​​Circuit-Board Layout on Track // EE Times, 23. května 2005.
2. Brokaw P. Uživatelská příručka IC zesilovače pro odpojení, uzemnění a zajištění správného chodu // Aplikační poznámka analogových zařízení AN-202.
3. Brokaw P., Barrow J. Uzemnění pro nízkofrekvenční a vysokofrekvenční obvody // Aplikační poznámka analogových zařízení AN-345.
4. Buxton J. Pečlivý design zkrotí vysokorychlostní operační zesilovače // Analog Devices Application Note AN-257.
5. DiSanto G. Správné rozložení PC desky zlepšuje dynamický rozsah // EDN, 11. listopadu 2004.
6. Grant D., Wurcer S. Vyhýbání se nástrahám pasivních součástí // Aplikační poznámka analogových zařízení AN-348.
7. Johnson H. W., Graham M. High-Speed ​​​​Digital Design, Handbook of Black Magic. Prentice Hall, 1993.
8. Jung W., ed., Op Amp Applications Handbook // Elsevier-Newnes, 2005.