Baskılı devre kartı yerleşim tekniği. PCB düzeni

1. Genel Hükümler

Elektrostatik ve gürültü sorunlarını önlemek için baskılı devre kartını yerleştirirken belirli kurallara uyulmalıdır. En kritik nokta C pini çünkü MK çekirdeğinin yerleşik 3,3 volt güç kaynağına bağlanır. Bu nedenle filtre kondansatörü terminale mümkün olduğunca yakın yerleştirilmelidir.

Ayrıca güç ve toprak devrelerinin kablolarına da çok dikkat etmelisiniz. Yiyecek bir “yıldız” tarafından sağlanır. Montaj tarafına, doğrudan MK gövdesinin altına bir toprak tabakası yerleştirmenizi öneririz. MK ve MK'den gelen paraziti önlemek için Vcc ve Vss hatlarının devrenin geri kalanına yalnızca bir bağlantı noktası olmalıdır. Filtre kapasitörleri (DeCaps) ilgili terminallere mümkün olduğunca yakın yerleştirilmelidir. Fazla uzaklaştırılırlarsa işlevlerini yerine getiremezler.

Kuvars rezonatörleri kullanırken, Xn(A) terminallerinden minimum mesafeye yerleştirilmelidirler.

Mümkünse filtre kapasitörlerinin MK montaj tarafına yerleştirilmesi tavsiye edilir.

2 Güç kaynağı kablolaması

Vcc ve Vss veri yollarının seri zincir halinde değil, bir "yıldız" şeklinde yönlendirilmesi gerekir. Vss için, MK gövdesinin altında, bir noktada devrenin geri kalanına bağlanan bir toprak poligon önerilir.

Aşağıda kötü ve iyi güç kaynağı kablolarının iki örneği verilmiştir.

3 C çıkış filtreleme

4 Güç devrelerinin filtrelenmesi

Güç devreleri için filtre kapasitörleri (DeCaps) güç akımlarının yoluna yerleştirilmelidir, aksi takdirde kullanımları mantıklı değildir. Aşağıdaki şekil bu ifadeyi açıklamaktadır:

5 Kuvars rezonatörünün konumu ve sinyal devrelerinin kablolaması

Quartz, MK'ye mümkün olduğunca yakın yerleştirilmelidir. Böylece jeneratör kapasitörleri kuvarsın “arkasına” yerleştirilecektir.

6 Ek belgeler

Ek daha fazla detaylı bilgi Uygulama Notu 16bit-EMC Kılavuzunda yer almaktadır.

7 MK sonuçlarının listesi

Tabloda elektromanyetik etkileşimler için kritik olan MK pinleri ve bağlantıları hakkında kısa bilgiler verilmektedir.

* - belirli bir MK'de bulunmayabilir

İşlemsel ve enstrümantasyon amplifikatörlü yönlendirme kartlarının küçük sırları

• Nesnelerin interneti,
• Ses ,
• Yeni Başlayanlar İçin Elektronik

• öğretici

Panoları tasarlarken
Hiçbir şey bu kadar ucuz olamaz
Ve çok fazla değer verilmedi
Doğru şekilde nasıl izlenir?

Nesnelerin interneti ve baskılı devre kartlarının mevcut olduğu çağda ve sadece LUT teknolojisinin kullanılmadığı bir dönemde, bunların tasarımları genellikle tüm faaliyetleri dijital teknolojiyle ilgili olan kişiler tarafından gerçekleştirilmektedir.

Basit bir dijital panoyu yönlendirirken bile projelerimde ve geliştirme durumunda her zaman takip ettiğim söylenmemiş kurallar vardır. ölçüm cihazları Devrelerin dijital-analog bölümleri için bu basitçe gereklidir.

Bu makalede, acemi tasarımcıları kararlı bir çalışma devresi elde etmek ve ölçüm hatasını azaltmak veya ses yolunun bozulma katsayısını en aza indirmek için takip edilmesi gereken bir takım temel tekniğe yönlendirmek istiyorum. Açıklık sağlamak için bilgiler iki örnek şeklinde sunulmuştur.

İki numaralı örnek. Basit bir op-amp devresini izleme

Pirinç. 2. Amplifikatör kartını op-amp'e kadar takip etmek için iki seçenek

Bugünkü makalenin konusuyla doğrudan ilgili olmayan küçük bir konu dışı

Diğer mikro devre türlerine, özellikle ADC'lere, DAC'lere ve mikro denetleyicilerin çok sayıda güç pinine güç sağlarken aynı tekniği kullanmanızı şiddetle tavsiye ederim. Yerleşik analog mikrodenetleyici modülleri kullanıyorsanız - ADC, DAC, karşılaştırıcılar, referans voltaj kaynakları, veri sayfasına bakmak ve hangi engelleme kapasitörlerinin, hangi miktarda ve nereye kurulması gerektiğini görmek için tembel olmayın. Filtre formundaki bir ayırma devresi veya en azından mikro denetleyicinin ana dijital güç kaynağı ile analog olan arasındaki direnç zarar görmez. Analog toprağı ayrı bir poligon veya ekran katmanı olarak yerleştirip bir noktada ana toprağa bağlamak daha iyidir, bazı durumlarda bir filtre aracılığıyla kullanışlıdır

İzlemenin son derece önemli olabileceği ölçüm alanından daha ciddi ve ilginç bir duruma geçelim.

Örnek bir numara. Bir enstrümantasyon amplifikatöründe akım tüketimi monitörünün izlenmesi

Pirinç. 3. Enstrümantasyon op-amp'ini kullanan akım izleme devresi

Şekilde bir akım tüketim ölçerin diyagramı gösterilmektedir. Ölçüm elemanı güç devresinde bulunan şönt direncidir. Akımın ölçüldüğü yük R yük. Ölçülen voltaj dirençten çıkarılır R R1, R2, C1-C3 elemanları üzerinde simetrik bir devre kullanılarak şöntlenir ve filtrelenir. Chip U2 referans voltajını sağlamaya yarar. R4, C5 - çıkış filtresi.

Elbette izleme yaparken yukarıda verilen tüm tavsiyelere uymalısınız.

Pirinç. 4. Amplifikatör kartını enstrümantasyon op-amp'ine yönlendirmek için iki seçenek

Sol diyagramın sahip olduğu eksikliklere bakalım:

• Diferansiyel bir girişimiz olduğundan, iki sinyal yolunu mümkün olduğunca simetrik hale getirmek gerekir. Sinyal hattı iletkenleri aynı uzunlukta olmalı ve birbirine yakın yerleştirilmelidir. İdeal olarak birbirinden aynı mesafede;
• Referans takipçisi IC, enstrümantasyon amplifikatörünün referans voltaj girişine mümkün olduğu kadar yakın yerleştirilmelidir.

Bu bölümde, baskılı devre kartı üzerindeki bir iletken boyunca iletilmesine bağlı dijital sinyal bozulmasının nasıl önleneceğine bakacağız. Her ne kadar bu öncelikle devre mühendisinin görevi olsa da, PCB tasarımcısı da kart üzerindeki sinyal iletimi ve kart üzerinde meydana gelen karışma ve karışma sorunlarının sorumlusudur.

Sinyal iletim sırasında neden bozuluyor?
Her şeyden önce bozulma, 1 GHz veya daha fazla frekansa sahip yüksek frekanslı sinyallerin karakteristiğidir. Bunun nedeni, rezonansların ve yansımaların ayrı kablo bölümleri, kanallar, kart üzerindeki çıkışlar ve alıcı girişleri üzerindeki etkilerinden kaynaklanmaktadır. Ancak sorun şu ki, standart dijital devreler için tipik olan 500 MHz'e kadar frekansa sahip sinyaller, daha sonra göreceğimiz gibi, çoğu zaman önemli ölçüde bozulabilir, bu da bunların aynı zamanda yüksek frekanslı olarak da sınıflandırılabileceği anlamına gelir.

Bozulmadan iletim fikri nedir?
Bozulma olmadan sinyal iletiminin ilkesi, iletkenin belirli bir karakteristik (dalga) empedansına sahip bir iletim hattı (veya "uzun hat") olarak yapılmasıdır; empedans Z 0 kaynaktan sinyal alıcısına kadar tüm uzunluk boyunca aynıdır, bu da hattın homojenliğini sağlar. İkinci gereklilik ise hattın sinyalin kaynağı ve alıcısı ile tutarlılığıdır. Böyle bir iletim hattı, geleneksel bir iletkenden farklı olarak, sinyal iletimi sırasında ne kadar uzun olursa olsun rezonans, bozulma ve yansımaya yol açmaz. İletim hatları, parametreleri bilinen malzemeler kullanılarak ve baskı desen elemanlarının gerekli boyutları sağlanarak bir baskılı devre kartı üzerine kolaylıkla uygulanabilmektedir. Seri ve paralel hat eşleştirme vardır ve kaynak çıkışında ve/veya sinyal alıcı girişinde belirli eşleştirme dirençlerinin kullanılması gerekir. Kart üzerinde oluşturulan iletim hatları elbette kontrollü karakteristik empedans Z0'a sahip konnektörler ve kablolar kullanılarak kartın dışına uzatılabilir.

Hangi sinyaller için distorsiyon önemli hale gelir?
Kart üzerindeki iletkenin uzunluğunu iletilen sinyalin en yüksek frekans bileşeninin dalga boyuyla karşılaştırarak (örneğin FR4 malzemesinde yayılırken), iletkenin elektriksel uzunluğu olarak adlandırılan şey belirlenebilir. Elektriksel uzunluk, minimum dalga boyunun kesirleri veya ters değerinin kesirleri (ön süre) olarak ifade edilebilir. İletkenin elektriksel uzunluğu çok büyükse, aşırı sinyal bozulmasını önlemek için bu iletkenin bir iletim hattı olarak yapılandırılması gerekir. Yüksek frekanslı sinyalleri iletirken iletim hatlarının yalnızca bozulmayı azaltmak için değil, aynı zamanda elektromanyetik radyasyon (EMR) seviyesini de azaltmak için kullanılması gerektiğini unutmayın.

"Cephe süresinin yarısı" kuralı
Kaba bir kural, iletkenin "elektriksel olarak uzun" olmasıdır (elektrik mühendisliğinde buna denir) "uzun çizgi"), eğer sinyal cephesinin kaynaktan en uzaktaki alıcıya geçmesi için geçen süre, sinyal ön süresinin yarısını aşarsa. Bu durumda hattaki yansımalar sinyal cephesini önemli ölçüde bozabilir. Cihazın yükselme süresi 2 ns olan çipler içerdiğini varsayalım (örneğin, FastTTL serisinin belgelerine göre). PCB malzemesinin dielektrik sabiti (FR4) yüksek frekanslar 4.0'a yakındır, bu da ön tarafın hızına ışık hızının yaklaşık %50'sini veya 1.5.10 8 m/s'yi verir. Bu, 6,7 ps/mm'lik bir ön yayılma süresine karşılık gelir. Bu hızla ön taraf 2 ns'de yaklaşık 300 mm yol alacaktır. Bundan, bu tür sinyaller için "iletim hatlarının" yalnızca iletken uzunluğu bu mesafenin yarısını, yani 150 mm'yi aşması durumunda kullanılması gerektiği sonucuna varabiliriz.

Maalesef bu yanlış cevaptır. "Yarı yükselme süresi" kuralı çok basittir ve eksiklikleri dikkate alınmazsa sorunlara yol açabilir.

Basitleştirilmiş yaklaşımla ilgili sorunlar
Mikro devrelerin belgelerinde verilen yükselme süresine ilişkin veriler şunları yansıtmaktadır: maksimum değer ve sıklıkla gerçek zamanlı anahtarlama önemli ölçüde daha azdır (örneğin, "maksimum" olandan 3-4 kat daha az olabilir ve partiden talaş partisine değişmeyeceğini garanti etmek pek mümkün değildir). Üstelik yükün kaçınılmaz kapasitif bileşeni (hatta bağlı IC girişlerinden gelen), çıplak devre kartında elde edilebilecek tasarım hızıyla karşılaştırıldığında sinyal yayılma hızını azaltır. Bu nedenle, iletilen sinyalin yeterli bütünlüğünü sağlamak için iletim hatları, daha önce açıklanan kuralın önerdiğinden çok daha kısa iletkenlerle kullanılmalıdır. Yükselme süresi (belgelere göre) 2 ns olan sinyaller için, uzunluğu yalnızca 30 mm'yi aşan (ve bazen daha az) iletkenler için iletim hatlarının kullanılması tavsiye edilir! Bu özellikle bir senkronizasyon veya geçit fonksiyonu taşıyan sinyaller için geçerlidir. "Yanlış pozitifler", "yeniden hesaplama", "yanlış verilerin kaydedilmesi" ve diğerleriyle ilişkili sorunlarla karakterize edilen tam da bu sinyallerdir.

İletim hatları nasıl tasarlanmalı?
Ne tür iletim hatlarının bulunabileceği, bunların baskılı devre kartı üzerinde nasıl tasarlanacağı ve parametrelerinin nasıl kontrol edileceği hakkında birçok yayın bulunmaktadır. Özellikle IEC 1188-1-2:1988 standardı bu konuda ayrıntılı rehberlik sağlamaktadır. İletim hattı tasarımını ve PCB yapısını seçmenize olanak tanıyan birçok yazılım ürünü de mevcuttur. Çoğunluk modern sistemler PCB tasarımları, tasarımcının belirli parametrelerle iletim hatları tasarlamasına olanak tanıyan yerleşik programlarla birlikte gelir. Örnekler arasında AppCAD, CITS25, TXLine gibi programlar yer alır. En tam yetenekler Polar Instruments'ın yazılım ürünleri tarafından sağlanır.

İletim hatlarına örnekler
Örnek olarak en basit iletim hattı türlerini düşünün.

İletim hattı en iyi şekilde nasıl tasarlanır?
En yüksek hızdaki (veya en kritik) sinyaller, tercihen dekuplaj güç düzlemiyle eşleştirilmiş olan, yer düzlemine (GND) bitişik katmanlarda olmalıdır. Planlar yeterince ayrıştırılmışsa ve çok gürültülü değilse, güç planlarına daha az kritik sinyaller uygulanabilir. Bu tür her güç planı, bu sinyalin alındığı veya alındığı mikro devre ile ilişkilendirilmelidir. En iyi gürültü bağışıklığı ve EMC, her biri ayrıştırma için kendi güç planıyla eşleştirilen iki GND planı arasına çizilen şerit çizgilerle sağlanır.
İletim hattının çizildiği referans planların hiçbirinde delik, kırık veya yarık olmamalıdır çünkü bu Z 0'da önemli değişikliklere yol açacaktır. Ayrıca şerit çizgisi plandaki herhangi bir kesintiden veya referans planın kenarından mümkün olduğu kadar uzakta olmalı ve verilen mesafe iletken genişliğinin on katından az olmamalıdır. Bitişik iletim hatları, karışmayı ortadan kaldırmak için en az üç iletken genişliği ile ayrılmalıdır. Çok kritik veya "agresif" sinyaller (radyo anteniyle iletişim gibi), iki sıra yakın aralıklı yollardan oluşan simetrik bir hat kullanılarak, sanki onu diğer iletkenlerden bloke ediyor ve baskılı devre kartında koaksiyel bir yapı oluşturuyormuş gibi EMC'den yararlanabilir. . Ancak bu tür yapılar için Z 0 farklı formüller kullanılarak hesaplanır.

Bir projenin maliyetini nasıl azaltabilirsiniz?
Yukarıda açıklanan iletim hattı türleri hemen hemen her zaman çok katmanlı bir panelin kullanımını gerektirir ve bu nedenle seri üretilen düşük kaliteli ürünlerin oluşturulmasında geçerli olmayabilir. fiyat kategorisi(yüksek hacimlerde olmasına rağmen, 4 katmanlı PCB'ler çift taraflı PCB'lerden yalnızca %20-30 daha pahalıdır). Ancak düşük maliyetli projeler için tek katmanlı levha üzerine inşa edilebilen dengeli (üniform) veya eşdüzlemli gibi çizgi tipleri de kullanılmaktadır. Tek katmanlı iletim hatlarının, kart üzerinde mikroşerit ve şerit hatlardan birkaç kat daha fazla alan kapladığı unutulmamalıdır. Ayrıca, baskılı devre kartının maliyetinden tasarruf ederken, ek cihaz koruması ve gürültü filtreleme için daha fazla ödeme yapmak zorunda kalacaksınız. Genel bir kural, EMC sorunlarını paketleme düzeyinde çözmenin, aynı sorunu PCB düzeyinde çözmekten 10-100 kat daha fazla maliyetli olmasıdır.
Bu nedenle, PCB katmanlarının sayısını azaltarak tasarım bütçenizi azaltırken, gerekli sinyal bütünlüğü ve EMC seviyesini sağlamak için örnek kartların birden fazla yinelemesini sipariş etmek için ek zaman ve para harcamaya hazır olun.

Katmanları değiştirmenin olumsuz etkisi nasıl azaltılır?
Standart kablolama kurallarına göre, her çipin yanında en az bir dekuplaj kapasitörü bulunur, böylece çipin yakınındaki katmanı değiştirebiliriz. Ancak "şerit" katmanında yer almayan bölümlerin toplam uzunluğunun dikkate alınması gerekir. Kaba bir kural olarak bu bölümlerin toplam elektriksel uzunluğunun yükselme süresinin sekizde birini aşmaması gerekir. Bu bölümlerin herhangi birinde Z 0'da çok büyük bir değişiklik meydana gelebilirse (örneğin, ZIF soketleri veya mikro devreler için diğer soket türlerini kullanırken), bu uzunluğu yükselme süresinin onda birine kadar en aza indirmeye çalışmak daha iyidir. Standartlaştırılmamış bölümlerin izin verilen maksimum toplam uzunluğunu belirlemek için bu kuralı kullanın ve mümkün olduğunca bu sınırlar dahilinde en aza indirmeye çalışın.
Buna dayanarak, yükselme süresi (belgelere göre) 2 ns olan sinyaller için, katmanı mikro devrenin merkezinden veya eşleşen direncin merkezinden 10 mm'den fazla değiştirmemeliyiz. Bu kural, belgelere göre gerçek anahtarlama süresinin maksimum süreden önemli ölçüde daha az olabileceği gerçeğine ilişkin 4 kat marj dikkate alınarak geliştirilmiştir. Katmanların değiştirildiği yerden yaklaşık olarak aynı mesafede (daha fazla değil), karşılık gelen toprak ve güç planlarını birbirine bağlayan en az bir dekuplaj kapasitörü bulunmalıdır. Mikro devreler kullanıldığında bu kadar küçük mesafelere ulaşmak zordur büyük beden Dolayısıyla modern yüksek hızlı devrelerin yerleşiminde bazı ödünler vardır. Ancak bu kural, yüksek hızlı devrelerde küçük boyutlu mikro devrelerin tercih edildiğini haklı çıkarmakta ve karttaki iletkenden çipe giden sinyal yolunu en aza indiren BGA ve flip-chip teknolojilerinin hızlı gelişmesi gerçeğini açıklamaktadır. mikro devreden.

Prototiplerin simülasyonu ve test edilmesi
Birçok çip seçeneğinin ve daha fazlasının mevcut olması nedeniyle Daha Bazı mühendisler, uygulamalarına bakıldığında bu temel kuralların yeterince kesin olmadığını, bazıları ise bunların abartılı olduğunu düşünebilir; ancak bu, "temel kuralların" rolüdür; bunlar, doğru çalışan sezgisel olarak tasarlanmış cihazlara yalnızca kaba bir yaklaşımdır.
Günümüzde bilgisayar modelleme araçları giderek daha erişilebilir ve gelişmiş hale geliyor. Gerçek katman yapısına ve sinyal yönlendirmesine bağlı olarak sinyal bütünlüğü parametrelerini (EMC) hesaplamanıza olanak tanır. Elbette bunların kullanımı bizim kaba tahminlerimizden daha doğru sonuçlar verecektir, bu nedenle mümkün olduğunca bilgisayar simülasyonlarını kullanmanızı öneririz. Bununla birlikte, mikro devrelerin gerçek anahtarlama süresinin belgelerde belirtilenden önemli ölçüde daha kısa olabileceğini ve bunun yanlış sonuçlara yol açabileceğini unutmayın, bu nedenle çıkış ve giriş aşamalarının modelinin gerçeğe uygun olduğundan emin olun.
Bir sonraki adım, yüksek frekanslı bir osiloskop kullanarak baskılı devre kartının ilk "prototip" örneğindeki kritik sinyalin geçişini kontrol etmektir. Devre kartının tüm uzunluğu boyunca ilerlerken dalga biçiminin bozulmadığından emin olmanız gerekir ve oldukça iyi olsa da, yalnızca yukarıdaki kurallara uymanın ilk seferde mükemmel bir sonuç vermesi pek olası değildir. RF Elektromanyetik Alan Analizörü veya Emisyon Spektrum Analizörü kullanmak, sinyal bütünlüğünü ve EMC sorunlarını "prototip" PCB düzeyinde incelemenin başka bir yolu olabilir. Bu tür analiz yöntemleri bu makalenin konusu değil.
Karmaşık devre simülasyonu kullanıyor olsanız bile, ilk PCB prototiplerinizde sinyal bütünlüğünü ve EMC testini ihmal etmeyin.

PCB üretim aşamasında dalga empedanslarının sağlanması
Baskılı devre kartlarının üretimine yönelik tipik bir FR4 malzemesinin dielektrik sabiti (E r) değeri 1 GHz'de yaklaşık 3,8...4,2'dir. Gerçek E r değerleri ±%25 aralığında değişiklik gösterebilir. Tedarikçi tarafından derecelendirilen ve garanti edilen E r değerine sahip olan ve geleneksel malzemelerden çok daha pahalı olmayan FR4 malzemeleri mevcuttur, ancak PCB siparişinde özel olarak belirtilmediği sürece PCB üreticilerinin "nominal" FR4 kalitelerini kullanması zorunlu değildir.
PCB üreticileri standart dielektrik kalınlıklarla ("prepregler" ve "laminatlar") çalışır ve her katmandaki kalınlıkları, kalınlık toleransları (yaklaşık ±%10) dikkate alınarak, levha üretime konulmadan önce belirlenmelidir. Belirli bir dielektrik kalınlık için belirli bir Z 0 sağlamak amacıyla uygun iletken genişliğini seçebilirsiniz. Bazı üreticiler için, iletkenin gerçek genişliğini belirtmek gerekir, diğerleri için ise nominal genişliğe göre 25-50 mikrona ulaşabilen alttan kesme marjı ile belirtmek gerekir. En iyi seçenek üreticiye, belirtilen Z 0 değerini sağlamak için hangi katmanlarda hangi iletken genişliğinin tasarlandığını belirtmektir. Bu durumda üretici, üretim teknolojisine uygun olarak belirtilen parametreleri sağlayacak şekilde iletken genişliğini ve katman yapısını ayarlayabilir. Ek olarak, üretici her fabrika ham parçasındaki gerçek dalga empedansını ölçer ve Z 0'ın ±%10 veya daha kesin bir tolerans aralığına düşmediği kartları reddeder.
1 GHz'in üzerindeki sinyaller için daha fazla sinyal kullanılması gerekebilir. yüksek frekanslı malzemeler, İle daha iyi stabilite ve diğer dielektrik parametreler (Rogers'ın Duroid'i gibi).

Edebiyat
1. EMC ve Sinyal Bütünlüğü için Tasarım Teknikleri, Eur Ing Keith Armstrong.
2.IEC 61188-1-2: 1998 Baskılı Panolar ve Baskılı Pano Montajları - Tasarım ve kullanım. Bölüm 1-2: Genel Gereksinimler - Kontrollü Empedans, www.iec.ch.
3. Yüksek karmaşıklığa sahip çok katmanlı baskılı devre kartlarının tasarımı. Seminer PCB teknolojisi, 2006.
4. http://library.espec.ws/books/chooseant/CHAPTER6/6-1.htm
5. Donanım tasarımı. Walt Kester.

Tanımlar:

Elektromanyetik uyumluluk (EMC): İşleyiş sürecinde çevreye aşırı katkı yapmama becerisi Elektromanyetik radyasyon. Bu koşul sağlandığında tüm elektronik bileşenler bir arada doğru şekilde çalışır.

Elektromanyetik girişim (EMI): Bir cihazın yaydığı ve başka bir cihazın performansını etkileyebilecek elektromanyetik enerji.

Elektromanyetik bağışıklık, EMPU (Elektromanyetik bağışıklık, veya duyarlılık, EMS): elektromanyetik enerjinin etkilerine karşı tolerans (direnç).

EMC için Tasarım: 4 Temel Kural

Kurallarla ilgili sorun: Ne kadar çok kurala sahipseniz, hepsine uymak o kadar zor olur. Bunların uygulanmasının önceliklendirilmesi farklıdır.

Çok katmanlı bir baskılı devre kartı oluştururken, yüksek frekanslı bir sinyali analog bileşenden dijital bileşene yönlendirmeniz gerektiğini varsayalım. Doğal olarak elektromanyetik uyumluluk (EMC) sorunu olasılığını en aza indirmek istersiniz. İnternette arama yaptıktan sonra durumunuza uygun görünen üç öneri bulacaksınız:

1. RF veri yolu uzunluklarını en aza indirin
2. Güç ve toprak hatlarını devrenin analog ve dijital kısımları arasında ayırın
3. Yüksek frekanslı iletkenlerle toprak poligonlarını kırmayın

Üçlü vizyonunuz olası seçenekler kablolama Şekil 1'de gösterilmektedir.

İlk durumda rotalar doğrudan iki bileşen arasında yönlendirilir ve zemin poligonu sürekli kalır. İkinci durumda poligonda bir boşluk oluşur ve yollar bu boşluktan geçer. Üçüncü durumda, yollar poligondaki boşluk boyunca döşenir.

Bu üç durumun her birinde yukarıdaki kurallardan biri ihlal edilmiştir. Bu alternatif durumlar, üç kuraldan ikisini karşıladıkları için eşit derecede iyi midir? Hepsi en az bir kuralı ihlal ettiği için mi kötü?

Bunlar PCB tasarımcılarının her gün karşılaştığı sorulardır. Doğru veya yanlış yönlendirme stratejisi seçimi, kartın tüm EMC gerekliliklerini karşıladığı veya harici sinyallere duyarlılıkla ilgili sorunlar yaşadığı sonuçlara yol açabilir. Bu durumda seçimin açık olması gerekir ancak buna daha sonra geri döneceğiz.

Önerilerin önceliklendirilmesiyle sorunlar azalır. Tasarım yönergeleri yalnızca iyi anlaşıldıkları ve eksiksiz bir stratejinin parçasını oluşturdukları takdirde faydalıdır. Tasarımcılar yönergelere öncelik vermeyi öğrendiklerinde ve bu yönergelerin nasıl kullanılması gerektiğini anladıklarında, iyi PCB'leri ustalıkla tasarlayabilirler.

Aşağıdakiler temel alınan dört ana EMC kuralıdır: Genel Özellikler elektronik ürünler. Çoğu durumda PCB tasarımcıları daha önemli kuralları yerine getirmek amacıyla bu kurallardan birini kasıtlı olarak ihlal ederler.

Kural 1: Sinyal Akım Yolunu En Aza İndirin

Bu basit kural hemen hemen her EMC tavsiyesi listesinde mevcuttur, ancak çoğu zaman ya göz ardı edilir ya da diğer tavsiyeler lehine küçümsenir.

Çoğu zaman PCB tasarımcısı sinyal akımlarının nereden aktığını düşünmez ve sinyalleri voltaj açısından düşünmeyi tercih eder, ancak akım açısından düşünmesi gerekir.

Her PCB tasarımcısının bilmesi gereken iki aksiyom vardır:

- sinyal akımları her zaman kaynağına geri döner; mevcut yol bir döngüdür
- sinyal akımları her zaman minimum empedanslı yolu kullanır

Birkaç megahertz ve üzeri frekanslarda sinyal akım yolunun belirlenmesi nispeten kolaydır çünkü minimum empedanslı yol genel olarak minimum endüktanslı yoldur. İncirde. Şekil 2 baskılı devre kartı üzerindeki iki bileşeni göstermektedir. 50 MHz'lik bir sinyal, test alanı boyunca bir iletken boyunca A bileşeninden B bileşenine doğru ilerler.



Aynı büyüklükte sinyalin B bileşeninden A bileşenine geri yayılması gerektiğini biliyoruz. Bu akımın (buna dönüş diyelim) GND olarak adlandırılan B bileşeninin terminalinden, yine GND olarak adlandırılan A bileşeninin terminaline aktığını varsayalım. .

Poligonun bütünlüğü sağlandığı ve her iki bileşenin GND olarak adlandırılan terminalleri birbirine yakın konumlandırıldığı için bu durum akımın aralarındaki en kısa yolu (yol 1) takip edeceği sonucunu doğurmaktadır. Ancak bu doğru değil. Yüksek frekanslı akımlar en az endüktans yolunu (veya minimum döngü alanına sahip yolu, en küçük dönüşün yolunu) seçer. Sinyal geri dönüş akımının çoğu, sinyal izinin hemen altındaki dar bir yolda (yol 2) çokgen boyunca akar.

Eğer çokgen herhangi bir nedenle Şekil 3'te gösterildiği gibi bir kesikle yapılmışsa, o zaman kesik 1'in sinyal bütünlüğü ve emisyonu üzerinde çok az etkisi olacaktır. Başka bir kesme 2 önemli sorunlara yol açabilir; 2. öneriyle çelişiyor. Döngü alanı önemli ölçüde artıyor; ters akıntılar o kadar yoğundur ki süreksizlik sınırı boyunca akarlar.



Düşük frekanslarda (genellikle kHz ve altı), en düşük empedanslı yol, en düşük sinyal frekansına sahip yol olma eğilimindedir. Katı geri dönüş akımı poligonlarına sahip bir PCB için, poligon direnci akımı dağıtma eğilimindedir, böylece iki uzak nokta arasında akan akım, Şekil 4'te gösterildiği gibi kartın daha geniş bir alanına dağıtılabilir.



Düşük frekanslı analog ve dijital bileşenlere sahip karışık sinyalli bir kartta bu bir sorun olabilir. Şekil 5, toprak dolgudaki iyi konumlandırılmış bir çatlağın, belirlenmiş bir alanda atık depolama sahası boyunca akan düşük frekanslı geri dönüş akımlarını yakalayarak durumu nasıl düzeltebileceğini göstermektedir.



Kural 2. Dönüş sinyali poligonunu alt bölümlere ayırmayın

Bu doğru. Az önce size dönüş sinyali akım poligonunda bir kesinti oluşturmanın doğru karar olduğu bir durumda mükemmel bir örnek gösterdik. Ancak tipik EMC mühendisleri olarak bunu asla yapmamanızı tavsiye ederiz. Neden? Çünkü iyi anlayan kişiler tarafından karşılaştığımız gelişmelerin çoğu, Kural 1'in istemeden çiğnenmesi ve dönüş poligonlarında boşluklar yaratılmasının sonucu olmuştur. Üstelik mola çoğu zaman etkisiz ve gereksizdi.

Bir görüş, analog dönüş sinyali akımının her zaman dijital dönüş sinyali akımından izole edilmesi gerektiğidir. Bu fikir, analog ve dijital devrelerin kilohertz frekanslarında çalıştırılmasıyla ortaya çıktı. Örneğin, dijital ses için kullanılan kartlarda, hassas analog amplifikatörlerin bulunduğu kart alanı altında dolaşan düşük frekanslı dijital sinyal akımlarının etkisinden dolayı sıklıkla gürültü sorunları yaşanıyordu. Bir süre önce ses tasarımcıları, dönüş yollarını kontrol etmek için dönüş akımı poligonlarını ayırarak ve analog akım devrelerini dijital devrelerden çıkararak bu sorunu önlemeye çalıştılar.

Öğrencilerimizden, hassas analog bileşenlerin (genellikle ses amplifikatörleri veya faz kilitli osilatörler) devrenin dijital kısmından korunmasını gerektiren bir tasarım problemini, geri dönüş sinyali akım poligonunu LF akımları izole edilecek şekilde ayırarak çözmeleri istenir ve HF akımları üretilmez. Bunun nasıl başarılacağı genellikle açık değildir ve çoğu zaman çokgenlerdeki kırılmalar çözdüklerinden daha fazla sorun yaratır.

Otomobil veya havacılık elektronik ekipmanlarının lastiklerini bağlarken de benzer bir durum ortaya çıkar. Bu tür ekipmanlarda, dijital devrelerin aracın metal yapısından akabilecek büyük LF akımlarından kaynaklanan hasarlardan korunması amacıyla dijital devre geri dönüş akımları genellikle genel muhafazadan izole edilir. Filtrasyon elektromanyetik girişim ve geçici koruma tipik olarak şasiye bağlantı gerektirirken sinyalin dijital dönüş sinyali veriyoluna göre iletilmesi gerekir.

Şasi devresi ve dijital dönüş akımı poligonları aynı veriyolunu paylaştığında süreksiz tek bir poligon olarak görünürler. Bu bazen herhangi bir bileşenin hangi toprağa bağlanması gerektiği konusunda kafa karışıklığı yaratır. Bu durumda şasi veri yolunu ve dijital dönüşü ayrı veri yollarında çalıştırmak genellikle iyi bir fikirdir. Dijital dönüş sinyali poligonu sağlam olmalı ve tüm dijital bileşenlerin, izlerin ve konektörlerin altındaki alanı kaplamalıdır. Şasiye bağlantı, kartın konnektörlerin yakınındaki alanıyla sınırlı olmalıdır.

Kuşkusuz, dönüş akımı poligonunda iyi yerleştirilmiş bir kırılmanın gerekli olduğu durumlar vardır. Ancak en güvenilir yöntem, tüm dönüş sinyali akımları için sürekli bir çokgendir. Ayrı bir durumun söz konusu olduğu durumlarda düşük frekanslı sinyal girişime duyarlı (diğer kart sinyalleriyle karışabilen), bu akımı kaynağa geri döndürmek için izleme ayrı bir katmanda kullanılır. Genel olarak, dönüş sinyali akım poligonunda asla bölme veya kesme kullanmayın. Düşük frekans izolasyonu sorununu çözmek için poligonda bir kesmenin gerekli olduğuna hala ikna olmuşsanız bir uzmana danışın. Tasarım tavsiyelerine veya uygulamalarına güvenmeyin veya başkasının işine yaramış bir tasarımı benzer bir tasarımda uygulamaya çalışmayın.

Artık EMC'nin iki ana kuralına aşina olduğumuza göre, Şekil 1'deki sorunu tekrar incelemeye hazırız. 1. Alternatiflerden hangisi en iyisidir? İlki kurallara aykırı olmayan tek kişidir. Herhangi bir nedenden dolayı (tasarımın arzularının ötesinde), toprak poligonda bir boşluk gerekliyse, üçüncü kablolama seçeneği daha kabul edilebilirdir. Süreksizlik boyunca izleme, sinyal akımı döngü alanını en aza indirir.

Kural 3: Konektörler arasına yüksek hızlı devreler yerleştirmeyin

Bu en çok biri ortak sorunlar Laboratuvarımızda inceleyip değerlendirdiğimiz pano tasarımları arasında. İÇİNDE basit panolar Herhangi bir ek maliyet veya çaba gerektirmeden tüm EMC gereklilikleri kapsamında herhangi bir arızaya sahip olmaması gereken iyi koruma ve filtreleme, bu basit kuralın çiğnenmesi nedeniyle geçersiz kılınmıştır.

Konektör yerleşimi neden bu kadar önemli? Birkaç yüz megahertzin altındaki frekanslarda dalga boyu bir metre veya daha fazladır. Kart üzerindeki iletkenler (olası antenler) nispeten kısa bir elektrik uzunluğuna sahiptir ve bu nedenle verimsiz çalışırlar. Ancak karta bağlanan kablolar veya diğer cihazlar oldukça etkili antenler olabilir.

İletkenlerden akan ve katı çokgenlerden geri dönen sinyal akımları, çokgenin herhangi iki noktası arasında küçük voltaj düşüşleri yaratır. Bu voltajlar poligondan akan akımla orantılıdır. Tüm konektörler kartın bir kenarına yerleştirildiğinde voltaj düşüşü ihmal edilebilir düzeydedir.

Bununla birlikte, konektörler arasına yerleştirilen yüksek hızlı devre elemanları, konektörler arasında birkaç milivolt veya daha fazla potansiyel farklarını kolaylıkla oluşturabilir. Bu voltajlar bağlı kablolarda uyarım akımları oluşturarak emisyonlarını artırabilir.

Her şeyi yapan kurul teknik gereksinimler Konektörler bir kenarda bulunduğunda, kablo takılı en az bir konektörün kartın karşı tarafında bulunması bir EMC mühendisinin kabusu olabilir. Bu tür sorun sergileyen ürünlerin (tüm bir poligonda indüklenen gerilimleri taşıyan kablolar) normale döndürülmesi özellikle zordur. Çoğu zaman bu oldukça iyi bir koruma gerektirir. Çoğu durumda, konektörler kartın bir tarafında veya bir köşesinde bulunuyorsa bu koruma tamamen gereksiz olacaktır.

Kural 4. Kontrol sinyalinin geçiş süresi

Yönetim kurulu çalışıyor saat frekansı 100 MHz, 2 GHz'de çalışırken hiçbir zaman gereksinimleri karşılamamalıdır. İyi şekillendirilmiş bir dijital sinyal, düşük harmoniklerde çok fazla güce sahip olacak, yüksek harmoniklerde ise o kadar fazla güce sahip olmayacaktır. Sinyal geçiş süresinin kontrol edilmesiyle sinyal gücünün EMC için tercih edilen daha yüksek harmoniklerde kontrol edilmesi mümkündür. Aşırı uzun geçici süreler sinyal bütünlüğü sorunlarına ve termal sorunlara yol açabilir. Geliştirme ve tasarım süreci sırasında bu birbiriyle yarışan gerekli koşullar arasında bir uzlaşma sağlanmalıdır. Sinyal periyodunun yaklaşık %20'si kadar bir geçici süre, kabul edilebilir bir dalga biçimiyle sonuçlanır ve karışma ve radyasyonun neden olduğu sorunları azaltır. Uygulamaya bağlı olarak geçiş süresi sinyal periyodunun %20'sinden fazla veya az olabilir; ancak bu sefer kontrol edilemez olmamalıdır.

Dijital sinyallerin kenarlarını değiştirmenin üç ana yolu vardır:
- Performansı gerekli performansla örtüşen bir serinin dijital mikro devrelerinin kullanılması,
- ferrit üzerine çıkış sinyaliyle seri halinde bir direnç veya indüktör yerleştirmek ve
- çıkış sinyaline paralel bir kapasitör yerleştirmek

İlk yöntem genellikle en basit ve en etkili olanıdır. Bir direnç veya ferrit kullanmak tasarımcıya daha fazla kontrol sağlar geçiş süreci ve zaman içinde mantıksal ailelerde meydana gelen değişiklikler üzerinde daha az etkiye sahiptir. Kontrol kondansatörü kullanmanın avantajı, ihtiyaç duyulmadığında kolayca çıkarılabilmesidir. Ancak kapasitörlerin RF sinyal kaynağının akımını arttırdığı unutulmamalıdır.

Dönüş akımı yolundaki tek kablolu bir sinyali filtrelemeye çalışmanın her zaman kötü bir fikir. Örneğin, yüksek frekanslı gürültüyü filtrelemek amacıyla asla düşük frekanslı bir izi dönüş poligonundaki bir boşluk boyunca yönlendirmeyin. İlk iki kurala baktıktan sonra bu açıkça anlaşılmalıdır. Ancak bazen laboratuvarımızda bu yanlış stratejiyi kullanan kurullar tespit edilmektedir.

Genel olarak konuşursak, kart tasarımı ve yerleşim süreci sırasında önceliklerin EMC düzenlemelerine uygun olacak şekilde belirlenmesi gerekir. Diğer EMC önerilerini takip etme girişimlerinde bu kurallardan taviz verilmemelidir. Ancak dikkate alınması gereken birkaç ek öneri daha vardır. Örneğin, yeterli güç veri yolu ayrımının sağlanması, G/Ç izlerinin kısa tutulması ve çıkış sinyalleri için filtreleme sağlanması önemlidir.

Aktif cihazlarınızı dikkatli bir şekilde seçmeniz de iyi bir fikirdir. Pim uyumlu yarı iletken bileşenlerin tümü gürültü açısından eşdeğer değildir. Aynı teknik parametrelere sahip ancak farklı üreticiler tarafından üretilen iki cihaz, giriş ve çıkış pinlerinin yanı sıra güç pinlerinde de yarattıkları gürültü açısından önemli ölçüde farklılık gösterebilir. Bu özellikle mikroişlemciler ve büyük uygulamaya özel entegre devreler (ASIC'ler) gibi yüksek düzeyde entegre çipler için geçerlidir. Mümkün olduğunda farklı satıcıların bileşenlerini değerlendirmek iyi bir fikirdir.

Son olarak tasarımınıza bir kez daha bakın. Deneyimli bir PCB tasarımcısı ve EMC uzmanı olsanız bile, EMC analizi konusunda bilgili ve PCB tasarımına aşina birinin yanınızda olması iyidir. Tasarımınızı eleştirel bir şekilde incelemesine izin verin.

Kimin tavsiyesine güvenebilirsin? Önerileri dört ana kuralı yerine getirmenize açıkça yardımcı olan herkese güvenin. Tasarım sırasında biraz daha fazla özen gösterilmesi, normalde zorlu bir ürünün doğru şekilde çalışmasını sağlamak için harcanacak çok fazla zaman, para ve çabadan tasarruf etmenizi sağlayabilir.

Makalenin çevirisi:
Dr. Todd Hubing, Dr. Tom Van Doren
EMC için Tasarım: EN İYİ 4 KILAVUZ
Baskılı Devre Tasarımı ve İmalatı, Haziran 2003

Dr. Todd Hubing, Elektrik Mühendisliği Fahri Profesörü ve bilgisayar Teknolojisi, Uluslararası Elektrik ve Elektronik Mühendisleri Enstitüsü Sempozyumunda iki kez “En İyi Sempozyum Yayınları” ödülüne layık görüldü.

Dr. Tom Van Doren Missouri-Rolla Üniversitesi Elektromanyetik Uyumluluk Laboratuvarı'nda elektrik ve bilgisayar mühendisliği profesörü.

Tahtaları tasarlarken "tırmık" hakkında biraz.
Birçok tasarımda güç devrelerinin kablolanmasında en tipik hata: op-amp'in "+" ve "-" besleme hatları boyunca blokaj kapasitansları, birbirinden uzaktaki zemin katmanına atılır, yani döngü akımı tüketimi op-amp zemin katmanından akar. Bu kaplar, toprak tabakasına bağlantı noktaları arasındaki mesafe minimum olacak şekilde yerleştirilmelidir. Yüksek frekanslı engelleme - 1206 boyutunda SMD kapasitörleri ve biraz beceriyle - ayrıca 1210, DIP-8 mahfazasının altına kolayca sığabilir Doğal olarak, ortaya çıkan akım akış devresinin alanı da minimum olmalıdır, bu söylemeye gerek yok .

Her IC'nin güç devrelerindeki dirençler kablolamayı büyük ölçüde basitleştirir çünkü jumper görevi görür ve "+" ve "-" güç kaynaklarının birbirine yakın yerleştirilmesine olanak tanır; bu, güç devrelerinden sinyal/çıkış akımlarının emisyonunu azaltmak için son derece arzu edilen bir durumdur.

Ayrıca, zemini açıkça ayırmadan zemin gürültüsünü bastırmak için, özellikle çift taraflı tahtalar kullanıldığında kullanışlı olan zarif (ama çok emek yoğun) bir yöntem de vardır; bir tarafta mümkün olduğu kadar sağlam bir zemin katmanı (yani esasen tek) muhafaza edilir. -diğer tarafta minimum "atlama telleri" ile katmanlı devre yönlendirmesi, bu zemin düzlemi boyunca güç akımlarının akışının konturlarının kapsamlı bir analizi ve eşpotansiyel noktaların bulunması, yani. Güç/yük devrelerinde akımlar topraktan aktığında aralarındaki potansiyel fark sıfıra yakın kalır. Bu noktalar “sinyal” topraklama pimleri olarak kullanılır. Akım akış konturlarının türü, gerekirse ek kesimler yapılarak veya tam tersi, toprak katmanının kablolama koşullarına göre ortaya çıkan bölümlerinde köprüler yapılarak değiştirilebilir.

Topoloji/akım akışı vb. konuların en ayrıntılı çalışması. nükleer silahların patlamasından veya darbeli EMP jeneratörlerinden kaynaklanan EMP darbelerine dayanıklı cihazların tasarlanması için yöntemler oluşturulurken gerçekleştirildi. Ne yazık ki bu konudaki yayınlar dağınık durumda ve üstelik çoğu zaman hâlâ “masanın altında” duruyor. Açıklayıcı makalelerden birini taradım ancak buraya ekleyemiyorum; ek sayısı sınırı seçildi.

PP'nin tasarımı hakkında.
Bazen basit yaklaşımın - "ne kadar çok katman o kadar iyi" - tamamen analog (ve kısmen dijital) devreler için işe yaramadığını hemen belirtmek gerekir. Çok fazla faktör var.

Deliklerin metalleştirilmesi olmadan getinax/fiberglas üzerinde tek/çift katmanlı PP - şu anda yalnızca büyük (>>10000) serideki çok basit cihazlar için yeterlidir. Ana dezavantajlar, zorlu çalışma koşulları altında düşük güvenilirlik (mekanik titreşimler ve termal döngüler sırasında temas pedlerinin/iletkenlerin ayrılması, deliklerin duvarlarında nem/akı birikmesi nedeniyle) ve karmaşıklık (ve yüksek maliyet) kalite biraz kablolama karmaşık devreler. Kurulum yoğunluğu düşüktür (genellikle toplam pano alanının santimetre karesi başına 3...4 pimden fazla değildir). Avantajı, metalizasyon eksikliği ve delme deliklerinin zımba ile değiştirilmesi olasılığı nedeniyle üretimde son derece basitlik ve düşük maliyettir (büyük hacimler ve tasarım standartları 0,38 mm - 0,3 $/m2'den az).

BGA paketlerinin ve taşınabilir ekipmanların üretiminde güvenilirliği korurken montaj yoğunluğunu artırma gereklilikleri, kartın bir veya her iki tarafındaki olağan (açık) geçiş deliklerine ek olarak, kör geçiş delikleri oluşturulduğunda mikro geçiş teknolojisinin geliştirilmesine yol açtı. (genellikle bir lazerle) alttaki katmana, açık deliklerin metalleştirilmesiyle bir döngüde metalize edilir. Böyle bir geçiş için temas yüzeyinin boyutu (0,2...0,3 mm), açık delikten çok daha küçüktür ve geri kalan katmanlardaki yönlendirme bozulmaz. Ek olarak, bazı durumlarda mikrovia, küçük boyutu ve derinliği nedeniyle (0,1...0,15 mm'den fazla değil) lehimin gözle görülür bir kısmının delikten çıkması riski olmadan bir SMD elemanının temas pedi üzerine yerleştirilebilir. Bu, kablolama yoğunluğunu büyük ölçüde artırır, çünkü Kural olarak, SMD elemanlarının pedlerine sıradan vialar yerleştirilemez. Mikrovia ayrıca iç katmanlar halinde de oluşturulabilir, ancak bunun üretilmesi çok daha zor ve pahalıdır.

Bakırın kalınlığı ve levhaların kaplanması hakkında birkaç söz. Levhaların ana kısmı folyo kalınlığı 35, 18 ve 9 mikron olan malzemelerden yapılırken, dış katmanlardaki deliklerin metalleştirilmesi sırasında 15-25 mikron daha bakır eklenir (~ 20 mikron olmalıdır) delikler). Tasarım standartları 0,127 veya daha az olan levhalar, kural olarak, ~9 mikron folyo kalınlığına sahip bir malzeme üzerinde yapılır (folyo ne kadar ince olursa, iletkenlerin yanal alttan kesilmesi nedeniyle desenin şekli o kadar az bozulur). “Bakırın küçük kesiti” konusunda endişelenmenize gerek yok çünkü Baskılı iletkenler, iyi soğutma nedeniyle, montaj telinden (3...10 A/m2) çok daha yüksek akım yoğunluklarına (~ 100 A/mm2) izin verir. Deliklerin metalleştirilmesi sırasında bakırın birikmesi nedeniyle dış katmanlardaki nihai kalınlık, doğal olarak orijinal folyonunkinden daha büyük olduğu ortaya çıkar. Yassı iletkenlerin direnci geometrilerine bağlıdır. basit yasa: kare direnç x kare sayısı. Bir karenin direnci onun mutlak boyutuna değil, yalnızca malzemenin kalınlığına ve iletkenliğine bağlıdır. Yani 0,25 mm genişliğinde ve 10 mm uzunluğunda (yani 40 kare) bir iletkenin direnci, 2,5 genişliğinde ve 100 uzunluğundaki ile aynıdır. 35 mikron bakır folyo için bu yaklaşık 0,0005 Ohm'dur. /kare. Endüstriyel levhalarda delikleri metalleştirirken folyo birikiyor ek katman bakır, dolayısıyla karenin direnci yukarıdakine kıyasla yüzde 20 daha düşer. Bakım, hatta "yağ" bile direnç üzerinde çok az etkiye sahiptir, amacı iletkenlerin ısı kapasitesini artırarak kısa süreli şok akımından yanmamalarını sağlamaktır. Üreticiler, fotomask düzeltmesi (yani alttan kesmeler için düzeltmeler uygulayarak) ve anizotropik gravür kullanarak, orijinal folyonun kalınlığını tasarım standartlarının %30-40'ına kadar olan levhalar üretebilmektedirler; 105 mikronluk en kalın folyo kullanıldığında (ve bakır birikmesi hesaba katıldığında - 125-130 mikron civarında bir yerde), tasarım standartları 0,3...0,35 mm arasında olabilir.

Güç devreleri için daha önemli bir sınırlama, geçiş deliğinden geçen izin verilen akımın esas olarak çapına bağlı olmasıdır, çünkü içindeki metalizasyonun kalınlığı küçüktür (15...25 μm) ve kural olarak, bağlı değildir. folyonun kalınlığı üzerinde. 0,5 mm çapında ve 1,5 mm levha kalınlığında bir delik için izin verilen akım yaklaşık 0,4 A, 1 mm için ise yaklaşık 0,75 A'dır. Deliklerden daha fazla akım geçmesi gerekiyorsa, akılcı bir çözüm olacaktır. bir büyük değil, bir dizi küçük geçiş deliği kullanmak, özellikle de altıgenlerden oluşan bir ızgaranın köşelerinde bir "dama tahtası" veya "bal peteği" desenine yoğun yerleştirilmişlerse. Yolların kopyalanması aynı zamanda güvenilirlik açısından da bir avantaj sağlar, bu nedenle özellikle kritik uygulamalara (örneğin yaşam destek sistemleri) yönelik ekipman geliştirirken genellikle kritik devrelerde (sinyal devreleri dahil) kullanılır.

Kart iletkenlerinin kaplamaları yalıtkan ve/veya koruyucu olabilir. Bir "lehim maskesi", kontak pedlerinde pencerelerin oluşturulduğu koruyucu bir yalıtım kaplamasıdır. İletkenler bakır olarak bırakılabilir veya onları korozyondan koruyan bir metal katmanla (kalay/lehim, nikel, altın vb.) kaplanabilir. Her kaplama tipinin avantajları ve dezavantajları vardır. Kaplamalar ince tabakalı, bir mikron kalınlığında (genellikle kimyasal) ve kalın tabakalı (galvanik, sıcak kalaylama) olabilir. Çıplak bakıra veya ince tabakalı bir kaplamaya bir lehim maskesi uygulamak en iyisidir; kalaylı izlere uygulandığında daha kötü tutar ve lehimleme sırasında kılcal bir etki ortaya çıkar - lehim fitili/maske ayrımı. Altın kaplama, kimyasal (ince) ve galvanik (örneğin bir konnektör üzerinde iletkenlerin elektrik bağlantısını gerektiren) olmak üzere her iki tipte de mevcuttur. Büyük ölçekli üretimde, levhaların saf bakır (kalaysız) temas yüzeylerinin akı benzeri bir vernikle (organik kaplama) kaplanması seçeneği de popülerdir. Kaplama tipinin seçimi kurulum teknolojisine ve parça tipine bağlıdır. Çoğu durumda manuel kurulum için (ve standart boyut 0805 ve daha büyük parçalar için otomatik) en iyi seçenek- pedlerin (HASL) bakır maske ile sıcak kalaylanması. Daha küçük parçalar ve otomatik kurulum için, kartta özellikle küçük sızıntılara gerek yoksa, en iyi seçeneklerden biri kimyasal (daldırma) altın (Flaş Altın) veya daldırma kalaydır. Kimyasal altın normal dünyada çok ucuzdur, sıcak kalaylamayla aynıdır ve aynı zamanda lehim yumruları olmadan elementler için mükemmel şekilde eşit yuvalar sağlar. Bununla birlikte, Rusya Federasyonu'nda devre kartları üretirken, kaplamayı daldırma altınla değil kalayla sipariş etmek genellikle daha iyidir - çözümleri o kadar tasarruf etmez. Flash Gold da dahil olmak üzere ince kaplamalı levhaları lehimlerken, bakırın kaplamanın gözenekleri boyunca oksidasyonunu önlemek için hızlı bir şekilde lehimlenmeleri ve/veya nötr flux ile doldurulmaları gerekir ve otomatik lehimleme sırasında nötr gaz ortamının kullanılması da tavsiye edilir. (azot, freon).

Aşağıda bu konuda en anlaşılır (bence) literatür bulunmaktadır. bu konu ve yaklaşık 10 yıl önce geliştirdiğim, topolojinin kalitesini sağlamaya yönelik önlemlerin fanatizm olmadan sadece kısmen uygulandığı mikro profil ölçer (profilometre) için iki katmanlı bir bilgisayar kartı örneği. Bununla birlikte, bunun, gürültüsüyle (ve kendi güç kısmı - komütatör motorunun kontrolü) çalışan bir bilgisayarda, teknik spesifikasyonların gerekliliklerini birçok kez aşan, herhangi bir koruma olmadan birkaç atomun çözünürlüğünü sağlamak için yeterli olduğu ortaya çıktı ( kullanılan op-amp'ler yalnızca TL084/LM324'tür). Cihaz çok yakın zamana kadar üretildi ve Rusya Federasyonu'nda sınıf 1 doğruluğuna sahip tek profilometreydi.

Forum kullanıcısı: sia_2